实验Ⅰ 不稳定渗流实验
一、实验目的
1.观察有入渗补给条件下潜水二维稳定流的渗流现象及特征。
2.求降雨入渗强度W值，并和实测值进行比较。
3.求含水层的渗透系数K值。
二、实验装置
图Ⅱ-1为二维渗流砂槽示意图，其长为380cm，宽50cm，槽内装有均匀的砂，顶部设有模拟降雨装置，由转子流量计（M）测定总降雨量。
砂槽的两端装有活动的溢水装置，分别用来稳定河A和河B的水位，升、降可以控制两侧水位的高低，并通过进水阀门K控制供水水源。
图Ⅱ-1 二维渗流实验装置示意图
槽底和后壁面沿流向按一定间距设有多组测压管（水平方向共24组，编号依次是A，B，C，…，W，X；每组铅直断面6个测点，编号依次为1，2，3，4，5，6）。用软管连接测压管孔和测压管板，可以测定渗流场中144个点的测压水头。
三、实验步骤
（1）领取量筒和秒表。
（2）检查并排除测压管内可能存在的气泡。
（3）观察有入渗补给、两河水位相等（HA＝HB）条件下，河间地块分水岭的位置及潜水面的形状。
（4）测定向河流的排泄量（用体积法），以求得W值。
（5）由转子流量计（M）读降雨量QM。
（6）升降溢水装置A或B，使HA>HB（高差不要太大），观察测压管水位变化及分水岭移动情况，待稳定后记录各测压管读数。
（7）重复步骤（4）和步骤（5）。
四、实验成果
1.实验数据记录
含水层宽度B＝ cm，长度L＝ cm，面积A＝ cm2，底板高程Z0＝ cm。其他数据记入表Ⅱ-1，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3。
2.数据计算（选择合适的公式和数据进行计算，结果填入表Ⅱ-4）。
表Ⅱ-1 实验Ⅱ综合数据记录表
表Ⅱ-2 实验Ⅱ测压水头记录表（HA>HB）
续表
表Ⅱ-3 实验Ⅱ测压水头记录表（HA＝HB）
注：表头为测压管编号，括号内数据表示测点到坐标零点的距离；x以A河右壁为零点，Z以含水层底板为零点。
表Ⅱ-4 实验Ⅱ数据计算成果表
3.在方格纸上绘制实测潜水面、计算潜水面以及剖面流网。
4.问题讨论
（1）同一铅直面上，各测压管水头是否相等？试用流网分析为什么？
（2）分析计算的W值的误差来源？
（3）进行步骤（6）时，假如使两侧河流水位高差很大时，渗流可能出现什么现象？
（4）实验装置中A，B，…，W，X共24根测压管沿流向布置；1～6的6根沿铅直方向布置，表Ⅱ-2，表Ⅱ-3所记录的测压管读数中，哪一排读数的连线最接近潜水面？
（5）试分析计算的分水岭位置a和观测的分水岭位置a数值不一致的原因。
（6）在以上计算中，选哪些断面、哪些测压管的数据，计算结果最符合实际？
五、试验性实验设计参考
（1）分段降雨条件下的剖面二维渗流实验。调节降雨进水阀，形成分段降雨稳定入渗条件，观察两河水位相等条件下，河间地块分水岭位置、潜水面形状、水头分布及流网特征等。
（2）河岸出渗面及地表径流的观测。调节降雨进水阀逐渐加大或减小降雨强度，观察不同降雨条件下地表产流情况及河岸出渗面现象。
一、流变试验：
1、岩石流变试验主要是测定岩石在外界载荷条及温度条件下，所呈现出的流动、变形及破坏等性质，主要表现在蠕变、松弛、应变率效应、弹性后效、时效强度、流变损伤及断裂等方面。
2、该试验机设备可进行单轴流变、三轴流变等试验。其试验操作类似以上相关试验，只是试验目和加载方式有所区别。通常会保持某一恒定载荷，同时检测出试件变形量，即所谓蠕变试验；或者保持试件变形值，逐步减小轴压载荷，则为应力松弛试验。经长时间观察，测定试件应力、应变的情况得出数据，进而总结出岩石流变的规律。
3、由于该项试验及试验方法尚处在研究和发展的阶段，应由主持实验者具体提出。但本试验机可满足加载的一切要求。
二、渗流试验：
1、试验方法取决于研究目的。本试验机可在类似三轴试验的情况下进行岩石渗流的有关试验。
2、渗流源不仅需要保证充足的流量，而且还需要一定的压力；此外渗流的出口，必须检测流量，流体出口的压力，因此需要有传感检测元件。
3、三轴压力室的底座有一个通道直通试件底部中心，出厂时已用螺堵密封防止杂物，拆除此螺堵，换上相应的接头、胶管，即可作为渗流的入口。压力室的上承压杆也有一个通道直通试件顶部中心，同样用螺堵密封，拆除此螺堵，换上相应的接头、胶管，可作为渗流流体的出口，同时还要连通流量计，出口压力传感器等装置。
一、实验目的
通过不稳定流条件下的渗流实验，加深对Darcy定律的理解。
二、实验装置
如图Ⅰ-1所示，圆管A下段装有待测定的砂样，底端为铜丝网，砂样表层铺放薄层细砾。实验开始时，圆管上部装满水，水便通过砂样渗流，圆管上部水位则逐渐下降。
圆管下端放在盛水器皿B中，通过砂样渗流到器皿中的水会自动溢出，以固定渗流段下游水位。排水容器E通过排水管随时排走盛水器皿溢出的水。
图Ⅰ-1 实验装置图
图Ⅰ-2 t-lg H直线
三、实验原理
1.2.1节中“不稳定Darcy实验”已证明，图Ⅰ-1所示的装置中水头H与时间t呈半对数关系（1.23）式，即
地下水动力学（第五版）
式中：t为时间；H0为实验的初始水头（即当t＝0时的水头）；H为对应不同时间t的水头；l为试样长度；K为渗透系数。
因此，实验过程中，可测定对应不同时间的水头值，作t-lg H直线关系（图Ⅰ-2），利用该直线的斜率m求渗透系数K。
四、实验步骤
（1）熟悉仪器结构以及秒表操作方法与读数。进行实验分工，建议一人观察水头变化，一人看秒表，一人记录。
（2）将盛水器皿充满水，并将渗透管的下端放入盛水器皿B的水面之下约1cm。
（3）对试样充水，使其自由渗透2～3次，以饱和砂土，排除空气。
（4）记下初始水头H0，对透明管充水到渗透管零点上方。待水位下降至零刻度，开动秒表记时。
（5）水位下降到预先设计的降深值（如2，4，6，8，…，20cm）时，记录对应的时间（表Ⅰ-1）。
（6）重复实验步骤（4）和步骤（5）1～2次，进行核对。
（7）改变渗透管下端没入盛水器皿的深度（离器皿底部约1cm）进行同样实验，记录读数。
（8）与不同砂样的小组交换仪器，重复上述步骤（4）～步骤（7）的实验，做好记录。
表Ⅰ-1 实验Ⅰ数据记录
注：长度单位为cm，时间单位为s。
五、实验成果
1.提交实验数据记录（表Ⅰ-1）。
2.数据处理
（1）绘制两种砂样的t-lg H曲线。
（2）计算渗透系数K（表Ⅰ-2）。
表Ⅰ-2 实验Ⅰ渗透系数计算简表
3.问题讨论
（1）达西定律的应用条件是什么？
（2）渗透管出口端放在盛水器皿不同深度时，渗透速度有何变化？为什么（对比实验资料说明）？
（3）本实验中，测定水位H的基准面在何处？
六、试验性实验设计
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邵东县15781905369： 某同学以清水、缓冲液(含Na2HPO4、KH2PO4的溶液,pH=7)和血浆分别为实验材料进行实验,探究“血浆是否具有维持pH稳定的功能”,主要实验步骤... - ？
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