ЗАПРОС!!! Гидрогеология и инженерная геология

Определяем напорность НВГ, которая численно равна разности отметок ПУНВГ и кровли водоносного пласта (почвы верхнего водоупора).

Для скважины № 9:. То есть, при вскрытии НВГ выработкой его уровень повысится на .

3.2 Определение скоростной высоты

Вода в состоянии покоя при отсутствии внешних сил на свободной поверхности обладает гидростатическим давлением.

где — плотность воды, т/м3;

— высота столба жидкости, м;

— ускорение свободного падения, м/с2.

На поверхности воды, связанной с атмосферой, атмосферное давление .

Энергетическим показателем воды, которая покоится в порах горных пород, является гидростатический напор, представляющий совокупность пьезометрической и геометрической высот. Для безнапорного водоносного горизонта в центральной скважине № 16 применительно к выбранной т.А.

.

Вода при движении обладает и кинетической энергией, доля которой оценивается величиной скоростного напора (или скоростной высотой) .

где — действительная скорость движения воды, размерность которой при расчетах переводится в (м/с).

Тогда ,

где — высота столба воды в выработке с проницаемыми стенками или дном, измеряемая от дна выработки (в нашем случае от точки А);

— это геометрическая высота от дна выработки (в нашем случае от точки А) до горизонтальной плоскости сравнения напоров. В нашем случае плоскость сравнения напоров +150 м.

Т.к. скоростная высота слишком мала и стремится к нулю, то ею можно пренебречь.

Сумма геометрической, пьезометрической и скоростной высот — есть величина постоянная для данной точки водонасыщения массива и отражает полную энергию движущегося потока.

3.3 Движение подземных вод

3.

3.1 Движение подземных вод в напорном пласте

Рассчитаем приток воды НВГ в подземную выработку шириной, находящуюся между скважинами 9 и 4 и вскрывающую водоносный пласт трещиноватых известняков на всю его мощность .

Определяем расход потока с учетом действительной скости движения вод:

.

Расход потока на его ширине, равной единице, называется единичным расходом и обозначается. Для нашей выработки определяем на 1 погонный метр:

.

Единичный расход позволяет оперативно определять приток воды в выработку при проходе и вовремя вводить в действие откачивающее оборудование.

Уравнение депрессионной кривой:

.

Таким образом, депрессионная кривая подземных вод для данного примера является прямой линией, что свидетельствует об установившемся режиме движения подземных вод.

3.

3.2 Движение подземных вод в безнапорном пласте

Определим приток воды в траншею длиной 100 м, пройденную перпендикулярно направлению фильтрации между скважинами 16 и 9 до плотных глин московского возраста.

Расход потока при его ширине равен с учетом фактической (действительной) скорости движения воды в БВГ:

.

Уравнение для единичного расхода потока через известный напор и неизвестный напор в сечении на расстоянии от начала координат:

.

Уравнение депрессионной кривой:

.

Задаваясь любыми значениями в пределах и получая соответствующие им значения, можно по точкам построить депрессионную кривую между скважинами. Эта кривая является параболой.

3.4 Движение подземных вод к искусственным дренам

Горные выработки, из которых производится откачка воды, являются искусственными дренами водоносного пласта. Они подразделяются на горизонтальные (канавы, траншеи, галереи, штреки и т. п.) и вертикальные (скважины, стволы, колодцы, шуфры и т. п.). Как вертикальные, так и горизонтальные горные выработки по степени вскрытия водоносного пласта делятся на совершенные (вскрывающие пласт на всю мощность и по всей его мощности имеющие водопроницаемые стенки) и несовершенные (вскрывают только часть пласта или имеют водопроницаемые стенки не по всей его мощности).

Если из вертикальной горной выработки откачивать воду с определенной интенсивностью, уровень воды в ней сначала быстро, а затем медленнее понижаясь от своего первоначального положения, через некоторое время достигнет положения и практически стабилизируется. При наличии поблизости от такой выработки наблюдательных скважин можно заметить понижение уровня в них до положений и. Вокруг выработки, из которой производится откачка воды, образуется так называемая депрессионная воронка.

Линия ее пересечения с вертикальной плоскостью, проходящей через ось выработки, называется депрессионной кривой, которая имеет максимальны наклон у стен выработки, а по мере удаления от нее постепенно выполаживается и практически сопрягается с линией первоначального напора. Расстояние от оси колодца до точки сопряжения депрессионной кривой с линией первоначального напора называется радиусом влияния выработки .

Сниженный результате продолжительной откачки уровень воды в вертикальной выработке (например, скважине), соответствующий напору в ней, называется динамическим уровнем, в отличие от статического уровня, который соответствует первоначальному напору в пласте. Величина, на которую понижается уровень воды в скважине, называется понижением. Следовательно, понижение. Уровень воды в дренажной скважине ниже уровня воды за стенкой ее на величину, называемой гидравлическим скачком или высотой высачивания.

3.

4.1 Движение напорных вод к совершенной вертикальной дрене

Предположим, что мы 365 уток производим откачку воды из центральной скважины № 9. принимаем водопонижение до середины пласта трещиноватых известняков московского горизонта — отметка 150,0 (м). Следовательно, водопонижение составит: .

Радиус выработки .

Коэффициент уровнепроводности с учетом фактической скорости движения воды:

.

Время для которого определяется радиус влияния .

Определяем радиус влияния дрены:

.

Расход потока подземных вод к выработке через это сечение:

.

Уравнение депрессионной кривой имеет вид:

.

Для построения кривой принять:

;

;

;

;

;

.

Тогда:

3.

4.2 Движение безнапорных вод к совершенной вертикальной дрене

При движении безнапорных подземных вод к вертикальной горной выработке, вызванном откачкой воды из нее, вокруг выработки образуется депрессионная воронка, внутри которой водоносные породы оказываются осушенными.

Предположим, что мы 365 суток производим откачку воды из центральной скважины № 16. Принимаем водопонижение до кровли пласта трещиноватых известняков московского горизонта — отметка 166 (м). Следовательно, водопонижение составит .

Радиус выработки .

Коэффициент уровнепроводности с учетом фактической скорости фильтрации:

.

Время для которого определяется радиус влияния .

Определяем радиус влияния дрены:

.

Расход потока подземных вод к выработке через это сечение:

.

Уравнение депрессионной кривой имеет вид:

.

Для построения кривой принять:

;

;

;

;

;

.

Тогда:

3.5 Определение инженерно-геологических условий месторождения

3.

5.1 Определение показателей состояния горной породы

К основным показателям горных пород в инженерной геологии относятся следующие.

Плотность — масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношению массы породы к ее объему:

.

Плотность сухой породы — масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему:

.

Плотность минеральных частиц — масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему:

.

Пористость — это отношение объема пор ко всему объему горной породы:

или .

Коэффициент пористости — это отношение объема пор в горной породы к объему ее твердой части.

или .

Весовая влажность — отношение массы воды, заполняющей поры породы, к массе сухой породы :

.

Объемная влажность — отношение объема воды в порах к объему этой поры:

или .

Коэффициент водонасыщения — отношение объема воды в горной породе к объему пор :

.

По величине выделяют поры: маловлажные (0÷0,5); влажные (0,5÷0,8); водонасыщенные (>0,8). Следовательно, рассматриваемая породы является влажной.

3.

5.2 Гранулярный состав горных пород

Состояние и свойства горных пород наводятся в зависимости от степени заполнения объема горных пород минеральным веществом, структура минерального скелета и порового пространства, физической природы связи между минеральными частицами, фазового состояния породы. Это факториальные характеристики. На основании этого все породы, независимо от их происхождения, можно разделить на три основные группы: твердые, связанные (глинистые), раздельно-зернистые.

Состояние и свойства связанных и раздельно-зернистых горных пород определяется гранулярный (зерновой) состав, т. е. весовое содержание в породе частиц различной крупности в процентах от общей массы породы в абсолютно сухом состоянии.

Размер частиц — от нескольких метров (крупные глыбы в крупнообломочных породах) до тысячных и миллионных долей миллиметров (коллоидные и глинистые частицы) в глинистых породах.

Вводим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание гигроскопической влажности:

.

Вводим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание водорастворимых солей:

.

Определяем в образце содержание фракций, выделенных ситовым методом:

.

Определяем совокупное содержание в образце фракций, выделенных пипеточным способом:

.

Определяем интервальное содержание фракций, выделенных пипеточным способом:

.

Проверяем, суммируя фракции:

Результаты расчетов сводим в табл.

6.

Таблица 6

Содержание частиц В интервальном виде В совокупном виде 1,0−0,5 1,5 <1,0 100 0,5−0,25 5,75 <0,5 98,5 0,25−0,1 6,67 <0,25 92,75 продолжение Таблицы 6

Содержание частиц В интервальном виде В совокупном виде 0,1−0,05 23,25 <0,1 86,08 0,05−0,01 7,18 <0,05 62,83 0,01−0,005 12,57 <0,01 55,65 0,005−0,001 14,36 <0,005 43,08 <0,001 28,72 <0,001 28,72

По данным таблицы необходимо построить кривую гранулярного состава (рис.

1). Так как по оси абсцисс данные откладываются в логарифмическом масштабе, то необходимо выбрать масштаб.

По кривой гранулярного состава определяем коэффициент неоднородности:

.

Если, то порода однородна по составу, порода с равномерным распределением.

Следовательно в нашем случае порода с равномерным распределением фракций.

Определяем по процентному содержанию частиц название породы по классификации.

Процентное содержание глинистых частиц — 43,08%, пылеватых частиц — 19,75%, песчаных частиц — 36,17%.

Т.к. процентное содержание песчаных частиц больше пылеватых, а глинистых частиц в исследуемой породе равно 43,08%, следовательно, наша порода — глина.

Заключение

Полученные в результате анализа имеющихся данных гидрогеологической разведки и расчетов показатели позволяют оценить характер и режимы водоносных горизонтов и принять действенные меры по дренированию горных выработок.

В ходе выполнения курсовой работы было произведено:

1. Дана характеристика Михайловского месторождения;

2. Составлена гидрогеологическая документация — план поверхности участка месторождения, гидроизогипс безнапорного водоносного горизонта и гипсометрии кровли водоупора, а также алан поверхности участка месторождения, гидроизопьез напорного водоносного горизонта и гипсометрии почвы верхнего водоупора;

3. Определение гидрогеологических параметров. Глубина залегания зеркала воды для скважины № 9 равна 3,0(м). Мощность водоносного горизонта для скважины № 9 равна 17,0(м). Мощность НВГ составляет 6,0(м). Определили, что при вскрытии НВГ выработкой его уровень повысится на 19,0(м).

4. Определение скоростной высоты.

5. Определение подземных вод в напорном пласте. Установили, что депрессионная кривая подземных вод для данного примера является прямой линий, что свидетельствует об установившемся режиме движения подземных вод.

6. Определение движения подземных вод в безнапорном пласте. Установили, что депрессионная кривая между скважинами является параболой.

7. Определили движение подземных вод к искусственным дренам.

8. Определили показатели состояния горной породы. Установили, что исследуемая порода — глина.

Список литературы

Гальперин А.М., Зайцев В. С., Кириченко Ю. В. Практикум по инженерной геологии. — М.: МГГУ, 2001.

Гальперин А.М., Зайцев В. С., Норватов Ю. А. Инженерная геология и гидрогеология. — М.: Недра, 1989.

Геологический словарь. — М.: Недра, 1978.

Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. — М.: Недра, 1969.

Геология месторождения угля и горючих сланцев СССР. Энциклопедия. — М.: Недра, 1973.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия, 1986.

Горное дело. Терминологический словарь. // Л. И. Барон, Г. П. Даминюк и др. — М.: Недра, 1981.

Краткий курс месторождений полезных ископаемых. // под ред. Вахромеева С. А. — М.: МГГУ, 2001.

Курс рудных месторождений. // под ред. Смирнова В. И. — М.: Недра, 1986.

Леоненко И.Н., Русинович И. А. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. — М.: Недра, 1969.

Месторождения полезных ископаемых. // под ред. Ермолова В. А. — М.: МГГУ, 2001.