kф=5 м/сут - коэффициент фильтрации;
m=6 м - мощность водоносного пласта;
S - понижение
r=1 м - радиус выработки;
R=1,5 at - радиус влияния дрены, м,
kф H
a= - коэффициент уровнепроводности, м2/сут;
?
t=1год=365суток,время для которого определяется радиус влияния.
Предположим, что мы 365 суток производим откачку воды из т.1. принимаем водопонижение до середины пласта трещиноватых известняков московского горизонта - отметка 170м. Следовательно, водопонижение составит S=H1-166=176,5-166=10,5 м.
Радиус выработки r=1 м;
Коэффициент уровнепроводности с учетом фактической скорости
kф . i . H 5 . 0,002 . 176,5
движения воды, a= = =88,25 м2/сут;
? 0,02
Время, для которого определяется радиус влияния t=365 суток.
Определяем радиус влияния дрены:
R=1,5 at =1,5 88,25 . 365=269,2 м.
Расход Q потока подземных вод к выработке через это сечение
1,37 kф (2H-S)S 1,37 . 5(2 . 176,5 -10,5)10,5
Q = = = 10264.3 м2/сут.
lgR - lgr lg269.2 - lg 1
Уравнение депрессионной кривой имеет вид:
(lgx - lgr)
y = h2 +S(2H-S)
(lgR - lgr)
Для построения кривой принять:
х1=0,1R=0,1 . 269,2 =26,92м;
x2=0,15R=0,15 . 269,2 =40,38м;
х3=0,2R=0,2 . 269,2=53,84м;
x4=0,3R=0,3 . 269,2=80,76м;
x5=0,5R=0,5 . 269,2=134,6м;
x6=0,8R=0,8 . 269,2=215,36м.
Тогда:
lgx - lgr lg26,92 - lg1
y1= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 .176,5 -10,5)
lgR - lgr lg269,2 - lg 1
1,43
= 27556+3596,25 = 172,3
2,41
lgx - lgr lg40,38 - lg1
y2= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 .176,5 - 10,5) = lgR - lgr lg269,2 - lg 1
1,6
= 27556+3596,25 = 173,04
2,41
lgx - lgr lg53,84 - lg1
y3= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 .176,5 -10,5)
lgR - lgr lg269,2 - lg 1
1,73
= 27556+3596,25 = 173,5
2,41
lgx - lgr lg80,76 - lg1
y4= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 . 17 6,5-10,5)
lgR - lgr lg269,2 - lg 1
1,9
= 27556+3596,25 = 174,3
2,41
lgx - lgr lg134,6 - lg1
y5= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 . 176,5-10,5)
lgR - lgr lg269,2 - lg 1
2,12
= 27556 +3596,25 = 175,2
2,41
lgx - lgr lg215,36 - lg1
y6= h2 + S(2H - S) = 1662+10,5(2 . 17 6,5-10,5)
lgR - lgr lg269,2 - lg 1
2,23
= 27556+ 3596,25 = 176,1.
2,42
4.5 Определение инженерно-геологических условий месторождения
4.5.1 Определение показателей состояния горной породы
Образец породы V0=64 см3 и массой q0=127,5 г после высушивания при температуре 105оС занимает объем Vс=47 см3 и весит qс=113,2 г.
1. Плотность - масса единицы объема горной породы естественного сложения и влажности, численно равная отношения массы породы к ее объему:
??? q0 127,5
? = = = 1,9 г/ см3.
V0 64
2. Плотность сухой породы - масса единицы объема твердой части породы естественного сложения, численно равная отношению массы минерального скелета к ее объему:
??? qс 113,2
?с = = = 1,8 г/ см3.
V0 64
3. Плотность минеральных частиц - масса минерального скелета породы в единице его объема, численно равная отношению массы минеральных частиц к их объему:
??? qс 113,2
= = = 2,4 г/ см3.
Vc 47
4. Пористость - это отношение объема пор ко всему объему горной породы.
V0 - Vc 64- 47 - gс 2,4 - 1,8
n= = = 0,26 или n= = = 0,26 (26%)
V0 64 2,4
5. Коэффициент пористости - это отношение объема пор в горной породе к объему ее твердой части.
????
--------
V0 - Vc 64 - 47 n 0,26
e--=--------------------------------------=------------------------------------=--0,36 или e = = = 0,36
Vc 47 1 - n 1 - 0,26
6. Весовая влажность W - это отношение массы воды qв, заполняющей поры породы, к массе сухой породы qс :
qв q0 - qc 127,5 - 113,2
W = = = = 0,12 доли единиц или 12%
qc qc 113,2
7. Объемная влажность Wо - отношение объема воды Vв этой породы:
qв qo - qc 127,5 - 113,2
Wо= :Vo = = = 0,216 доли единиц или 21,6%
в в Vo 1 . 64
W . gс 0,12 . 1,8
Wо= = = 0,216 доли единиц или 21,6%.
в 1
8. Коэффициент водонасыщения - отношение объема воды Vв в горной породе к объему пор Vn:
q0 - qc q0 - qc 127,5 - 113,2
G= :( V0 - Vc)= = =0,84
в в ( V0 - Vc) 1(64 -47)
W 0,12. 2,4
G= = =0,84
в e 1 . 0,36
Вывод: по величине G=0 : 10 выделяют породы: маловлажные (0 : 0,5); влажные (0,5 : 0,8); водонасыщенные (>0,8), следовательно рассматриваемая порода является водонасыщенная.
4.5.2 Гранулярный состав горных пород
Состояние и свойства горных пород находятся в зависимости от степени заполнения объема горных пород минеральным веществом, структура минерального скелета и парового 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 3 основные группы: твердые; связные (глинистые); раздельно-зернистые.
Состояние и свойства связных и раздельно-зернистых горных пород определяет гранулярный (зерновой) состав, т. е. весовое содержание в породе частиц различной крупности в процентах от общей массы породы в абсолютно сухом состоянии.
Размеры частиц - от нескольких метров (крупные глыбы в крупнообломочных породах) до тысячных и миллионных долей миллиметров (коллоидные и глинистые частицы) в глинистых породах.
Гранулярный состав определяет такие показатели, как влажность, пористость, пластичность, сопротивление сдвигу, сжимаемость, водопроницаемость, набухание и т. п. Для определения гранулярного состава проводят гранулометрический анализ, который бывает прямой (непосредственное изменение диаметра частиц) и косвенный (через скорость осаждения частиц в воде ли воздухе).
Разберем комбинированный метод, основанный на комбинации ситового метода (прямого) и метода пипетки (косвенного).
Ситовой - определение гранулярного состава раздельно-зернистых и песчано-глинистых пород. Набор из 9 сит с размерами отверстий: 10; 7; 5; 3; 2; 1; 0,5; 0,25; 0,1 мм. Процентное содержание фракции составляет
q1 . 100
Ф1= , где q1 - масса фракций, q - масса образца.
q
Метод пипетки - оценка гранулярного состава песчано-глинистых пород через скорость осаждения частиц в приготовленной суспензии. Отбор проб суспензии через определенный интервал времени пипеткой с различной глубины с последующим высушиванием и взвешиванием.
Основной способ изображения гранулярного состава песчано-глинистых пород - кривая в полулогарифмическом масштабе.
Породы делятся по размерам частиц: валуны (камни) - более 200мм, галька (щебень) - 10-20мм; гравий (дресва) - 2-10мм; пески - 0,05-2мм; пыль - 0,005-0,05мм; глины - <0,005мм.
Количественный показатель гранулярной кривой - коэффициент неоднородности Кн = d60 / d10, где d60 и d10 - контролирующий и эффективный диаметры, определяемые с кривой грансостава. Для однородных пород Кн 1, равномерным распределением фракций - Кн = 25 - 100 (песок считается однородным при Кн <3.
Классификация глинистых пород по грансоставу
Исходные данные:
q1 - масса образца (г); Wг - гигроскопическая влажность; qв.с. - масса водорастворимых солей; Vc - объем суспензии; Vп- объем пипетки.
q1 = 17,25 г; Wг = 1,10 %; qв.с. = 0,41 г; В = 10= Ф2,0-0,5
Vc =1000 см3; Vп = 25 см3; А0,5-0,25=0,52 г ; А0,25-0,1=0,74г;
А <0,05=0,29г; А <0,01=0,25г; А <0,005=0,21г; А <0,001=0,16г.
Необходимо:
- рассчитать процентное содержание фракций 0,5-0,25; 0,25-0,1; 0,1-0,05; 0,05-0,01; 0,01-0,005; 0,005-0,001; <0,001 мм;
- построить суммарную кривую гранулярного состава;
- определить процентное содержание глинистых, пылеватых и песчаных частиц;
- установить наименование породы.
1. Вводим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание гигроскопической влажности:
100 . q 100 . 17,45
q1г = = = 17,06 г.
100+W 100+1,10
2. Водим поправку в величину массы воздушно-сухого образца на содержание водорастворимых солей:
q0 =q1г - qв.с. = 17,25-0,41=16,84г.
3. Определяем в образце содержание фракций, выделенных ситовым методом:
а) Ф2-0,5= В = 10%;
А(100-В) 0,52(100-10)
б) Ф0,5-0,25= = = 2,77%
q0 16,84
в) А(100-В') 0,74(100-12,77)
Ф0,25-0,1 = = = 3,93%
q0 16,84
В'=В+ Ф0,5-0,25 = 10+2,77=12,77%
4. Определяем совокупное содержание в образце фракций, выделенных пипеточным способом:
А Vc (100-В”) 0,29 . 1000(100-16,7)
а) Ф<0.05 = = = 57,38%
q0 Vп 16,84. 25
В”= В'+ Ф0,25-0,1 = 12,77+3,93 = 16,7 %
А Vc (100-В”) 0,25 . 1000(100-16,7)
б) Ф<0.01 = = = 57,38%
q0 Vп 16,84. 25
А Vc (100-В”) 0,21 . 1000(100-16,7)
в) Ф<0.005 = = = 41,55%
q0 Vп 16,84. 25
А Vc (100-В”) 0,16 . 1000(100-16,7)
г) Ф<0.001 = = = 31,65%
q0 Vп 16,84. 25
5. Определяем интервальное содержание фракций, выделенных пипеточным способом:
а) Ф0,1-0,05 = 100- В”- Ф<0.05 =100 - 16,7 - 57,38= 25,92%
б) Ф0,05-0,01 = Ф<0.05 - Ф<0.01 = 57,38- 49,46= 7,92%
в) Ф0,01-0,005 = Ф<0.01 - Ф<0.005 = 49,46- 41,55= 7,91%
г) Ф0,005-0,001 = Ф<0.005 - Ф<0.001 = 41,55- 31,65= 9,9%
6. ?Ф = В + Ф0,5-0,25 + Ф0,25-0,1 + Ф0,1-0,5 + Ф0,05-0,01 + Ф0,01-0,005 + Ф0,005-0,001 + +Ф<0.001 = 10 + 2,77+ 3,93+ 25,92+ 7,92+ 7,91+ 9,9+ 31,65= 100%
7. Результаты расчетов:
8. Необходимо по данным таблицы построить кривую гранулярного состава. Так как по оси абсцисс данные откладываются в полулогарифмическом масштабе, то необходимо выбрать масштаб, позволяющий разместить график на листе формата А4. Кратными значениями для десятичного логарифма будут следующие размеры частиц: 0,0001 - 0,001 - 0,01 - 0,1 - 1,0 - 10,0 мм. При размерах листа 30 см наиболее целесообразно выбрать масштаб 5 см, тогда 5 диапазонов умножить на 5 см равно 25 см. Начало координат 0,0001 мм через 5 см - 0,001, еще через 5 - 0,01 и т. д. Так как lg 1,0 = 0, то все значения менее 1,0 будут отсчитываться влево от этой величины, а более - вправо. Например, чтобы найти положение оси абсцисс значение диаметра 0,5 мм, необходимо:
- определить lg 0,5 = -0,301
- масштаб построения 5 см, поэтому: - 0,3 х 5 см = - 1,5 см
- откладываем 1,5 см влево от значения 1,0 мм (lg 1,0 = 0). Остальные значения определяются аналогично.
9. По кривой гранулярного состава определяем коэффициент неоднородности:
d60 0,0075
Кн= = = 25,
d10 0,00025
если Кн= 1, то порода однородная по составу, Кн= 25-1000 порода с равномерным распределением, следовательно в нашем случае порода с равномерным распределением фракций.
10. Определяем по процентному содержанию частиц d < 0,005 мм название породы по классификации.
Процентное содержание глинистых частиц - 58,31%, пылеватых частиц - 13,33 %, песчаных частиц - 17,9 %
Т. к. песчаных частиц больше пылеватых, а глинистых частиц d < 0,005 мм в исследуемой породе равно 58,31 %, следовательно, наша порода - глина.
Список используемой литературы:
1. Геологический словарь. - М.: Недра, 1978, Т.1; Т.2.
2. месторождении полезных ископаемых. // Под ред. Ермолова В. А. - М.: МГГУ, 2001, 570с.
3. Гальперин А. М., Зайцев В. С., Норватов Ю. А. Инженерная геология и гидрогеология. - М.:1989, 383с.
4. Горное дело. Терминологический словарь. // Л. И. Барон, Г. П. Деминюк, Г. Д. Лидин и др. - М.: Недра, 1981Ю 479с.
5. Справочник по инженерной геологии. // Под ред. М. В. Чурининокова. - М.: Недра, 1981,325с.
6. Горная энциклопедия в 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия, 1986.
7. Условные обозначения для горной графической документации. - М.: Недра, 1981, 304с.
8. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. Энциклопедия. - М.: Недра, 1973.
9. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. В трех томах. - М.: Недра, 1969
10. Краткий курс месторождений полезных ископаемых. /Под ред. Вахромеева С. А. - М.: Высшая школа, 1967
11. Гальперин А. М., Зайцев В. С., Кириченко Ю. В. Практикум по инженерной геологии. - М.: МГГУ, 2001, 101с
12. Курс рудных месторождений // Под ред. В. И. Смирнова. - М.: Недра, 1986
13. Леоненко И. Н., Русинович И. А., Чайкин С. И. Геология, гидрогеология и железные руды бассейна Курской магнитной аномалии. Т. З. Железные руды. - М.: «Недра», 1969, 319с.
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 я научилась строить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию. Научилась определять гидрогеологические параметры, скоростную высоту; определять расход подземного потока в напорном и безнапорном пластах. А так же определять величины притока к дренам, определять инженерно-геологические условия месторождений, показатели состояния горных пород; научилась обрабатывать результаты комбинирования гранулометрического анализа песчано-глинистых пород.
