Динамика подземных вод

1. Динамика подземных вод- отрасль гидрогеологии, рассматривающая теоретические основы и методы изучения количественных закономерностей режима и баланса подземных вод. Hеразрывно связана с гидравликой и гидромеханикой. Важное значение для изучения загрязнения подземных вод, обоснования гидрогеохимических методов поисков полезных ископаемых приобретает новое направление, изучающее физико-химические процессы, происходящие при взаимодействии подземных вод с вмещающими их горными породами. Подземные воды Подземными считаются все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности Земли в горных породах в газообразном, жидком и твердом состояниях. Подземные воды составляют часть гидросферы — водной оболочки земного шара. Запасы пресной воды в недрах Земли составляют до 1/3 вод Мирового океана. Иногда подземные воды вызывают оползни, заболачивание территорий, осадку грунта, они затрудняют ведение горных работ в шахтах, для уменьшения притока подземных вод проводят осушение месторождений и сооружают водоотливы.

2.    Классификация подземных вод

Выделяется четыре типа подземных  вод: верховодка, грунтовые, напорные (артезианские) и подземные воды вечной мерзлоты.

• По условиям залегания: поровые, пластовые, трещинные.
• В зависимости от степени минерализации: пресные, соленые, солоноватые и рассолы.
• По температуре: переохлажденные, холодные и термальные.
• В зависимости от качества: технические и питьевые.

По происхождению

Верховодка

Верховодка и грунтовые воды. Верховодка — подземные воды, залегающие вблизи поверхности земли и отличающиеся непостоянством распространения и дебита. Верховодка приурочена к первому от поверхности земли водоупорному пласту и занимает ограниченные территории. Верховодка существует в период достаточного увлажнения, а в засушливое время исчезает. К верховодке также нередко относят почвенные воды, или воды почвенного слоя, представленные почти связанной водой, где капельно-жидкая вода присутствует только в период избыточного увлажнения.

Воды верховодки обычно пресные, слабоминерализованные, но часто бывают загрязнены органическими веществами и содержат повышенные количества железа и кремнекислоты. Как правило, верховодка не может служить хорошим источником водоснабжения. Однако при необходимости принимаются меры для искусственного сохранения этого типа вод: устраивают пруды, отводы из рек, обеспечивающие постоянным питанием эксплуатируемые колодцы, насаждения растительности или задерживающие снеготаяние.

Грунтовые воды

Грунтовыми водами называются воды, залегающие на первом водоупорном горизонте ниже верховодки. Грунтовые воды могут накапливаться как в рыхлых пористых породах, так и в твердых трещиноватых коллекторах. Уровень грунтовых вод подвержен постоянным колебаниям, на него влияют количество и качество выпадающих осадков, климат, рельеф, наличие растительного покрова и хозяйственная деятельность человека. Грунтовые воды являются одним из источников водоснабжения, выходы подземных вод на поверхность называются родниками, или ключами.

Артезианские  воды. Напорные (артезианские) воды — воды, которые находятся в водоносном слое, заключенном между водоупорными слоями, и испытывают гидростатическое давление, обусловленное разностью уровней в месте питания и выхода воды на поверхность. Характеризуются постоянством дебита. Область питания у артезианских вод, размеры бассейнов которых достигают иногда тысячи километров, лежит обычно выше области стока воды и выше выхода напорных вод на поверхность Земли. Области питания артезианских бассейнов иногда значительно удалены от мест извлечения воды.

3. Грунт (нем. grund — основа, почва) — любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Различают:

• скальные и полускальные грунты — монолитные грунты с жесткими структурными связями;

• дисперсные грунты — раздельнозернистые грунты без жестких структурных связей: связные - глинистые, и несвязные - песчаные и крупнообломочные.

Грунты могут быть использованы в качестве оснований зданий и различных инженерных сооружений, материала для сооружений (дорог, насыпей, плотин), среды для размещения подземных сооружений (тоннелей, трубопроводов, хранилищ) и др.

Грунты изучаются в грунтоведении

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Грунт полускальный — грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.

Грунт дисперсный — грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или эоловым путем и их отложения.

Классификация грунтов

Классификация грунтов включает следующие  таксономические единицы, выделяемые по группам признаков:

• класс — по общему характеру структурных связей;
• группа — по характеру структурных связей (с учетом их прочности);
• подгруппа — по происхождению и условиям образования;
• тип — по вещественному составу;
• вид — по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и показателей свойств);
• разновидности — по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов.

КЛАССЫ:подразделяемые на группы, подгруппы, типы, виды и разновидности.

• Класс природных скальных грунтов — грунты с жесткими структурными связями (кристаллизационными и цементационными)
• Класс природных дисперсных грунтов — грунты с водноколлоидными и механическими структурными связями.
• Класс природных мерзлых грунтов^[2] — грунты с криогенными структурными связями.
• Класс техногенных (скальных, дисперсных и мерзлых) грунтов — грунты с различными структурными связями, образованными в результате деятельности человека.
• и другие классы частных классификаций по вещественному составу, свойствам и структуре скальных, дисперсных и мерзлых грунтов.

Песчаные грунты состоят  из  минеральных зерен различной крупности (размером от 2 до 0,05 мм), представляющих продукт механического разрушения (измельчения) горных пород.

Основными характеристиками песчаных грунтов,

определяющими их строительные свойства и несущую способность  основания, являются: крупность зерен, плотность и влажность. Эти характеристики, как правило, определяются в лабораторных условиях при испытании образцов, взятых на строительной площадке в  их естественном залегании, т. е. с ненарушенной структурой и естественной влажностью. 
Крупность зерен грунта характеризуется гранулометрическим составом — отношением объемов песка различной крупности в единице объема. По нормам строительного проектирования различают песок гравелистый, крупный, средней крупности, мелкий и пылеватый. 
Плотность грунта оценивается коэффициентом пористости. По степени пористости песок бывает плотный, средней плотности и рыхлый. 
Влажность грунта характеризуется коэффициентом влажности. По степени влажности различают песок маловлажный, очень влажный и насыщенный водой.

Указанные характеристики оказывают  влияние на строительные свойства грунтов  и на несущую способность основания. Трамбование песка проводят одновременно с поливкой его водой, которая возможна лишь при условии, что подстилающий слой грунта водопроницаем. .

Глинистые грунты являются

продуктом химического разрушения горных пород. В чистом виде глина  встречается в природе весьма редко. В большинстве случаев  глинистые грунты представляют собой  механическую смесь глинистых (чешуйчатых) и песчаных (зернистых) частиц. Причем, в зависимости от количественного  их содержания, различают такие виды глинистых грунтов, как глина, суглинок и супесь.

Глинистые грунты, в отличие от песчаных, по консистенции (в зависимости от количества содержащейся в них воды) подразделяются на твердые, пластичные и текучие.

Основным свойством глинистых  грунтов

определяющим их несущую  способность, является пластичность. Каждый вид глинистого грунта имеет две границы пластичности. Верхняя граница пластичности — это граница перехода грунта из твердого состояния в пластичное, который совершается при минимальном проценте влажности грунта. Нижняя граница пластичности — это граница перехода грунта из пластичного состояния в текучее, совершающегося при максимальном проценте влажности грунта. Разность влажностей между верхней и нижней границами пластичности -представляет число пластичности.

Так как песок не пластичен, а глина обладает большой пластичностью, то по числу пластичности определяют вид глинистого грунта и содержание в нем песка. Так, например, если природная влажность грунта равна 36%, влажность нижней границы пластичности — 52%, верхней—30% и число пластичности 52—30 = 22%, то это указывает, что, во-первых, грунт принадлежит к виду глинистых, так как число пластичности 22 > 17, и во-вторых, глина находится в пластичном состоянии, так как природная влажность ее — между верхней и нижней границами пластичности (52 > 36 > 30).

4.  Инженерно-геологические изыскания

Инженерно-геологические изыскания  обеспечивают комплексное изучение инженерно-геологических условий  района проектируемого строительства, включая рельеф, геологическое строение, сейсмотектонические, геоморфологические и гидрогеологические условия, состав, состояние и свойства грунтов, геологические  и инженерно-геологические процессы, и составление прогноза возможных  изменений инженерно-геологических  условий в сфере взаимодействия проектируемых объектов с геологической  средой.

Выполнение инженерно-геологических  изысканий

Проведение инженерно-геологических  изысканий включает следующие виды работ:

• сбор и обработка материалов;
• маршрутные наблюдения;
• бурение инженерно-геологических скважин;
• геодезическая съемка участка и привязка скважин;
• геофизические исследования;
• полевые исследования грунтов (статическое зондирование, динамическое зондирование, штамповые испытания);
• гидрогеологические наблюдения;
• лабораторные исследования свойств грунтов и химический анализ подземных вод;
• камеральная обработка собранных материалов;
• составление прогноза изменений инженерно-геологических условий;
• оценка опасности и риска от геологических и инженерно-геологических процессов;
• составление технического заключения по инженерно-геологическим условиям территории;
• Согласование технического отчета с городскими инспектирующими организациями
• Состав инженерно-геологических изысканий
• получение разрешения на проведение инженерно-геологических изысканий;
• бурение инженерно-геологических скважин;
• статическое зондирование грунтов;
• лабораторные работы;
• камеральная обработка результатов полевых и лабораторных работ, составление технического отчета (Заключения) об инженерно-геологических;
• проведение экспертизы технического отчета

5. Грунт — горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека.

Грунты могут служить:

1) материалом основании зданий и сооружений;

2) средой для размещения в них сооружений;

3) материалом самого сооружения.

Грунт скальный — грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.