Способ определения капиллярной пористости грунтов
Класс 421, 13,, СССР
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАПИЛЛЯРНОЙ llOPHCTOCTH
Заявлено !т декабря (956 г. за 3 562780 в Комитет по делам изобретений н откргятнг! при Совете Министров СССР
Существующие способы определения капиллярной пори;:тости грунтов основаны на принципе отсоса воды из грунта мелкопористой стеклянной пластинкой воронки Шотта. Отбор воды из пластинки осуществляется путем создашгя разности давлений на ее верхней и нижних поверхностях.
Количество извлеченной воды измеряется обычной бюреткой; точностью до 0,1 л.г. т1сдостатком этого способа является ограниченность создавас»ol давлеlll151, не превышающего 1 ат11, и ма I35I точность измерения полученных ко,гичсств воды.
Предложенный способ не имеет указанных недостатков.
Сущность его .остоит в том, что отсос жидкости осуществляете» элск i 1100cмотичсски, а сс количсс, во определяется по результатам изме-! ш и» величины электропровод!гости исследуемого образца, Для Oc) löoñòâëolli!5! 01гисывасмого способа прсдлагаетс» прибор, изображенный на фиг. и 2.
Г1рибор (фиг. 1) сосгои! из мелкопористой стсклян гой пластиш.и г,,11вух бронзовых сеток 2 и 3, контактных ппастинок 4 и ), клемм 1г, 7. и 9, тигля 10 (напр!,i(ð, 11!о Til! ,1, IB = .1сктроосмотичсскОГО DTcocH воды из п,lастинки г 112 Обе сс !
1, Оскос-: накладываются тонкие бронзовые сетки 2 и 3, соединенные
С Кзс1;-ММаМИ 8 и г, ЧСРЕЗ КОТОРЫС ПОДаЕТСЯ На П,ЧВСТИ11КИ Пос ТОЯН11ЫЙ ток. Под действием э. 1екгри lескОГО тока можно ОтсасыВать жид! Остl при 1зазличном дав IOHH51, которое pf Ãó, !1!111 ется всгlичl! ИОI! элсктрп lсского потенциала.
«оличество отсосанной жидкости определяется измерcl. .. м величиHbl электропроводимости образца 11, для чего к контактным пластинкам
4 и 5 через клеммы и и 7 под,»осдиняется мегометр или другой прибор
31- .алОГичнОГО назначени»., 1)> (ГО !11! I IT(I! 7(! (:0)> , 1(К )>00. .5((> 1 Il .3 !))II (>(Il(. !Ilf!! 1( , 3! С r j КИТО; , КО! .
; oIoтпи1к ИГ!((е !!f!Iok У(> lf >/ > к.lс 9, >0 If 2I. ))j) )li(ее ()T()(и
. СИТ КО(Tl> И И;3Л(С! >(! I И 5((С КО, I I I (Е(, И i ((>Ji(. .,(>;I!I 1 !с> К. )ИСК К ( И(Г I li Оj>(. Т(IIJfй (..»О(оо опр,(с, !е(,ии кипи, !Г(5И>:(ои по)>и(тколи г)>(и Гои,;> т Г(;! и Го-!
I! Jf lf l: 5J (С (1, , (И((иlо 3 13(l il I(И И 5! I О Ill(7 15I I <> i(К l j>(>0(I! > I il l((К . II(> >((Il( (>
)) 1.:(1, 3((Ж Ill К II I I Г((С .. (Ы. II(>(l (>51 I I I. «. (>I((>(l II,! (101 ll il, от(О(«,пи!О(! (при ) I((! 5киг(ко(» I! у(I е(у,! Г! ((Ти(! и
I ill!I и(, П! ИИ И (э! 7 OI())(>I3O,I J ОЕ I! >( .3(L и!. 1
Источник
Экология СПРАВОЧНИК
Информация
Пористость капиллярная
Пористость и коэффициент пористости сукон можно также рассчитать аналитически при текстильном анализе сукон путем измерения размеров нитей сукна На рис. 35 для сравнения приведена кривая изменения коэффициента пористости сукна, полученная при изучении капиллярной структуры сукон. Сходимость определения коэффициентов пористости разными методами вполне удовлетворительная.[ . ]
Капиллярные силы по-разному влияют на диффузионный массообмен в зависимости от капиллярного давления. Это связано с преобладающим механизмом и продолжительностью капиллярной пропитки. При высоких капиллярных давлениях и а = Рк /(Рк + Р0) => 1, где а — безразмерное капиллярное давление, пористые грунты пропитываются практически полностью во время обычной (быстрой) стадии пропитки, скорость которой определяется вязким сопротивлением движению жидкости, проникающей в поры под действием капиллярных сил.[ . ]
В ТТ с капиллярным устройством перемещение жидкости осуществляется благодаря капиллярным силам. Капиллярные устройства могут выполняться в форме канавок на внутренней поверхности трубы, вкладышей из пористых материалов, сетки, перфорированных труб и др. Выбор конструкции капиллярного устройства зависит от особенностей применения ТТ, физических свойств заполняющего вещества (поверхностное натяжение жидкости, смачиваемость), желаемой формы мениска поверхности раздела жидкой и паровой фаз внутри трубы, технологии изготовления.[ . ]
Различают капиллярную и некапиллярную пористость, составляющие вместе общую пористость. Поры могут быть заполнены водой и воздухом. Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость и воздухообмен, капиллярные — удерживают воду за счет капиллярных сил. Для создания хорошего и устойчивого запаса влаги при одновременном нормальном воздухообмене (аэрации) необходимо, чтобы капиллярная пористость составляла 55— 65 % общей пористости. Если она меньше 50 %, то воздухообмен ухудшается и может возникнуть анаэробиозис. Для наилучшего обеспечения растений водой и воздухом и высокой эффективности применяемых удобрений и других мероприятий по созданию высоких урожаев важно, чтобы почвы имели наибольшую капиллярную пористость, заполненную водой, и одновременно пористость аэрации не менее 15 % объема в минеральных и 30—40 % в торфяных почвах.[ . ]
Проявление капиллярных сил хорошо прослеживается при значительной проницаемости и пористости грунта. Пески и гравийные грунты, например, благоприятны для миграции нефти; глины и илы неблагоприятны. В горных породах нефть движется в основном по трещинам. Размеры зон вертикальной и горизонтальной миграции нефти можно прогнозировать. Наличие нефти в почве вызывает опасные экологические последствия (см. гл.[ . ]
Вычитая из общей пористости (У2) капиллярную (Уз), получают некапиллярную пористость (У4).[ . ]
Разница между общей (У) и капиллярной (К3) пористостью представляет некапиллярную пористость (К4), У4 = У — У3.[ . ]
Р. Уайт и В. Марко [187] определяли пористость бумаги тремя методами: измерением капиллярного давления; определением давления воздуха, проходящего через бумагу; замером сопротивления бумаги проходящему потоку воды. Все эти методы больше пригодны для определения размеров пор бумаги в несжатом состоянии. Деформация бумаги под действием приложенных нагрузок резко меняет полученные результаты. В литературе [188] приводится описание ртутного и диоксанового методов определения пор в бумаге. Ф. Макнайт с сотрудниками [189] в поры вакуумирован-ного образца бумаги под давлением вводили ртуть. К. Пьерке [190] предлагает определять размеры пор по изотермам десорбции бензола, в котором не наблюдается заметного набухания целлюлозы.[ . ]
Исследуемый воздух подается в прибор через капиллярную трубку посредством шланга 9 и резиновой груши 8. Метан или водород, как более легкие газы, быстро диффундируют через пористый фильтр, повышая давление в измерительной системе, и столбик керосина в капиллярной трубке манометра поднимается в течение примерно 30 сек до тех пор, пока не выраз-няется концентрация метана или водорода внутри и снаружи фильтра. Затем на несколько секунд движение столбика керосина приостанавливается и уровень жидкости начинает опускаться, тогда прекращают протягивание воздуха и отсчитывают максимальное показание манометра по шкале. Концентрацию метана или водорода в объемных процентах определяют по соответствующему калибровочному гра фику.[ . ]
Бумага представляет собой волокнистый материал капиллярно-пористой структуры, легко поглощающий влагу из окружающей среды. Поэтому свойства бумаги зависят от влажности воздуха и чем выше относительная влажность окружающего воздуха, тем выше влажность бумаги.[ . ]
Промышленные адсорбенты характеризуются сложной пористой структурой и работают в различных условиях реализации процессов газоочистки, что определяет возможность и особенности внутреннего переноса поглощаемого вещества по различным, часто параллельным и взаимосвязанным механизмам (обычная и кнудсеновская диффузия, диффузия по поверхности, капиллярное течение и другие виды переноса). В этой связи эффективные коэффициенты диффузии, определяемые по выражению (1.236), хотя и могут использоваться для сопоставительных оценок соответствующих адсорбентов, но представляют собой формальные характеристики, не вскрывающие механизма переноса вещества в пористых телах. Механизм конкретного процесса определяют на основе изучения зависимостей коэффициентов диффузии от давления, температуры, молекулярных масс поглощаемого вещества и газа-носителя и других характеристик.[ . ]
Хорошая структурность черноземов определяет их высокую пористость в гумусовых горизонтах (50—60 %), которая постепенно уменьшается с глубиной. Для черноземных почв характерно благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости.[ . ]
Процентное соотношение объемов твердой фазы почвы, общей капиллярной и некапиллярной пористости характеризует строение пахотного слоя почвы.[ . ]
Почва характеризуется такими физическими свойствами, как пористость, воздухопроницаемость, водоемкостъ, капиллярность, гигроскопичность, испаряющая способность.[ . ]
В динамической установке «Диффузия—2» реализован диффузионный капиллярный способ дозирования паров летучих жидкостей [110]. Диффузионная ячейка установки «Диффузия—2» представляет собой капилляр с пористой пробкой, соединенной на шлифе с камерой, регулируемое отверстие которой позволяет получать различные концентрации дозируемого вещества, а также перезаряжать капилляр дозируемой жидкостью, не нарушая режима работы установки [111]. Осуществляется оптический контроль количества дозируемой жидкости.[ . ]
Некапиллярные поры обеспечивают водопроницаемость, воздухообмен; капиллярная пористость создает водоудерживающую способность почвы, т. е. от ее значения зависит запас доступной влаги для растений.[ . ]
Другой важной особенностью извлечения загрязнителей из полидисперсных капиллярно-пористых грунтов является неодно-временность начала извлечения из агрегатов, пористых частиц и капилляров разных размеров. Под размерами здесь подразумеваются и разные радиусы не сообщающихся между собой пор, и разные длины капилляров, и иные морфометрические характеристики микроструктуры грунтов. Изменяя каким-либо образом характерные размеры частиц и их соотношение, можно вместо монотонно убывающей скорости извлечения получить проходящую через максимум возрастающую, либо убывающую, либо постоянную в определенном диапазоне времени скорость извлечения загрязнителя. Такое свойство пористых частиц и агрегатов еще не использовалось целенаправленно. По мнению Г.А. Аксельруда [1], такая программируемая десорбция может быть согласована с кинетикой других процессов с целью обеспечения, например, постоянной (в заданном интервале времени) концентрации какого-либо загрязнителя. Напомним, что программируемые кривые извлечения загрязнителя можно получить неодновременным завершением процесса капиллярной пропитки и неодновременным началом диффузионного извлечения загрязняющего компонента.[ . ]
Вода в земной коре находится в парообразном, гигроскопическом, пленочном, капиллярном, гравитационном и твердом состояниях (рис. 3.32, а). Наибольший интерес для водоснабжения представляет гравитационная, или свободная, вода, которая в своем перемещении подчиняется исключительно силе гравитации. В зависимости от условий залегания эта вода может быть безнапорной, со свободной поверхностью зеркала воды в пористых грунтах над водонепроницаемым слоем, и напорной, находящейся между водонепроницаемыми слоями (рис. 3.32,6).[ . ]
Загрязнению подземных вод способствует свойство ПАВ изменять проницаемость пористых материалов, вследствие чего через некоторые грунты хорошо проходят не только сами ПАВ, но и другие вещества вместе с ПАВ, в том числе частицы Гудрона, асфальта, содержащие канцерогенные вещества, пестициды (Д. Г. Красильщиков, 1974; Borneff, Knerr, 1959; Hettche, 1960; Strohl, 1966). По данным JI. А. Ветрилэ (1972), такие «буксирные» свойства проявляются при концентрации ПАВ около 10 мг/л. По Swisher (1966), ссылающегося на данные Robeck (1962), АБС в концентрации 10 мг/л не способствует прохождению бактерий кишечной палочки через почву.[ . ]
Одними из главных свойств породы, определяющими ее отношение к воде, являются пористость и скважность. Под пористостью понимают наличие в породах малых пустот — капиллярных пор, под скважностью — наличие в породах более крупных, некапиллярных промежутков — скважин различного происхождения и формы. Иногда совокупность всех пустот объединяют в понятие общейпористости.[ . ]
Это наиболее простой вид поглощения, связанный с наличием в почве тончайших пор и капиллярных ходов. Почва, как всякое пористое тело, способна задерживать мелкие твердые частицы, взвешенные в фильтрующейся через нее воде. Так, после прохождения через почву мутной воды она становится почти прозрачной: взмученные в ней илистые частицы механически поглощаются почвой. Механической поглотительной способностью обусловливается сохранение в почве наиболее ценной коллоидной фракции. Вносимые в почву тонкоразмолотые удобрения (например, фосфоритная мука) не вымываются из верхнего слоя ее вследствие их механического поглощения. В тонких капиллярах почвы могут механически задерживаться также почвенные микроорганизмы.[ . ]
Из результатов расчетов и вида кривых следует, что при заданных значениях параметров пористой среды и характеристик жидкой фазы проникновение жидкости в пласт под действием гравитационных и капиллярных сил происходит достаточно медленно. Более того, насыщение пористой среды жидкой фазой происходит в основном в начальный период фильтрации — от 10 мин до 2 ч (кривые 1,2 на рис. 3). Дальнейшее изменение насыщенности и продвижение фронта жидкой фазы по пласту (здесь под фронтом понимается координата 2, при которой значение насыщенности 3 — 0,05) происходит с каждой минутой все медленнее (сравните кривые 1,2 и 3-5). Кроме того, результаты расчетов показали, что по истечении двух суток с начала проникновения жидкой фазы в пористую среду фронт продвинулся на глубину 0,35 м, а за неделю — на 0,4 м.[ . ]
Если через выходящую наружу трубку насосать в трубу воду и закрыть кран, то вода через пористые ее стенки будет засасываться почвой до ее капиллярного насыщения, а израсходованная вода пополняться из резервуара. Главное условие работы этой системы — герметичность всех соединений.[ . ]
При наличии агрономически ценной структуры в почве создается благоприятное сочетание капиллярной и некапиллярной пористости. Между агрегатами преобладают некапиллярные поры, а внутри агрегатов — капиллярные.[ . ]
Физический смысл явлений, происходящих при деформации, следует искать в природе бумаги как капиллярно-пористого коллоидного материала. При увлажнении растительные волокна, из которых состоит бумага, набухают и увеличиваются в размерах, что сказывается на изменении размеров бумажного листа.[ . ]
Одним из первых обогащающих устройств, примененных в ХМС-системах, был пористый стеклянный сепаратор, предложенный Уотсоном и Биманом в 1964 г. Так как система имела удобную конструкцию, она полечила широкое распространение. На рис. У.2, в схематически изображен этот тип сепаратора. Элюат из хроматографической колонки попадает в ограничитель давления (капиллярная трубка меньшего диаметра), а затем в трубку, изготовленную из мелкопористого шлакового стекла (диаметр пор около 10-4 см). Эта пористая стеклянная трубка окружена камерой, откачиваемой форнасосом. Ввод в масс-спектрометр осуществляется через еще одни капиллярный ограничитель с внутренним диаметром 2-10-2 см.[ . ]
Поверхностное натяжение и плотность определяют высоту, на которую может подняться жидкость в капиллярной системе при фильтровании через пористые преграды.[ . ]
При адсорбции главную роль играют ионное и электростатическое взаимодействие носителя и поверхности клеток, поглощение пористой поверхностью, капиллярные явления. Однако сродство того или другого микроорганизма к адсорбенту во многих случаях непредсказуемо. Сам метод технологичен. Суспензия клеток смешивается с носителем, перемешивается несколько часов на качалке, лучше выдержать ее затем при 4°С несколько часов, а затем тщательно отмыть носитель от невключившихся клеток. Положительными качествами метода адсорбции являются следующие: относительная дешевизна носителей, отсутствие диффузионных затруднений и токсичного воздействия на микроорганизмы. Преимуществом неорганических адсорбентов, кроме того, можно признать устойчивость к воздействию микроорганизмов, стабильность объема при действии давлений и потока субстрата, высокую плотность.[ . ]
Важной проблемой при химической деструкции загрязнителей в массивах грунтов является технология химических реакций при пропитке пористых и трещиноватых грунтов. Собственно пропитка жидкими или газообразными реагентами может осуществляться либо насыщением под давлением (инъекцией), либо (для жидкостей) — капиллярной пропиткой. В любом случае пропитка загрязненного грунта химическим реагентом осложняет этот процесс за счет химических реакций между вводимым реагентом и различными химико-минеральными компонентами грунта, включая загрязнитель.[ . ]
При достижении нефтью уровня грунтовых вод дальнейшее движение вниз прекращается. При этом легкие фракции могут всплывать на поверхность. Тем не менее под продолжающимся влиянием капиллярных сил тенденция нефти к расширению сохраняется. Кроме того, нефть перемещается по направлению естественного уклона поверхности грунтовых вод. Расширение площади распространения нефти под действием капиллярных сил уменьшает насыщенность ею почвогрунта. Если новых поступлений нефти в грунт не происходит, то может быть достигнута остаточная насыщенность и дальнейшая ее миграция прекращается. Проявление капиллярного эффекта хорошо прослеживается при значительной проницаемости и пористости грунтов. Например, пески и гравийный грунт весьма благоприятны для миграции нефти, а глины и илы ограничивают расстояние, на которое она может перемещаться. В горных породах нефть движется по трещинам. Размеры вертикальной и горизонтальной миграции можно довольно уверенно прогнозировать.[ . ]
Структура пород как фактор их проницаемости по отношению к флюидам-загрязнителям. Структура породы является существенным фактором проницаемости при оценке ее в качестве защитных экранов. Проницаемость пористых и трещинных грунтов зависит от размера пор и раскрытости трещин. Эти параметры в глинистых защитных экранах и покрышках нефтяных и газовых загрязнений измеряются весьма малыми величинами, в результате чего большое значение приобретают капиллярные силы.[ . ]
Метод адсорбции основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной структурой поверхностное поглощение дополняется капиллярной конденсацией. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Вандер-Ваальса). Высвобождающаяся при этом теплота зависит от силы притяжения (по порядку значения, как правило, находится в пределах от 2 до 20 кДж/моль). Преимуществом физической адсорбции является обратимость процесса. При уменьшении давления адсорбента в потоке газа либо при увеличении температуры поглощенный газ легко десорбируется без изменения химического состава. Обратимость данного процесса исключительно важна в тех случаях, когда экономически выгодно рекуперировать адсорбируемый газ или адсорбент.[ . ]
Не менее важным фактором успешного протекания процесса твердения является фактор влагопереноса, т.е. своевременного и эффективного удаления влаги из зоны реакции. Твердеющая масса ОБР представляет собой разновидность капиллярного пористого тела, поэтому удаление влаги из нее должно подчиняться известным законам влагопереноса [100). В этой связи следует ожидать заметного влияния на процесс твердения мер выведения воды из твердеющей массы, которые в известной мере определяются ее объемом.[ . ]
Опилки удовлетворительно очищают водную поверхность лишь при удельной мощности загрязнения не более 0,5 л/м2. В силу своей гигроскопичности опилки интенсивно впитывают влагу и тонут в воде. Нефть весьма слабо сорбируется опилками, так как пористая структура опилок имеет капиллярное строение и, по-видимому, в отличие от камышовой сечки недоступна нефти, которая заполняет только пространство между частицами поглотителя. В ходе отжима после насыщения опилок выделение нефти незначительно и степень утилизации нефти не превышает 20% от собранной нефти при степени очистки 50% — для области интенсивного загрязнения поверхности воды на уровне около 3 л/м2; при очистке загрязнений малой мощности утилизация нефти практически невозможна. Основным недостатком опилок как поглотителя является трудность сбора с поверхности воды слоя мелких опилок, пропитанных водно-нефтяной смесью. Конгломераты опилок и нефти легко разрушаются при механическом воздействии в ходе их сбора, при этом опилки осаждаются на дно водоема, а освободившиеся капли нефти всплывают на поверхность воды, частично восстанавливая загрязненность водоема.[ . ]
Взаимодействие печатной краски с бумагой. Способность бумаги воспринимать типографскую краску и глубина ее проникновения в толщу бумажного листа зависят от ряда факторов, определяемых при прочих равных условиях как структурой бумаги и, в частности, ее капиллярными свойствами, так и свойствами краски. При одном и том же способе печати важнейшими из этих факторов являются пористость бумаги и вязкость краски. Древесная масса и минеральные наполнители в композиции бумаги повышают ее пористость и увеличивают впитывающую способность к печатным краскам.[ . ]
Лучшими почвами по механическому с о с т а-в у являются легко- и среднесуглинистые, развитые на лёссах и лёссовидных суглинках. В этих почвах благодаря их высокой микроагрегированности (0,25—0,01 мм) и значительному содержанию крупной пыли (0,05—0,01 мм) создается благоприятная капиллярная пористость и хорошая аэрация. Такое строение и сложение почв определяет их высокую влагоемкость, большую мобильность и хорошую отдачу воды. Все это обеспечивает быстрое поступление в зону корней влаги и элементов питания, образующихся при активных аэробных процессах в почве и вносимых с удобрениями.[ . ]
Наконец, для расчетов бюджета влаги на поверхности суши, описываемого уравнением (9.11), необходимо определять в каждой точке (0, X) поток влаги в почву / , а также поверхностный или подземный сток воды, т. е. решать основные задачи гидрологии суши, чему в основном и посвящен настоящий параграф. Для этого надо задать рельеф г = Л2 (0, X) Л (0, X) подпочвенной поверхности водоупорного слоя и характеристики слоя Л2 г А, как пористой среды, в которой происходит фильтрация влаги: распределения в нем пористости (т. е. доли пор в объеме грунта) и коэффициентов фильтрации. При этом считается, что грунт содержит как мелкие капиллярные поры (капиллярная пористость то), создающие его водоудерживающую способность, так и крупные некапиллярные поры (некапиллярная пористость Ш ), обусловливающие быстрое просачивание воды с поверхности почвы г= к (0, X) до свободной поверхности грунтовых вод г = к (0, X, /), подлежащей расчету (причем Л2 к к).[ . ]
Все подтипы лесных почв имеют лучшие показатели общих физических и водных свойств по сравнению с дерново-подзолистыми почвами, особенно серые и темно-серые. Однако между подтипами серых почв имеются отчетливые различия. Плотность почвы и плотность твердой фазы пахотного слоя уменьшаются от светлосерых к темно-серым лесным почвам, но иллювиальные горизонты всех подтипов серых почв характеризуются высокой плотностью (1,5—1,65 г/см3). Показатели общей пористости, капиллярной и полной влагоемкости возрастают от светло-серых к темно-серым почвам, во всех случаях уменьшаясь вниз по профилю. Общая пористость изменяется в среднем от 50 % в верхних горизонтах до 40 % в иллювиальных. В светло-серых почвах капиллярная пористость значительно преобладает над некапиллярной.[ . ]
Физические и водно-физические свойства. Плотность твердой фазы серых лесных почв увеличивается вниз по профилю, что связано с уменьшением содержания гумуса. Темно-серые почвы, отличаясь большей гумусированностью, имеют и меньшую плотность твердой фазы. Все серые лесные почвы характеризуются высокой плотностью уплотненных иллювиальных горизонтов (1,5—1,65 г/см3). Общая пористость изменяется от 50—60 % в верхних горизонтах до 40— 45 % в иллювиальных и породе. В светло-серых почвах капиллярная пористость резко преобладает над некапиллярной.[ . ]
Источник