5.1 Свойства горных пород по отношению к воде

При решении многих задач гидрогеологии возникает необходи-

мость в изучении свойств горных пород по отношению к воде, основ-

ными из них являются: гранулометрический состав, пористость,

влажность, влагоёмкость, водоотдача, водопроницаемость.

Гранулометрический состав - процентное содержание (по мас-

се) в рыхлой породе частиц различного размера. Для определения гра-

нулометрического состава обломочную породу делят на группы частиц

более или менее одинакового размера (фракции) и определяют про-

центное содержание отдельных фракций. Обычно определяют содер-

жание крупнооболочных частиц размером более 2 мм (в зависимости

от их размеров выделяют валуны, гальку, гравий), песчаных (0, 05 - 2

мм), пылеватых (0,005 - 0, 05 мм) и глинистых частиц (менее 0,005

мм). В зависимости от процентного соотношения различных фракций

устанавливают классификационное название породы (глина, суглинок,

супесь, песок, щебень и т.д.). Гранулометрический состав породы оп-

ределяет многие ее свойства: плотность, пористость, водопроницае-

мость, сжимаемость, пластичность, усадку и др.

Пористость - характеризует объем пустот (пор, трещин, полос-

тей) в объеме горной породы. Пористость выражается двумя показате-

лями: коэффициентом пористости (n) и коэффициентом приведенной

пористости (ε).

n = Vп / V

ε = Vп / Vс

где: Vп – объём пор; V – объём породы; Vс – объём скелетной час-

ти породы.

67

Коэффициент пористости всегда меньше единицы, а коэффици-

ент приведенной пористости может ее превышать.

Водопроницаемость – способность горных пород пропускать че-

рез себя воду.

Многие свойства горных пород зависят от размеров пор, трещин

и пустот. Фильтрация, например, возможна лишь при наличии пор и

трещин размером более 0,5 мм; капиллярные (0,5 - 0, 002 мм) и субка-

пиллярные (менее 0,002 мм) поры заполнены капиллярной, пленочной

и гигроскопической водой, что их делает практически водонепрони-

цаемыми. Галечники, гравий, крупные и средние пески, трещиноватые

скальные породы обладают хорошей водопроницаемостью. Глины,

невыветрелые скальные породы являются водонепроницаемыми. К

полупроницаемым породам относятся суглинки, лёсс, глинистые пес-

ки, мергели.

Влажность естественная - определяется отношением массы воды,

содержащейся в порах и трещинах к массе минеральной части грунта.

Влагоёмкость - способность горных пород вмещать и удержи-

вать в своих пустотах определенное количество воды. Различают сле-

дующие виды влагоёмкости:

полную - максимальное количество воды (связанной, капилляр-

ной и гравитационной), удерживаемое породой при полном насыще-

нии всех пустот водой;

капиллярную - наибольшее количество воды, удерживаемое в

капиллярных порах;

наименьшую - максимальное количество подвешенной воды, ко-

торое может удерживаться однородной неслоистой породой;

максимальную молекулярную влагоёмкость – количество связан-

ной воды, которое может удерживаться в породе под действием по-

верхностных сил притяжения. Наибольшей максимальной молекуляр-

ной влагоёмкостью обладают глинистые породы;

максимальную гигроскопичность – наибольшее количество проч-

носвязанной воды (адсорбированной из воздуха) воды.

По степени влагоёмкости горные породы подразделяются на:

- очень влагоемкие (торф, ил, глина, суглинки );

- слабовлагоемкие (мел, мергель, супеси, мелкозернистый песок);

- невлагоемкие (скальные породы, галечники, гравий, крупнозер-

нистый песок).

Растворимость – способность горных пород растворяться в воде.

Наибольшей способностью отличаются соленосные отложения. Рас-

68

творимость горных пород зависит от температуры воды, скорости её

передвижения, концентрации в воде углекислого газа и т.д.