Методы экспериментального изучения влагопереноса в ненасыщенных горных породах

Экспериментальное изучение влагопереноса в ненасыщенных горных породах включает в себя выбор определенной физико-математической модели, проведение натурных и лабораторных исследований, а также интерпретацию полученных результатов» Конечная цель исследований - восстановление потока влаги, В изотермическом случае влагоперенос наиболее адекватно описывается моделью совместного нестационарного движения подземных вод в зонах полного к неполного насыщения. Модель позволяет восстановить поток влаги по данным о режиме влажности (или потенциала влажности) пород, В частности, если режим влажности изучен вдоль трубки тока» то поток влаги восстанавливается путем численного решения обратной задачи на основе теории регуляризации. Этот метод имеет существенные преимущества по сравнению с другими методами восстановления потока влаги. Необходимость интерпретации режима влажности возникает и при определении параметров влагопереноса, что также сводится к решению обратных задач. Применение традиционных методов определения параметров влагопереноса, не учитывающих специфики обратных задач, приводит не только к высоким погрешностям, но в ряде случаев и к абсурдности результатов. В обзоре показано, что технические средства, используемые для изучения режима влажности и потенциала влажности пород, обладают инерционностью. Учет влияния инерционности технических средств и выбор рациональных схем проведения экспериментов, обеспечивающих единственность решения обратной задачи, способствуют повышению достоверности результатов исследования.
Обзор посвящен систематизации и анализу методов восстановления потока влаги в ненасыщенных горных породах, по данным о режиме влажности, а также методов определения параметров влагопереноса, используемых в отечественной и зарубежной практике полевых и лабораторных исследований. Показано, что схема эксперимента, включая способ задания граничных условий, должна соответствовать выбранной физико-математической модели влагопереноса и обеспечивать единственность решения обратной задачи. Отмечается необходимость учета влияния инерционности измерительных средств. Даются рекомендации по практическому использованию рассмотренных методов исследования ненасыщенных горных пород.