КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Геологічний факультет

Кафедра гідрогеології та інженерної геології

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО ВИКОНАННЯ ПРАКТИЧНИХ РОБІТ

З НАВЧАЛЬНОЇ ДИСЦИПЛІНИ

“ГІДРОГЕОЛОГІЯ

ТА ІНЖЕНЕРНА ГЕОЛОГІЯ”

для студентів геологічного факультету

Київ – 2004

Рецензент

канд. геол. - мін. наук, доцент В.С. Шабатин

Затверджено Вченою Радою геологічного факультету

( протокол № 2 від 29 жовтня 2004 року )

Методичні вказівки до виконання практичних робіт з навчальної дисципліни “ Гідрогеологія та інженерна геологія” для студентів геологічного факультету / Упорядник М.М. Костюченко.- К.: Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2004 - 30 с.

ВСТУП

Практичні заняття є обов’язковою і важливою складовою частиною учбового процесу при вивченні студентами навчальної дисципліни “ Гідрогеологія та інженерна геологія “

Головною метою практичних занять є закріплення та поглиблення знань, отриманих під час аудиторних занять в процесі вивчення теоретичних основ спеціальності.

На практичних заняттях студенти ознайомлюються з сучасними методами, приладами та обладнанням, що використовуються при вивченні фізичних та водно-фізичних властивостей гірських порід.

Программою практичних занять передбачається визначення таких найважливіших показників властивостей ґрунтів, як природна вологість , коефіцієнт неоднорідності гранулометричного складу , щільність ґрунту , щільність часток ґрунту , пористість , коефіцієнт пористості , та коефіцієнт фільтрації .

Крім того, метою однієї з робіт є побудова карти гідроізогіпс, визначення потужності водоносного горизонту, виявлення додаткових джерел живлення чи зон розвантаження, визначення напрямку ґрунтового потоку, як одного з найсуттєвіших факторів геодинамічних процесів.

При виконанні практичних робіт значну увагу треба приділяти організації, раціональній послідовності проведення досліджень та обробці і інтерпретації отриманих результатів.

Практична робота № 1 Тема : “ Побудова карти гідроізогіпс”.

Згідно навчальної програми одним із індивідуальних завдань студентів є побудова карти ізогіпс. Ця побудова може виконуватись як в аудиторії, так і в години самостійної роботи студентів вдома.

Карта гідроізогіпс є одним із елементів звіту про інженерно геологічні умови майданчика забудови, або забудованих територій. Вона складається як за результатами інженерно- геологічних вишукувань на стадії проектування, так і за даними стаціонарних гідрогеологічних спостережень.

Гідроізогіпсами називаються лінії, що з’єднують точки з однаковими відмітками рівнів грунтових вод. Карта гідроізогіпс відображає рівень дзеркала грунтових вод, по ній можна визначити напрямок руху і величину ухилу ґрунтового потоку, глибину і характер залягання рівня грунтових вод та його співвідношення з рельєфом місцевості.

При наявності стратоізогіпс поверхні водотривкого ложа можна легко визначити потужність водоносного горизонту на певній ділянці.

В залежності від призначення карти , гідроізогіпси можуть проводитися через 0,25….0,5 чи 1,0 м. Карта гідроізогіпс часто суміщається з топографічним планом ділянки, що вивчається, тоді окрім характеру формування горизонту грунтових вод можна визначити глибину до рівня води в певній точці на плані та напрямок потоку грунтових вод.

Для розвитку практичних навичок в побудові карт гідроізогіпс у студентів гідрогеологів завданням передбачена побудова не тільки гідроізогіпс, а і горизонталей денної поверхні за даними позначок устя свердловин.

Цей спрощений підхід до побудови карти рельєфу робить

для майбутніх спеціалістів в подальшому зрозумілим використання топографічної основи при побудові реальних карт гідроізогіпс та визначення глибин залягання рівня грунтових вод в заданій точці.

Для того, щоб був зрозумілим складний характер карт гідро-

ізогіпс, що часто зустрічаються на практиці, в завданні використовуються дані по дев‘яти свердловинам, які включаються в побудову гідроізогіпс на ділянці квадратного плану. Для спрощення завдання ці свердловини розміщені по сітці, розміри якої приведені в завданні. Таке положення свердловин в плані на практиці відповідає тільки гідрогеологічним вишукуванням на стадії пепедпроектної оцінки заданої території.

В той же час побудова карти гідроізогіпс в зонах промислової забудови та житлових масивів дає можливість виявити джерела техногенних втрат води та прогнозувати можливий характер підтоплення майданчиків в подальшому і тим самим оцінювати його екологічний вплив на оточуюче довкілля та розвиток інженерно-геологічних процесів.

Побудова карт гідроізогіпс необхідна при стаціонарних

спостереженнях за рівнем грунтових вод на ділянках влаштування підземних споруд, підпірних стін, пальових фундаментів для фіксації положення рівнів грунтових вод в часі, вивчення баражного ефекту, ефективності роботи дренажних систем, а також для запобігання втрат стійкості територій.

Традиційно склалося, що для отримання навичок в побудові карти гідроізогіпс багато років студентам пропонувалося

одне і теж завдання, а саме: на типовій ділянці, де проведена

топографічна зйомка пробурено певну кількість свердловин, потрібно провести гідроізогіпси та гідроізобати, знаходячи точки перетину горизонталей та гідроізогіпс з певною різницею у відмітках.

Але у будівельній практиці часто трапляються ситуації, коли при інженерно - геологічних вишукуваннях потрібно оперативно вивчити, або уточнити гідрогеологічні умови на ділянках, де не проведена топографічна зйомка.

Тому доцільно і корисно студентам вирішувати індивідуальні і той же час комплексні завдання, які полягають в :

1. побудові горизонталей рельєфу та гідроізогіпс за даними буріння свердловин, що у вигляді певної сітки розташовані на вибраній будівельній ділянці ;

2. визначення рівнів денної поверхні та грунтових вод в декількох точках на майданчику;

3. побудова перерізів між вказаними точками та аналіз співвідношення обрисів денної поверхні та дзеркала грунтових вод, виявлення джерел додаткового живлення або розвантаження водоносного горизонту;

4. визначення напрямку руху та величини ухилу ґрунтового потоку;

5. побудова ліній гідроізобат для визначення ділянок з певною глибиною до грунтових вод;

6. побудова ліній стратоізогіпс і визначення потужності водоносного горизонту в різних точках на майданчику.

Для найпростішого випадку розглянемо дев‘ять свердловин, в яких на період вишукувань зафіксовані абсолютні позначки устя та глибина до рівня грунтових вод.

Приймемо, що ці свердловини розташовані по правильній сітці з відстанню між свердловинами 100-200 м., побудову виконаємо в масштабі 1: 1000 – 1: 2000.

Для побудови карт гідроізогіпс в таблиці 1 наведені такі дані: відповідно до варіанту завдання – перелік із дев’яти свердловин (абсолютні відмітки устя свердловини, масштаб

побудови , заданий переріз по горизонталях та гідроізогіпсах).

Послідовність побудови карти гідроізогіпс.

1. На папері (формату А-3) нанести сітку свердловин по квадратній схемі в заданому масштабі та позначити свердловини у вузлах сітки (див. рис.1 а ).

2. Внести позначки: номер свердловини, абсолютна відмітка устя, глибина до рівня грунтових вод.

3. Визначити абсолютну позначку рівня грунтових вод для кожної свердловини і записати її біля кожної свердловини (записи робити у порядку, визначеному діючою нормативною документацією).

4. Виконати інтерполяцію по сторонам квадратів, а також в межах квадратів по діагоналі з більшим перевищенням абсолютних позначок рівня грунтових вод.

Принцип інтерполяції за допомогою палетки ґрунтується, до речі, на теоремі давньогрецького вченого Фалеса Мілетського (VII-VI ст. д.н.е.) про співвідношення відрізків, що відсікаються на сторонах кута паралельними лініями, і який запропонував цікаву гіпотезу про проходження підземних вод та кругообіг води в природі.

Палетку можна зробити з прозорого паперу, наприклад з кальки під туш, розміром 15 25 см. Вздовж аркушу тушшю проводиться система паралельних ліній (масштабна сітка) на рівній відстані одна від одної (як правило 5 -10 мм.).

Виконується інтерполяція в такій послідовності. Точки з відомими рівнями (устя сусідніх свердловин) з’єднуються допоміжною лінією. На палетці з лівої сторони олівцем проводиться лінія, перпендикулярна лініям на палетці, на цій лінії, відповідно до вибраного перерізу гідроізогіпс, підписуються олівцем лінії палетки, що визначають положення гідроізогіпс між відомими рівнями. Якщо, наприклад, треба побудувати гідроізогіпси з перерізом 1,0 м., а відомі точки мають 101,6м. та 109,7 м., то на перпендикулярній лінії підпишемо лінії палетки із 101 до 110, а в інтервалах 101-102 та 109-110 проводяться олівцем додаткові лінії, паралельні основним лініям палетки, що відповідають рівням 101,6 та 109,7 м.

Далі палетка накладається на допоміжну лінію між точками з відомими рівнями так, щоб одна відома точка співпала з відміткою на палетці (наприклад точка 101,6), цю точку можна зафіксувати шпилькою. Потім палетка повертається навкруги шпильки до тих пір, поки відмітка другої відомої точки не співпаде з відміткою на палетці (109,7). В місцях пересікання допоміжної лінії, що з’єднує точки з відомими рівнями, з масштабною сіткою палетки, знаходяться потрібні точки, які також можна зафіксувати шпилькою. Після зняття палетки для цих точок записуються абсолютні позначки.

Після знаходження абсолютних позначок точок між цією парою свердловин лінії та написи на палетці витираються гумкою і, аналогічним чином, проводиться інтерполяція між іншою парою точок з відомими рівнями.

Отримані точки однакових рівнів грунтових вод з’єднують плавними лініями – це і є лінії гідроізогіпс.

Після побудови гідроізогіпс таким же способом треба побудувати горизонталі рельєфу ділянки, користуючись абсолютними позначками устя свердловини.

Потрібно пам’ятати, що позначки горизонталей (так само як і гідроізогіпс) показуються в розриві горизонталі (гідроізогіпси).

Позначку слід ставити цифрою вниз, в напрямку зниження поверхні (див. рис.1 б).

Гідроізогіпси креслять синім кольором, а горизонталі рельєфу -- коричневим.

До горизонталей будуються в бік зниження бергштрихи, а до гідроізогіпс – стрілки перпендикулярно до дотичних прямих (рис.1в).

Після того, як ви намалюєте карту гідроізогіпс в повному обсязі, перевірте, користуючись нею, чи вмієте ви підрахувати гідравлічний ухил і глибину залягання грунтових вод в будь-якому місці означеної ділянки.

Для цього на побудованій карті треба вибрати дві – три характерні точки, в яких методом інтерполяції потрібно знайти рівень денної поверхні, глибину залягання грунтових вод та рівень залягання водотриву ( задається додатково ).

На основі отриманих таким чином даних та даних по сусіднім свердловинам можна побудувати 1-2 перерізи, на яких показати рівні денної поверхні та дзеркала грунтових вод.

Аналізуючи перерізи можна зробити висновки про рельєф поверхні, співпадання обрисів рельєфу та дзеркала грунтових вод, діапазони зміни рівнів грунтових вод, гідравлічний ухил, наявність додаткових джерел живлення або розвантаження грунтових вод.

Для виділення ділянок з глибиною рівня грунтових вод, наприклад, менше 2 м. треба знайти точки перетину горизонталей та гідроізогіпс з різницею відміток 2 м. Лінія проведена через такі точки – гідроізобата, - буде границею ділянки.

Рис.1 Схеми: а – розміщення свердловин на плані, б – позначення гідроізогіпс та напрямку потоку ґрунтових вод, в – позначення горизонталей рельєфу бергштрихами.

Контрольні запитання по темі :

При підготовці виконаної роботи до захисту необхідно також повторити теоретичні положення про ґрунтові води, осмислити практичні дії при складанні карти гідроізогіпс та відповісти для себе на такі запитання :

1.На які типи розділяються підземні води ?

2.Чим відрізняються ґрунтові, напірні та артезіанські води ?

3.Яка область поширення грунтових вод ?

4.Що таке ґрунтовий потік та як його визначають ?

5.Що таке карта гідроізогіпс ?

6.Як визначити глибину рівня грунтових вод в даній точці

по карті гідроізогіпс ?

7.Як визначити потужність водоносного горизонту ?

8.На скільки можна довіряти даним про глибину та

потужність водоносного горизонту, що отримують

за картами гідроізогіпс ?

9.Як визначити напрямок фільтрації води за картою

гідроізогіпс ?

10.Що таке водоносний горизонт ?

11.Які ґрунти можуть бути водотривами ?

12.Від чого залежить дебіт грунтових вод ?

13.Який дренаж ви могли б запропонувати на заданій

території і якої конструкції ?

14.Де варто на вашу думку розташувати водозабірні

колодязі, а де водонапірну башту ?

15.Яка вода вважається придатною для пиття ?