Популярные услуги

- Водные свойства горных пород

2021-03-09СтудИзба

Тема: Водные свойства горных пород.

1. Водные свойства горных пород и методы их определения.

2. Физические свойства подземных вод. Оценка физических свойств подземных вод.

1. Водные свойства горных пород и методы их определения.

Для характеристики горных пород по отношению к воде необходимо иметь представление о таких ее свойствах как гранулометрический состав, плотность и объемная масса, кроме порозности и пористости.

Гранулометрический состав - процентное содержание в рыхлой горной породе частиц различного размера. Гранулометрический состав служит классификационным признаком, позволяющим установить название грунта.

Плотность - масса единицы объема твердой фазы (минеральных частиц), породы, г/см3. Для большинства горных пород она изменяется от 2,6 до 2,7 г/см3. Плотность входит в ряд расчетных формул для определения физических и механических свойств пород.

Рекомендуемые материалы

Объемная масса - масса единицы объема породы (г/см3, т/м3).

К основным водным свойствам горных пород относят: влажность, влагоемкость, водопроницаемость, водоотдача и водоподъемная способность.

1. Влажность горных пород

Естественная влажность — отношение массы воды к массе минеральной части грунта (массовая влажность Wa.) или отношение объема воды к объему всей породы (объемная влажность W,) выражается в

процентах.

Объемная влажность равна

Wo = W

где б - объемная масса твердой фазы

Wd - массовая влажность в %.

Массовую влажность определяют взвешиванием образца до высушивания и после него. Полученную разность делят на массу высушенного образца. Для определения влажности применяют и другие методы - ядерные, тензометрические и другие.

2. Влагоемкость – это способность горных пород вмещать и удерживать в пустотах определенное количество воды. Выражается в процентах отношением массы воды, заключенной в пустотах, к массе сухой породы, или отношением объема воды, заключенной в пустотах, к общему объему породы.

Различают следующие виды влагоемкости:

1) гигроскопическую влагоемкость Wa - наибольшее количество прочно-связанной воды, которое порода может адсорбировать из воздуха, насыщенного водяными парами;

2) максимальную молекулярную влагоемкость W,

количество связанной воды, которое может быть удержано породой под воздействием поверхностных сил притяжения. Наибольшей максимальной молекулярной влагоемкостью обладают глинистые породы;

3) W - капиллярную влагоемкость - это наибольшее количество капиллярной влаги, которое может содержаться в породе при полном заполнении только капилляров. Величина переменная, зависит от высоты слоя, для которого она определяется над уровнем свободной воды.

4) W, (ПВ) - полная влагоемкость - наибольшее количество связанной, капиллярной и гравитационной воды, которое может содержаться в породе при заполнении всех пор и пустот.

5) W, - (НВ, 111 IB) - наименьшая или 111 1В - наибольшее

количество подвешенной воды, которое может прочно удерживаться породой.

По степени влагоемкости выделяют 3 группы пород:

1. влагоемкие - торф, глина, суглинок;

2. слабовлагоемкие - глинистый песок, лёсс, мергель и др.;

3. невлагоемкие - песок, гравий, галечник, метаморфические горные породы.

4. Водопроницаемость это способность горных пород пропускать через себя воду. Она обусловлена наличием в породе пустот.

Водопроницаемость зависит от особенностей структуры породы. Так у лессов, отличающихся макропористостью, она значительно уменьшается при разрушении естественной структуры и уплотнении при оптимальной влажности. Водопроницаемость лессовых пород в естественном залегании по вертикали выше, чем по горизонтали. Это объясняется тем, что поры ориентированы преимущественно по вертикали. В других породах может быть наоборот. Это характерно для глинистых, речных, озерных и морских отложений, если они содержат песчаные пропластки. Обменные катионы, содержащиеся главным образом в глинистых породах и в воде, также влияют на водопроницаемость. Са+ и Mg+2 повышают ее, Na+ и К+ - уменьшают. Это влияние обменных катионов используется в мелиорации. Например для удаления из 1111К Na+ и замены его кальцием проводят гипсование солонцов, что существенно повышает водопроницаемость почв и соответственно улучшает их водный и солевой режим. Коэффициент увеличивается с повышением температуры.

Показателем водопроницаемости пород является коэффициент фильтрации. Коэффициент м/сут. Водопроницаемость скальных горных пород зависит от их трещиноватости. Вот примерно какие коэффициенты фильтрации м/сут:

Глина - менее 0,001 м/сут;

Лесс - 0,25 - 0,5 м/сут;

Песок пылеватый - 0,5 - 1 м/сут;

Песок крупнозернистый - 20 - 50 м/сут;

Гравий - 20 - 150 м/сут;

Галечник - 100 - 500 м/сут.

По-видимому водопроницаемость тем выше, чем больше площадь сечения пустот. Поэтому галечники, гравий, крупные и средние пески, трещиноватые скальные породы обладают хорошей водопроницаемостью. То есть горные породы обладают водопроницаемостью:

1. водопроницаемые - галечник, гравий, песок;

2. полуводопроницаемые - глинистый песок, супесь, суглинок легкий, лесс и т.д.;

3. практически водопроницаемые - глина, тяжелый суглинок, плотный хорошо разложившийся торф, осадочные нетрещиноватые горные породы и др.

Абсолютно водопроницаемых горных пород нет.

5. Водоотдача – это способность водонасыщенных горных пород отдавать воду путем свободного стекания под действием силы тяжести. Величина водоотдачи определяется отношением объема свободно стекающей воды к объему всей породы и выражается в долях единицы или в процентах. Водоотдача м равна разности полной и максимальной молекулярной влагоемкостями:

м = Wn – Wi .

Породы имеют различную водоотдачу. Такие, как глина и торф практически водоотдачей не обладают. Отличаются высокой водоотдачей пески, галечники и др.

6. Водоподъемная способность – это способность горных пород поднимать воду по капиллярам.

В мелких порах горных пород над УГВ под влиянием сил поверхностного натяжения образуется кайма капиллярной воды. Высота и скорость поднятия капиллярной воды зависит от гранулометрического состава, плотности, однородности сложения их, формы частиц, от температуры и минерализации воды. С повышением температуры высота капиллярного поднятия уменьшается, с увеличением минерализации - возрастает. Высоту капиллярного поднятия Н^ определяют прямыми наблюдениями в шурфах, углубленных до УГВ, а также в лабораторных условиях. Значение Н:

Например:

Глина - 500см;

Суглинок тяжелый - 300 - 400см;

Суглинок легкий - 200 - 300см;

Песок среднезернистый - 15 - 35см;

Песок мягкий - 35 - 100см;

Супесь - 100- 150см;

Суглинок легкий - 150 - 200см.

2. Физические свойства подземных вод. Оценка физических свойств подземных вод.

К физическим свойствам подземных вод относятся температура, прозрачность, цвет, запах, вкус и привкус, плотность, сжимаемость, вязкость, электропроводность и радиоактивность. (ГОСТ 18963 - 73)

1. Температура изменяется в широких пределах и зависит от геологического строения, физико-географических условий и режима питания их. Например, температура воды в многолетних мерзлых породах имеет величину -5° С и ниже. Температура неглубоких вод в средних широтах изменяется от 5°С до 15°С. В областях молодой вулканической деятельности, а так же на участках выхода воды на поверхность из глубоких частей земной коры известны источники с температурой воды более 100° С (гейзеры Камчатки, Исландии, Японии, Америки и др.)

Питьевая вода наиболее вкусная, если ее температура 7 - 11 °С.

2. Прозрачность зависит от количества растворенных в них минеральных веществ, содержания механических примесей, органических веществ.

По степени прозрачности подземные воды подразделяются на 4 категории:

а) прозрачные;

б) мутные;

в) слегка мутные;

г) очень мутные.

Определяют прозрачность на глаз. Для этого в полевых условиях воду наливают в цилиндр h = (30 - 40)см из бесцветного стекла с плоским дном. Сравнивают эту воду с дистиллированной водой, заполняющей такой же цилиндр. По ГОСТ 2874 - 73 мутность не должна превышать 1,5 мг/см.

3. Цвет зависит от химсостава и наличия примесей. Цвет воды определяют так же как и прозрачность в стеклянном цилиндре h = 30 - 40см, просматривая воду сверху. Полезно эту воду сравнить с дистиллированной водой налитой в такой же сосуд. Согласно нормам ГОСТ 2874 - 73 цветность по платинокобальтовой шкале допускается не более 200.

4. Запах обычно в подземных водах отсутствует, но иногда ощущается. Так, например, сероводород придает запах тухлых яиц. Установлено, что запах воды чаще связан с деятельностью бактерий, разлагающих органическое вещество.

Для определения запаха воду подогревают до 40 - 60°, сильно встряхивают, а затем производят определение.

Согласно ГОСТ 2874 - 73 запах при 20° С и при нагревании воды до 60° С не более 2 баллов (всего 5 баллов), т.е. вода должна иметь слабый запах (с 1 по 5балл объясняется по книге).

5. Вкус и привкус придают воде растворенные в ней минеральные соединения, газы и посторонние примеси (здесь добавить по книге).

По ГОСТу 2874 - 73 привкус при температуре 20° С не более 2 баллов.

6. Плотность количественно определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при температуре 4° С. Плотность зависит от температуры, количества солей, газов и взвешенных частиц. Изменяется от 1 до 1,4 г/см3. Изменяется с помощью ареометра или пикнометра.

             7. Сжимаемость показывает изменение объема воды под действием давления. Степень сжимаемости зависит от количества растворенного в ней газа, температуры, химического состава. Число, показывающее на какую долю первоначального объема жидкости уменьшается объем при увеличении давления на 105 Па, называется коэффициентом сжимаемости.

, где

- изменение объема, соответствующее изменению давления .

7. Вязкость характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению. Она зависит от температуры и количества растворенных в ней солей.

Рекомендация для Вас - Диагностика ишемической болезни сердца.

8. Электропроводность.

9. Радиоактивность.

Контрольные вопросы:

1. Назовите водные свойства горных пород.

2. Назовите физические свойства подземных вод.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Нашёл ошибку?
Или хочешь предложить что-то улучшить на этой странице? Напиши об этом и получи бонус!
Бонус рассчитывается индивидуально в каждом случае и может быть в виде баллов или бесплатной услуги от студизбы.
Предложить исправление
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5076
Авторов
на СтудИзбе
455
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее