ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

ПАРАМЕТРЫ ГЕОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОТОКОВ I. Основные характеристики порового пространства

Главная особенность зоны аэрации — наличие в ней трех фаз. Твердая фаза может быть представлена минеральным скелетом породы или льдом. В качестве второй — жидкой фазы чаще всего выступает вода, а третьей фазой является воздух. Двухфазовая фильтрация может иметь место ниже свободной поверхности грун­товых вод, хотя и там в некоторых случаях наблюдается присут­ствие воздуха. Для количественной характеристики порового про­странства с учетом содержания в нем той или иной фазы исполь­зуются следующие показатели.

Пористость пористого материала т определяет долю его общего объема, занятую порами

(2.1)

Где Уп — объем пор, Vo — объем породы. Иногда пористость, опре­деленную согласно зависимости (2.1), называют абсолютной или общей в отличие от активной пористости. Под последней пони­мается отношение объема только сообщающихся между собой пор к общему объему.

Удельная поверхность П определяется как площадь внутренних поверхностей пор в единице массы материала.

ТАБЛИЦА 1

Пористость (т) и удельная поверхность (П) некоторых типов дисперсных пород

Порода

Наимень­шая

Т, %

Макси­мальная

Няиболее распростра­ненная

П, м*/г

Коэффициент фильтрации, м/сут

Глинистые грунты

19

55

22-38

До 5

10—100

Пески

20

81

26-48

До 10

5-30

Лёссовые грунты

34

64

36-50

50-90

1-0,05

Глины

22

91

32-60

До 200

0,001

В табл. 1 представлены типичные значения пористости для не­которых наиболее распространенных пород по данным А. К. Ла­рионова (1962 г.).

ТАБЛИЦА 2

Сравнение агрегатного и гранулометрического состава лёссовидного суглинка

Содержание частиц (%) соответствующего диаметра

Состав породы

1-0,25 мм

0,25-0,05 мм

0,05-0,01 мм

0,01-0,005 мм

0,005-0,001 mw

0,001 мм

Микроагрегатный Гранулометриче­ский

17,21 13,52

41,10

25,95

20,90 19,90

7,41 8,14

12,41 13,14

0,97 19,35

Агрегатный состав. Для многих тонкодисперсных пород характерно наличие агрегатов, образовавшихся при соединении первичных частиц. В зависимости от их размеров различают мик­роагрегаты (это агрегаты размером менее 0,25 мм) и макроагре­гаты. Содержание в породе агрегатов различных размеров характеризуется ее агрегатным составом. Агрегатный и грануломет­рический состав пород, особенно тонкодисперсных, может суще­ственно различаться. Это различие хорошо видно из табл. 2, где представлены характеристики для лессовидного суглинка по дан­ным работы [34].

Из этой таблицы видно, что глинистые частицы в суглинке в ос­новном были в агрегированном состоянии и образовывали микро­агрегаты размером 0,25—0,05 мм. При их разрушении эта фракция из агрегированного состояния перешла в несвязанное. Образование и разрушение агрегатов происходят главным образом при измене­нии водного режима породы, состава воды и механического воздей­ствия.

Для примера можно привести агрегатный состав чернозема из пахотного слоя в воздушно-сухом и влажном состояниях по дан­ным работы [34] (табл. 3).

Существенную роль в формирований агрегатного состава по­роды играют обменные катионы. В естественных условиях главным диспергатором, разрушающим агрегаты, является Na+, а коагуля­тором — Са+2.

Процесс изменения агрегатного состава пород часто наблю­дается при проведении мелиоративных мероприятий. Этот процесс

ТАБЛИЦА 3 Агрегатный состав чернозема

10 мм

10 — 5 мм

5—3 мм

3—2 мм

2—1 мм

1-0,5

0,5-0,25

0,25 мм

Мм

Мм

18,0

23,2

10,0

21,0

9,0

9,0

5,0

4,8

0,5

0,4

16,1

25,9

32,7

24,4

Степень увлажнения

Воздушно-сухой Увлажненный до полевой влагоем - кости

Содержание частиц {%) соответствующего диаметра

ПАРАМЕТРЫ ГЕОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОТОКОВ I. Основные характеристики порового пространства

0,1.. 2 0,3 £с

To

20

30

О

Дренированные

40

ТАБЛИЦА 4

Сравнительное содержание агрегатов (%) в дренированных и недренированных почвах

Почвы

Диаметр агрегатов, мм

Недренирован- ные

Q1

СМ

Ч2РС

0,25 47

1- 10 17,8

2- 5 4,1

Рис. 9. Распределение мак­ропористости Ре» и удель­ной поверхности макропор и трещин Sc в почвенном

Слое

Связан с изменениями как водного режима (в результате орошения или осушения), так и катионного состава воды. Так, исследования В. М. Позняк и А. М. Турус, проведенные на Ингулецкой системе орошения, показали, что после орошения повсеместно отмечается увеличение числа частиц размером менее 0,01 мм. Причем наиболь­шие изменения приурочены к интервалу глубины 40—70 см, где количество этих частиц увеличивается в 2.3—2.5 раза. Разрушение агрегатов здесь, по-видимому, связано с повышением содержания Na в обменном комплексе при орошении. Эта тенденция отмечается и для других массивов юга Украины, в частности Криворожского. Изменения свойств пород при орошении отмечаются Ю. А. Будзин - ским и В. М. Кошелевым (1977 г.) для условий Восточного Пред­кавказья. Ими, в частности, указывается изменение пористости от 47—49 до 43—44 % у суглинков и от 41—43 до 35—36 % у супе­сей, объемной массы супеси от 1,58—1,61 до 1,75—1,82 г/см3 и чи­сла пластичности от 9,4—9,8 до 10—12 % У суглинков и от 3,1—4,5 до 5,1—6,5 % у супесей.

Интересные данные о влиянии осушения на агрегатный состав приводятся в работе Е. Андрияуекайте (1961 г.). В табл. 4 пред­ставлены некоторые из них для глубины 0,8—0,9 м на расстоянии 8 м от дрены.

А. А. Бальчунас (1961 г.) отмечает значительное увеличение (на 20—35 %) агрегатов диаметром более 0,25 мм на кротованном участке по сравнению с некротованным. Все эти данные свидетель­ствуют о том, что дисперсные породы представляют собой слож­ную динамичную систему, внутренняя структура которой подвер­жена изменениям под действием различных естественных и искус­ственных факторов.

В связи со сложностью внутренней композиции элементов для дисперсных пород выделяют различные типы пористости [47]: внутриагрегатная, характеризующая поры внутри агрегатов; меж­
агрегатная, характеризующая пространство между агрегатами, и макропористость, связанная с деятельностью землеройных орга­низмов, отмершей корневой системой и другими процессами, при­водящими к образованию вторичной пористости пород.

Особый вид пористости связан с деформациями породы при ее уплотнении, разгрузке, изменении влажности и температуры пород. При уменьшении влажности пород помимо уменьшения пористости в набухающих породах происходит образование трещин. В связи с этим рядом исследователей [34] предложена следующая типиза­ция пор. 1. Микропоры, относящиеся к агрегатам и блокам по­роды. Эти поры относительно стабильны и характеризуются раз­мерами, меньшими чем 1 мм. В этих порах вода движется главным образом под действием капиллярных и сорбционных сил. 2. Отно­сительно стабильные макропоры размером более 1 мм. Эти поры связаны в основном с деятельностью землероев и отмершей кор­невой системой. Они образуют систему с водопроводимостью, на несколько порядков большей, чем водопроводимость микропор. 3. Трещины, возникающие при уменьшении влажности, образуют вторичную структуру пор, характеристики которой зависят от вла - госодержания и механического состава почв. Для более подробного описания порового пространства автором работы [47] предложено рассматривать не только межагрегатную пористость и макропори­стость (относительный объем трещин), но и относительную поверх­ность трещин и макропор, и разработаны методы определения этих характеристик. Из рис. 9, заимствованного из работы [47], видно, что макропористость достигает 10—20 %, что во всяком случае со­измеримо с общей пористостью m — 60 %. Среднее раскрытие тре­щин в данном случае составляет 2 мм.

Насыщенность породы S определяет долю порового про­странства, занятого жидкостью

(2-2)

Где VB — объем воды. В том случае, когда поровое пространство заполнено несколькими несмешиваюіцимися жидкостями, целесооб­разно рассматривать насыщенность пор каждой из них.

Влажность 0 определяет относительное содержание воды в единице объема породы

Помимо объемной влажности часто рассматривается массовая влажность 0В, определяемая отношением массы воды в определен­ном объеме породы к массе сухой породы. Для перехода от мас­совой влажности к объемной можно воспользоваться соотноше­нием 0 = 0В6, где б — объемная масса сухой породы. Для ориенти­ровочных расчетов можно пользоваться табл. 5, где представлены объемные массы некоторых типов пород по данным, приведенным в работе [35].

ТАБЛИЦА 5 Объемная масса различных типов дисперсных пород

Порода

Объемная масса,

Г/см®

От

До

Наиболее вероятное от

Значение до

Лёссовидный суглинок

1,15

2,05

1,3

1,6

Песок

1,3

2,2

1,4

1,7

Глина

1,3

2,5

1,75

2,3

Влажность и насыщенность связаны простым соотношением т

ГИДРО­ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ОРОШАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Квалифицированные услуги в области геологического обследования участка

Невозможно начать возведение дома без начального изучения геологического изыскания. Строительные нормы, используемые при возведении стен, напрямую зависят от полученных результатов изучения почвы. Что такое геология для строительства и как получить …

Инженерная геология в Киеве

Геологические исследования играют большую роль при масштабном строительстве домов, несущих конструкций и производственных мощностей. Среди большого спектра услуг инженерная геология занимает почетное место в потребительском рейтинге на рынке. Компания «Геоплан» …

Геологические исследования

Анализ состояния грунта - это один из самых важных этапов перед началом строительства. Данный спектр исследований позволяет всесторонне и объективно оценить положение дел на строительной площадке, чтобы конструктор мог правильно …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Контакты для заказов шлакоблочного оборудования:

+38 096 992 9559 Инна (вайбер, вацап, телеграм)
Эл. почта: inna@msd.com.ua