Геометрия водопроводящего пространства, фильтрационная неоднородность и фильтрационные модели грунта

Статистический анализ показывает, что большим и однородным, безусловно, можно считать тело, линейные размеры которого в 103 раз больше расстояния между каналами фильтрации. Для крупных песков, например, это объем более 1 м3. Для тела, линейные размеры которого в 10-1000 раз больше расстояния между каналами фильтрации, модель сплошной среды может применяться условно. Такое тело необходимо рассматривать как неоднородное. В связи с этим можно рассматривать как сплошную среду пески в фильтрационном приборе, где испытывается порядка 1 дм3 грунта. Для тела, линейные размеры которого превышают расстояние между трещинами или породами не более чем в 10 раз, влияние отдельных каналов фильтрации, становится столь значительно, что статистическое усреднение результатов испытаний приводит к получению сильно смещенных оценок. В связи с этим к телам такого размера невозможно применить модель сплошной среды. Например, бессмысленно испытывать гравийно-галечный грунт в фильтрационном приборе с камерой объемом около 1 дм3.

Как видно, модель сплошной среды для нескальных грунтов применима для расчета фильтрации практически у любых сооружений. Иначе обстоит дело с трещиноватыми скальными и полускальными грунтами. При частой сети трещин каналы фильтрации расположены через 0,1 м, а в средних условиях - приблизительно через 1 м, поэтому модель сплошной среды, безусловно, может применяться к однородным трещиноватым массивам с поперечником более 1 км. Условно, с учетом неоднородности, сплошной средой можно считать трещиноватый массив с поперечным размером 10-100 м. Трещиноватый массив с поперечником менее 10 м в средних условиях нельзя принимать за сплошную среду. В распространенных случаях, когда фильтрация идет преимущественно по отдельным крупным тектоническим трещинам или зонам, нижняя граница модели сплошной среды отодвигается до массива с поперечником в 100 и даже 1000 м. Поэтому для трещиноватых сред актуально построение моделей фильтрации в среде из дискретных элементов.

Ниже раздельно рассмотрена фильтрация в пористых песчано-глинистых грунтах и трещиноватых массивах.