12. Как подразделяют горные породы по гидрогеологическим свойствам?
Метаморфические породы образовавшиеся при динамометаморфизме
Это породы, возникающие под действием динамометаморфизма и тектонических нарушений в зоне дробления. Дроблению и деформации подвергаются не только сама порода, но и минералы.
Катаклазиты — продукт дислокационного метаморфизма, не сопровождающегося явлениями перекристаллизации и минералообразования. Внутреннее строение характеризуется присутствием сильно деформированных, изогнутых, раздробленных зёрен минералов и часто наличием мелкогранулированной полиминеральной связующей массы (цемента).
Милониты — Тонкоперетёртая горная порода с отчётливо выраженной сланцеватой текстурой. Образуются в зонах дробления, особенно по плоскостям надвигов и сбросов. Разорванные блоки горных пород, перемещаясь, дробят, перетирают и одновременно сдавливают породы, вследствие чего она становится компактной и однородной. Для милинитов характерны полосчатые текстуры, расслоёность и флюидальность. От катаклазитов отличается большей степенью раздробленности и развитием параллельной текстуры.
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД.
При большей величине пористости и малом диаметре зерен вода, вошедшая в породу, имеет очень большую поверхность соприкосновения с породой и находится всецело под влиянием удерживающих ее поверхностных молекулярных сил.
Размер зерна в мм Сумма поверхностей частиц в м³
1000 600
1 6000
0,001 6 000 000
0,0001 60 000 000
Для 1 м³ плотной породы сумма свободных поверхностей составит 6 м². Если тот же объем заполнить раздробленными частицами, то сумма свободных поверхностей быстро возрастает с уменьшением величины зерен.
Гидрогеологической особенностью глин является их свойство жадно поглощать воду, но почти не пропускать ее. При этом глина разбухает, увеличивается в объеме, так как значительная часть воды абсорбируется частицами глинистых минералов, проникая внутрь их кристаллической решетки и как бы раздвигая ее. Это приводит к замыканию даже тех капиллярных пор, которые могли ранее проводить собственно пленочную и капиллярную влагу.
Набухание при увлажнении определяет плохое качество влажных глин при опоре на них фундаментов зданий. Глина становится пластичной и под весом здания из нее выжимается вода, глина уменьшается в объеме, что может повести к деформации здания. В этом отношении значительно надежнее песок, даже влажный; он не пластичен, не набухает и не оседает под нагрузкой, являясь прекрасным основанием. Поэтому не оправдывается старинная поговорка, считающая неустойчивым, непрочным все, что «построено на песке».
Итак, водопроницаемость горных пород связана с пористостью сложной зависимостью и определяется не столько общей пористостью, сколько средними размерами пор, их поперечниками. Размеры пор в случае рыхлых пород в известной мере также зависят от гранулометрического состава — чем крупнее зерно, тем легче проницаема порода для гравитационной воды. Поэтому существуют способы расчета водопроницаемости по данным гранулометрического анализа. Однако, если порода гранулометрически очень неоднородна, а тем более если она сцементирована или имеет массивно кристаллическое строение, то водопроницаемость с гранулометрическим составом вообше не связана и может быть определена лишь опытным путем.
Степень водопроницаемости породы принято характеризовать коэффициентом фильтрации, или коэффициентом водопроницаемости, указывающим скорость, с которой гравитационная вода просачивается через породу при уклоне подземного потока равном 45° или единице, если за меру уклона брать
этого угла.
Коэффициент фильтрации выражают обычно в литрах в сутки.
По степени водопроницаемости все горные породы можно разделить на 5 групп или категорий (табл. ).
Пород, при любых условиях абсолютно не пропускающих воду, в природе не существует. Даже самые плотные глины пропускают гравитационную воду в ничтожном количестве в капиллярном и пленочном состоянии. Но проникнуть через них могут заметные количества воды за сроки порядка сотен тысяч или даже десятков миллионов лет, что ке имеет никакого значения для обычной практики человека. Поэтому породы V категории всегда и характеризуются как непроницаемые, или водоупорные.
Категория I. Хорошо водопроницаемые (галечники, крупнозернистые пески, массивные сильнотрещиноватые и пещеристые породы). Kоэффициент фильтрования больше 10 м/сутки
КатегорияII. Водопроницаемые (пески, трещиноватые породы). Kоэффициент фильтрования 10-1 м/сутки
Категория III.Слабоводопроницаемые (мергели, песчаники, супеси). Kоэффициент фильтрования 1—0,01 м/сутки.
Категория IV. Весьма слабо проницаемые или полупроницаемые (глинистые песчаники, супеси, суглинки). Kоэффициент фильтрования 0,01-0,001 м/сутки.
Категория V.Непроницаемые, практически водоупорные породы (глины, нетрещиноватые скальные породы и др.).Kоэффициент фильтрования <0,001 м/сутки
Породы IV и даже III категории также могут в природе играть роль относительно водоупорных, если они залегают среди более водопроницаемых слоев. Если сверху лежит песок, а под ним супесь, то вода с поверхности земли легко будет проникать в песчаный слой, а в супесь будет просачиваться с трудом. В результате в нижней части песка над границей с супесью задержится вода, быстро прибывающая сверху и лишь медленно проникающая вниз. Супесь будет служить относительным водоупором для этой воды.
Эту относительность понятий «водопроницаемая» и «водоупорная» порода надо всегда иметь в виду при изучении условий залегания и движения подземных вод в земной коре.
Влагоемкость горных пород. Под этим гидрогеологическим свойством горных пород понимают способность их вмещать и удерживать определенное количество воды при данной температуре и давлении. Различают влагоемкость максимальную, или иолную, и влагоемкость молекулярную.
13. Чем отличается водоотдача от недостатка насыщения, водонепроницаемость от влагопроницаемости. (Я тут просто определения написала. Сам почитаешь и сравнишь)
Водоотдача - способность водонасыщенных грунтов отдавать гравитационную воду в виде свободного стока. Для количественной оценки водоотдачи применяют коэффициент водоотдачи
µ = Vв/Vн,
где Vв - объем вытекающей воды;
Vн - объем осушенной части породы.
Величина коэффициента водоотдачи может быть определена по формуле
µ = n - ρdWм.м.в,
где n - пористость;
ρd - плотность сухого грунта;
Wм.м.в - максимально - молекулярная влагоемкость.
Наибольшей водоотдачей обладают обладают галечники, гравии, крупнозернистые гравелистые пески(µ = 0.2 - 0.35). У влагоемких грунтов гравитационная водоотдача низка (µ = 0.01 - 0.05).
Разность между полной влагоемкостью и естественной влажностью называется дефицитом насыщения.
µн = Wп.в. - W
Недостаток насыщения характеризует то кол-во воды, которое единица объема породы может поглотить при повышении уровня.
Водопроницаемость - способность пород пропускать через себя воду под действием напора.
Водопроницаемость зависит от размера сообщающихся между собой пор и трещин от напора, под действием которого движется вода. На водопроницаемость оказывают влияние также состав породы, особенности ее сложения, вязкость фильтрующей воды.
Количественно водопроницаемость пород характеризуется коэффициентом фильтрациипород Кф, имеющим размерность м/сут, м/с, см/с.
В зависимости от Кф выделяют породы с высокой водопроницаемостью (больше 1 м/сутки - песок, гравий, галечник) с невысокой проницаемостью ( от 1 до 0,001 м/сутки - глинистые пески, суглинки) и практически водонепроницаемые (Кф меньше 0,001 м/сутки - глины, монолитные скальные породы)
Водонепроницаемые породы принято назвать водоупорами. При большой мощности глины практически водоупорны. Однако необходимо помнить, что абсолютно водонепроницаемых пород в природе не существует.
ВЛАГОПРОНИЦАЕМОСТЬ
полимеров, способность полимерных материалов пропускать водяные пары при наличии перепада давления последних. Зависит от хим. состава и структуры полимера, концентрации воды в нем и т-ры. Коэф. В. (W)определяется массой паров воды, прошедшей в единицу времени через единицу площади при единичных толщине и перепаде давления водяных паров; связан с коэф. р-римости (5) и коэф. диффузии (D)ур-нием: W= DS. Диффузия паров воды в гидрофобных полимерах (полиолефинах, фторопластах, фенопластах и др.) происходит так же, как диффузия инертных газов (см.Газопроницаемость). Гидрофильные полимеры (напр., целлюлоза, поливиниловый спирт, полиамиды) содержат полярные группы, способные образовывать с водой водородные связи. Коэф. диффузии таких полимеров зависят от содержания в них воды. Изменение Dс содержанием воды в полимере м. б. оценено с хорошим приближением по формуле:
где D0 -коэф. диффузии при содержании воды в полимере, стремящемся к нулю, с - содержание воды на 100 г полимера.
Коэф. В. уменьшается с понижением гидрофильности, увеличением степени кристалличности полимера и числа поперечных хим. связей между макромолекулами в сетчатых полимерах. Ниже приведены значения коэф. В. для нек-рых полимерных пленок при 20-25
ДЕФИЦИТ УПРУГОСТИ (НАСЫЩЕНИЯ) — разность между полной влагоемкостъю и естественной влажностью п. Син. : недостаток насыщения.