Полная или частичная перепечатка материалов разрешена только с ссылкой на сайт http://alseidaprojekt.ru 

Подземные воды.

 

Воды, находящиеся в верхней части земной коры, носят название под­земных вод.

Подземные воды образуются преимущественно путем инфильтрации. Атмосферные осадки, речные и другие воды под действием силы тяжести просачиваются по крупным порам и трещинам пород. На глубине они встречают водоупорные слои. Вода задерживается и заполняет пустоты по­род. Так создаются водоносные горизонты. Количество воды, инфильтрую­щейся с поверхности, определяется действием многих факторов: характером рельефа, составом и фильтрующей способностью пород, климатом, расти­тельным покровом, деятельностью человека и т.д.

Русский ученый А.Ф. Лебедев доказал, что в образовании подземных вод принимает участие также конденсация водяных паров, которые проникают в поры пород из ат­мосферы. Этот путь образования подземных вод хорошо прослеживается в рыхлых породах, которые служат основанием сооружений. Вследствие того, что эти породы имеют температуру ниже окружающих пород, в них проис­ходит конденсация паров и формирование подвешенного горизонта подзем­ной воды под фундаментом.

Воды земной коры постоянно в течение длительного геологического времени пополняются ювенильными водами, которые возникают в глубине земли за счет кислорода и водорода, выделяемых магмой. Прямой выход на поверхность Земли ювелиальные воды в виде паров и горячих источников имеют при вулканической деятельности.

 

Физические свойства и химический состав подземных вод.

Основными физическими свойствами природ­ных вод являются: температура, цвет, прозрачность, вкус и запах.

Температура подземных вод колеблется в широких пределах, но чаще всего плюс 7-11°. Химически чистая вода бесцветна. Окраску воде прида­ют механические примеси (желтоватая, изумрудная и т.д.). Прозрачность воды зависит от цвета и наличия мути. Вкус связан с составом растворен­ных веществ: соленый - от хлористого натрия, горький - от сульфата маг­ния и т.д. Запах зависит от наличия газов биохимического происхождения (сероводород и др.) или гниющих органических веществ.

Химический состав подземных вод. Все подземные воды всегда со­держат в растворенном состоянии большее или меньшее количество солей, газов, а также органических соединений.

Растворенные в воде газы (О, С02, CH4, Н2S и др.) придают воде оп­ределенный вкус и свойства. Количество и тип газов обусловливает степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Подземные воды у поверхности земли нередко загрязнены органическими примесями (различ­ные болезнетворные бактерии, органические соединения, поступающие из канализационных систем, и т.д.). Такая вода имеет неприятный вкус и опас­на для здоровья людей.

Соли. В подземных водах наибольшее распространение имеют хлори­ды, сульфаты и карбонаты. По общему содержанию растворенных солей под­земные воды разделяют на пресные (до 1 г/л растворенных солей), солонова­тые (от 1 до 10 г/л), соленые (10-50 г/л) и рассолы (более 50 г/л). Количество и состав солей устанавливается химическим анализом. Полученные результа­та выражают в виде состава катионов и анионов, мг/л или мг-экв/л.

Присутствие солей придает воде такие свойства, как жесткость и аг­рессивность.

Жесткость обусловливается значительным количеством растворенных в воде солей кальция и магния. Такая вода дает большую накипь в паровых котлах, плохо мылится и т.д. В настоящее время в СНГ жесткость принято выражать количеством миллиграмм-эквивалентов кальция и магния, 1 мг-экв жесткости соответствует содержанию в 1 л воды 20,04 мг иона кальция или 12,6 мг иона магния. В других странах жесткость измеряют в градусах (1 мг-экв = 2,8°). По жесткости воду разделяют на мягкую (менее 3 мг-экв или 8,4°), средней жесткости (3-6 мг-экв или 8,4 - 16,8°), жесткую (6-9 мг-экв или 16,8 - 25,2°) и очень жесткую (более 9 мг-экв или 25,2°). Наилучшим качеством обладает вода с жесткостью не более 7 мг-экв/л.

Жесткость бывает временной и постоянной. Временная жесткость обусловлена присутствием бикарбонатов и может быть устранена кипяче­нием. Постоянная жесткость, обусловленная сернокислыми и хлористыми солями, кипячением не устраняется. Сумма временной и постоянной жест­кости называется общей жесткостью.

Агрессивность подземных вод выражается в разрушительном воздей­ствии растворенных в воде солей на строительные материалы, в частности, на портландцемент. Поэтому при проектировании и строительстве фундаментов и различных подземных сооружений необходимо уметь оценивать степень агрессивности подземных вод и определять меры борьбы с ней. В существующих нормах, оценивающих степень агрессивности вод по отношению к бетону, кроме химического состава воды учитывается коэффициент фильтрации пород. Одна и та же вода может быть агрессивной и неагрессивной. Это обуслов­лено различием в скорости движения воды - чем она выше, тем больше объемов воды войдет в контакт с поверхностью бетона и, следовательно, значительнее будет агрессивность.

По отношению к бетону различают следующие виды агрессивности подземных вод:

- общекислотная - оценивается величиной рН: в песках вода счита­ется агрессивной, если рН меньше 7,а в глинах - меньше 5;

- сульфатная - определяется по содержанию иона S042-; при содер­жании S042- в количестве более 200 мг/л вода становится агрес­сивной;

- магнезиальная - устанавливается по содержанию иона Мg2+;

- карбонатная - связанная с воздействием на бетоны агрессивной углекислоты; этот вид агрессивности возможен только в песчаных породах.

Агрессивность подземных вод устанавливают сопоставлением данных химических анализов воды с требованиями предъявляемыми нормативной документацией. После этого опреде­ляют меры борьбы с ней. При этом используют специальные цементы, про­изводят гидроизоляцию подземных частей зданий и сооружений, понижают уровень грунтовых вод устройством дренажей и т.д.

 

 Классификация подземных вод.

Под­земные воды можно подразделить по ряду признаков, например, по темпе­ратуре: холодные (до +20°), теплые (+20 - +40°) и горячие (более +40°); по солености: пресные, соленые и т.д.

В инженерно-геологических целях подземные воды целесообразно классифицировать по гидравлическому признаку (безнапорные и напорные) и по условиям залегания в земной коре (верховодка, грунтовые воды, меж­пластовые). Все это воды, в основном, инфильтрационного проис­хождения.

Верховодкой называют временные скопления подземных вод в зоне аэрации. Эта зона располагается на небольшой глубине от поверхности, над горизонтом грунтовых вод, где часть пор пород занята связанной водой, другая часть - воздухом.

Верховодка образуется над случайными водоупорами (или полуводоупорами), в роли которых могут быть линзы глин и суглинков в пес­ке, прослойки более плотных пород и т.д.

При инфильтрации вода временно задерживается и образует своеоб­разный водоносный горизонт. Чаще всего это бывает связано с периодами обильного снеготаяния, дождей. В остальное время вода верховодки испа­ряется и просачивается в нижележащие грунтовые воды.

Другой особенностью верховодки является возможность ее образова­ния даже при отсутствии в зоне аэрации каких-либо водоупорных пропластков. Например, в толщу суглинков обильно поступает вода, но вследствие низкой водопроницаемости просачивание происходит замедленно и в верх­ней части толщи образуется верховодка. Через некоторое время эта вода рассасывается.

В целом для верховодки характерны: временный, чаще сезонный ха­рактер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. В легко водопроницаемых породах, например, песках, верховодка возникает сравнительно редко. Для нее наиболее типичны различные суг­линки и лёссовые породы.

Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, ко­тельные и др.), она может вызвать их подтопление, если заранее не были пре­дусмотрены меры дренирования или гидроизоляции.

При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое вре­мя года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным.

Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности водоупоре. Они характеризуются рядом признаков.

1. Грунтовые воды в силу наличия свободной поверхности безнапорные. Иногда они могут проявить так называемый местный напор, связанный с залеганием линзы глины в уровне зеркала.

  • 2. Питание грунтовых вод происходит, главным образом, за счет атмосферных осадков, а также поступления воды из поверхностных водо­емов и рек. Территория, на которой происходит питание, ориентировочно совпадает с площадью распространения грунтовых вод. Грунтовая вода открыта для проникновения в нее поверхностных вод, что приводит к из­менению ее состава во времени и нередко к загрязнению различными вредными примесями.
  • 3. Грунтовые воды находятся в непрерывном движении и, как пра­вило, образуют потоки, которые направлены в сторону общего уклона во­доупора. В отдельных случаях их залегание имеет форму грунтовых бас­сейнов.
  • 4. Количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят от геологии местности и климатических факторов.

В практике строительства чаще всего приходится встречаться именно с грунтовыми водами. Они создают большие трудности при производстве строительных работ (заливают котлованы, траншеи и т.д.) и мешают нор­мально эксплуатировать здания и сооружения.

Межпластовыми водами называют водоносные горизонты, распола­гающиеся между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными, последние иначе называют артезианскими.

Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко. Они связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, запол­ненными водой полностью или частично. По условиям передвиже­ния эти воды аналогичны грунтовым.

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных сло­ев в виде синклиналей или моноклиналей. Площадь распро­странения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бас­сейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных отметках. Это и создает напор подземных вод. Напорных подземных гори­зонтов может быть несколько. Каждый из них имеет область питания там, где водоносные слои выходят на поверхность и имеют высшие отметки. Область питания, как правило, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод.

Напорность вод характеризует пьезометрический уровень. Высотное положение уровня связано с характером залегания водоносных слоев.

Он может быть выше поверхности земли или ниже ее. В первом слу­чае, выходя через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором - под­нимается лишь до пьезометрического уровня .

 

 

 

РИА РБК
Яндекс.Погода