Гідравлічна провідність - це легкість переміщення води через пористі простори та руйнування ґрунту або гірських порід. Він піддається гідравлічному градієнту і залежить від рівня насичення та проникності матеріалу. Гідравлічну провідність, як правило, визначають за допомогою одного з двох підходів. Емпіричний підхід корелює гідропровідність із властивостями ґрунту. Другий підхід розраховує гідравлічну провідність шляхом експериментів.
Де K = гідравлічна провідність; g = прискорення під дією сили тяжіння; v = кінематична в'язкість; С = коефіцієнт сортування; ƒп = функція пористості; і de = ефективний діаметр зерна. Кінематична в'язкість (v) визначається динамічною в'язкістю (µ) та щільністю рідини (води) (ρ) як:
Значення C, ƒ і d залежать від методу, що використовується при аналізі розміру зерен. Пористість (n) походить від емпіричного співвідношення n = 0,255 x (1 + 0,83U) де коефіцієнт рівномірності зерна (U) задано як U = d60/ д10. У зразку, d60 являє собою діаметр зерна (мм), при якому 60 відсотків зразка є більш дрібним і d
10 являє собою діаметр зерна (мм), для якого 10 відсотків проби є більш тонким.Використовуйте рівняння Козені-Кармана для більшості текстур ґрунту. Це найбільш широко прийняте та використовуване емпіричне похідне, засноване на розмірі зерна ґрунту, але недоцільне для використання на ґрунтах з ефективним розміром зерен вище 3 мм або на ґрунтах з текстурованою глиною:
Використовуйте рівняння Хазена для текстур ґрунту від дрібного піску до гравію, якщо ґрунт має коефіцієнт однорідності менше п’яти (U <5) та ефективний розмір зерен від 0,1 мм до 3 мм. Ця формула базується лише на d10 розмір частинок, тому він менш точний, ніж формула Козені-Кармана:
Використовуйте рівняння Брейєра для матеріалів з неоднорідним розподілом та погано відсортованих зерен з коефіцієнтом однорідності від 1 до 20 (1
Використовуйте рівняння Бюро меліорації США (USBR) для середньозернистого піску з коефіцієнтом однорідності менше п’яти (U <5). Це обчислюється з використанням ефективного розміру зерен d_20 і не залежить від пористості, тому є менш точним, ніж інші формули:
Використовуйте рівняння на основі закону Дарсі, щоб експериментально отримати гідравлічну провідність. У лабораторії помістіть зразок ґрунту в невеликий циліндричний контейнер, щоб створити одновимірний переріз ґрунту, через який протікає рідина (зазвичай вода). Цей метод є або випробуванням з постійною напором, або випробуванням на падіння напору залежно від стану потоку рідини. На грубозернистих ґрунтах, таких як чисті піски та гравії, зазвичай використовують випробування з постійним напором. Більш дрібні зразки зерна використовують випробування на падіння. Основою цих розрахунків є закон Дарсі:
Де U = середня швидкість рідини через геометричну площу поперечного перерізу всередині грунту; h = гідравлічна головка; z = вертикальна відстань у ґрунті; K = гідравлічна провідність. Розмір K - це довжина в одиницю часу (I / T).
Використовуйте пермеаметр для проведення випробування постійної голівки, найчастіше використовуваного випробування для визначення насиченої гідравлічної провідності грубозернистих ґрунтів у лабораторії. Піддають циліндричній пробі ґрунту площею поперечного перерізу A та довжиною L постійний потік напору (H2 - H1). Об’єм (V) дослідної рідини, що протікає через систему протягом часу (t), визначає насичену гідравлічну провідність K ґрунту:
Використовуйте тест Falling-head, щоб визначити K дрібнозернистих ґрунтів у лабораторії. Підключіть циліндричну колону зразка ґрунту площею поперечного перерізу (A) і довжини (L) до труби з перерізом площі поперечного перерізу (a), в яку проникаюча рідина вливається в систему. Виміряйте зміну напору в трубі (H1 - H2) через інтервали часу (t), щоб визначити насичену гідравлічну провідність із закону Дарсі: