Водные свойства грунтов

Важнейшими свойствами грунтов по отношению к воде являются:

· влагоёмкость;

· водоотдача;

· водопроницаемость.

Показатели этих свойств используются при различных гидрогеологических расчётах.

Влагоёмкость – способность грунтов вмещать и удерживать определённое количество воды.

По степени влагоёмкости грунты подразделяют:

· сильно влагоёмкие – торф, глины, суглинки;

· слабовлагоёмкие – мел, мергель, супеси;

· невлагоёмкие – скальные грунты, пески, галечники.

В том случае, когда все поры заполнены водой, грунт находится в состоянии полного насыщения. Влажность, отвечающая этому состоянию, называется полной влагоёмкостью – W_п.в.

W_п.в. =

W_п.в. – полная влагоёмкость;

- пористость;

- плотность скелета грунта;

Водоотдача W_в – способность грунтов, насыщенных водой, отдавать гравитационную воду в виде свободного стока. Водоотдача песчаных грунтов определяется:

W_в = W_п.в. – W_м.м.в.

W_м.м.в. – максимально молекулярная влагоёмкость

Водопроницаемость – способность грунтов пропускать гравитационную воду через поры (рыхлые грунты) и трещины (плотные грунты).

Водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации – k_ф, представляющим собой скорость движения подземной воды при гидравлическом градиенте, равном 1 имеет размерность скорости (м/сут, м/час).

По величине k_ф грунты разделяют на три группы:

1. водопроницаемые – k_ф 1 м/сут (галечник, гравий, песок, трещиноватые грунты);

2. полупроницаемые – k_ф = 1 – 0,001 м/сут (глинистые пески, лёсс, торф, рыхлые песчаники);

3. непроницаемые – k_ф 0,001 м/сут (массивные грунты, глины).

Непроницаемые грунты называют – водоупорами.

Полупроницаемые и водопроницаемые называют – водоносными горизонтами.

4. Классификация подземных вод.

Существует целый ряд различных классификаций, но главные из них две. Подземные воды подразделяют:

- по характеру использования;

- по условиям залегания в земной коре.

По характеру использования подземных вод:

1. Хозяйственно-питьевые воды – подземные воды используют для хозяйственно-питьевых целей.

2. Технические воды – воды, которые используют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

3. Промышленные воды – содержат в растворе полезные элементы в количестве, имеющем промышленное сырьевое значение.

4. Минеральные воды – подземные воды, которые имеют повышенное содержание биологически активных микрокомпонентов, газов, радиоактивных элементов и т.д.

5. Термальные подземные воды – имеют температуру более 37ºС.

По условиям залегания в земной коре:

1. Верховодки;

2. Грунтовые воды;

3. Межпластовые воды.

На рисунке 1 изображена классификация подземных вод по условиям залегания. Верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор грунтов делится на две зоны: верхнюю – зону аэрации и нижнюю – зону насыщения.

Рис. 1. Подземные воды по условиям залегания

Зона аэрации расположена между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. В этой зоне атмосферные осадки просачиваются из поверхности вод вглубь, в сторону зоны насыщения. Поры грунтов в этой зоне лишь частично заполнены водой, остальная их часть занята воздухом.

Зона насыщения расположена ниже уровня грунтовых вод. В этой зоне все поры заполнены гравитационной водой.

Верховодки – это временные скопления подземных вод в зоне аэрации на небольшой глубине от поверхности земли в результате инфильтрации атмосферных осадков. Наибольшая мощность и водообильность наблюдается весной (в период снеготаяния) и осенью (в период обильного выпадения осадков). Для верховодки характерны: временный сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и др.), они могут вызвать их подтопление, если заранее не было предусмотрено дренирование или гидроизоляция.

Грунтовые воды – постоянные во времени и значительные по площади распространения, горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности выдержанном водоупоре (водонепроницаемом слое).

В грунтовых водах различают верхнюю поверхность (уровень грунтовых вод – УГВ) или зеркало и водоупорное ложе.

Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называют ложем.

Расстояние от водоупора до уровня подземных вод называется мощностью водоносного слоя.

Грунтовые воды характеризуются следующими признаками:

· грунтовые воды имеют свободную поверхность, т.е. сверху они не перекрыты водоупорными слоями, а следовательно являются безнапорными;

· питание грунтовых вод происходит за счёт атмосферных осадков, поступления воды из поверхностных водоёмов и рек;

· грунтовые воды находятся в непрерывном движении и образуют потоки, направленные в сторону общего уклона водоупора;

· количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят от геологических условий местности и климатических факторов.

Межпластовые подземные воды – располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами и бывают безнапорными и напорными.

Межпластовые безнапорные воды находятся между двумя водоупорными слоями и связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой частично или полностью.

Межпластовые напорные (артезианские) воды – подземные воды водоносных горизонтов, перекрытых и подстилающихся водонепроницаемыми пластами горных пород. Они связаны с залеганием водоносных слоёв в виде синклиналей или моноклиналей.

Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

Напорные воды встречаются не только в слоях, залегающих между двумя водоупорами, но и в массивах скальных, трещиноватых пород, а также в карстовых пустотах и в вечной мерзлоте. Отдельные части водоносных слоёв залегают на различных высотных отметках, что и создаёт напор подземных вод. Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем.

Уровень напорных вод называется пьезометрическим уровнем.

В артезианских бассейнах выделяют три области: питания, напора (распространения) и разгрузки.

Областью питания напорных вод является площадь выхода на дневную поверхность водоносного слоя. Атмосферные осадки движутся по уклону водопроницаемых слоёв к центральным частям бассейнов, заполняют весь слой и приобретают гидростатический напор.

Областью разгрузки называют участки выходов напорных подземных вод на поверхность.

Область напора – это основная площадь распространения артезианских вод, расположенная между областями питания и разгрузки.

Дата добавления: 2014-01-03