Läpäisevyys on huokoisen väliaineen mittaa sen kyky sallia nesteen kulkea sen läpi vaikutuksesta painegradientti tai painovoimakentässä. Tämä määrä liittyy Darcyn lakiin . Läpäisevyyden puuttumista kutsutaan läpäisemättömyydeksi .
Oletus määritelmän taustalla on, että väliaineen virtaus on Stokesin virtaus . Tätä oletusta käytetään Darcy-yhtälön muodostamiseen huokoisuuden kuvauksesta tilavuuden keskiarvon määritysmenetelmällä tai homogenoinnilla . Läpäisevyys on väliaineen ominaisuus ja siten riippumaton sen läpi kulkevasta nesteestä, nesteestä tai kaasusta. Tämä on määriteltävä sillä, että kaasuille ominaiset fyysiset ilmiöt voivat esiintyä väliaineissa, joiden huokoisuus on pieni, ilmiöitä, joita Darcy-Klinkenberg-yhtälö kuvaa . Samalla tavalla nesteen viskositeetilla voi olla suuri virtausnopeus, mikä riippuu Reynoldsin luvusta, joka on muodostettu huokoisuuden tunnusomaisella mitalla. Tämä Darcyn lain korjaus sisältyy Darcy-Forchheimerin lakiin .
Isotrooppiselle huokoiselle materiaalille , jonka virtaus on läpäissyt, läpäisykerroin k on skalaariarvo, joka määritetään Darcyn laista, joka antaa kinemaattisen tiheyden ρ nesteen massavirran q tai keskimääräisen nopeuden väliaineessa V f (suodatusnopeus). viskositeetti ν paineen gradientin ∇ p ja painovoimakentän g vaikutuksesta :
k on pinnan koko. Siksi läpäisevyyden standardiyksikkö on m 2 .
Materiaalille, joka on isotrooppinen, mutta ei homogeeninen huokoisuusasteikolla, läpäisykerroin on tilastollinen jakauma, jonka yleisesti vain keskiarvo säilytetään.
Homogeeniselle, mutta ei isotrooppiselle materiaalille läpäisykerroin on tensori, joka määritetään samalla yhtälöllä kuin edellä. Esimerkiksi poikittaiselle isotrooppiselle kerrostetulle väliaineelle kirjoitetaan läpäisevyyssensori (z-akseli kohtisuorassa kerroksiin nähden):
Yleisessä tapauksessa väliaineen läpäisevyys kuvataan viidellä parametrilla: 3 läpäisykerrointa ja 2 kulmaa tämän väliaineen suuntaamiseksi suhteessa materiaalin oikeaan akseliin.
Hydraulikentässä, jossa painogradientti on merkityksetön, q , V f ja g ovat linjassa ja tämä lauseke kirjoitetaan skalaarimuodossa:
Tämä lauseke määrittelee hydraulisen johtavuuden K (suodatusnopeus).
Darcy (symboli D) on määritelty väliaineen läpäisevyydeksi, jossa neste, jonka viskositeetti on 1 sentipoise (vesi 20 ° C: ssa) ja joka on altistettu 1 atm paineen gradientille, virtaa 1 cm: n nopeudella. S -1 . Kun otetaan huomioon ilmayksikön määritelmä p 0 = 1,01325 × 10 5 Pa ja muut yksiköt (cm, senttipoisi) muunnetaan, meillä on:
Darcy, vaikka se on edelleen käytössä, on vanhentunut yksikkö.
Geologit ja geomorphologists erottaa rock läpäisevyys crack ja läpäisevyyttä huokosten . Ensimmäinen ”liittyy siihen, että kivet läsnä epäjatkuvuuskohtia (in) kaiken kokoisten perivät tila sijoitus ja maankuoren ohi . Makroskooppisessa mittakaavassa puhumme "makrohalkeamasta": kerrostumisaumat ( sedimenttikivien kohdalla ), skistositeetti- ja foliatasot ( metamorfisten kivien tapauksessa ), nivelet , viat ja murskausvyöhykkeet. Nämä epäjatkuvuudet ovat niin monia heikkotasoja, joita pitkin kiven mekaanisen sirpaloitumisen ja kemiallisen muutoksen prosessit voivat toimia. Mikroskooppisella asteikolla (mikrosäröjä), myös tarkkailla pilkkominen tasojen tiettyjen kivennäisaineiden, kuten kerroksellinen rakenne kerrosten kiille , tai mikrohalkeamat kulkee kvartsi jyviä . Huokosien läpäisevyys (joka vastaa rakeiden välisiä tyhjiä tiloja) on olennaisesti erittäin hienossa mittakaavassa, kontaktimikrosysteemissä olevien kiteiden koon (polymineraalisten, muodonmuutoskivien tapauksessa) tai sementoitumisasteen (tapauksessa sedimenttikivistä) ” .
Mittaus suoritetaan permeametrillä. Tämä yleinen termi kuvaa erilaisia laitteita, jotka on tarkoitettu kaasujen tai nesteiden mittaamiseen kullekin nesteelle tietyllä läpäisevyysalueella, laboratoriossa tai in situ suoritettavaan mittaukseen (geologinen mittaus). Kaikissa tapauksissa paine mitataan tai asetetaan ja virtausnopeus mitataan.
Laskenta perustuu huokoisuuden tietoon tai mallintamiseen.
Voidaan mallintaa ongelma pienentämällä ongelma ongelmiin, joiden analyyttisen ratkaisun tiedät:
Parametrit (koko, väli) valitaan siten, että kunnioitetaan lisäksi meillä olevaa tietoa, yleensä huokoisuutta. Meillä on siis saada Kozeny-Carman laki tai että Ergün .
Viime aikoina mikrotomografiatekniikat ovat mahdollistaneet väliaineen tarkan geometrian palauttamisen ja siten läpäisevyyden tarkan laskennan suorittamisen. Tämä laskenta suoritetaan useissa materiaalissa määritellyissä laatikoissa, ja se tarjoaa pääsyn tämän ominaisuuden tilastolliseen jakaumaan. Lisäksi tämän menetelmän avulla voidaan laskea tietenkin huokoisuus, mutta myös muut parametrit, kuten näennäinen johtavuus johtamisen kautta, mutta myös säteily.
Maaperän on läpäisevyys kertoimet vaihtelevat 10 -7 soraa jopa 10 -20 m 2 tiettyjä savia.