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1、fA水文地质学基础实验(一)松散岩石孔隙度、持水度和给水 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 文字文字编辑：编辑：曹曹继星继星 影视制影视制作作：曹继星：曹继星 配配 音：曹继星音：曹继星 实验操作：周淑敏实验操作：周淑敏 技术指导：刘技术指导：刘金金峰峰 技术顾问：李技术顾问：李 铎铎 前前 言言 水文地质学基础实验是水文地质学基础实验是水文与水资源工程、环境工程、水文与水资源工程、环境工程、土木工程、资源勘查、勘查技术土木工程、资源勘查、勘查技术与
2、工程等专业学生今后从事地下与工程等专业学生今后从事地下水研究必备的基本手段和技能水研究必备的基本手段和技能,通过实验可提高学生分析问题和通过实验可提高学生分析问题和解决问题的能力。解决问题的能力。实验一实验一松散岩石孔隙度、持松散岩石孔隙度、持水度和给水度的测定水度和给水度的测定岩石的空隙是地下水赋存的岩石的空隙是地下水赋存的场所和运移的通道场所和运移的通道,作为含水介作为含水介质质,空隙的性状严格控制着地下空隙的性状严格控制着地下水的分布、埋藏和运动特征。水的分布、埋藏和运动特征。在孔隙水研究中在孔隙水研究中,首先要对岩首先要对岩石的孔隙度、持水度和给水度进石的孔隙度、持水度和给水度进行实际
3、测定行实际测定,以了解岩层容水、以了解岩层容水、持水和给水能力等方面的水文地持水和给水能力等方面的水文地质特征。质特征。岩石的孔隙度是用以表征岩岩石的孔隙度是用以表征岩石容水性能的重要指标石容水性能的重要指标;岩石的岩石的持水度是用来表征岩石在重力作持水度是用来表征岩石在重力作用下仍能保持一定水量能力的指用下仍能保持一定水量能力的指标标;岩石的给水度是表征饱水岩岩石的给水度是表征饱水岩石在重力作用下所释出或给出水石在重力作用下所释出或给出水量大小量大小的的指标。岩石的给水度是指标。岩石的给水度是 评价地下水资源量的一个重要参评价地下水资源量的一个重要参数数,也是矿坑排水或疏干、建筑也是矿坑排水
4、或疏干、建筑工程地基设计和施工等工作必需工程地基设计和施工等工作必需的一个重要水文地质参数。的一个重要水文地质参数。一、实验目的及要求一、实验目的及要求通过本次实验通过本次实验,可使学生加可使学生加深对孔隙度、给水度和持水度概深对孔隙度、给水度和持水度概念的理解念的理解,掌握室内测定基本方掌握室内测定基本方法法;要求学生实验过程中认真观察和要求学生实验过程中认真观察和记录记录,分析讲义中本次实验后面分析讲义中本次实验后面的相关问题的相关问题,写出实验报告书。写出实验报告书。二、测定方法及原理二、测定方法及原理松散岩石的孔隙度、持水度松散岩石的孔隙度、持水度与给水度测定方法与给水度测定方法,通常
5、有高柱通常有高柱仪法和加压法仪法和加压法,前者适用于砂和前者适用于砂和亚砂亚砂;后者则用于粘土及亚粘土。后者则用于粘土及亚粘土。本实验为高柱仪法本实验为高柱仪法,用以下用以下两种方法均可求得其相应参数。两种方法均可求得其相应参数。(一一)、直接测定水量法、直接测定水量法 根据定义根据定义,只要测出装入高只要测出装入高柱仪中干试样的体积柱仪中干试样的体积(V(V干试样干试样)、试试样样饱水时所需用水的体积饱水时所需用水的体积(向供水向供水瓶内加入的水量和剩余水量之差瓶内加入的水量和剩余水量之差,即即 V V饱水饱水=V=V加水加水V V剩水剩水)和在重力的和在重力的作用下试样排出水的体积作用下试
6、样排出水的体积(V(V排水排水),),而而V V持水持水=V=V饱水饱水 V V排水排水,就可求出相就可求出相应的孔隙度应的孔隙度(n)(n)、持水度、持水度(s(sr r)和给和给水度水度()()。(二二)、间接测定水量法、间接测定水量法 将干试样装入高柱仪将干试样装入高柱仪,然后然后量出干试样体积量出干试样体积(V(V干试样干试样),),再将干再将干燥试样称量后装入高柱仪燥试样称量后装入高柱仪,并加并加水饱和水饱和,最后使其在重力最后使其在重力的的作用作用下下自由流出自由流出,直至排尽。根据试直至排尽。根据试样所排的水量样所排的水量(V(V排水排水)、试样、试样饱水饱水时的含水率和时的含水
7、率和重力作用下仍能保重力作用下仍能保持的含水率与试样总重量持的含水率与试样总重量W W干试样干试样，就可求出砂土的就可求出砂土的 V V持水持水及及 V V饱水饱水。然。然后后再由后面式子求出相应的再由后面式子求出相应的孔隙孔隙度、持水度和给水度。度、持水度和给水度。砂类土孔隙度等于其容水度砂类土孔隙度等于其容水度;而粘性土往往小于其容水度。而粘性土往往小于其容水度。三、测定装置及所用仪器三、测定装置及所用仪器四、测定步骤四、测定步骤实实验验次次数数加入加入瓶的瓶的水量水量V加水加水瓶内瓶内剩余剩余水量水量V剩水剩水试样试样饱和饱和水量水量V饱水饱水试样试样排出排出水量水量V排水排水试样试样的
8、持的持水量水量V持水持水试样试样的总的总体积体积V干试样干试样实测实测的孔的孔隙度隙度n实测实测的给的给水度水度实测实测的持的持水度水度Sr五、实验数据记录与整理五、实验数据记录与整理1、直接测定水量法数据记录表、直接测定水量法数据记录表注：表中体积单位：注：表中体积单位：cm32 2、间接测定水量法数据记录表、间接测定水量法数据记录表 (1)(1)、测定孔隙度数据记录表、测定孔隙度数据记录表实实验验次次数数样样品品编编号号湿样湿样加盒加盒重量重量(q(q3 3 )干样干样 加盒加盒 重量重量(q(q4 4)样品样品 盒的盒的 重量重量(q(q0 0)饱和饱和 样含样含 水率水率(1 1)饱和
9、饱和 样水样水 体积体积 (V(V饱水饱水)实测孔隙度实测孔隙度 (%)(%)平均值平均值试样的总重量试样的总重量W W干试样干试样_ _ 试样的体积试样的体积V V干试样干试样_ _ 注：表中湿样为饱和样注：表中湿样为饱和样,干样为烘干后样干样为烘干后样,重量单位为克。重量单位为克。实实 验验 次次 数数 测测孔孔编编号号 样样 品品 盒盒 号号湿样湿样 加盒加盒重量重量(q(q1 1)干样干样加盒加盒重量重量(q(q2 2)样品样品的盒的盒重量重量(q(q0 0)样品样品的含的含 水率水率(2 2)样品样品 含水含水 体积体积(V(V持水持水)实测实测 的持的持水度水度(%)(%)平平均均
10、值值 (2)(2)、测定持水度数据记录表、测定持水度数据记录表试样的总重量试样的总重量W W干试样干试样_ _ 试样的体积试样的体积V V干试样干试样_ _ 注：表中湿样为保持水样注：表中湿样为保持水样,干样为烘干后样干样为烘干后样,重量单位为克。重量单位为克。六、计算六、计算将以上实验数据记录表中各相将以上实验数据记录表中各相应量代入下式即可求出其水文地应量代入下式即可求出其水文地质参数：质参数：n=S n=Sr r+其中：其中：n=(V n=(V饱水饱水/V/V干试样干试样)100%)100%S Sr r=(V=(V持水持水/V/V干试样干试样)100%)100%=(V=(V排水排水/V/
11、V干试样干试样)100%)100%q q3 3 q q4 4 1 1=q q4 4 q q0 0 q q1 1qq2 2 2 2=q q2 2qq0 0V饱水饱水=1W干试样干试样/水水 V V持水持水 =2W干试样干试样/水水上式中：上式中：W干试样干试样为高柱仪内干为高柱仪内干试样总重量；试样总重量；水水为水的为水的比重常等比重常等于于1 1。V V排水排水也可由下式求出：也可由下式求出：V V排水排水=V=V饱水饱水 V V持水持水 最后由实验数据记录表中各最后由实验数据记录表中各相关参数的平均值和以上相关参数的平均值和以上n n、S Sr r 和和各公式求得其结果。各公式求得其结果。七、实验中注意事项七、实验中注意事项 1 1、试样充水时、试样充水时,水流量不宜水流量不宜调的过大调的过大,以免破坏试样结构。以免破坏试样结构。2、本实验应平行测定二次以、本实验应平行测定二次以上上,平均误差不得大于平均误差不得大于0.5%。八、撰写实验报告八、撰写实验报告 主要包括对本次实验过程中主要包括对本次实验过程中所存在的问题和改进建议，以及所存在的问题和改进建议，以及实验讲义中本次实验后面所提的实验讲义中本次实验后面所提的问题的看法。问题的看法。石家庄经济学院工程学院石家庄经济学院工程学院水文与水资源工程教研室监制水文与水资源工程教研室监制2004.11