Водопроницаемость горных пород
Лекция 8
Слайд 1
ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
К подземным водам относятся все воды, находящиеся в порах и трещинах горных город. Они широко распространены в земной коре, и изучение их имеет большое значение при решении вопросов: водоснабжения населенных пунктов и промышленных предприятий, гидротехнического, промышленного и гражданского строительства, проведения мелиоративных мероприятий, курортно-санаторного дела и т.д.
Слайд 1
Велика геологическая деятельность подземных вод. С ними связаны карстовые процессы в растворимых горных породах, оползание земляных масс по склонам оврагов, рек и морей, разрушение месторождений полезных ископаемых и образование их в новых местах, вынос различных соединений и тепла из глубоких зон земной коры.
Подземные воды, их происхождение, распространение, миграция, качественные и количественные изменения во времени и геологическая деятельность являются предметом изучения особой науки – гидрогеологии, одной из ветвей геологии.
Слайд 2
ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД
В формировании подземных вод большое значение имеет водоппоницаемость горных пород, т.е. способность горной породы пропускать воду. Наблюдении показывают, что в одних местах, где развиты глины, атмосферные осадки застаиваются на поверхности и испаряются, в других районах, сложенных песками, достаточно быстро проникают в глубину. Еще быстрей просачиваются осадки в галечниках.
По степени проницаемости горные породы подразделяются на 3 группы:
1) водопроницаемые, к которым относятся пески, гравий, галечники, трещиноватые песчаники, конгломераты и другие скальные породы, трещиноватые и закарстованные известняки, доломиты и другие растворимые породы;
2) слабопроницаемые – супеси, легкие суглинки, лесс, неразложившийся торф и др.;
Слайд 3
3) относительно водонепроницаемые, или водоупорные, – глины, тяжелые суглинки, хорошо разложившийся торф и нетрещиноватые массивные кристаллические и сцементированные осадочные горные породы.
Слайд 4
Водопроницаемость горных пород обусловлена либо тем что порода рыхлая и зернистая (например, песок, гравий), и вода в этом случае может просачиваться по промежуткам (порам) между отдельнымн зернами, либо тем, что порезы хотя и массивные и сцементированные (гранит, известняк), но разбиты трещинами, по которым и происходит перемещение воды.
Под пористостью понимают отношение объема пор в данном образце породы ко всему объему породы: n= Vпор/V, или в процентах n= Vпор/V×100%, где n – пористость пород; Vпор объем пор в образце породы; V – объем всего образца.
Рис. 8.1. Характер водопроницаемых пород:
А – пористые породы; Б – трещиноватые породы; В – размеры водопроводящих трещин; Г – размеры и плотность расположения зерен в пористых породах. 1 – водонепроницаемые породы; 2 – породы, насыщенные водой
Следует отметить, что не всегда значительная пористость обеспечивает свободное проникновение воды. Так, например, глины обладают значительной пористостью, достигающей 50 – 60%, но в то же время практически являются водонепроницаемыми. Это объясняется тем, что поры в глинах чрезвычайно тонки (субкапилляры), и вода при движении в них испытывает огромное сопротивление,создаваемое поверхностным натяжением. Обычные же пески, имеющие в среднем пористость 30 – 35%, хорошо проницаемы для воды. Чем крупнее зерна, слагающие рыхлую обломочную породу, тем большей водопроницаемостью она обладает. Галечники с крупным песком обладают в среднем пористостью около 20% и характеризуются наибольшей водопроницаемостью. Следовательно, водопроницаемость рыхлых обломочных горных пород зависит не от количества пор, а от размера и формы слагающих породу зерен и от плотности сложения их.
Слайд 5
Примеры различной пористости породы и зависимости от плотности сложения зерен и размеров трещин видны на рис. От состава рыхлых горных пород зависит их влагоемкость, т.е. способность вмещать и удерживать в себе то или иное количество воды. Различают полную влагоемкость, когда вода заполняет все поры (включая и тонкие капиллярные) горной породы, и максимальную молекулярную влагоемкость, показывающую количество воды, удерживаемой в породе силами молекулярного сцепления после того, когда вся гравитационная вода стечет из породы. Разность между полной и максимальной молекулярной влагоемкостью называют водоотдачей горной породы. Для практических целей важно знать удельную водоотдачу – количество свободной воды, которое можно получить из 1 куб. м породы. Наибольшая водоотдача у крупнозернистых рыхлых пород (пески, гравий). Влагоемкие глины воду практически не отдают.
Водопроницаемость трещиноватых пород зависит от размера и характера трещин.
Если подземные воды движутся по порам в рыхлых породах, они называются поровыми, по трещинам – трещиниыми. Если же помимо трещин, в горных породах развиты карстовые пещеры и другие подземные каналы, то подземные воды, циркулирующие в них, называют трещинно-карстовыми, или просто карстовыми.
Слайд 6