準飽和多孔介質中圈閉氣體對滲透系數的影響

摘要：含圈閉氣體的地下水流稱為準飽和流,準飽和流中的圈閉氣體對含水層滲透系數有重大影響。通過柱試驗開展了粉砂、細砂、中砂和粗砂4種介質圈閉氣體飽和度與準飽和滲透系數關系的研究。結果表明:圈閉氣體飽和度明顯受介質的粒徑影響,在細粒介質中圈閉氣體飽和度明顯較大;4種介質圈閉氣體飽和度在0~15%范圍內,準飽和滲透系數與完全飽和相比減少了32.82%~56.38%,且準飽和滲透系數與圈閉氣體飽和度之間可表達為一個負線性相關的經驗公式;該公式與Faybishenko公式等效,但形式簡單,參數較少,使用方便;準飽和滲透系數的變化規律可概化為圈閉氣體占據了原有的有效孔隙,造成原有效孔隙度減少,從而使滲透系數減小。利用該理論,Kozeny-Carman方程能較準確地描述準飽和滲透系數的變化規律,而基于哈根-泊肅葉方程的滲透系數公式則存在較大誤差,不適用于描述準飽和滲透系數;試驗結果證明了室內測定飽和滲透系數時排除圈閉氣體的必要性。