Метод налива (метод Болдырева)

Этот метод является одним из широко применяемых полевых методов исследования водопроницаемости однородных приповерхностных горизонтов (до глубины 3-5м) песчано-гравийно-галечных и глинистых пород зоны аэрации, т. е. обычно ненасыщенных водой, является испытание их на фильтрацию. Таким испытаниям могут подвергаться также скальные и полускальные породы в зоне выветривания, а теоретически – и вне её.

Инфильтрацией принято называть явление просачивания воды в горную породу под влиянием её собственного веса в отличие от фильтрации, т. е. движения воды в пористых водоносных горных породах. Сущность методов испытаний горных пород на инфильтрацию состоит в следующем. В шурфе на необходимой глубине устраивают зумпф квадратного сечения размером 20 – 25 см, глубиной 15 – 20 см. В неустойчивых породах стенки зумпфа крепят металлической коробкой высотой 20 – 25 см. Наливая в зумпф воду и поддерживая её уровень постоянным (10 – 15 см), путём непрерывной подачи воды, наблюдают за её расходом на просачивание – инфильтрацию в дно зумпфа.

Согласно закону Дарси:

где v – скорость движения воды, равная Q/F, м/сутки; Q – расход воды л/мин; F – площадь поперечного сечения зумпфа, м²; К_ф – коэффициент фильтрации, м/сутки; I – гидравлический градиент.

При практически установившемся (мало изменяющемся) расходе воды на фильтрацию и малой высоте слоя воды в зумпфе путь фильтрации воды l и напор H почти одинаковы и соответственно гидравлический градиент равен единице. Поэтому коэффициент фильтрации К_ф будет равен скорости движения воды при инфильтрации. Так определяют основной количественный показатель водопроницаемости горных пород по методу А. К. Болдырева. Однако процесс инфильтрации воды отличается определённой сложностью.

При инфильтрации воды в толще горных пород кроме гравитационных сил действуют также капиллярные, которые вызывают расширение зоны увлажнения ниже дна зумпфа. Происходит растекание инфильтрационного потока в стороны и вниз. Наибольшее растекание наблюдается в глинистых породах, в которых капиллярные явления наиболее развиты; в грубозернистых породах оно меньше, так как в них капиллярные явления выражены слабо. Вследствие растекания воды площадь горизонтального сечения инфильтрационного потока ниже дна зумпфа увеличивается и соответственно изменяется его скорость. С другой стороны, в однородных породах зона увлажнения постепенно вытягивается вниз, так как в этом направлении действуют гравитационных и капиллярных сил суммируется. Всё это искажает результаты определения водопроницаемости горных пород.

Значительное влияние на водопроницаемость оказывает воздух, находящийся в ненасыщенных водой породах. При длительной инфильтрации он постепенно вытесняется или растворяется в воде; но не весь. Оставшиеся пузырьки воздуха уменьшают живое сечение инфильтрационного потока и соответственно его расход.

Степень водопроницаемости зависит от:

· размера пор и пустот

· однородности состава обломочного материала

По К_ф можем установить категорию пород по степени водопроницаемости.

Поиск по сайту: