矿大资源水文地质实验指导书

1目录实验一孔隙与水实验二达西渗流实验实验三砂土中水的毛细运动2实验规则1．实验前必须认真预习，明确目的、要求，了解内客、步骤及有关原理、方法。2．实验中听从教师指导。认真操作，细心观察，及时记录；积极思考，主动讨论，培养综合分析问题的能力。3．实验结束后，按要求整理好仪器和样品。实事求是地整理原始资料，按时完成并提交实验(实习)报告。实验一孔隙与水一、实验目的1．加深理解松散岩石的孔隙度、给水度和持水度的概念。2．熟练掌握实验室测定孔隙度、给水度和持水度的方法。二、实验内容1．熟悉给水度仪并对仪器进行标定。2．测定三种松散岩石试样的孔隙度、给水度和持水度。三、实验仪器和用品1．给水度仪见图。2．十二指肠减压器，用以抽吸气体。3．量筒(25m1)和胶头滴管。4．松散岩石试样：砾石(粒径为5—10mm，大小均匀，磨圆好)；砂(粒径为0.25一0.50mm)；砂砾混合样(把上述砂样完全充填进砾石样的3孔隙中得到的一种新试样)。四、实验步骤1.调整出水管，使得侧管与隔离板上平面水平。2.打开A、B开关，从进水管进水，让漏斗和隔离板充满水（出水管有水排出即可）。3.孔隙度测量：关闭A、B开关，砂样筒装砂并量体积V。打开A开关，给砂样筒补水，直到砂样饱和为至，记录进水量V1，即为砂样中孔隙的体积。砂样筒进水管出水管AB4孔隙度（n）=))1VV砂样体积（孔隙体积（4.给水度测量：关闭开关A,打开开关B,饱和砂样的重力水会从出水管流出，水流停止即可。出水量V2即为排出的重力水。给水度（)=))2VV砂样体积（重力水（5.持水度：孔隙度与给水度之差。6.重复上述步骤，做另外两种砂样。五、实验成果1．完成实验报告表(表1-1)。2．思考题：(1)从试样中退出的水是什么形式的水?退水结束后，试样中保留的水是什么形式的水?(2)根据实验结果，分析比较松散岩石的孔隙度、给水度、持水度与粒径和分选性的关系。5表1-1孔隙与水实验报告表仪器编号：砂样体积cm3透水石选用负压值：cm砂样名称粒径(mm)进水量(ml)累计饱水时间(min)退水量(ml)累计退水时间(min)孔隙度（%）给水度（%）持水度（%）备注报告人：班级：同组成员：实验日期：年月日6实验二达西渗流实验一、实验目的1.通过稳定流条件下的渗流实验，进一步理解渗流基本定律—达西定律2.加深理解渗流速度、水力梯度、渗透系数之间的关系，并熟悉实验室测定渗透系数的方法。二、实验内容1.了解达西实验装置。2.根据达西公式：IKLHKQ测定不同试样的渗透系数．Q—渗透流量；ω—过水断面面积：△H一上下游过水断而的水头,L渗透途径，I--水力梯度。三、实验仪器及用品1.达西仪如图2-12.试样粒径粗砂(粒径0.5__1.0mm)。中砂(粒径0.25__0.5mm)。细砂(粒径0.10__0.25mm)3.秒表、量筒、直尺等。7图2-1达西实验装置示意图四、实验步骤1.测量仪器的几何参数：分别测量过水断面面积、测压管a、b的间距或渗透路径(L)：记入表2-1。2.调试仪器：打开进水开关，待水缓慢充满整个试样，且出水管有水流出后，慢慢拧动开关，调节进水量，使a、b两测压管读数之差最大。同时.打开排气口排尽试样中的气泡。3.测定水头：待a、b测压管读数稳定后．读出各测压管的水头值，记入表2-1中。84.测定流量：在进行步骤3的同时，利用秒表和量筒测量t时间内水管流出的水体积，及时计算流量Q。连测两次，使流量的相对误差小于5％，取平均值记入表2-1中。5.由大往小调节进水量．改变a、b测压管的读数，重复步骤3和4，取得3-5组数据。6.按记录表计算实验数据，并抄录其它小组另外两种不同试样的实验数据(有条件的，可分别做不同的试样)。注意：(1)实验过程中要及时排除气泡。(2)为使渗透流速一水力梯度(V一I)曲线的测点分布均匀，流量(或水头差)的变化要控制合适。五、实验成果1.提交实验报告表(表2-1)．2.在同一坐标系内绘出三种试样的V一I曲线，并分别用这些曲线求渗透系数K值,与直接据附表中实验数据计算结果进行对比。3.思考题(1)为什么要在测压管水位稳定后测定流量?(2)比较不同试样的K值，分析影响渗透系数K值的因素。(3)讨论三种试样的V—I曲线是否符合达西定律?试分析原因。9表2-1达西渗流实验报告表仪器编号：过水断面面积(ω)cm2渗流途径（L）cm土样名称实验次数水力梯度（I）渗透速度(V)渗透系数备注测压管水头水头差(cm)△H=H1-H2水力梯度LHI渗透时间t(s)渗透体积V(cm3)渗透流量(cm3/s)tVQ渗透流速(cm/s)QvIVKH1(cm)H2(cm)cm/scm/d123451234512345实验日期报告人组号同组成员10实验三砂土中水的毛细运动一、实验目的了解包气带中水毛细水的贼存与运动特征。二、实验内容1.观测、比较不同粒径砂样的毛细上升速度。2.观测砂土毛细饱和带水的运移。三、实验仪器及用品1.观测砂土中水的毛细上升速度装置。2.底部包铜丝网的长、短玻璃管(长度分别为：30--50cm、5—8cm)。长管上标有刻度。3.砂样：①粗砂粒径0.5—1.0mm②中砂粒径0.25—0.5mm③细砂粒径0.1—0.25mm4.秒表。5.方格纸(25×25cm)。6.量杯(25mL)。四、实验步骤甲、观测砂土中水的毛细上升速度1.装样选择一种砂样，均匀密实地装入长玻璃管内。2.观测毛细上升速度将装有试样的玻璃管放入水槽内的透水石上，使玻璃管的下端紧贴水面，同时起动秒表。迅速准确地记录对应不同毛细上升高度的时间记入表3-1。初期每上升1cm观测一次时间，2分钟后每上升0.5cm观测一次时间。也可记录对应不同时刻的毛细上升高度。总之，初期观测频率11应尽可能密，后期适当变疏。注意：进行此步骤时，小组成员应配合好。3.重复步骤1和2，做另外两种不同粒径的试样。乙、毛细饱和带水的运移实验1.测量短管的容积V1，记入表3-2。2.装样分别把同一种砂样均匀密实地装入短管中，并使砂样与管口平齐。(所选砂样不宜过细，其最大毛细上升高度应小于长管长度，毛细饱和带高度应大于或等于短管长度)。3.长管饱水将长管垂直缓慢地浸入水中，饱水后提起用干布擦干外壁，手持长管使其在重力作用下滴水，直至重力水排完。4.短管饱水将短管垂直缓慢地浸入颜色水中，使其充分饱水后提起。用干布擦干外壁。观察此时短管饱水情况及短管是否滴水,并比较长、短管的颜色。5.测定长、短管相接后的给水体积V2待长管停止滴水后，将长管下端紧压在短管上端使二者密接，并用量杯承按滴出的水。滴水停止后，将流出的水体积V2记入表3-2，同时观察短管饱水情况及颜色，对比流出的水与塑料杯中水的颜色是否不同。五、实验成果1.提交甲、乙两实验报告表(表3-1和表3-2)。2.在同一坐标系内分别作出三种砂样的毛细上升高度(cm)与时间(s)12的关系曲线。3.思考题(1)比较甲实验得出的三种砂样的毛细上升高度与时间关系曲线。指出初期及后期三种砂样的毛细上升速度自大而小的顺序，并分析其原因。(2)长短管相接后滴出的水相当于原先存在于管中的哪一部分水?V2／V1×100％这一数值表征什么?(3)在实验乙中，短管饱水后提起为什么不滴水?而与长管相接后为什么又滴水?13表3-1砂土中水的毛细上升速度实验报告表岩性：岩性：岩性：备注序号累积时间（s）毛细上升高度(cm)序号累积时间（s）毛细上升高度(cm)序号累积时间（s）毛细上升高度(cm)实验日期报告人同组成员14表3-2毛细饱和带水的运移实验报告表岩性短管长度(cm)短管高度(cm)短管体积V1(cm3)长短管相接后滴水体积V2(cm3)%10012VV备注实验日期报告人同组成员