7. Методы определения коэффициента фильтрации горных пород. Характери-стика расчетных и лабораторных методов. Обработка данных гранулометрического анализа пород.

Коэффициент фильтрации - величина, характеризующая водопропускную способность ГП. Представляет собой скорость фильтрации при напорном градиенте, равном единице, и выражается в м/сут или см/сек.

Методы определения фильтрации: Полевые, лабораторные, расчетные.

Расчетные методы основаны на использовании в эмпирических формулах, полученных в лаборатории, данных о гранулометрическом составе и пористости грунтов. Формула Хазена К(ф)=С*d(10)^2*(0,7+0,003t). Предварительно определяется коэф неоднородности К(н)=d60/d10, который должен быть меньше или равен 5.( d60 – диаметр частиц (мм), меньше которого по весу в грунте 60% частиц, С-эмпирический коэф, зависит от степени глинистости). Коэффициент фильтрации зависит от вязкости воды, которая определяется ее температурой при одном и том же составе. Для этого в формулу Хазена введена температурная поправка (0,7 + 0,03t).

Формула Зауэрбрея Кф=d10^2*β*n^3/(1-n)^2. Коэф неоднородности должен быть меньше 5. β-эмпирический коэф, зависит от степени однородности грунта, n-пористость.

Лабораторные способы. В приборы различной конструкции помещают образец грунта. Рабочая часть прибора, куда помещают грунт, представляет собой цилиндр. Помещенный в прибор образец грунта насыщают снизу водой, вытесняя при этом из пор воздух. Затем через насыщенный водой грунт при определенном напорном градиенте производится фильтрация воды. Используя результаты опытов по формуле Дарси, вычисляют коэффициент фильтрации грунта по формуле

K = Q/ FI,

Q – единичный расход воды, м3/сут; F – площадь поперечного сечения образца грунта, м2; I – напорный градиент.

Гранулометрический анализ - важнейший вид исследования обломочных пород для установления их зернового состава. Производится путем разделения зерен, слагающих рыхлые породы, на классы крупности (фракции размерности) и установления массы и процента выхода каждого класса (фракции). Обработка данных гранулом-го анализа заключается в определении некоторых коэффициентов, для чего нужны графические построения (как в первой лабе, когда находили коэф неоднородности d60/d10). По оси абцисс откладывают размеры частиц в мм, по оси ординат суммарное содержание в процентах.

8. Вода как химическое вещество. Строение молекулы, структура, аномальные свойства и изотопный состав воды.

Строение. Элементарная структурная единица воды плоская, межатомные связи в ней образуют равнобедренный треугольник с величиной угла 104 31’. Молекула воды-диполь, полярность обусловлена конфигурацией электр-го облака, состоящ из 2х длинных и 2х коротких лепестков. Молекула имеет элек-й момент (количественная хар-ка ее полярности), который обуславливает возникновение водородных связей. Эти связи формируются между атомами водорода одной молекулы и атомами кислорода других.

Структура. Вода способна сущ-ть в 3х агрегатных состояниях: тверд, жидком, парообр. Структура их различна. Лед имеет кристалич решетку, в которой каждая молекула расположена в центре тетраэдра. Единой точки зрения о структуре жидкости не существует. При наличии льдоподобных каркасных ассоциатов жидкая вода является веществом переходного типа от твердого к жидкому.

Аномальные св-ва связаны с особенностями структуры, а ими объясняются явления: гидратация ионов, высокая растворяющия способность, биоактивность омагниченной воды.

Плотность воды увелич с уменьшен температуры и достигает макс величины не при 0, а при 4. При этой тем-ре увеличение плотности и уменьшение объема полностью компенсируются уменьшением плотности за счет все более интенсивного образования новых ассоциатов. При дальнейшем понижении тем-ры этот процесс становится преобладающим и приводит к образованию льда.

Аномальны многие теплофизические св-ва, т.к для разрыва водородных связей при фазовых переходах требуется весьма значительная энергия. Теплоемкость воды во много раз меньше чем у других жидких и твердых веществ. Это св-во обеспечивает способность поглощать макс возможное кол-во тепла с минимальной скоростью. Уникальная растворяющая способность воды связана с с очень высокой диэлектрической проницаемостью. Это св-во объясняет активное хим взаимодействие воды с окр средой,растворение ГП. Максимальное Поверхностное натяжение, высокая способность к прилипанию и смачиванию. Благодаря этим св-ам в капиллярах образуется вогнутый мениск, кривизна которого определяет высоту возможного поднятия высоты в нем. Аномальной является зависимость вязкости воды от давления: при увеличении тем-ры от 0 до 30 вязкость воды с повышением давления уменьшается и потом увеличивается.

Изотопный состав воды. В естественных условиях Земли могут быть устоичивыми изотопы водорода H(протий), H, D(дейтерий), T(тритий) и кислорода О,О,О. Обычную воду образуют протий и изотоп О. Внутри и межмолекулярные связи образует дейтерий. Тритий может образовываться в в самых верхних слоях атмосферы при воздействии космического излучения на ядра кислорода, азота и др элементов.