Водопроникність гірських порід

Водопрони́кність гірськи́х порі́д (англ. water permeability of rock) — здатність порід пропускати крізь себе воду (через пустоти — пори, тріщини і т.п.) під дією гравітаційної сили, напору або капілярного натягу.

Загальний опис

Водопроникність – властивiсть порiд пропускати через себе воду внаслiдок наявностi трiщин, пор та iнших порожнин. Ступiнь водопроникностi породи визначається кількістю та розмiрами порожнин. Чим крупнiшi пори i тріщини в ній, тим легше вода проникає через таку породу, i навпаки. Порода з дуже великою пористiстю може бути малопроникною для води або навiть непроникною (водотривкою), наприклад глина. Вiдмiчено, що з пiдвищенням вологоємностi порiд знижується їхня водопроникнiсть.

Водопроникність залежить головним чином від величини порожнин, по яких рухається вода, а не від загальної пустотності — пористості. Так, наприклад, глина пористість якої нерідко досягає 60 % є практично водонепроникною (водотривкою), а пісок, пористість якого близько 30 %, має добру водоприникність.

Кількісно водопроникність гірських порід оцінюється об'ємом води, що проходить через одиницю поверхні за одиницю часу при градієнті тиску (коефіцієнт проникності К_п), що дорівнює одиниці, або швидкістю переміщення води в породах (коефіцієнт фільтрації) К_ф (м/с). Водопроникність залежить від розмірів пор та порожнин і характеризується коефіцієнтом фільтрації. Коефіцієнт фільтрації (водопроникності) (Кф) – величина, що характеризує водопропускну властивість гірських порід, яка є постійною для певної породи. Він характеризує швидкість фільтрації за напірного градієнта, що дорівнює одиниці і має розмірність м/доб. або м/с. У породі із високою водопроникністю (галечник, гравій, грубозернистий пісок) коефіцієнт фільтрації часто перевищує 10 м/доб., у слабоводопроникних порід (супіски, суглинки) він не перевищує 0,01–0,001 м/доб. Породи з низьким Кф (нижче 0,001 м/доб.) вважаються водонепроникними, або водотривкими.

За ступенем водопроникностi всi породи подiляють на три групи: водопроникнi – розсипчастi уламковi породи (галька, гравiй, пiсок); напiвпроникнi – глинистi пiски, лесоподiбнi породи, супiски, суглинки, мергелi; непроникнi (водотривкi) – глини, дуже розкладений торф, масивнi породи без трiщин. Ступiнь водопроникностi порiд визначається їхнім коєфiцiєнтом фiльтрацїї. Породи, що пропускають воду, називаються водопроникними.

Класифікація

За ступенем водопроникності усі гірські породи розрізняють на такі категорії

Водопроникність	Коефіцієнт фільтрації [м/с	Коефіцієнт проникності [Дарсі]
Дуже добре водопроникні: галечники і валунники піски крупнозернисті масивні гірські породи з дуже густою сіткою дрібних відкритих тріщин	> 10⁻³	> 100
Добре водопроникні: піски різнозернисті, середньозернисті пісковики крупнозернисті масивні гірські породи з густою сіткою відкритих тріщин	10⁻⁴-10⁻³	10-100
Середньо водопроникні: піски дрібнозернисті леси	10⁻⁵-10⁻⁴	1-10
Слабо водопроникні: піски глинисті алеврити пісковики сереньодрібнозернисті вапняки масивні гірські породи з рідкою сіткою дрібних відкритих тріщин	10⁻⁶-10⁻⁵	0,1-1
Напівводопроникні: глини суглинки і супіски алевроліти	10⁻⁸-10⁻⁶	0,001-0,1
Водонепроникні: мули аргіліти щільні масивні глини не тріщинуваті глинисті мергелі не тріщинуваті масивні гірські кристалічні породи	<10⁻⁸	<0,001

В. впливає на вибір технології ведення гірничих робіт, методів і схем осушення родов., методів боротьби з раптовими викидами, а також використовується для визначення кількості і потужності насосів для водозниження тощо.

Прилад Нестерова для визначення водопроникності

Схема водопроникності приладу Нестерова: а – загальний вигляд; б – схема шляхів фільтрації з кілець; 1 – зовнішнє кільце; 2 – внутрішнє кільце; 3 – штатив; 4 – ємності з водою; 5 – трубка для подачі води; 6 – повітряна трубка

Прилад ПВН (прилад водопроникностi Нестерова) складається з двох кiлець, якi вдавлюються в породу на днi шурфа, або закопушки (закопушка – гiрнича виробка, призначена для виявлення порiд, що залягають безпосередньо пiд ґрунтово-рослинним шаром на глибині до 0,5 м). Прилад ПВН застосовується для визначення коефiцiєнта фiльтрацiї у слабоводопроникних породах (супiсках, суглинках).

Інфiльтрацiя води по краях потоку розходиться у виглядi вiяла (рис. ). Через це неможливо точно визначити площу фiльтрацiї. В центральнiй частинi потоку вода фiльтрується вертикально. Допускаємо, що поперечний перерiз iнфiльтрацiйного потоку iз внутрiшнього кiльця дорiвнює його площi. Пiдтримуючи однакові рівні води в обох кiльцях, визначаємо сталу витрату з ємності, з якої інфільтрується вода iз внутрiшнього кiльця.

Див. також

Водопроникність матеріалу

Література

Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
Білецький В. С., Смирнов В. А. Переробка і якість корисних копалин: навчальний посібник. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2005. — 324 с.
Інженерна геологія (з основами геотехніки): підручник для студентів вищих навчальних закладів /Колектив авторів: В. Г. Суярко, В. М. Величко, О. В. Гаврилюк, В. В. Сухов, О. В. Нижник, В. С. Білецький, А. В. Матвєєв, О. А. Улицький, О. В. Чуєнко.; за заг. ред. проф. В. Г. Суярка. — Харків: Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019. — 278 с.

Посилання

Водопроникність гірських порід // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 55. — ISBN 978-966-7407-83-4.

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.