Трацевская Е.Ю. Общая геология (Практическое руководство по выполнению лабораторных работ)

Лабораторная работа 6

«Построение геологического разреза по геологической карте»

Цель: Используя схематические карты складчатых нарушений (рисунки 20…29), построить геологические разрезы в соответствии с заданным вариантом (таблица 12).

Материалы и оборудование:

простой карандаш;цветные карандаши;ластик;линейка.

Таблица 12 − Варианты заданий

№ варианта	№ рисунка
1	Рисунок 20
2	Рисунок 21
3	Рисунок 22
4	Рисунок 23
5	Рисунок 24
6	Рисунок 25
7	Рисунок 26
8	Рисунок 27
9	Рисунок 28
10	Рисунок 29

Рисунок 20 – Геологическая карта 11

71

Рисунок 21 – Геологическая карта 12

Рисунок 22 – Геологическая карта 13

72

Рисунок 23 – Геологическая карта 14

Рисунок 24 – Геологическая карта 15

73

Рисунок 25 – Геологическая карта 16

Рисунок 26 – Геологическая карта 17

74

Рисунок 27 – Геологическая карта 18

Рисунок 28 – Геологическая карта 19

75

Рисунок 29 – Геологическая карта 20

Ход работы

Ход работы аналогичен описанному в лабораторной работе 4. Отличие заключается в построении топографического профиля. В данной работе рельеф выражен горизонталями, приведенными на геологических картах 11…20. Топографическая кривая в этом случае строится по точкам пересечения линии разреза с горизонталями (рисунок 30).

76

Рисунок 30 – Схема построения топографического профиля

77

Тема 3 ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ПОДЗЕМНЫХ ВОД

1Грунтовые воды, водоносный горизонт.

2Характерные особенности грунтовых вод.

3Капиллярная кайма.

4Инфильтрация и фильтрация подземных вод.

5Закон Дарси.

6Карта гидроизогипс.

Основные понятия по теме

Грунтовые воды – это воды выдержанного по распространению водоносного горизонта, залегающего на первом от поверхности Земли водоупоре.

Водоносный горизонт – это толща рыхлых или трещиноватых горных пород, заполненная гравитационной водой. Водоупор – водонепроницаемая порода, подстилающая водоносный слой. Расстояние от поверхности грунтовых вод до водоупора называется мощностью водоносного горизонта.

Грунтовые воды характеризуются следующими особенностями.

1Области их питания, как правило, совпадают с областью распространения.

2Уровень воды при достижении его выработками устанавливается на той же глубине, на которой вскрыта порода, т.е. поверхность грунтовых вод, сообщаясь с атмосферой, находится только под атмосферным давлением; она носит название свободной поверхности.

3Грунтовые воды гидравлически связаны с поверхностными водотоками – реками, озерами, заболоченными понижениями.

4Питание грунтовых вод происходит в основном за счет атмосферных осадков и конденсации водяных паров из воздуха. Нередки случаи, когда грунтовые воды получают питание из рек, оросительных каналов или из более глубоких водоносных горизонтов.

5Режим грунтовых вод, т.е. изменение их расхода, уровня и химического состава во времени вблизи водотоков и водоемов находится под влиянием совместного воздействия поверхностных вод и климатических факторов.

Над горизонтом грунтовых вод располагается зона капиллярной каймы. В этой зоне тонкие капиллярные поры заполнены водой, а более крупные – свободны. В таблице 13 приведена высота капиллярного подня-

тия (hкапилл.) в некоторых породах

78

Таблица 13 – Высота капиллярного поднятия (hкапилл.) в некоторых породах

	Породы	Высота капиллярного поднятия
		hкапилл., см
	Песок крупнозернисты	12…15
	Песок среднезернистый	40…50
	Песок мелкозернистый	90…110
	Супесь	175…200
	Суглинок легкий	225…250

Движение подземных вод может происходить под действием сил гравитации, например, инфильтрация в зоне аэрации. В тех случаях, когда поры пород полностью насыщаются водой и вода передвигается под влиянием гидравлического давления от мест с большим напором к местам с меньшим напором, происходит фильтрация подземных вод.

Различают два вида движения воды: ламинарное и турбулентное. В первом случае отдельные струи воды движутся параллельно и с небольшой скоростью, образуя сплошной поток. Во втором – движение характеризуется большими скоростями и вихревыми перемещениями струек воды, вызывающими разрывы сплошности потока.

В середине XIX века А. Дарси опытным путем установил следующую зависимость:

Q = k·I·t·F,

где Q – количество профильтровавшейся воды, м3/сут.; k – коэффициент фильтрации, м/сут.;

I – градиент напора (гидравлический градиент), доли ед.; t – время фильтрации, сут.;

F – площадь сечения.

Коэффициент фильтрации (k) характеризует водопроницаемость грунтов. Численно он равен скорости фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице. Градиент напора (I) показывает величину падения напора на единицу длины пути фильтрации.

Чаще закон Дарси записывают в следующем виде: V = k·I·t,

где V – скорость фильтрации, м/сут.

Закон Дарси справедлив только для ламинарного течения воды.

По степени водопроницаемости горные породы делятся на три груп-

пы.

1Водопроницаемые – пески, гравий, галечники; трещиноватые песчаники, конгломераты и другие скальные породы; трещиноватые и закарстованные известняки, доломиты и другие растворимые породы.

2Слабопроницаемые – супеси, легкие суглинки, лесс, неразложившийся торф и др.

79

3 Относительноводонепроницаемые или водоупорные – глины, тяжелые суглинки, хорошо разложившийся торф и нетрещиноватые кристаллические и сцементированные осадочные горные породы.

Форма поверхности грунтовых вод определяется водопроницаемостью пород, условиями питания водоносного горизонта, конфигурацией берегов рек, озер; положением водоупора, мощностью водоносного пласта. О форме их поверхности можно судить по карте гидроизогипс.

Гидроизогипсами называются линии, соединяющие точки с одинаковыми отметками уровней грунтовых вод. Для построения карты гидроизогипс замеряют уровни в ряде точек на площади распространения водоносного горизонта (в шурфах, скважинах). Причем, замеры делают в течение небольшого отрезка времени. По карте гидроизогипс определяют направление течения подземных вод, величину гидравлического градиента, глубину залегания грунтовых вод, области их питания и разгрузки, водоразделы и дренирующие участки; связь грунтовых вод с поверхностными. Карты гидроизогипс используют при выборе промышленных площадок, разработке осушительных мероприятий, при проектировании водоснабжения на базе грунтовых вод, при сооружении гидротехнических узлов и т.д.

Вопросы для самоконтроля:

1Что называют грунтовыми водами, водоносным горизонтом, водоупором, мощностью водоносного горизонта?

2Перечислите характерные особенности грунтовых вод.

3Что такое капиллярная кайма?

4Чем фильтрация подземных вод отличается от их инфильтрации?

5Охарактеризуйте два вида движения воды.

6Сформулируйте закон Дарси.

7Как классифицируют горные породы по степени водопроницаемости. Приведите примеры.

8Чем определяется форма поверхности грунтовых вод?

9Что такое гидроизогипсы.

10Что определяют по карте гидроизогипс?

11Каково практическое значение карты гидроизогипс?

80