Основы гидрогеологии

Гидрогеология - наука о подземных водах (ПВ), их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах и связях с атмосферными и поверхностными водами.

Подземные воды - воды, находящиеся в верхней части земной коры.

Значение знаний о ПВ для строителей

1- служат источником водоснабжения;

2 - выступают как фактор, затрудняющий строительство:

А - Особенно сложным является производство земляных, горных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, траншеи.

Б - Подземные воды:

-ухудшают механические свойства рыхлых и глинистых пород,

-могут выступать в роли агрессивной среды по отношению к строительным материалам,

-вызывают растворение многих горных пород (гипс, известняк

идр.), образование пустот и т. д.,

Круговорот и происхождение

Количественное выражение круговорота (см)

В процессе круговорота воды в природе происходит постоянное возобновление вод, в т.ч. и подземных вод.

Процесс смены первоначально накопившихся вод поступающими вновь называют – водообменом.

В круговороте воды на Земле ежегодно участвует 500 тыс. куб. км.

Быстрее возобновляются речные воды.

Происхождение: - инфильтрационные (просачивание а.о.)

-ювенильные (из магм)

-седиментационные

1. ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

Влагоемкость;

Водоотдача;

Водопроницаемость;

Капиллярное поднятие и др.

1.1.Влагоемкость - способность вмещать и

удерживать в себе то или иное количество воды при возможности свободного стока.

Зависит от гранулометрического состава и структуры, текстуры горных пород.

Полная влагоемкость

Влажность, отвечающая такому состоянию, когда все поры заполнены водой

W = п — пористость / р — плотность скелета породы

По влагоемкости выделяют три группы пород: 1) влагоемкие — торф, глина, суглинок и др.;

2)слабовлагоемкие — глинистый песок, лёсс, мергель, глинистый песчаник и др.;

3)невлагоемкие - галечник, гравий, песок и др., не удерживают в себе воду.

1.2. Водоотдача - Wв

— способность пород, насыщенных водой, отдавать гравитационную воду в виде свободного стока.

Считают, что физически связанная вода из пор породы не вытекает.

В глинах водоотдача близка к нулю.

Наибольшей водоотдачей обладают крупнообломочные породы, также пески и супеси, в которых величина Wв =

25-43%. Эти породы под влиянием гравитации способны отдавать почти всю имеющуюся в их порах воду.

По величине Кф (коэффициента фильтрации)

породы разделяют на три группы:

1) водопроницаемые :— К > 1 м/сут (галечники, гравий, песок, трещиноватые породы);

2) полупроницаемые —К = 1—0,001 м/сут (глинистые пески, лесс, торф, рыхлые разности песчаников, реже пористые, мергели)

3) непроницаемые —К < 0,001 м/сут (массивные породы, глины).

Непроницаемые породы принято называть водоупорами,

полупроницаемые и водопроницаемые — единым термином водопроницаемые, или водоносными горизонтами.

Классификация горных пород по водопроницаемости

2.Виды воды в грунтах

1 – Гравитационная вода - движется под действием собственной силы тяжести;

2 – Связанная вода:

2а - Прочносвязанная (адсорбированная) вода — в виде тончайших слоев, непосредственно прилегающая на поверхность частиц породы, на которых она удерживается с огромной силой (до 10 000 атм). Из горной породы может быть удалена только путем высушивания при 105—110° С, причем она переходит в парообразное состояние.

2б - Рыхлосвязанная (собственно пленочная) вода удерживается в породах значительно меньшими силами. Количество рыхлосвязанной воды зависит от суммарной поверхности частиц породы, ее влажности, состава адсорбционных ионов и степени минерализации почвенной влаги.