Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки

Сентябрь 12, 2022

Главная
География
Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки

Содержание

2. Подземная вода (ПВ)- это свободная вода, заполняющая поры и трещины горных пород и располагается ниже отметки
4. Классификая ( продолжение) 2.по химическому составу (по сумме солей):пресные, минерализованные, солоноватые, соленые и рассолы. 3. По
9. Условия залегания и распространения подземных вод.
10. Схема залегания безнапорных межпластовых вод в рыхлых (1) и в сцементированных (2) горных породах известняк песок
11. Артезианские воды Название от Artesium, латинского названия французской провинции Артуа, латинского названия французской провинции Артуа, где
13. Схема строения Парижского артезианского бассейна Область питания мел глина Пьезометрическая поверхность пески мергель Напорный водоносный горизонт
14. Условия залегания и движения трещинных и трещинно-жильных пресных и минеральных вод Кора выветривания Постоянный уровень трещинно-грунтовых
15. В горных районах по разломам часто наблюдается разгрузка различных минеральных вод – холодных и горячих Выходы
16. Особое место в системе подземных вод занимают карстовые воды, приуроченные к массивам растворимых пород. Схема строения
18. Сак-Актун - самая длинная подземная река. Мексика.
19. Строение карстовой пещеры в карбонатных породах (изучением пещер занимается спелеология)
20. Карстовая ледяная пещера в пермских карбонатно-сульфатных породах
21. Условия развития карста Наличие растворимых горных пород (карбонаты, сульфаты, соли). Водопроницаемость пород. Движение воды и её
23. Схематическая карта распространения карстующихся пород на Европейской части России и сопредельных стран
26. Условия залегания карстующихся пород и условия движения воды определяют степень закарстованности и вероятность возникновения свежих провалов
27. Карстовые провалы всегда внезапны и катастрофичны по своим последствиям
28. Карстово – суффозионные провалы часто наблюдаются на территориях, где карстующиеся породы перекрыты песчаными отложениями. Северная Литва
29. Выбор противокарстовых мероприятий зависит от конкретных особенностей инженерно-геологических условий: Тип карстующихся пород. Глубина залегания растворимых пород.
30. Расчёты водопритоков к горным выработкам Зона аэрации УГВ (WL) r0 Водоносный горизонт dr h R Воронка
31. Основные формулы расчёта водопритока к одиночной скважине Интегрируя левую часть данного дифференциального уравнения в пределах радиуса
32. Точно так же ведётся расчёт к совершенной траншее, приток к которой рассматривается для прямоугольного контура с
33. Основные формулы расчёта водопритока к траншее Интегрирование данного дифференциального уравнения по x от 0 до R
34. Расчёт притока в несовершенные выработки Приток воды в несовершенный колодец сводится к расчёту притока к условному
35. Соответственно приток к несовершенной траншее (котловану) Qн составляет часть притока в условную совершенную траншею (котлован) в
36. Лекция 6 Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки. Вопросы гидрохимической характеристики и оценки агрессивности
37. При проходке горных выработок с подземными водами связан ряд опасных процессов! Плывуны Плывун – пески (супеси)
39. Плывуны (продолжение) Характерные внешние признаки плывунов: - наличие закисных форм железа, органики; - большая влагоёмкость и
40. Природа плывунности. Плывунность – следствие действия гидродинамического давления и особенностей состава пород (А. Ф. Лебедев, 1935).
41. Схема действия гидродинамического давления при движении воды снизу вверх
42. Природа плывунности. Эффект гидродинамического давления (снизу вверх): Видно, что гидродинамическое давление, действующее снизу вверх, уменьшает эффективное
43. Особенности строительства на участках развития плывунов. Для оценки опасности проявления плывунов необходимо знать следующее: Условия залегания
44. Меры борьбы с плывунами Плывуны следует всегда рассматривать как слабое основание и проектировать фундаменты после их
45. Суффозионные явления. Суффозия – это вынос мелких частиц из породы, заполнителя из трещин и полостей. Это
46. Основные действующие силы, вызывающие суффозию: либо большие скорости движения фильтрационного потока, либо повышение гидродинамического давления. Если
47. Размывающие скорости подземного потока, при которых начинается суффозия (по Д. Д. Джастину)
48. Суффозионные явления Как показали исследования многих исследователей для развития суффозии необходимо, чтобы коэффициент неоднородности грансостава был
49. Суффозионные явления Наиболее часто для оценки возможности развития суффозии в горных выработках используют график В. С.
50. Суффозионные явления Меры борьбы с суффозионными явлениями: дренаж, шпунтовые ограждения, противофильтрационные завесы, обратные фильтры (отсыпка водопроницаемых
51. Методы защиты от подземных вод Скважины, траншеи, устроенные с целью получения воды для хозяйственных нужд, называются
52. Основные типы дренажей
53. Виды водопонижения при проходке траншей (см. курсовую работу) Схема принудительного водопонижения в траншее совершенного типа Схема
54. Некоторые примеры организации дренажа территорий и отдельных сооружений (по Г. И. Клиориной)
56. Скачать презентацию

Слайд 2

Подземная вода (ПВ)-
это свободная вода, заполняющая поры и трещины горных

пород и располагается ниже отметки поверхности земли.
Классификации ПВ:
1. по положению в разрезе:
Верховодка, грунтовая вода, межпластовые напорные воды.
2.по химическому составу (по сумме солей):пресные, минерализованные, солоноватые, соленые и рассолы.

Слайд 3

Слайд 4

Классификая ( продолжение)
2.по химическому составу (по сумме солей):пресные, минерализованные, солоноватые,

соленые и рассолы.
3. По температуре воды (или температурному режиму):
Меньше нуля – криопэги;
Меньше 10 градусов – холодные;
Больше 70 градусов – горячие;
Больше 100 – парагидротермы.
4. По гидравлическому признаку: напорные и безнапорные.Так же выделяют
- в скальных массивах –
трещиновато-жильные и трещиновато-карстовые;
- в зоне вечной мерзлоты – над-, меж-, под- мерзлотные воды

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Условия залегания и распространения подземных вод.

Слайд 10

Схема залегания безнапорных межпластовых вод в рыхлых (1) и в сцементированных

(2) горных породах

известняк

песок

гипс

мел

Мергель и глина

Пьезометрическая поверхность напорных вод мелового горизонта
Известняки с прослоем песков

мергель

Избыточный напор над кровлей известняков

Свободная поверхность грунтовых вод

Поверхность безнапорных межпластовых вод

Источники (родники)

Слайд 11

Артезианские воды
Название от Artesium, латинского названия французской провинции Артуа, латинского

названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, латинского названия французской провинции Артуа, где эти воды использовались с XII века) — напорные подземные воды, заключённые в водоносных пластах горных пород между водоупорными слоями. Обычно встречаются в пределах определенных геологических структур (впадин, мульд, флексур и др.), образуя артезианские бассейны. При вскрытии буровой скважиной или шурфом артезианские воды поднимаются выше кровли водоносного пласта, иногда фонтанируют. Источники артезианского типа относятся к важнейшим полезным ископаемым. Обычно залегают на глубине от 100 до 1000 метров.

Слайд 12

Слайд 13

Схема строения Парижского артезианского бассейна
Область питания
мел
глина
Пьезометрическая поверхность
пески
мергель
Напорный водоносный горизонт
Артезианская скважина
Излияние (фонтанирование)

подземных вод как эффект сообщающихся сосудов

Область разгрузки

Слайд 14

Условия залегания и движения трещинных и трещинно-жильных пресных и минеральных вод
Кора

выветривания

Постоянный уровень трещинно-грунтовых вод

Основной разлом

Выходы источников на склонах и в долине

Зона непостоянного водонасыщения

Скважины с холодной минеральной водой
80 – 84 м

Вулканические породы

Восходящие потоки минеральной воды

Основная зона разлома и разгрузки минеральных вод

Скважина с горячей минеральной водой
185 м

Гранитный массив (батолит)

Направления движения подземных вод

Слайд 15

В горных районах по разломам часто наблюдается разгрузка различных минеральных вод

– холодных и горячих Выходы горячих углекислых вод и образование современных туфов (Алжир, Приморский Атлас).

t = 98°C

Слайд 16

Особое место в системе подземных вод занимают карстовые воды, приуроченные к

массивам растворимых пород. Схема строения массива карстовых пород.

Слайд 17

Слайд 18

Сак-Актун - самая длинная подземная река. Мексика.

Слайд 19

Строение карстовой пещеры в карбонатных породах (изучением пещер занимается спелеология)

Слайд 20

Карстовая ледяная пещера в пермских карбонатно-сульфатных породах

Слайд 21

Условия развития карста
Наличие растворимых горных пород (карбонаты, сульфаты, соли).
Водопроницаемость пород.
Движение воды

и её растворяющая способность.

Растворимые в воде горные породы распространены чрезвычайно широко в толще земной коры

Слайд 22

Слайд 23

Схематическая карта распространения карстующихся пород на Европейской части России и сопредельных

стран

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Условия залегания карстующихся пород и условия движения воды определяют степень закарстованности

и вероятность возникновения свежих провалов

Среднегодовое количество провалов
P = n/(F × t), случаев на км2 в год
или
T = 1/P = (F × t)/n
Средняя повторяемость провалов (промежуток времени, через который на площади в 1 км2 появляется 1 провал)

Слайд 27

Карстовые провалы всегда внезапны и катастрофичны по своим последствиям

Слайд 28

Карстово – суффозионные провалы часто наблюдаются на территориях, где карстующиеся породы

перекрыты песчаными отложениями.

Северная Литва

Западное Предуралье

Слайд 29

Выбор противокарстовых мероприятий зависит от конкретных особенностей инженерно-геологических условий:
Тип карстующихся пород.
Глубина

залегания растворимых пород.
Степень закарстованности и обводнённости пород.
Особенности проектируемых сооружений.
Комплексы противокарстовых мероприятий:
Планировка территории и регуляция поверхностного стока.
Каптаж подземных вод и дренаж обводнённых пород.
Площадная подготовка основания.
Устройство опор глубокого заложения.
Уплотнение и укрепление пород цементацией.
Конструктивное усиление зданий и сооружений.

Слайд 30

Расчёты водопритоков к горным выработкам
Зона аэрации
УГВ (WL)
r0
Водоносный горизонт
dr
h
R
Воронка депрессии
NL
dy
y
H
r
Схема расчёта водопритока

к совершенной скважине

Слайд 31

Основные формулы расчёта водопритока к одиночной скважине
Интегрируя левую часть данного дифференциального

уравнения в пределах радиуса колодца r0 до радиуса депрессионной воронки R, а правую часть для переменной γ – в пределах от h до H, находим выражение для притока в колодец (формула Дюпюи):

Слайд 32

Точно так же ведётся расчёт к совершенной траншее, приток к которой

рассматривается для прямоугольного контура с одной или двух сторон траншеи.

Слайд 33

Основные формулы расчёта водопритока к траншее
Интегрирование данного дифференциального уравнения по x

от 0 до R и по y от h до H даёт в результате приток на один погонный метр с одной стороны траншеи:

Соответственно полный приток в траншею с двух сторон:

Приток воды в строительный котлован, в том числе отличающийся в плане от круглого, определяется по формулам для совершенного или несовершенного колодца эквивалентного радиуса:

где F – площадь котлована.

Слайд 34

Расчёт притока в несовершенные выработки
Приток воды в несовершенный колодец сводится к

расчёту притока к условному совершенному колодцу в водоносном горизонте мощностью, равной мощности активного слоя:
Для колодца с непроницаемыми стенками и фильтрующим дном справедлива формула:
где S – понижение воды в колодце.

Слайд 35

Соответственно приток к несовершенной траншее (котловану) Qн составляет часть притока в

условную совершенную траншею (котлован) в том же водоносном горизонте, пропорциональную заглублению траншеи (котлована) в водоносный горизонт t/Н:

водоупор

Для расчёта положения депрессионной кривой в зоне влияния линейных дренажей используют формулу:

Hx = H√x/R

Слайд 36

Лекция 6 Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки.
Вопросы гидрохимической характеристики

и оценки агрессивности подземных вод к бетонам и металлам рассматриваются на практических занятиях, посвящённых выполнению курсовой работы «Оценка гидрогеологических условий площадки строительства»!

Слайд 37

При проходке горных выработок с подземными водами связан ряд опасных процессов! Плывуны
Плывун

– пески (супеси) тонко- и мелкозернистые, пылеватые и сильно пылеватые, водонасыщенные, потерявшие устойчивость и пришедшие в движение в результате вскрытия котлованами и горными выработками.
Псевдоплывуны – грубозернистые и грубообломочные породы, двигающиеся под большим напором.
Псевдоплывуны – глинистые водонасыщенные породы, теряющие связность и приобретающие текучую консистенцию в определённом напряжённом состоянии.

Слайд 38

Слайд 39

Плывуны (продолжение)
Характерные внешние признаки плывунов:
- наличие закисных форм железа, органики;
-

большая влагоёмкость и малая водоотдача (вязкая жидкость);
- пробки в скважинах, трудная разработка;
- тиксотропия, т. е. способность разжижаться при сотрясении и вибрации, а при прекращении таких воздействий восстанавливать первоначальное состояние.
- высыхание плывуна переводит его в связную, достаточно твёрдую, более светлую, чем первоначально, породу, которая ломается, крошится и с трудом растирается руками.

Слайд 40

Природа плывунности.
Плывунность – следствие действия гидродинамического давления и особенностей состава пород

(А. Ф. Лебедев, 1935). Определённую роль могут играть микроорганизмы, способствующие газонасыщению плывунов (В. В. Радина, 1972).
Природа плывунности связана с действием гравитационных, гидростатических и гидродинамических сил на гидрофильную породу с ослабленными силами взаимодействия между частицами.
σ - полные напряжения;
- эффективные напряжения;
ρ, - плотность породы с учётом взвешивания;
z – мощность водонасыщенного песка.

Слайд 41

Схема действия гидродинамического давления при движении воды снизу вверх

Слайд 42

Природа плывунности.
Эффект гидродинамического давления (снизу вверх):
Видно, что гидродинамическое давление, действующее снизу

вверх, уменьшает эффективное напряжение.

Если гидродинамическое давление достигнет величины гравитационного давления от веса взвешенной в воде породы, эффективное напряжение будет равно нулю, а напорный градиент достигнет максимальной величины, порода при этом теряет устойчивость, в скважинах, например, возникают песчаные пробки.

Слайд 43

Особенности строительства на участках развития плывунов.
Для оценки опасности проявления плывунов необходимо

знать следующее:
Условия залегания плывуна;
Состав и свойства плывунных и вмещающих пород;
Особенности рельефа участка;
Гидрогеологические условия участка;
Расположение существующих и проектируемых сооружений, их конструктивные особенности и зоны влияния.

Слайд 44

Меры борьбы с плывунами
Плывуны следует всегда рассматривать как слабое основание и

проектировать фундаменты после их искусственного закрепления и усиления самих фундаментов, предусматривать охранные зоны, где недопустимы земляные работы (Останкинская телебашня). Прорезка плывунов, подсыпка, гравелистые подушки, шпунтовое ограждение. Свайные основания, опускные колодцы глубиной до 70 м и кессоны глубиной до 40 м.
Искусственное улучшение плывунов (силикатизация, электроосмос, виброуплотнение, замораживание).

Слайд 45

Суффозионные явления.
Суффозия – это вынос мелких частиц из породы, заполнителя

из трещин и полостей. Это своеобразный процесс подземного размыва горной породы. Развитие суффозии характеризует фильтрационное разрушение, фильтрационную неустойчивость горной породы или заполнителя трещин и карстовых полостей.
Суффозия вызывает уменьшение плотности породы и соответственно увеличение пористости. Как следствие нарушается устойчивость склонов и откосов, образуются оползни, возникают значительные и неравномерные осадки сооружений. Изменяется водопроницаемость породы, возникают большие притоки воды в котлованы и горные выработки или большие потери воды на фильтрацию под плотинами и в обход плотин.

Слайд 46

Основные действующие силы, вызывающие суффозию:
либо большие скорости движения фильтрационного потока,

либо повышение гидродинамического давления. Если гидродинамическое давление велико, то оно может привести всю массу породы в плывунное состояние, или вызвать суффозионный вынос мелкозёма.
Таким образом, суффозия определяется:
- неоднородностью породы;
- повышенным градиентом потока и повышенным гидродинамическим давлением;
- условиями залегания и контактирования пород различного гранулометрического состава.

Слайд 47

Размывающие скорости подземного потока, при которых начинается суффозия (по Д. Д.

Джастину)

Слайд 48

Суффозионные явления
Как показали исследования многих исследователей для развития суффозии необходимо, чтобы

коэффициент неоднородности грансостава был больше 10 (20), а градиент напора больше 5.
I > 5,
при этом одни исследователи отдают предпочтение влиянию градиента потока, другие - размывающим скоростям и гранулометрическому составу грунта

Слайд 49

Суффозионные явления
Наиболее часто для оценки возможности развития суффозии в горных выработках

используют график
В. С. Истоминой (1957), вычисляя напорный градиент в зависимости от понижения при откачке Ip = S/0,33R, где R – радиус влияния откачки

Слайд 50

Суффозионные явления
Меры борьбы с суффозионными явлениями:
дренаж, шпунтовые ограждения, противофильтрационные завесы,

обратные фильтры (отсыпка водопроницаемых пород слоями в порядке постепенного возрастания размера частиц от мелких к крупным в направлении фильтрационного потока).

Слайд 51

Методы защиты от подземных вод
Скважины, траншеи, устроенные с целью получения воды

для хозяйственных нужд, называются водозаборами.
Скважины, траншеи и прочие выработки, устроенные для снижения уровня или напора подземных вод, называются дренажными или водопонизительными.
Система открытых или закрытых траншей называется горизонтальным дренажом. Горизонтальный дренаж устраивается на сельскохозяйственных угодьях, под дорожным покрытием улиц и дорог, вдоль фундаментов различных зданий при высоком уровне подземных вод и подтоплении территории.
Открытый водоотлив применяется при умеренных притоках в котлованы или траншеи.
При необходимости значительного снижения уровня подземных вод или полного осушения толщи до вскрытия котлованов и траншей применяется вертикальный дренаж. В песчаных грунтах с большим притоком воды применяют иглофильтровые установки.

Слайд 52

Основные типы дренажей

Слайд 53

Виды водопонижения при проходке траншей (см. курсовую работу)
Схема принудительного водопонижения в

траншее совершенного типа

Схема принудительного водопонижения в траншее несовершенного типа

Схема самотёчного водопонижения в траншее совершенного типа

Схема самотёчного водопонижения в траншее несовершенного типа

Слайд 54

Некоторые примеры организации дренажа территорий и отдельных сооружений (по Г. И.

Клиориной)

Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки

Содержание

Подземная вода (ПВ)- это свободная вода, заполняющая поры и трещины горных

Классификая ( продолжение)2.по химическому составу (по сумме солей):пресные, минерализованные, солоноватые,

Условия залегания и распространения подземных вод.

Схема залегания безнапорных межпластовых вод в рыхлых (1) и в сцементированных

Артезианские водыНазвание от Artesium, латинского названия французской провинции Артуа, латинского

Условия залегания и движения трещинных и трещинно-жильных пресных и минеральных водКора

В горных районах по разломам часто наблюдается разгрузка различных минеральных вод

Особое место в системе подземных вод занимают карстовые воды, приуроченные к

Сак-Актун - самая длинная подземная река. Мексика.

Строение карстовой пещеры в карбонатных породах (изучением пещер занимается спелеология)

Карстовая ледяная пещера в пермских карбонатно-сульфатных породах

Условия развития карстаНаличие растворимых горных пород (карбонаты, сульфаты, соли).Водопроницаемость пород.Движение воды

Схематическая карта распространения карстующихся пород на Европейской части России и сопредельных

Условия залегания карстующихся пород и условия движения воды определяют степень закарстованности

Карстовые провалы всегда внезапны и катастрофичны по своим последствиям

Карстово – суффозионные провалы часто наблюдаются на территориях, где карстующиеся породы

Выбор противокарстовых мероприятий зависит от конкретных особенностей инженерно-геологических условий:Тип карстующихся пород.Глубина

Расчёты водопритоков к горным выработкамЗона аэрацииУГВ (WL)r0Водоносный горизонтdrhRВоронка депрессииNLdyyHrСхема расчёта водопритока

Основные формулы расчёта водопритока к одиночной скважинеИнтегрируя левую часть данного дифференциального

Точно так же ведётся расчёт к совершенной траншее, приток к которой

Основные формулы расчёта водопритока к траншееИнтегрирование данного дифференциального уравнения по x

Расчёт притока в несовершенные выработкиПриток воды в несовершенный колодец сводится к

Соответственно приток к несовершенной траншее (котловану) Qн составляет часть притока в

Лекция 6 Подземные воды как один из факторов инженерно-геологической обстановки. Вопросы гидрохимической характеристики

При проходке горных выработок с подземными водами связан ряд опасных процессов! ПлывуныПлывун

Плывуны (продолжение)Характерные внешние признаки плывунов: - наличие закисных форм железа, органики;-

Природа плывунности.Плывунность – следствие действия гидродинамического давления и особенностей состава пород