2. Свободная вода.

Парообразная вода – находится в воздухе, заполняющем поры грунта зоны аэрации. Пар перемещается в порах грунта. Иногда это приводит к образованию жидкой воды, в зимнее время – льда.

Гравитационная вода – заполняет поры и крупные пустоты грунтов. Передвигается под действием силы тяжести сверху вниз (просачивающаяся вода), и в различных направлениях под влиянием разности напоров потока подземных вод. Появляется в порах более 1 мм в диаметре. Эта вода порождает гидродинамическое давление, используется для водоснабжения. Эта вода обладает всеми свойствами воды на поверхности Земли.

Лекция № 4. Свойства горных пород по отношению к воде. Классификация подземных вод по условиям залегания.

План:

1. Влагоёмкость.

2. Водоотдача.

3. Дефицит насыщения.

4. Естественная влажность грунтов.

5. Степень влажности.

6. Водопроницаемость.

7. Теории происхождения подземных вод.

8. Факторы, влияющие на химический состав подземных вод.

9. Классификация подземных вод по условиям залегания

Свойства горных пород по отношению к воде:

• влагоёмкость

• водоотдача

• водопроницаемость.

Влагоёмкость – способность грунтов вмещать и удерживать определённое количество воды.

По степени влагоёмкости грунты делятся на:

1. сильно-влагоёмкие (торф, глины, суглинки)

2. слабо-влагоёмкие (мел, мергель, супеси)

3. невлагоёмкие (пески, галечники, скальные грунты)

В зависимости от вида и количества воды различают:

• гигроскопическую влагоёмкость – (W_г ) количество прочносвязанной (гигроскопической) воды. Она определяет способность грунта притягивать из воздуха парообразную влагу.

• Максимально-молекулярная влагоёмкость – максимальное количество связанной воды, удерживаемой силами молекулярного притяжения (W_{м. м. в.})

• Капиллярная влагоёмкость (W_к) – максимальное количество воды в капиллярных порах грунта.

• Полная влагоёмкост (W_п.в.) – максимальное количество воды, удерживаемое породой при полном насыщении её водой.

Водоотдача – способность водонасыщенных пород отдавать гравитационную воду в виде свободного стока.

Количественно её характеризует коэффициент водоотдачи

μ = V_в / V_п

где V_в – объём извлекаемой или вытекающей из породы воды;

V_п – объём осушенной части породы.

Или

μ = n ­ γ_скּW_м.м.в.

где n – пористость;

γ_ск - объёмный вес скелета грунта.

Наибольшей водоотдачей обладают галечники, гравий (μ = 0,2 – 0,35); низкой – глины, суглинки (μ = 0,01 – 0,05)

Водоотдача скальных грунтов зависит от их общей трещиноватости (0,001 – 0,1)

По степени водообильности породы делятся на:

- сильноводообнльные с дебитом скважины больше 10 л/с;

- водо-обильные с дебитом скважины 1 - 10 л/с;

- слабоводообильные — 0,1 - 1л/с.

Дефицит насыщения – разность между влагоёмкостью и естественной влажностью пород.

μ_DN = W_п.в. - W

дефицит насыщения характеризует количество воды, которое единица объёма породы может поглотить при повышении уровня.

Естественная влажность грунтов (W) – количество воды во всех её видах, содержащееся в грунте в условиях его природного залегания.

Степень влажности или относительная влажность грунтов - это доля заполнения пор грунта водой.

G = W· γ_s /e · γ_w

где W – естественная влажность, доли единицы;

γ_s - удельный вес грунта;

γ_w – удельный вес воды (=1);

e – коэффициент пористости.

Влажность грунтов ниже УГВ не изменяется.

В зоне аэрации – непрерывно меняется.

Наблюдаются суточные, сезонные, годовые колебания естественной влажности.

По величине относительной влажности грунты делят:

1. слабовлажные G >0,5

2. очень влажные G = 0,5 – 0,8

3. насыщенные водой G = 0,8 – 1,0

Водопроницаемость – способность грунтов пропускать через себя воду под действием напора. Водопроницаемость грунтов зависит от размера сообщающихся пор и трещин и от напора. Влияет также состав грунта, особенности сложения. Чем больше размер пор, пустот и трещин, тем меньше сопротивление движения воды и выше водопроницаемость грунта.

В крупнопористых породах водопроницаемость высокая, даже если абсолютная пористость ниже. Например, в галечниках, гравии с размерами пор до 1 см и более водопроницаемость значительно выше, чем в глинистых грунтах с мелкими порами. Хотя пористость глины (n = 40 – 60 %); крупнообломочные породы (n = 20 – 35 %)

Потому что в глинистых грунтах поры частично заполнены связанной водой, которая из-за своей малоподвижности препятствует фильтрации свободной воды.

Поэтому, если в песчаных и крупнообломочных грунтах есть глинистые примеси, то водопроницаемость резко уменьшается.

Количественно водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации (м/сут, м/с)

В зависимости от коэффициента фильтрации различают грунты:

• с высокой водопроницаемостью (к_ф > 1 м/сутки) (галька, гравий, песок)

• с невысокой (к = 1 – 0,001 м/сут) (глинистые пески, суглинки)

• практически водонепроницаемые (к < 0,001 м/сут) (глины, монолитные нетрещиноватые скальные породы)

Водонепроницаемые грунты называются водоупорами. Но абсолютно водонепроницаемых грунтов не существует.