Інженерно-геологічна оцінка гідрогеологічних умов місцевості.

Підземні води і гірські породи утворюють єдину динамічну систему, яка постійно змінюється. Підземні води визначають у значній мірі розвиток геологічних процесів. Це могутній хімічний і фізичний чинник, який змінює стан гірських порід. Наприклад, в результаті обводнення зменшується міцність, зростає деформаційність і швидкість проходження сейсмічних хвиль, вага масиву, стає можливим виникнення гідростатичного і гідродинамічного тиску, тобто підземні води виступають уже як силовий чинник.

В інженерній геології підземні води, які перебувають у зв‘язаній та вільній формах, вивчаються та оцінюються за такими напрямками.

1. За впливом ступеню і режиму (сезонного та багаторічного) обводнення масивів порід на їх стан, механічні властивості і на розмивність. Поперемінне зволоження і зневоднення порід, в першу чергу глинистих, справляє руйнівний вплив на їх структурні зв‘язки (розм‘якшення, вилуговування), які сформувалися під час літогенезу. В результаті початково досить міцні породи вивітрюються, розщільнюються. В багато разів знижується їх несуча здатність та опір зсуву, зростає розмивність; створюються несприятливі інженерно-геологічні умови.

2. За безпосереднім і різноманітним впливом на розвиток карстових, просадочних, зсувних та інших процесів. Під час руху води у породах, особливо в тріщинах, що містять пухкий заповнювач, при досить значних швидкостях виникає механічна суфозія. Далі вона за певних умов переростає в процеси підземного розмивання. Наприклад, це може відбуватися у системі великих карстових порожнин і каналів. У лесовидних пилуватих і пухких глинистих утвореннях також можуть формуватися канали і пустоти (“глинистий карст”). Інтенсивність водообміну, витрати і агресивність підземних вод визначають карстові процеси у карбонатних, гіпсових і соляних відкладах.

3. За гідромеханічним впливом підземних вод на гірські породи. Це проявляється: а) у підважувальному (знизу вгору) тиску напірних вод на менш водопроникну пачку порід, яка залягає вище і має вагомий вплив на утворення крупних зсувів; б) у вигляді гідродинамічного тиску, що виникає під час швидких і значних знижень рівнів річок після повеней, на водосховищах, при відкачуваннях води з котлованів, кар‘єрів та підземних виробок, а також інтенсивному штучному обводненні; в) у вигляді гідростатичного тиску. Це набуває особливого значення, наприклад, у випадку фільтраційної анізотропії масиву порід, коли водопроникність у вертикальному напрямку по великих тріщинах, розломах чи карстових каналах суттєво перевищує горизонтальну і не забезпечується швидке відтікання та дренування інфільтраційних вод. За певних умов відбувається випирання і злам дна виїмки, а також механічна суфозія заповнювача з тріщин чи тонких фракцій з піщано-уламкових відкладів.

4. Агресивність підземних вод стосовно різних гірських порід, бетонних споруд і металевих конструкцій залежить від їх хімічного і газового складу, температури, вмісту бактерій і від зміни цих характеристик по сезонах і протягом багатьох років.

5. Водний баланс масивів порід, в яких відбуваються геологічні процеси (карстові, зсувні, просадові, суфозійні), необхідний для кількісного прогнозу їх інтенсивності у часі та для обгрунтування ефективності дренажних та інженерних захисних заходів. Тут слід зазаначити, що визначення водного балансу порівняно легко здійснити для невеликих обмежених масивів порід, хоча визначення його складових становить важке завдання: потрібні спеціальні режимні клімато-гідрологічні і гідрогеологічні спостереження.

6. Динаміка і режим підземних вод, як у природних умовах, так і в змінених техногенними чинниками, є важливими питаннями інженерно-геологічних вишукувань. Ці дані дозволяють розв’язати наступні питання: підтоплення територій; прогноз фільтрації на ділянках гребель і з каналів та водосховищ; оцінка водопритоків у підземні виїмки, шахти і т.п.; оцінка стійкості бортів кар‘єрів і природних схилів.

Вивчення процесів розмивання і вилуговування здійснюється в лабораторії на зразках порід великих розмірів, в яких створюються тріщини із заповнювачем, а градієнти фільтрації імітують існуючий або природний потік. Ефективність експериментів не завжди задовільна через явища на вході і виході води з тріщин та ін. Вірогіднішими є результати натурних дослідів, що неодноразово виконувалися на ділянках гребель за різними схемами.

Пом‘якшення структурних зв‘язків у породах, вилуговування і безпосереднє розмивання фільтраційним потоком по зонах і контактах послаблення всередині масиву часто призводять до тяжких наслідків та катастроф (руйнування гребель, прориви води і пливунів у шахти і т.п.).

Необхідно приділяти увагу вивченню процесів кольматації: наприклад, закольматованість алювію або тріщинуватої зони під древніми і сучасними руслами річок утворює шар із значно меншою водопроникністю. Через це часто відбувається “відрив” рівня підземних вод від річкових. Така фільтраційна неоднорідність порід може виявитися позитивним моментом при прогнозі притоків річкових вод до шахт і котлованів.

Важливим елементоми вивчення підземних вод району майбутніх споруд є складання узагальненої гідрогеологічної схеми. По можливості вона об‘єднується зі схемою співвідношення четвертинних відкладів і геоморфологічних елементів. На такій схемі показується розповсюдження підземних вод у різних комплексах порід, ймовірні шляхи їх руху і перетікання, напори і місця розвантаження. Бажано дослідити і вказати узагальнені характеристики мінералізації вод окремих комплексів.

Запитання для самоконтролю.

1. Яким чином обводнення впливає на стан і властивості гірських порід?

2. За якими напрямками вивчаються підземні води в інженерній геології?

3. Поясніть, у чому полягає гідромеханічний вплив на гірські породи.

4. В чому полягають відмінності між гідродинамічним, гідростатичним та підважувальним тиском води в гірських породах?

Дата добавления: 2015-10-30