Задать вопрос юристу

§ 2. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ И ДРУГИЕ СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

  Горные породы характеризуются чрезвычайно важным свойством — водопроницаемостью, т. е. способностью пропускать через себя воду. Единицами измерения водопроницаемости служат дарси (теоретическая единица) и м и л л и д а р с и (практическая единица, 1 мд = 1/1000 3).

Все горные породы в той или иной степени водопроницаемы. Под большим давлением водопроницаемы даже граниты и гнейсы, но их проницаемость ничтожна. Практически горные породы удобно
делить на водопроницаемые (пески, гравий, галечники, трещиноватые известняки и др.), полупроницаемые (супеси, лёсс, неразложившийся торф и др.) и водонепроницаемые (водоупорные) (большинство нетрещиноватых магматических и метаморфических пород, глины, глинистые сланцы, аргиллиты, хорошо разложившийся торф, сцементированные осадочные породы, породы из зоны многолетней мерзлоты, а также промерзшая в зимнее время почва).
На водопроницаемость горных пород сильно влияют размеры пустот (пор, каверн, капиллярных каналов, трещин), имеющихся в породе. Чем меньше размер пустот, тем меньше водопроницаемость горной породы. Водопроницаемость пород тесно связана с их пористостью и гранулометрическим составом.
Пористостью горной породы называется отношение общего объема пустот, имеющихся в породе, ко всему объему породы. Пористость, правильнее коэффициент пористости, выражается либо в виде правильной дроби, либо в процентах. В последнем случае правильную дробь умножают на 100. Пористость в среднем равна (в %): гранитов 0,33, базальтов 0,95, известняков 4,43, песчаников 14,46, глин 45, рыхлых песков и известняков 25—50.
Пористость осадочных пород, особенно песков и песчаников, тем выше, чем более однородны по размерам и более сферичны по форме отдельные песчинки.
Представим себе идеальную породу, состоящую из одинаковых шаров. Этими шарами можно по-разному заполнить то или другое пространство, иными словами, получить «породу» различной пористости.
Допустим, мы заполнили какой-нибудь ящик шарами таким образом, что центры соприкасающихся шаров располагаются в вершинах куба. Нетрудно подсчитать, что пористость такой «породы» будет равна 47,6%. Можно заполнить ящик шарами более плотно, для чего необходимо, чтобы центры соприкасающихся шаров располагались в вершинах правильного тетраэдра. В этом случае пористость будет равна 25,8%.
Характерно, что в первом и во втором случаях пористость совершенно не зависит от диаметра шаров. Это значит, что пористость обломочных горных пород (песков, песчаников, глин), состоящих из однородных по величине и близких к шаровидным по форме частиц, почти не зависит от диаметра этих частиц.
Понятно поэтому, что пористость глин и глинистых сланцев нередко бывает не меньше, а иногда даже больше пористости крупнозернистых песчаников с видимыми на глаз порами. Пористость сухих глин достигает 70%. Чем более разнообразны по размерам частицы, слагающие ту или другую обломочную породу, и чем они менее окатаны, тем меньше ее пористость. В этом случае мелкие частицы заполняют пустоты между более крупными.

Таким образом, если известна характеристика обломочной породы по размерам составляющих ее частиц, можно до некоторой степени судить о ее водопроницаемости.
Характеристику породы по размерам частиц дает гранулометрический состав пород ы.
Его называв) г также фракционным или механическим составом.
В зависимости от лабораторных возможностей обломочную породу (песок, песчаник) делят на четыре, пять или иное число фракции. По размерам частиц (в мм) выделяют фракции:              1)              gt;              0,25;
2) от 0,25 до 0,1; 3) от 0,1 до 0,01; 4) lt;lt; 0,01; или фракции: 1) gt;gt; 0,5;
  1. от 0,5 до 0,25; 3) от 0,25 до 0,05; 4) от 0,05 до 0,01; 5) -lt;0,01.

Чем больше выделяется фракций, тем более ясное представление о породе дает гранулометрический анализ. Механический состав породы часто определяют путем последовательного просеивания ее через сита с отверстиями различных размеров. Известны и другие способы механического анализа.
От пористости горной породы зависит ее влагоемкость. В л а г о- ем кость — это свойство горных пород заключать в своих пустотах (порах, кавернах, трещинах, капиллярах) то или иное количество воды. Различают влагоемкость полную (или наибольшую), фактическую и капиллярную (или абсолютную).
Полной (наибольшей) влагоемкость ю называют количество воды (весовое или объемное), заполняющее все пустоты горной породы (поры, трещины, каверны, капилляры). Ее можно определить, зная пористость породы. Приведем для примера влагоемкость некоторых пород: 1 м3 кварца может содержать 0,8 л воды; 1 м2 гранита — 0,5—8,5 л\ 1 м3 песка с диаметром зерен 0,25 мм — 420 л; 1 м3 глины — 525 л; 1 м3 торфа — больше 500 л.
Фактической в л а г о е м к о с т ь ю называют количество воды, действительно содержащейся в породе при отсутствии стока. Эта влагоемкость выражается в процентах от полной влаго- емкости и нередко бывает равна ей.
Мелкозернистые пески (особенно алевриты с небольшой примесью глинистого материала) с водой, заполняющей все пустоты породы, приобретают способность к течению от дополнительной капли воды. Такие породы называются плывунами. Они сильно затрудняют бурение скважин, так как непрерывно поступают в скважину, не давая возможности ее углублять.
Капиллярной (абсолютной) в л а г о е м- костью называют количество воды, удерживаемой горной породой в капиллярах при свободном стоке ее из породы. Ясно, что эта влагоемкость тем меньше, чем больше водопроницаемость породы. Она выражается в процентах от полной влагоемкости.
Так, для кварцевых песков с зернами диаметром 2,7; 0,9; 0,3 мм капиллярная влагоемкость соответственно равна 7, 14 и 45%.

Разность между фактической и капиллярной влагоемкостыо определяет максимально возможную отдачу воды породой.
Водоотдачей горных пород называется способность их отдавать воду при свободном стоке ее под влиянием силы тяжести. Таким образом, водоотдача обусловливает количество гравитационной воды в горной породе. Она определяется коэффициентом в одоотдачн, который обычно выражается в процентах от фактической влагоемкости породы. 
<< | >>
Источник: М. м. ЧАРЫГИН, Ю. М. ВАСИЛЬЕВ. ОБЩАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 1968

Еще по теме § 2. ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ И ДРУГИЕ СВЯЗАННЫЕ С НЕЙ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД:

  1. Кузьмин Ю.О., Жуков В.С.. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. — 2-е изд., стер., 2012
  2. Свойства горных породи их роль в рельефообразовании
  3. § 2. МЕТАМОРФИЗМ ГОРНЫХ ПОРОД, ЕГО ВИДЫ И СВЯЗАННЫЕ С НИМ ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ
  4.   § 1. СОСТОЯНИЕ И ВИДЫ ВОДЫ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ
  5. Г л а в а 1 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗОТОПНОГО ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  7. § 1. ФОРМЫ ЗАЛЕГАНИЯ МАГМАТИЧЕСКИХ ГОРНЫХ ПОРОД
  8. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОГО ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД
  9. СВЕДЕНИЯ О ГОРНЫХ ПОРОДАХ (ПЕТРОГРАФИЯ)
  10.   § 1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВОЗРАСТА ГОРНЫХ ПОРОД И ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ МИНУВШИХ ЭПОХ