Валентина Кимкина - Основы гидрогеологии и инженерной геологии

© Валентина Михайловна Кимкина, 2019

ISBN 978-5-0050-7896-4

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение: 3

Круговорот воды в природе. Происхождение подземных вод. 4

Физические свойства и химический, газовый и бактериальный составы подземных вод 7

Грунтовые воды и воды зоны аэрации. 11

Артезианские воды.. 13

Подземные воды в трещиноватых и закарстованных породах. 16

Подземные воды в областях развития многолетней мерзлоты. 19

Минеральные, промышленные и термальные воды. 22

Основы динамики подземных вод. 23

Условия обводненности месторождений полезных ископаемых. 30

Горные породы как грунты и их физические свойства. 33

Физико-геологические и инженерно- геологические процессы и явления. 48

Гидрогеологические исследования. 88

Инженерно-геологические исследования. 91

Охрана окружающей среды. 93

Гидрогеология – это наука о подземных водах, их ресурсах, запасах, составе, закономерностях распространения, хозяйственном значении и влиянии на человека.

Разделы гидрогеологии:

– общая гидрогеология – занимается изучением типов водоносных горизонтов, и их особенностей, а также химическим и физическим составом питьевой воды.

– Динамика подземных вод – изучает законы движения воды в различных условиях.

– Методика гидрогеологических исследований – занимается методиками изучения гидрогеологических условий, установлением месторождений подземных вод, определением их запасов и качества.

Задачи гидрогеологии:

– Изучение различных типов водоносных горизонтов, с целью выделения перспективных.

– Разработка методов поиска и разведки месторождений питьевой воды в различных условиях.

– Разработка способов оценки пригодности подземных вод.

Инженерная геология – это отрасль геологии, изучающая горные породы, как основание для строительства сооружений, составляет прогнозы устойчивости сооружений и взаимосвязь с окружающей средой.

Критерии устойчивости:

– Осадка фундамента

– Просадка грунта (только в лессовых группах)

– Несущая способность грунта

Разделы инженерной геологии:

– Грунтоведение – занимается изучением физико-механических свойств грунтов и способами их искусственного улучшения.

– Инженерная геодинамика – занимается взаимными деятельности человека, экзогенных и эндогенных процессов и разработкой мер борьбы с этими процессами.

– Методика инженерно-геологических исследований.

Раздел I Основы гидрогеологии

Круговорот воды в природе. Происхождение подземных вод.

Общие сведения о гидросфере Земли.

1. Круговорот воды в природе.

Различают:

а) большой кругооборот воды

б) малый кругооборот воды

в) внутренний кругооборот воды

Большой кругооборот воды происходит между океаном и сушей. Малый кругооборот воды происходит над океанами и морями. Внутренний кругооборот воды происходит над материками.

2. Атмосферные осадки.

Делятся на 2 типа:

а) образующийся непосредственно на поверхности горных пород (гололед, роса, иней)

б) выпадающие на поверхность из облаков

Транспирация – это процесс испарения влаги растениями.

3. Поверхностный и подземный сток.

Под поверхностным стоком понимают перемещение воды в процессе ее круговорота по поверхности земли.

Под подземным стоком – процесс перемещения воды, в толще земной коры.

Пример. Чтобы определить расход воды в сутки Q (л/сек, м 3/сут), в том или ином сечении, необходимо знать среднюю V движения Н 2О в реке υ (м/сек), и площадь сечения водного потока F (м 2)

4. Виды воды в горных породах

– связанная вода – содержится в горных породах в различных видах и формах, и удерживается внутри минералов и на их поверхности, силами, значительно превышающими силу тяжести.

– а) химически связанная вода – принимает участие в строении кристаллических решетки минералов, временно исключается из кругооборота.

– б) физически связанная вода – находится на поверхности минералов, содержится в тонкодисперсных глинистых породах и удерживается силами, имеющими электрическую природу.

б) капиллярная вода – заполняет капиллярные поры, стыки и трещины и удерживается силами поверхностного натяжения (II – чем уже, тем лучше держит).

в) свободная (гравитационная) – это капиллярно-жидкая вода, заполняющая поры и трещины в горных породах. Движение ее происходит под действием силы тяжести.

г) вода в твердом состоянии – в виде кристаллов, прослоек, линз льда.

5 . Происхождение подземных вод

– инфильтрационные – образуются в результате просачивания с поверхности земли осадков и поверхностных вод в пустоты горных пород.

– конденсационные – образуются при конденсации водяного пара, перемещающегося под влиянием сил упругости, из атмосферы в горные породы.

– седиментационные (ископаемые) – увлечены в земные недра, при осадкообразовании в виде остаточных р-ров, либо отжаты при уплотнении горных пород.

– воды магматического и метаморфического происхождения – образуются при извержении и застывании магмы, а также выделяются при метаморфизации минералов и горных пород.

Контрольные вопросы:

– Гидрогеология и ее разделы.

– Инженерная геология и ее разделы.

– Виды круговоротов воды.

– Атмосферные осадки, испарение, транспирация.

– Виды воды в горных породах.

– Происхождение подземных вод.

Физические свойства и химический, газовый и бактериальный составы подземных вод

1. Температура подземных вод колеблется в широких пределах и зависит от глубины залегания, геологического строения, климата и т. д. Питьевая вода имеет t 0= 5—15 oC. Классификация:

а) переохлажденные воды (t 0ниже 0 0С)

б) холодные (ниже +20 0С)