- •Введение
- •1. Минералы
- •1.1. Общие понятия
- •1.2. Встречаемость минералов в природе
- •1.3. Кристаллы и минеральные агрегаты
- •1.4. Физические свойства минералов
- •1.4.1. Оптические свойства минералов
- •1.4.2. Механические свойства минералов
- •Шкала Мооса
- •1.4.3. Прочие свойства минералов
- •1.5. Генезис минералов
- •1.5.1. Эндогенное минералообразование
- •1.5.2. Экзогенное минералообразование
- •1.6. Классификация минералов
- •1.7. Краткая характеристика некоторых породообразующих и наиболее часто встречающихся минералов
- •1.7.1. Класс силикатов
- •1.7.2. Класс оксидов и гидрооксидов
- •1.7.3. Класс карбонатов
- •1.7.4. Класс сульфатов
- •1.7.5. Класс самородных элементов
- •1.7.6. Класс сульфидов
- •1.7.7. Класс фосфатов
- •1.7.8. Класс галоидов и солей
- •1.7.9. Класс органических соединений
- •1.8. Значение минералов в народном хозяйстве
- •1.9. Методические указания к работе с минералами
- •Описание минерала галит
- •2. Горные породы
- •2.1. Общие понятия
- •2.2. Классификация горных пород
- •2.3. Магматические горные породы
- •2.3.1. Структура и текстура магматических горных пород
- •2.3.2. Формы залегания магматических горных пород
- •2.3.3. Химико-минералогический состав магматических горных пород
- •Характеристика основных представителей магматических горных пород
- •2.4. Осадочные горные породы
- •2.4.1. Формы залегания осадочных пород
- •2.4.2. Наличие органических остатков
- •2.4.3. Структура и текстура осадочных горных пород
- •Структурно-текстурные признаки осадочных горных пород
- •2.4.4. Цвет осадочных горных пород
- •2.4.5. Обломочные осадочные горные породы
- •Классификация обломочных горных пород
- •2.4.6. Хемогенные и органогенные осадочные горные породы
- •Характеристика основных представителей хемогенных и органогенных осадочных горных пород
- •2.4.7. Практическое значение осадочных горных пород
- •2.5. Метаморфические горные породы
- •2.5.1. Типы метаморфизма
- •2.5.2. Структура и текстура метаморфических горных пород, их минералогический состав
- •Характеристика основных представителей метаморфических горных пород
- •2.6. Вулканогенно-обломочные горные породы
- •Классификация вулканогенно-обломочных горных пород
- •2.7. Порядок описания горных пород
- •Описание гранита
- •3. Стратиграфия и геохронология
- •3.1. Общие понятия
- •3.2. Относительная геохронология
- •3.2.1. Стратиграфическая и геохронологическая шкалы
- •Стратиграфических и геохронологических подразделений
- •Общая геохронологическая (стратиграфическая) шкала
- •Индексация отложений горных пород по генезису
- •3.3. Абсолютная геохронология
- •3.4. Стратиграфическая колонка
- •3.4.1. Порядок построения стратиграфической колонки
- •4. Геологические карты и разрезы
- •4.1. Общие понятия
- •4.1.1. Типы и виды геологических карт
- •4.1.2. Условные обозначения, используемые при составлении геологических карт
- •Цветовые обозначения стратиграфических подразделений
- •4.2. Геологический разрез
- •4.2.1 Техника построения геологического разреза
- •Данные бурения
- •5. Гранулометрический состав горных пород
- •5.1. Общие понятия
- •5.2. Методы определения гранулометрического состава
- •Классификация обломочных горных пород в зависимости от их гранулометрического состава
- •5.3. Обработка результатов анализа гранулометрического состава горных пород
- •Гранулометрический состав горных пород
- •Исходные данные для построения кумулятивной кривой гранулометрического состава горных пород
- •6. Химический состав подземных вод
- •6.1. Общие понятия
- •6.2. Обработка, систематизация и классификация химических анализов подземных вод
- •6.2.1. Типы химических анализов
- •6.2.2. Формы выражения результатов химических анализов вод
- •Пересчетные коэффициенты основных катионов и анионов
- •Результаты химического анализа подземных вод
- •6.2.3. Систематизация и классификация химических анализов подземных вод
- •Классификация вод по величине минерализации
- •Классификация природных вод по величине минерализации
- •Классификация вод по величине водородного показателя
- •Классификация природных вод по величине водородного показателя
- •Классификация вод по величине жесткости
- •Классификация природных вод по величине общей жесткости
- •Классификация о.А. Алекина
- •6.2.4. Способы выражения результатов химических анализов вод
- •Нормативы содержания химических веществ в воде
- •6.3.2. Оценка пригодности подземных вод для орошения
- •Типизация подземных вод по Стеблеру
- •6.3.3. Оценка подземных вод при строительстве
- •7. Гидрогеологические карты
- •7.1. Общие понятия
- •7.2. Карта гидроизогипс
- •Результаты одновременного замера уровней воды в водопунктах
- •7.3. Карта глубин залегания грунтовых вод
- •7.4. Карта минерализации и химического состава подземных вод
- •8. Методы определения коэффициента фильтрации горных пород
- •8.1. Общие понятия
- •Классификация горных пород по величине коэффициента фильтрации
- •8.2. Методы определения коэффициента фильтрации
- •8.2.1. Определение коэффициента фильтрации по эмпирическим формулам
- •8.2.2. Лабораторные методы определения коэффициента фильтрации
- •8.2.3. Полевые методы определения коэффициента фильтрации
- •Список литературы
- •Приложения
- •Продолжение приложения 1
- •Приложение 2
- •График – треугольник гранулометрического состава горной породы
- •Графики-треугольники химического состава воды
- •С Приложение 8 Приложение 8 хема расположения наблюдательных скважин
- •Содержание
- •410600, Саратов, Театральная пл., 1
8.2.1. Определение коэффициента фильтрации по эмпирическим формулам
Для определения водопроницаемости песчаных относительно однородных пород получены эмпирические формулы, в которых используются данные о гранулометрическом составе пород, ее пористости, а также физические свойства инфильтрующихся вод.
К числу наиболее распространенных относятся формулы Хазена, Замарина, Слихтера, Терцаги.
Коэффициент фильтрации по формуле Хазена определится:
, (8.1)
где К – коэффициент фильтрации породы, м/сут; С – коэффициент, зависящий от степени однородности и пористости породы; de – действующий диаметр частиц, мм; t – температура воды, °С.
Формула Хазена применяется при условии, что коэффициент неоднородности породы Кн имеет значение менее 5.
8.2.2. Лабораторные методы определения коэффициента фильтрации
Лабораторные методы определения коэффициента фильтрации основаны на изучении процесса фильтрации воды через образцы пород с ненарушенной структурой в приборах различной конструкции (Каменского, Коломенского, СПЕЦГЕО, КФ – 00М, ПВ и др.).
Лабораторные методы используются при массовых определениях коэффициента фильтрации для целей гидромелиоративного и гражданского строительства.
Схема фильтрационного прибора КФ – 00М представлена на рис. 8.1.
Прибор КФ – 00М предназначен для
определения коэффициента фильтрации
песчаных грунтов нарушенного и
ненарушенного сложения. Прибор состоит
из фильтрационной трубк
Рис. 8.1. Фильтрационный
прибор КФ – 00М
Фильтрационная трубка состоит из основного металлического цилиндра (5), поддона (6) и латунной сетки (7), вставляемой в поддон. На верхней части цилиндра устанавливается муфта (2) с латунной сеткой (3) и со стеклянной баллоном (1), на одной стороне которого нанесена шкала. Телескопическое приспособление состоит из подвески (11), винта (8) и планки (4). На планке нанесены деления напорного градиента.
Расчет коэффициента фильтрации ведется по формуле:
, (8.2)
где К – коэффициент фильтрации породы при температуре 10 °С, м/сут; Q – расход профильтровавшейся воды, мл; F – площадь поперечного сечения цилиндра, см2; J – напорный градиент; t – температура фильтрующийся воды, °С; r – температурная поправка, (0,7±0,03t°).
8.2.3. Полевые методы определения коэффициента фильтрации
Полевые опытные работы проводятся для изучения фильтрационных и физико-механических свойств горных пород, оползневых и других физико-географических процессов и явлений, режима подземных вод на орошаемых и осушаемых площадях.
Опытно-фильтрационные работы, представляют собой полевые гидродинамические опробования, дающие возможность определить количественные характеристики параметров водоносных пластов.
Основными видами опытно-фильтрационных работ являются откачки, которые подразделяются на пробные, опытные и опытно-эксплуатационные.
Пробные откачки проводятся при предварительной оценке фильтрационных свойств водовмещающих пород и качества подземных вод в целях получения сравнительной характеристики различных участков разведуемой площади.
Опытные откачки являются основным видом гидрогеологических работ, проводимых на стадии детальной разведки и более точного определения основных гидрогеологических параметров.
Опытно-эксплуатационные откачки проводятся для установления условий длительной работы эксплуатационных скважин.
Схемы опытных кустовых откачек для ненапорных и напорных вод приведены на рис. 8.2.
Обработка результатов откачки заключается в определении коэффициента фильтрации, удельного дебита, пьезо- или уровнепроводности для безнапорных вод и приведенного радиуса влияния.
Для расчета коэффициента фильтрации по данным кустовых откачек из совершенных скважин при установившемся режиме фильтрации применяют следующие формулы:
Для безнапорных вод:
– центральная скважина – первая наблюдательная скважина:
; (8.3)
– первая наблюдательная скважина – вторая наблюдательная скважина:
. (8.4)
Рис. 8.2. Схема опытных кустовых откачек: а − ненапорные, б − напорные воды: H – мощность безнапорного водоносного горизонта, м; m – мощность напорного горизонта, м; S, S1, S2 – понижение уровня воды в центральной, первой и второй наблюдательных скважинах, м; Х1, Х2 – расстояние от центральной до первой и второй наблюдательной скважины; r – радиус центральной скважины, м; h1, h2 – глубины появившегося и установившегося уровней воды в центральной скважине, м
Для напорных вод:
– центральная скважина – первая наблюдательная скважина:
; (8.5)
– первая наблюдательная скважина – вторая наблюдательная скважина:
. (8.6)
При расчетах коэффициента фильтрации по формулам 8.3, 8.4, 8.5 и 8.6 расход воды Q исчисляется в м3/сут.
Средний коэффициент фильтрации определится как:
. (8.7)
Кроме коэффициента фильтрации важнейшими расчетными показателями при решении гидрогеологических задач, в частности при решении вопросов эксплуатации подземных вод для водохозяйственных нужд, являются удельный дебит скважины и радиус влияния откачки.
Удельный дебит скважины – количество воды, выдаваемое скважиной при откачке при понижении уровня воды в ней на 1 метр. Удельный дебит скважины рассчитывается по формуле:
, (8.8)
где q – удельный дебит скважины, м3/сут; Q – дебит скважины, м3/сут; S - понижение уровня воды при откачке, м.
Радиус влияния скважины – это расстояние, за пределами которого влияние откачки практически отсутствует, т.е. не наблюдается понижение зеркала грунтовых вод.
Для ненапорных вод радиус влияния рассчитывается по формуле Кусакина:
, (8.9)
где R – радиус влияния скважины, м; H – мощность безнапорного водоносного горизонта, м; К – коэффициент фильтрации, м/сут.
Для напорных вод радиус влияния рассчитывается по формуле Зихарда:
, (8.10)
где S – понижение уровня воды в центральной наблюдательной скважине, м.
Задание.
В соответствии с указанным вариантом (см. прил. 11):
1. Определите коэффициенты фильтрации, радиусы влияния и удельные дебиты для ненапорных и напорных вод;
2. В произвольно выбранном масштабе постройте схемы опытных кустовых откачек.