Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Декабря 2011 в 06:02, курс лекций
16 тем.
Содержание и передвижение воды определяется наличием различных пустот. Рыхлые и глинистые содержат воду в своих порах. Грунты характеризуются:
Влажностью пород(?) - отношение весового количества влаги к весу сухого образца.
где q1 - вес влаги в породе; q2 - вес сухого образца.
Различают породы по степени влажности, которая указывает долю заполнения пор водой.
где е- коэффициент пористости; gск- удельный вес скелета грунта; w- естественная влажность, при G<0,5 (менее 50% заполнено водой) породы относятся к маловлажным; G=0.5…0.8 к влажным; G=0,8…1,0 насыщенным водой.
Влагоемкость - способность породы вмещать и удерживать в себе воду.
Водоотдача (wв) способность породы, насыщенной водой, отдавать воду в виде свободного стока. Наибольшая водоотдача это у крупнообломочных пород, в глинах водоотдача равна нулю.
Водопроницаемость- способность породы пропускать воду через поры и трещины. Характеризуется коэффициентом фильтрации kф. (см/с, м/ч или м/сут). По величине коэффициента фильтрации породы разделяются на: водопроницаемые, у которых kф >1 м/сут. (галечники, гравий, песок и т.д.); полупроницаемые, у которых kф = 1…0,001 м/сут. (глинистые пески, лесс, торф, пористые известняки, мергель); непроницаемые, kф <0,001 м/сут (массивные породы, глины). Непроницаемые называются водоупорными пластами, а полупроницаемые и воднопроницаемые – водоносными горизонтами.
При оценке свойств подземных вод исследуют вкус, запах, цвет, прозрачность температуру, и другие физические свойства подземной воды, которые характеризуют так называемые органолептические свойства воды (определяемые при помощи органов чувств).
Температура подземных вод колеблется в широких пределах в зависимости от глубины залегания водоносных слоев, особенностей геологического строения, климатических условий и т.д. Различают воды холодные, теплые (субтермальные), термальные, перегретые. На участках водозаборов чаще всего температура воды 7…11°С.
Химически чистая вода бесцветная. Прозрачность зависит от цвета и наличии мути. Вкус связан с составом растворённых веществ: соленый – от хлористого натрия, горький – от сульфата магния и т.д.
Запах зависит от наличия газов биохимического происхождения.
Химический состав определяется содержанием растворённых соединений газов, солей и органических соединений.
Растворенные в воде газы придают ей определенный вкус и свойства. Количество и тип газов обуславливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Подземные воды у поверхности земли нередко бывают загрязнены органическими примесями.
Соли в подземных водах. Наибольшее распространение имеют хлориды, сульфаты и карбонаты. По общему содержанию растворенных солей подземные воды разделяются на: пресные – до 1 г/л растворенных солей; солоноватые – от 1 до 10 г/л; соленые – 10…50 г/л; рассолы – более 50 г/л.
Суммарное содержание растворенных в воде минеральных веществ называется общей минерализацией, о величине которой судят по сухому или плотному остатку, который получается после выпаривания определенного объема воды при температуре 105…1100С. Общая минерализация – один из главнейших показателей качества подземных вод.
Количество солей и газов определяет пригодность воды для питья. Количество растворенных солей не должно превышать 1,0 г/л. Органические примеси устанавливаются бактериологическим анализом.
Присутствие солей определяют жесткость и агрессивность воды. Жесткость воды – это свойство, обусловленное содержанием ионов кальция и магния, т.е. связанная с карбонатами. По жесткости воду разделяют на мягкую, среднюю, жесткую и очень жесткую. Жесткость бывает временной и постоянной. Временная жесткость устраняется кипячением. Постоянная жесткость кипячением не устраняется. Сумму временной и постоянной жесткости называют общей жесткостью.
Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы. По отношению к бетону различают следующие виды агрессивных подземных вод:
а) обще кислотная;
б) сульфатная;
в) магнезиальная;
г) карбонатная.
Подземные воды подразделяют: по характеру их использования; по условиям залегания в земной коре (см. рисунок 19).
По характеру их использования: хозяйственно-питьевые, технические, промышленные, минеральные, термальные.
По условиям залегания: верховодки, грунтовые, межпластовые.
В
инженерно-геологических целях
Рисунок
19 - . классификация
подземных вод
по условиям в земной
коре
Хозяйственно-питьевые воды – источником являются подземные воды зоны интенсивного водообмена. Глубина залегания пресных вод от поверхности земли обычно не превышает нескольких десятков метров.
Технические воды – требования к подземным техническим водам отражает специфику того или иного вида производства.
Промышленные воды – содержат в растворе полезные элементы (бром, йод и т.д.) в количестве, имеющем промышленное сырьевое значение.
Минеральными называются воды которые имеют повышенное содержание биологически активных микрокомпонентов, газов, радиоактивных элементов и т.д. Они выходят на поверхность земли источниками или вскрываются буровыми скважинами.
Термальные воды имеют температуру более 370С. Они залегают повсеместно на глубинах от нескольких десятков и сотен метров до нескольких километров. По трещинам термальные воды часто выходят на поверхность земли, образуя горячие источники с температурой 1000С.
Верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор горных пород делится на две зоны:
– верхняя – зона аэрации, расположена между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. В этой зоне наблюдается просачивание атмосферных осадков из поверхности вод вглубь, в сторону зоны насыщения.
– нижняя – зона насыщения расположена ниже уровня грунтовых вод, В этой зоне все поры, трещины, каверны и другие пустоты заполнены гравитационной водой.
Верховодка
– это временное скопление подземных
вод в зоне аэрации. (см. рисунок 20)
Рисунок
20 – классификация
верховодки
Эта зона располагается на небольшой глубине от поверхности, над горизонтом грунтовых вод. Верховодка образуется над локальными водоупорами, которыми могут являться линзы глин и суглинков в песке, прослойки более плотных пород. При инфильтрации вода временно задерживается и образует водоносный слой (горизонт). Особенностью верховодки является возможность её образовываться в зоне аэрации водоупорных пластов. Верховодка имеет сезонный характер, небольшую площадь, малую мощность и безнапорность. Для строительства верховодка опасна, так как может подтапливать подземную часть здания. При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка может и не обнаружиться.
Грунтовые воды Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади подземные воды, залегающие на первом от поверхности водоупоре. Они характеризуются:
1.
свободной поверхностью, то есть сверху
не перекрыты водоупорными слоями. Свободная
поверхность называется зеркалом.
Глубина залегания уровня от поверхности
– от 1… 50 метров . Водоупор, на котором
лежит водоносный слой называют водоупорным
ложем, а расстояние от водоупора
до уровня подземных вод – мощностью
водоносного слоя
(см.рисунок 21). Грунтовые воды в силу наличия
свободной поверхности безнапорны. Иногда
они могут проявить так называемый местный
напор, связанный с залеганием линзы глины
в уровне зеркала (см. рисунок 21).
Рисунок
21 – схема расположения
воды
2.
питание грунтовых вод
3.
грунтовые воды находятся в
непрерывном движении и
4. количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависит от геологических условий местности и климатических факторов. По степени минерализации воды преимущественно пресные, реже солоноватые и соленые, состав гидрокарбонатно-кальциевый, сульфатный и сульфатно-хлоридный.
Эти воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными (артезианскими).
Ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой полностью или частично (см.рисунок 22).
Рисунок 22 – межпластовая ненапорная вода:
1-
грунтовая вода; 2 – первый водоупор;
3- межпластовая вода; 4 – водоупор;
П – поверхность земли.
Напорные
(артезианские)
воды связаны с залеганием водоносных
слоев в виде синклиналей
или моноклиналей (см. рисуноки 23). Площадь
распространения напорных водоносных
горизонтов называют артезианским
бассейном.
Рисунок 23 - артезианская вода при моноклинальном залегании слоев:
1–
водоупоры; 2– водоносный
слой; 3– область питания
водой; 4– буровая скважина; 5
– пьезометрический
уровень; 6 – поверхность
земли; Н – высота (величина)
напора воды.
Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором – поднимается лишь до пьезометрического уровня.
Артезианские воды обычно залегают на большой глубине и приурочены к синклинальным (прогнутым) геологическим структурам. При синклинальном залегании пластов создаются наиболее благоприятные условия для образования гидростатического напора. Напорные воды встречаются и при моноклинальном залегании водоносных пластов, если последние резко изменяют свою водопроницаемость или выклиниваются. Они могут быть приурочены также и к зонам тектонических нарушений и разломов.
Геологические структуры синклинального типа, содержащие один или несколько напорных водоносных горизонтов и занимающие значительные площади (до нескольких сотен тысяч квадратных километров), называют артезианскими бассейнами. При моноклинальном залегании слоев образуется артезианский склон.