Водные свойства горных пород

Важнейшими свойствами горных пород по отношению к воде являются влагоемкость, водоотдача и водопроницаемость. Показатели этих свойств используются при различных гидрогеологических расчетах.

Влагоемкость характеризует способность грунтов вмещать и удерживать определенное количество воды.

По степени влагоемкости грунты подразделяют на

сильновлагоемкие (торф, глины, суглинки),

слабовлагоемкие (мел, мергель, супеси)

и невлагоёмкие (скальные грунты, пески, галечники).

Водоотдача — способность водонасыщенных пород отдавать гравитационную воду в виде свободного стока.

Для количественной оценки водоотдачи применяют коэффициент водоотдачи, т. е. отношение объема извлекаемой, (или вытекающей) из породы воды (V_B) к объему осушенной части породы (Уп), т. е.

V = V_B/Vп.

Наибольшей водоотдачей обладают галечники, гравий, крупнозернистыегравелистые пески.

Гравитационная водоотдача низкау сильно влагоемких глин и суглинков.

Водоотдача скальных грунтов зависит от их общей трещиноватости и изменяется в широких пределах от 0,001 до 0,1.

Водопроницаемость — способность грунтов пропускать через себя воду под действием напора.

Водопроницаемость грунтов зависит от размерасообщающихся междусобой пор и трещин и от напора, под действием которого движется вода. На водопроницаемость оказывают влияние также состав грунта, особенности его сложения, свойства фильтрующей воды (вязкость).

Чем больше размер пор, пустот и трещин, тем меньше сопротивление движению воды и тем выше водопроницаемость грунта.

В галечниках, гравии и других крупнообломочных породах с размером пор до 1 см и более водопроницаемость значительно выше, чем в глинистых грунтах с очень мелкими порами.

В глинистых грунтах поры частично заполнены связанной водой, которая в силу своей малой подвижности препятствует фильтрации свободной воды.

Водопроницаемость песчаных и крупнообломочных грунтов резко уменьшается при наличии в их порах примесей, например глинистых частиц.

Хорошо промытый галечник и галечник с глинистым заполнителем резко отличаются по величине водопроницаемости.

Водопроницаемость глинистых грунтов зависит и от минерального состава тонкодисперсных фракций. Глинистые породы, содержащие в тонкодисперсной фракции монтмориллонит, очень слабо пропускают воду. Заметное повышение температуры воды приводит к уменьшению ее вязкости и возрастанию подвижности.

Числовое значение водопроницаемости грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации К_ф, имеющим размерность: м/сут, м/с, см/с.

Хорошо водопроницаемые галечники имеют Кф от 100 до 1000 м/сут, слабоводопроницаемые тонкозернистые пески – 1- 0,1 м/сут, слабоводопроницаемые суглинки -0,1 -0,001 м/сут, практически водопроницаемые глины – менее 0,001 м/сут.

В зависимости от величины коэффициента фильтрации выделяют породы с высокой водопроницаемостью — К_ф, больше 1 м/сут (галечник, гравий, песок, трещиноватые скальные породы),

с невысокой водопроницаемостью — К_ф, от 1 до 0,001 м/сут (глинистые пески, суглинки, слабо трещиноватые скальные породы) и практически водонепроницаемые — К_ф, меньше 0,001 м/сут (глины, нетрешиноватые скальные породы).

Все горные породы можно разделить на два вида: