Вода

 

В этой части речь пойдет о воде. Вода в природе имеет широкое распространение. Она содержится в атмосфере, гидросфере и биосфере. Горные породы по своему происхождению и вследствие вторичных процессов не являются монолитными, а содержат в себе поры, пустоты и трещины самых различных форм и размеров.

 

Это облегчает инфильтрацию атмосферных осадков и конденсацию паров воды в коре выветривания, способствуя образованию в ней водоносных горизонтов.

 

Воды, находящиеся в верхней части литосферы, называют подземными. Науку о подземных водах, их происхождении, условиях залегания, законах движения, физических и химических свойствах, связях атмосферными и поверхностными водами, называют гидрогеологией.

 

Подземные воды играют большую роль в жизни и хозяйственной деятельности человека. Для строителей подземные воды служат либо источником водоснабжения, или выступают как фактор, затрудняющий строительство.

Особенно сложно производство земляных и строительных работ в условиях притока подземных вод, затапливающих котлованы, карьеры, и т.д. Появление подземных вод в рыхлых породах ведёт к ухудшению их физико-механических свойств. В глинистых породах насыщение водой, как правило, приводит к текучести, а в песчаных – к плывучести. В известняках, гипсах, каменной соли подземные воды вызывают растворение вещества с образованием крупных пустот.

 

Вода в условиях земной поверхности находится в постоянном движении. В природе происходит постоянный круговорот воды – большой, малый и внутренний. При большом круговороте испаряющаяся с поверхности Мирового океана влага переносится на сушу, где выпадает в виде осадков, которые вновь возвращаются в океан в виде поверхностного и подземного стоков. При малом круговороте испарившаяся с поверхности океана влага выпадает в виде осадков на ту же водную поверхность. В ходе внутреннего круговорота испарившаяся с поверхности суши влага вновь выпадает на сушу в виде атмосферных осадков.

Характеристика типов подземных вод

 

Подземные воды по условиям залегания в земной коре подразделяют на: грунтовые воды, верховодку и межпластовые воды.

Верховодка – временное скопление подземных вод в зоне аэрации, над ограниченными по площади водоупорами, представленными линзами глин, суглинков в песке, прослойками более плотных пород. Чаще всего верховодка образуется в период обильных дождей и снеготаяния. При инженерно-геологических изысканиях верховодка не всегда обнаруживается, поэтому представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений может вызвать их подтопление. Кроме того, при возникновении аварийных ситуаций, например, утечке водонесущих коммуникаций, возникает техногенная верховодка.

 

Межпластовые подземные воды располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами. По режиму (гидравлическому состоянию) эти воды делятся на ненапорные и напорные. Ненапорные межпластовые воды характеризуются наличием свободной поверхности, устанавливаемой под влиянием силы тяжести. Напорные воды имеют повышенное гидростатическое давление и стремятся повысить свой уровень в выработках, что связано с отсутствием свободного выхода воды в условиях изогнутости водоносного пласта и наличия водонепроницаемых кровли и подошвы.

 

Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев. Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом случае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором поднимается лишь до пьезометрического уровня.

Весьма важным фактором в распределении атмосферных осадков, выпавших на поверхность Земли, является состав и свойства пород, слагающих поверхностную толщу земной коры. Многие горные породы состоят из твердых частиц различной величины, между которыми содержатся пустоты или поры.

 

Общий объем и размеры этих пор и пустот в разных породах весьма различны и зависят от размера частиц и степени их уплотнения. Так, например, глины могут содержать пустот 45–55%, а песок 27–40%. Однако по своим размерам пустоты могут быть крупными и мелкими. Просачивание воды в толщу горных пород происходит главным образом по крупным пустотам. По отношению к воде горные породы характеризуются следующими показателями:

 

  • влагоемкость – способность породы вмещать и удерживать в себе воду;

  • водоотдача – способность насыщенных водой пород, отдавать гравитационную воду в виде свободного стока;

  • водопроницаемость – способность горных пород пропускать гравитационную воду, главным образом зависит от характера пустот и трещин в породах, характеризуется коэффициентом фильтрации.

 

В зависимости от водопроницаемости горные породы делятся на три группы:

  • водопроницаемые – галька, гравий, песок, трещиноватые горные породы;

  • полупроницаемые – лёсс, супеси, легкие суглинки, некоторые сильнопористые песчаники и известняки;

  • водонепроницаемые, или водоупорные – глины, тяжелые суглинки, плотные не трещиноватые горные породы.

В процессе круговорота воды в природе наиболее активно возобновляются речные воды. Интенсивность водообмена подземных вод различна и зависит преимущественно от глубины их залегания.

 

В верхней части земной коры различают зоны интенсивного (преимущественно пресные воды, расположенные до глубины 300-400 м), замедленного (солоноватые и соленые воды, располагаются до глубины 600-2000 м) и весьма замедленного водообмена (воды типа рассолов, полностью изолированы от поверхностных вод и атмосферных осадков).

Артезианский бассейн:

1 – область питания водой;

2 – пьезометрический уровень;

3 – водонапорный слой;

4 – водоупор;

5 – буровые скважины;

6 – поверхность земли;

Н – высота (величина) напора воды.

Для характеристики грунтовых вод данной местности устанавливают уровень грунтовых вод, а также направление и скорость движения воды в породе. При пересечении уровня грунтовых вод какой-либо выработкой (шурф, котлован, буровая скважина и пр.) с ее стен сочится вода, которая с течением времени заполняет часть выработки.

 

Уровень грунтовых вод не является постоянным. В зависимости от погодных условий (дождливая погода, сухой период года и пр.) глубина залегания грунтовых вод повышается или понижается.

 

Особенно сильно подвержены колебаниям грунтовые воды, лежащие близко к дневной поверхности.

 

Линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками уровней грунтовых вод называют гидроизогипсами.

 

На специальных гидрогеологических картах – картах гидроизогипс, гидроизогипсы проводятся, как горизонтали на топографических картах, через 1, 2, 3 и 5 м в зависимости от количества наблюдений и необходимой точности.

Гидрогеологическая съемка

 

Для правильного понимания гидрогеологических условий необходимо иметь четкое представление о геологическом строении и геоморфологии района.

 

Гидрогеологическая съемка выполняется в основном с помощью маршрутных исследований – комплексных полевых исследований гидрогеологических условий с целью их картирования. С ее помощью обосновывают выбор участка водозабора и выявляют запасы подземных вод и пр.

 

Различают следующие масштабы съемки:

 

  • крупномасштабные или специальные – они применяются для решения специальных, конкретных вопросов;

  • среднемасштабные, мелкомасштабные или общие – для общей оценки гидрогеологических условий районов и пр.

 

Результатом съемочных работ является гидрогеологическая карта территории и отчет по съемке. Гидрогеологические разрезы к карте отражают изменение этих условий по глубине.

 

Для составления сводной гидрогеологической карты используют различные вспомогательные гидрогеологические карты, имеющие самостоятельное значение, например, карты гидроизогипс.

ИНЖЕНЕРНАЯ  ГЕОЛОГИЯ

для  любознательных. Часть II

Логотип ООО "Стройгеология"
+7 (495) 660-36-16