Permeabilidad del suelo : la capacidad de los suelos para dejar pasar el agua debido al gradiente de presión .
Los patrones de filtración de agua en suelos saturados de agua con flujo laminar están descritos por la ley de Darcy : v = k f ∙ gradI, donde v es la velocidad de filtración lineal, cm/s; kf es el coeficiente de filtración, cm/s; gradI es el gradiente de cabeza igual a la relación entre la caída de presión (ΔH) y la longitud del camino de filtración (L), es decir gradI = ∆H/L. El coeficiente de filtración es la principal característica de la permeabilidad al agua de los suelos y se mide en cm/s o m/día.
Para la tasa de filtración volumétrica (v about ), medida en cm 3 / s (o m 3 / día), la ley de Darcy tiene la forma: v about = k f ∙S∙gradI = k p ∙ρ w ∙g∙S∙gradI /η , donde k p es el coeficiente de permeabilidad del suelo, en Darcy (D); S - área de la sección transversal, cm 2 ; ρ w es la densidad del agua, g/cm 3 ; η es el coeficiente dinámico de la viscosidad del agua , cps; g es la aceleración de caída libre, m/s 2 .
El coeficiente de permeabilidad (k p ) tiene la dimensión de área y se mide en m 2 en el sistema SI y en cm 2 en el CGS . En la práctica, se usa con más frecuencia otra unidad de medida del coeficiente de permeabilidad: darcy (D); 1 D \u003d 1.02 ∙ 10 -12 m 2 \u003d 1.02 ∙ 10 -8 cm 2 . La relación entre k f y k p se deriva de la expresión: k f = k p ∙ρ w ∙g/η. La ecuación de Darcy en su forma simple es válida solo dentro de ciertos límites de las tasas de filtración determinadas por el rango del número de Reynolds Re = 1 - 10.
La permeabilidad del suelo depende de un gran número de factores. Las características estructurales y texturales del suelo afectan más significativamente a kf : distribución del tamaño de las partículas , su uniformidad, forma y tamaño de los poros, ancho de apertura de grietas, etc. Dependiendo de estos factores, el coeficiente de filtración de varios suelos varía en un rango muy amplio (ver tabla). Un aumento en la presión geoestática conduce a la compactación de los suelos, una disminución de sus poros, lo que resulta en una disminución general de los suelos kf con la profundidad. La presencia de gases comprimidos reduce k f . El valor de k f también se ve afectado por las características del líquido filtrado, así como por las condiciones de filtración. Entre los factores externos, la temperatura tiene la mayor influencia en k f : con su crecimiento, k f aumenta .
Permeabilidad de varios suelos (según N.N. Maslov)
| suelos | k f , m/día | Características de los suelos en términos de permeabilidad al agua |
|---|---|---|
| Arcillas, suelos rocosos monolíticos | < 5 •10 −5 | Virtualmente impenetrable |
| Margas, margas arenosas pesadas, areniscas no fracturadas | hasta 5 •10 −3 | Muy poco permeable |
| Franco arenoso, lutita ligeramente fracturada, arenisca, caliza | hasta 0.5 | Débilmente permeable |
| Arenas finas y de grano fino, suelos rocosos fracturados | hasta 5 | Permeable |
| Arenas de grano medio, suelos rocosos de mayor fracturamiento | hasta 50 | bien permeable |
| Guijarros, arenas con grava, suelos rocosos muy fracturados | > 50 | altamente permeable |