एक भूमिगत जलाशय की दीवार पर एक तरल बनाने वाले बल की गणना कैसे करें

Question

मैं एक भूमिगत जलाशय की दीवार पर लगाए गए बल की गणना करना चाहूंगा। जलाशय के आसपास की चट्टानों की मात्रा लिथोस्फीयर के घनत्व, गुरुत्वाकर्षण त्वरण और जलाशय के ऊपर की ऊंचाई के उत्पाद के बराबर एक बल बनाती है।

मैं समझने की कोशिश कर रहा हूं कि जलाशय के अंदर तरल द्वारा बनाई गई ताकतें क्या हैं। मैं इन बलों की गणना कैसे कर सकता हूं?

Comments

यह जलाशय के प्रकार पर निर्भर करता है और वहां क्या संग्रहीत किया जाता है। क्या यह एक वास्तविक बड़ा "छेद" भूमिगत है, एक परित्यक्त खदान की तरह, या क्या यह पेट्रोलियम भंडार की तरह अधिक है, जो वास्तव में झरझरा चट्टान है जो केवल पेट्रोलियम से संतृप्त है? पूर्व मामले में, तरल को तब तक दबाया जाता है या तब तक डाला जाता है जब तक कि वह "ब्रिम से भरा" न हो जाए?

— वसाबी

आइए सादगी के लिए कहते हैं कि नारंगी किसी भी प्रकार का तरल हो सकता है और ग्रे एक विशुद्ध रूप से लोचदार सामग्री है। मैं यह जानना चाहूंगा कि जलाशय की सतह पर द्रव कितना भार पैदा कर रहा है और इसके आसपास की चट्टानों के साथ प्रतिस्पर्धा है जो जलाशय पर अपना भार भी बनाएगी।

— बोरिस

तरल की गहराई के कारण बल और ऊपर द्रव्यमान द्वारा निर्मित बल - जब तक कि द्रव्यमान किसी और चीज द्वारा समर्थित न हो।

— सोलर माइक

लेकिन तरल का भार केवल सही तरीके से कार्य नहीं कर रहा है?

— बोरिस

तरल सिर सभी दिशाओं में एक ही दबाव पैदा करता है। अच्छी तरह से ड्राइविंग की ताकत "fracking।"

— लोहार

Answer 1

वास्तव में भूमिगत जल है और सभी प्रकार के तेल और अन्य तरल पदार्थों का मिश्रण है, जैसे कि बाइकार्बोनेट और अन्य खनिज पानी में घुल जाते हैं।

मिट्टी के भूविज्ञान, और इसके दबाव के आधार पर, हमें स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला मिलती है। कभी-कभी भूमिगत जल के प्रवाह के कारण केशिका और परासरण क्रियाओं के लिए हाइड्रोलिक सिर का दबाव या नकारात्मक दबाव भी होता है।

हम एक आदर्श रूप से सरलीकृत मामले पर विचार करते हैं जहां पूरी बड़ी होती है और बल स्थिर और संतुलित होते हैं और एक तरल और कोई फँसा हुआ वायु नहीं होता है।

इस तरह के मामले में अगर हम चट्टान की परतों को परेशान किए बिना लंबे समय तक छोटे त्रिज्या छेद कर सकते हैं, तो किसी भी गहराई पर दबाव पानी के बराबर है

$P = \sum \rho.da.h$

तो कुल दबाव विचार के तहत ग्रेड स्तर से नीचे गहराई तक एक साथ जोड़े गए विभिन्न सामग्रियों के भारित योगदान है।

मिट्टी की परत में इस दबाव को बाद में निष्क्रिय पार्श्व दबाव, बिस्तर के कोण और मिट्टी के संरचनात्मक गुणों जैसे कारकों द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। जब परीक्षण बोर पानी / तरल के स्तर तक पहुंच जाता है तो दबाव सभी दिशाओं में समान रूप से स्थानांतरित हो जाता है।

इस जलाशय के आसपास की मिट्टी जटिल तरीकों से प्रतिक्रिया करेगी, फिर से इसके संरचनात्मक गुणों और समुच्चय की सामग्री के आधार पर। इन गुणों को मिट्टी के इंजीनियर द्वारा उपकरणों के विस्तृत चयन का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है। जैसे कि मिट्टी का नमूना लेना, अल्ट्रासाउंड और सैटेलाइट इमेजिंग करना। आदि।

महीन एग्रीगेट और क्लेडेड स्ट्रैटा पानी के कंटेनर के रूप में काम करेंगे और पानी का दबाव आसपास की मिट्टी के दबाव के बराबर होगा। बड़ा समुच्चय दबाव को फैलाएगा और संभवतः जलाशय के छिद्रण को जन्म दे सकता है।

Comments

नमस्कार, आपके उत्तर के लिए धन्यवाद। वास्तव में मैं आपकी प्रतिक्रिया से सहमत हूं। यहां विचार 'जलाशय' की सतह पर प्रारंभिक स्थितियों को खोजने के लिए है जो बाहरी ताकतों से भी प्रभावित होंगे जो लिथोस्टास्टिक तनाव को गहराई के साथ रैखिक रूप से बढ़ा रहे हैं (sigma_x = sigma_y = sigma_z = -rho_lith * g * Z (जहाँ rho_lith = 2500) kg / m ^ 3, g = -9.81 m / s ^ 2, और Z गहराई को नकारात्मक माना जाता है)। हम सम्मेलन को मानते हैं कि संपीड़न नकारात्मक है। हम सरलीकरण के लिए छिद्र या दबाव पर विचार नहीं करते हैं।

— बोरिस

Answer 2

मान लें कि तरल स्थिर है, या ज्यादातर स्थिर है - सबसे सरल उत्तर: दबाव। दीवार की सतह की प्रति यूनिट एक्सट्रैस फोर्स, सामान्य से सतह की दिशा में, उस दीवार के संपर्क में तरल के दबाव के बराबर होती है, और कुछ नहीं। तल पर आपका तरल 120kPa पर होता है, यह सतह के सामान्य से नीचे की सतह के 120kN प्रति मीटर वर्ग को फैलाता है। यह दीवार के किसी भी अनंत खंड के लिए सच है।

पूरी तरह से स्थिर तरल में, कि घनत्व घनत्व बार गुरुत्वाकर्षण त्वरण सिर्फ घनत्व होगा। पानी, 1000kg / m ^ 3 गुना 9.8m / s ^ 2 10k गहराई पर 98kPa हो जाता है। यदि आवश्यक हो तो परिवेशी वायुमंडलीय दबाव (~ 1bar) जोड़ें (क्या आप दीवार या 0 पर दबाव के 1bar प्राप्त करने के लिए खाली टैंक पर विचार करते हैं?)

यदि तरल काफी गति से बह रहा है, गतिशील दबाव को बढ़ाता है, लामिना का प्रवाह आदि के कारण खींचें, लेकिन ज्यादातर स्थिर टैंक के लिए, बल केवल सतह के दबाव की इकाई इकाई है, और हमेशा उस सतह पर सामान्य दिशा में।