Реферат на тему: Основы гидрогеологии
РПЗС 18-4 Бектурсынулы К
ОСНОВЫ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СТРАТИФИКАЦИИ
КОЛЛЕКТОРСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
Гидрогеология и инженерная геология – научные дисциплины,
изучающие взаимодействие подземных вод и горных пород, химические
и физико-механические свойства подземных вод как сложных растворов
и горных пород как многофазных систем, а также процессы, развивающиеся в толщах (массивах) горных пород при различных видах инженерной деятельности. Гидрогеология и инженерная геология – прикладные геологические дисциплины тесно связанные со смежными отраслями знаний – геологией, физикой, химией, математикой, механикой, гидрологией, мелиорацией, горным и строительным делом.
Настоящее пособие имеет цель дать студентам знания по некоторым разделам дисциплины «Основы гидрогеологии и инженерной геологии». Основной причиной создания пособия является многогранность
и большой объем изучаемых направлений, что вызывает некоторые
сложности при изучении этой дисциплины студентами разных специальностей. Автор ставит своей целью обобщить обширную информацию, содержащуюся в большом количестве разнообразных учебников,
чтобы облегчить студентам изучение этой дисциплины.
Учебное пособие ориентировано на студентов направления 130100
специальностей 130201 «Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых», 130202 «Геофизические методы
исследования скважин, 130203 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых», 130301 «Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых», 130304 «Геология нефти и газа».
Водные свойства горных пород зависят от их минерального и гранулометрического состава, строения (структуры), сложения (текстуры), трещиноватости (скважности) и пористости. Выделяют коллекторские и водные свойства. К основным коллекторским свойствам горных пород относят гранулометрический состав, плотность породы, пористость, трещиноватость и скважность.
Трещиноватость — это совокупность трещин — линейных, прямых или изогнутых разрывов сплошности пород. Трещиноватость может быть первичной, тектонической, вызванной силами давления, литогенетической, связанной с формированием пород, вторичной, связанной с выветриванием, растворением, усыханием и т.д. Различают трещины открытые (большие разрывы) и закрытые, заполненные каким-либо материалом. Трещины являются путями движения подземных вод. При выходе на дневную поверхность пород с большими трещинами происходит втекание атмосферных вод в толщу земной коры, называемое инфлюацией.
Гранулометрический состав показывает процентное содержание (по массе) частиц различного размера, слагающих данную рыхлую породу. Для определения гранулометрического состава производят механический (гранулометрический) анализ. Обломочную породу расчленяют на группы частиц более или менее одинакового размера (фракции) и определяют процентное (по массе) содержание в ней отдельных фракций. Обычно определяют содержание крупнообломочных (размером > 2 мм; в зависимости от их размера выделяют валуны, гальку, гравий), песчаных (0,05—2 мм), пылеватых (0,005-0,05 мм) и глинистых (< 0,005 мм) частиц.
В зависимости от процентного соотношения различных фракций устанавливают классификационное название породы (глина, суглинок, супесь, песок, щебень, дресва и т.д.). Гранулометрический состав породы определяет многие ее свойства: скважность, пористость, водопроницаемость, сжимаемость, высоту капиллярного поднятия, пластичность, усадку, набухание и др. Его необходимо знать для выбора фильтрационных обсыпок к фильтрам скважин, сеток фильтров, шага проволочной обмотки и т.д.
Скважность и пористость пород в значительной степени влияют на водопроницаемость, теплопроводность, прочность (сжимаемость) и другие их свойства. Под скважностью породы Ф.П. Сава- ренский предложил понимать совокупность пустот всех размеров и форм. По размеру пустот скважность делится на капиллярную (пористость) и некапиллярную. Граничные размеры капиллярных и некапиллярных пустот в горных породах в зависимости от их форм приведены в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Подразделение различных пустот в горных породах
Виды
скважности
|
Виды
пустот
|
Размеры пустот, мм
|
Типичные породы
|
Диаметр округлых пустот
|
Ширина
трещин
|
Некапиллярная
|
Каверны,
трещины
|
>2
|
> 2
|
Закарстованные,
трещиноватые,
крупнообломочные
|
Сверхкапилляры
|
о"
I
|
2-0,25
|
Капиллярная
(пористость)
|
Капилляры
|
0,5-0,002
|
0,25-0,0001
|
Тонко трещиноватые, пористые, мелкообломочные. Ультрапористые, глинистые
|
Субкапилляры
|
< 0,0002
|
< 0,0001
|
Пористость количественно характеризует объем пустот (пор, трещин, полостей и т.п.) в объеме горной породы. Она выражается двумя показателями: коэффициентом пористости п и коэффициентом приведенной пористости е. Коэффициент пористости п представляет собой отношение объема пустот V„ к объему всей породы V, а коэффициент приведенной пористости е — отношение объема пустот Va к объему скелета породы Vc, т.е. п = Vn / V и e = VJVc.
Как видно из этих формул, коэффициенты пористости и приведенной пористости — величины безразмерные (измеряются в долях единицы или %). Коэффициент пористости всегда меньше единицы, а коэффициент приведенной пористости может ее превышать. В частности, у некоторых глинистых пород, обладающих высокой пористостью, коэффициент приведенной пористости может быть намного больше единицы.
Соотношение между пористостью и коэффициентом пористости можно выразить формулами: 
Скважность в грунтах колеблется в широких пределах, причем наименьшей скважностью обычно обладают магматические, метаморфические и плотные осадочные породы. Ниже приведена пористость некоторых пород, %: граниты, гнейсы, кварциты — 0,02—2; известняки, мергели — 1,5—22; песчаники — 2—38; пески — 35—42; глины каменноугольного возраста — 35—37; глины верхнеюрские — 40—46; глины четвертичные — 50—54; лёссы — 52—56. Пористость глин высокая (до 54%), однако поры у них очень тонкие, чешуйчатые, что делает их непроницаемыми для воды. У песков пористость меньше (35—42%), но поры у них округлые, хорошо проницаемые для воды. Характерные значения общей пористости для различных типов горных пород приведены в табл. 6.2.
Таблица 6.2
Характерные значения общей пористости для различных типов горных пород [20]
Горные породы
|
Общая пористость,
%
|
Свежие осадки
|
Илы глинистые
|
50,0
|
Торф
|
80,0
|
Различные типы почв
|
55,0
|
Породы верхней части зоны вывет- ривания
|
Пески
|
35,0
|
Лёсс, лёссовидные суглинки
|
45,0
|
Покровные суглинки
|
35,0
|
Глины
|
35,0
|
Осадочные породы
|
Пески рыхлые
|
25,0-35,0
|
Песчаники
|
10,0-20,0
|
Глины
|
20,0-40,0
|
Гипс
|
1,0
|
Мел
|
30,0
|
Опока
|
35,0
|
Метаморфические
породы
|
Сланцы глинистые и др.
|
4,0
|
Кварциты, гнейсы, мрамор
|
2,0
|
Магматические
породы
|
Порфириты
|
2,0
|
Граниты, сиениты
|
1,0
|
Эффузивы
|
2,0
|
Интрузивы
|
1,0
|
Пористость грунтов обычно вычисляется по плотности частиц грунта, плотности грунта и его влажности. Точность вычисления зависит от качества определения этих величин в лаборатории. Данные о пористости используются при построении компрессионных кривых и определении коэффициента уплотнения. С помощью последнего рассчитывается величина осадки грунта под сооружением. Кроме того, по величине пористости можно судить о плотности пород, она может быть использована для вычисления коэффициента фильтрации песков по эмпирическим формулам [20].
Показатели пористости, определяемые лабораторным или расчетным путем, являются важными характеристиками горных пород, так как от пористости зависят водопроницаемость, водоотдача, сжимаемость, плотность, влагоемкость и другие свойства пород. Многие из этих свойств зависят также от размеров пор, трещин и пустот. Например, фильтрация подземных вод возможна лишь при наличии сверхкапиллярных пор и трещин (размером > 0,5 мм). Капиллярные (0,5—0,002 мм) и субкапиллярные (< 0,002 мм) поры заполнены капиллярной и физически связанной водой (пленочной и гигроскопической), что делает их практически водонепроницаемыми. В частности, глинистые породы, пористость которых может достигать 60%, водонепроницаемы. Поэтому в гидрогеологии выделяют еще эффективную (активную) пористость, характеризующую объем пор, по которым возможна фильтрация подземных вод. Естественно, что активная пористость всегда меньше общей пористости, характеризуемой коэффициентом пористости п.
|
Посмотреть оригинал
< Пред
|
|
СОДЕРЖАНИЕ
|
|
ОРИГИНАЛ
|
|
|
След >
|
ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ
Рассмотрим некоторые формы скопления подземных вод. Водопроницаемость — это способность пород пропускать воду, которая изучается в полевой обстановке или в лабораториях. Водоупорный горизонт (водоупор) — это водонепроницаемая порода, не пропускающая гравитационную воду (монолитные магматические,...
(Гидрогеология и основы геологии)
Социальная стратификация. Теории классов
Социальная стратификация (от лат. stratum — слой и facere — делать) — понятие, отражающее дифференциацию общества на социально неравные группы. Более полное его определение звучит следующим образом: «Социальная стратификация — это иерархически организованная структура социального...
(Социология)
Теория стратификации Макса Вебера
Теория стратификации Макса Вебера. Подход М. Вебера к социальной стратификации в обществе был основан, в целом, на идеях, высказанных К. Марксом. Однако рассматривая общество как сложное многомерное явление, он считал, что положение человека в обществе определяется не только его принадлежность...
(Социология)
СОЦИАЛЬНАЯ СТРАТИФИКАЦИЯ И СОЦИАЛЬНАЯ МОБИЛЬНОСТЬ
ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О СОЦИАЛЬНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ Все общества, известные истории, были организованы так, что одни социальные группы всегда имели привилегированное перед другими положение, что выражалось в неравном распределении социальных благ и полномочий. Иначе говоря, всем без исключения обществам...
(Основы социологии и политологии)
Методы изучения коллекторских свойств горных пород
Предназначены для определения важнейших параметров пород- коллекторов. Выделяются три основных класса методов: • лабораторные; • петрографические; • гидродинамические; • промыслово-геофизические. Лабораторные методы используются на всех этапах изучения коллекторов и основаны на исследовании в...
(Оператор по исследованию скважин)
ВОДНЫЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
Горные породы по отношению к воде характеризуются следующими показателями: влагоемкостью, водоотдачей и водопроницаемостью. Показатели этих свойств используются при различных гидрогеологических расчетах. Влагоемкость — способность породы вмещать и удерживать в себе воду. В том случае, когда все...
(Инженерная геология)
ДВИЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД НА СКЛОНАХ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ
Горные породы, слагающие склоны, очень часто находятся в неустойчивом положении. При определенных условиях и под влиянием гравитации они начинают смещаться вниз по склонам рельефа. В результате этого возникают осыпи, курумы, обвалы и оползни. Осыпи. На крутых склонах, особенно в горных районах,...
(Инженерная геология)
ДЕФОРМАЦИИ ГОРНЫХ ПОРОД НАД ПОДЗЕМНЫМИ ГОРНЫМИ ВЫРАБОТКАМИ
Горные породы в земной коре находятся в естественно напряженном состоянии, вызванном гравитационными силами. Проходка подземных горных выработок (туннелей, штолен, штреков и т. п.) вызывает в массиве пород перераспределение напряжений, причем на одних участках возникает повышенное сжатие, на других —...
(Инженерная геология)
|
Структура гидрогеологии
В свою очередь, внутри гидрогеологии развивается целый ряд самостоятельных научных направлений, оформившиеся в самостоятельные научные дисциплины, которые можно разбить на 2 группы, определяющие, соответственно, ее теоретическое и методологическое содержание. К первой группе относятся общая гидрогеология, динамика подземных вод, гидрогеохимия, криогидрогеология, региональная гидрогеология, горнопромышленная гидрогеология.
1. Общая гидрогеология – рассматривает происхождение, размещение, движение подземных вод и процессы их взаимодействия с горными породами, изучает особенности физических свойств подземных
вод, находящихся во взаимодействии с поверхностными водами Земли.
Становление и развитие этого направления гидрогеологии связано с
трудами В.И. Вернадского, Ф.П. Саваренского, А.Ф. Лебедева, О.К.
Ланге, Н.И. Толстихина и др.
2. Гидрогеохимия занимается изучением формирования химического состава подземных вод различного происхождения. Как научное
направление она возникла на стыке геохимии и гидрогеологии. Основная
роль в формировании ее научных основ принадлежит В.И. Вернадскому,
А.Е. Ферсману, А.И. Семихатову, Г.Н. Каменскому и др.
3. Динамика подземных вод исследует закономерности движения
подземных вод в горных породах с целью количественной оценки этого
процесса и управления им в нужном направлении. Основы данного раз6
дела гидрогеологии заложены А. Дарси, Ж. Дюпюи, Н.Е. Жуковским,
Н.Н. Павловским и др.
4. Криогидрогеология изучает происхождение, условия залегания, распространения и формирования подземных вод в районах распространения многолетнемерзлых пород. Становление и развитие этого
направления гидрогеологии связано с трудами М.В.Львова, Н.И. Толстихина, М.И. Сумгина, П.Ф. Швецова, В.А. Кудрявцева.
5. Региональная гидрогеология – исследует закономерности условий залегания, распространения и формирования подземных вод отдельных регионов, разрабатывает принципы гидрогеологического картирования и районирования геологических сред с учетом их многообразия. Становление этого направления связано с трудами С.Н. Никитина,
Ф.П. Саваренского, Н.И. Толстихина, А.И. Семихатова.
6. Горнопромышленная гидрогеология изучает подземные воды в
связи с освоением месторождений твердых полезных ископаемых для
обоснования инженерных мероприятий по предупреждению вредного
влияния подземных вод на функционирование объектов горного производства. Научно-методические основы горнопромышленной гидрогеологии разработаны Д.И. Щеголевым, С.В. Троянским, С.П. Прохоровым, В.А. Мироненко.
1.2. Научные и прикладные задачи гидрогеологии
Научные задачи гидрогеологии связаны с изучением природных
гидрогеологических процессов и закономерностей формирования подземных вод. При этом изучается также влияние подземных вод на геологические процессы, которое существенно проявляется, например, при
формировании месторождений полезных ископаемых, теплового поля
Земли, геодинамической обстановки.
Прикладные задачи гидрогеологии связаны с решением практических задач хозяйственного использования подземных вод (для водо- и
теплоснабжения, в лечебных целях) и необходимостью управления подземными водами при проведении хозяйственных мероприятий (разработке месторождений полезных ископаемых, сельскохозяйственных мелиорациях, строительстве). |
Скачать 30.1 Kb.