Лекции по инженерной геологии

Автор: Пользователь скрыл имя, 01 Декабря 2011 в 06:02, курс лекций

Описание работы

16 тем.

Работа содержит 1 файл

Инженерная геология.doc

— 1.53 Мб (Скачать)

     9.2 Водные свойства  горных пород

     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.  

     9.3 Физические и химические свойства подземных вод

     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.

 

      Лекция 10 Виды подземных вод

 

     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 подземные  воды целесообразно классифицировать по гидравлическому признаку – безнапорные и напорные.  

        

     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. 

     10.1 Верховодка

     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.  

     10.2 Грунтовые воды

     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 происходит  за счет атмосферных осадков,  а так же поступление воды из поверхностных водоемов и рек.

     3. грунтовые воды находятся в  непрерывном движении и образуют  потоки, которые направлены в сторону общего наклона водоупора.

     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. 

     10.3 Межпластовые подземные воды

     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.

Информация о работе Лекции по инженерной геологии