Определение высоты капиллярного поднятия воды в сыпучих горных породах Лабораторная работа № 7 • Капилля́рность (от лат. capillaris — волосяной; отсюда происходит встречавшийся ранее в русскоязычной научной литературе термин воло́сность), капиллярность - явление, подъема или опускания жидкости в капиллярах, заключающееся в способности жидкостей изменять уровень в трубках, узких каналах произвольной формы, пористых телах. • В поле тяжести (или сил инерции, например при центрифугировании пористых образцов) поднятие жидкости происходит в случаях смачивания каналов жидкостями, например воды в стеклянных трубках, песке, грунте и т. п. • Понижение жидкости происходит в трубках и каналах, не смачиваемых жидкостью, например ртуть в стеклянной трубке. • Капиллярная вода встречается в трёх состояниях: • Капиллярно-подвешенная вода, заполняющая капиллярные поры при увлажнении сверху (дождь). Своему названию она обязана своей способности «висеть», над сухим слоем, не стекая. • Капиллярно-подпертая вода, которая образуется при подъёме воды снизу от горизонта грунтовых вод по капиллярам на определённую высоту. Эта вода содержится непосредственно над водоносным горизонтом и гидравлически с ним связана. • Капиллярно-посаженая (подвешено-подпёртая) вода образуется в слоистой грунтовой толщи мелкозернистого слоя при подсыпкой ее слоем крупнозернистой, над пределом изменения этих слоев. • Высота капиллярного поднятия в горной породе это высота, на которую поднимается вода по капиллярным пустотам выше уровня водоносного горизонта. Эта высота обратно пропорциональна диаметру пустот в породе и зависит от химического состава воды, температуры и других причин. • Капиллярная вода, в отличие от гравитационной, может передвигаться вверх, не вытекает в выработки и замерзает при температуре ( – 4) … ( – 6) °С: чем меньше размер капилляров, тем ниже температура замерзания. • Высота и скорость капиллярного поднятия воды зависит главным образом от текстуры и гранулометрического состава породы. Чередование грубо- и тонкозернистых слоев уменьшает высоту капиллярного подъема воды: чем мельче порода, тем выше высота и скорость капиллярного поднятия. • На проницаемость существенное влияние оказывает средний диаметр пор. • По сверхкапилярным порам жидкость движется под действием сил тяжести или напора по обычным законам гидродинамики. • В капиллярных порах движение жидкости происходит вследствие сил капиллярного притяжения. • Субкапиллярные поры практически жидкость не пропускают. • Высота и скорость капиллярного поднятия воды зависит от присутствия различных видов воды и условий ее передвижения. • Для слюдистых частиц высота капиллярного поднятия выше, чем для кварцевых. • Высота капиллярного поднятия составляет в крупно-, средне- и мелкозернистых песках соответственно 3,5-12 см, 12-35 см и 35-120 см. • Поэтому гравий, галечник и крупнозернистые пески применяются как прерыватели капиллярного поднятия воды в более тонкозернистых грунтах. • Различные растворы поверхностно-активных веществ (ПАВ) увеличивают скорость и высоту капиллярного поднятия. • 1 Цель работы • Изучение методов определения высоты капиллярного поднятия воды в сыпучих горных породах. • • • • • • • 3 Оборудование, приборы, инструменты 1. Стеклянная трубка 2. Образец сыпучей породы (песок) 3. Штатив 4. Банка с водой 5. ПАВ 6. Секундомер • 1. Стеклянную трубку наполнить через воронку испытуемым песком. Наполнение производить небольшими порциями с легкой трамбовкой. • 2.Трубку с песком поставить в банку на спиральную подставку или на две спички. Банка, в свою очередь, устанавливается на подставке штатива. В таком положении трубку укрепить в штативе. • 3. В банку налить воду на 0,5-1 см выше нижнего конца трубки и наблюдать за высотой капиллярного поднятия воды в песке по изменению его окраски (потемнению). Уровень воды в банке в процессе опыта поддерживать постоянным. • 4. Высоту капиллярного поднятия фиксируют через 30 сек, 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 минут. Результаты измерений заносят в таблицу. • 5. Подогреть 1%-ый раствор смачивателя и повторить эксперимент. • 6. В координатах Нк, t построить график для обох случаев. ОБРАЗЕЦ ВЫПОЛНЕНИЯ 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 20 25 вода вода с ПАВ 30 35 40
