Гидрогеология

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

____________________________________________________

Кафедра геологии

Утверждено Советом по методической работе и

качеством образования МГГУ в качестве учебного пособия 27.02.2010 г.

Ю.В.Кириченко, М.В.Щёкина, Д.С.Сенченко, В.В.Ческидов

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине “Науки о Земле” для студентов специальности

«Инженерная защита окружающей среды»

Часть 2

Москва 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

_____________________________________________________

Кафедра геологии

Ю.В.Кириченко, М.В.Щёкина, Д.С.Сенченко, В.В.Ческидов

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ по дисциплине “Науки о Земле” для студентов специальности

«Инженерная защита окружающей среды»

Часть 2

Москва 2011

УДК 551(075)

АВТОРЫ: Кириченко Ю.В., Щёкина М.В., Сенченко Д.С., Ческидов В.В.

Лабораторный практикум по дисциплине «Науки о Земле» для студентов специальности «Инженерная защита окружающей среды». - Часть 2. – М.: МГГУ, 2011. - 49 с.

Содержит лабораторные работы по изучению главнейших породообразующих минералов и горных пород, классификацию минералов и основные классификации горных пород, а также основные сведения о построении геологической графики с заданиями и примерами построения.

Таблиц – 7, иллюстраций – 12, список литературы – 17 наименований.

Рецензенты: Кутепов Ю.И., проф., д.т.н., генеральный директор НПО «ООО «КАРБОН»; Коликов К.С., проф., д.т.н., заместитель заведующего кафедрой «Инженерная защита окружающей среды»

© Московский государственный горный университет, 2011

	СОДЕРЖАНИЕ
		Стр.
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………		4
3 РАЗДЕЛ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ…………………………………………………………………		5
Лабораторная работа № 1. Составление гидрогеологической документации……...		5
Лабораторная работа № 2. Определение гидрогеологических параметров………..		14
Лабораторная работа № 3. Определение скоростной высоты………………………..		16
Лабораторная работа № 4.	Движение подземных вод………………………………….	19
Лабораторная работа № 5.	Движение подземных вод к искусственным дренам….	24
4 РАЗДЕЛ. ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ………………………………………………………		34
Лабораторная работа № 6.	Определение инженерно-геологических условий
месторождения…………………………………………………………………………………….		34
Лабораторная работа № 7.	Гранулярный состав горных пород………………………	38
Темы рефератов…………………………………………………………………………………		47
Список рекомендуемой литературы……………………………………………………….		49

ВВЕДЕНИЕ

Данный лабораторный практикум является продолжением лабораторного практикума по дисциплине “Науки о Земле” для студентов специальности «Инженерная защита окружающей среды», часть 1, и посвящен практическим занятиям по разделам «Гидрогеология» и «Инженерная геология».

Пособие способствует углублению и закреплению полученных знаний, развивает у студентов навыки самостоятельной, творческой работы с геологической документацией путем решения конкретных задач. 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. Умение построить, читать и анализировать гидрогеологические планы, разрезы и другую документацию является неотъемлемой частью подготовки горных инженеров. Выполненное задание является исходным материалом для написания геологической части дипломных проектов и проектирования дренажных работ.

В пособии использованы материалы проф.Г.Н.Харитоненко.

3 РАЗДЕЛ. ГИДРОГЕОЛОГИЯ

Лабораторная работа № 1

Составление гидрогеологической документации

К основной гидрогеологической документации относятся:

∙топографический план поверхности участка работ с нанесенными на нем гидроизогипсами безнапорного водоносного горизонта (БВГ), гипсометрией кровли его водоупора и линиями токов;

∙топографический план поверхности участка работ с нанесенными на нем гидроизопьезами напорного водоносного горизонта (НВГ), гипсометрией почвы верхнего водоупора и линиями токов;

∙гидрогеологический разрез с уровнем БВГ и пьезометрическим уровнем НВГ;

∙сводная инженерно-геологическая таблица;

∙расчеты основных гидрогеологических параметров.

Построение планов, разрезов и таблицы производится в соответствии с требованиями, изложенными в лабораторной работе №10 (часть 1) и приводимыми ниже.

Задание к лабораторной работе №1

1. Необходимо составить план поверхности участка месторождения, гидроизогипс безнапорного водоносного горизонта и гипсометрии кровли водоупора, а также план поверхности участка месторождения, гидроизопьез напорного водоносного горизонта и гипсометрии почвы верхнего водоупора. Данные вариантных заданий приведены в табл. 1, основные сведения по гидрогеологическим скважинам, пробуренным в районе, - в табл. 2. Известно, что разведочные линии с 1 по 7 вариант и с 16 по 22 ориентированы с запада на восток, а варианты 8-15 и 23-30 – с севера на юг. Расстояние между ними и между гидрогеологическими скважинами, расположенными на разведочных линиях, – 0,5 км (500 м).

Примеры составленных планов гидроизогипс и гидроизопьез приведены на рис. 1 и

рис. 2.

Порядок построения планов

а) на листе координатной (миллиметровой) бумаги необходимо расставить скважины по пять (три) в каждой разведочной линии в соответствии с масштабом.

б) рядом с каждой скважиной обозначить номер скважины, абсолютные отметки устья скважины, уровня БВГ, кровли водоупора (на плане гидроизогипс) и номер скважины,

												Таблица 1
Номера			Номера гидрогеологических скважин по разведочным линиям
вариантов	I – I			II – II			III – III		IV - IV		V – V
1		2			3			4		5		6
1 и 16	1 – 5			7 – 11			13 – 17			-		-
2 и 17	7 – 11			13	–	17	19	– 23		-		-
3 и 18	2 – 6			8 – 12			14 – 18			-		-
4 и 19	13	–	17	19	–	23	25 – 29			-		-
5 и 20	14	–	18	20	–	24	26	– 30		-		-
6 и 21	19	–	23	25	–	29	31	– 35		-		-
7 и 22	20	–	24	26	–	30	32	– 36		-		-
8 и 23	1	–	3	7	–	9	13	– 15	19	– 21	25	– 27
9 и 24	2	–	4	8 – 10			14	– 16	20	– 22	26	– 28
10 и 25	3	–	5	9 – 11			15 – 17		21	– 23	27 – 29
11 и 26	4	–	6	10	–	12	16	– 18	22	– 24	28 – 30
12 и 27	7	–	9	13	–	15	19 – 21		25 – 27		31 – 33
13 и 28	8 – 10			14	–	16	20 – 22		26 – 28		32 – 34
14 и 29	9 – 11			15	–	17	21 – 23		27 – 29		33 – 35
15 и 30	10	–	12	16	–	18	22	– 24	28 – 30		34 – 36

абсолютные отметки устья скважины, уровня НВГ, почвы водоупора (на плане гидроизопьез) в виде:

	1	O	177,0		- для плана гидроизогипс;
	184,0		165,0
	1	O	173,0		- для плана гидроизопьез.
	184,0		160,0

На планах скважина обозначается окружностью диаметром 2 мм, ее номер (1) обозначается – черным цветом, абсолютная отметка устья скважины (184,0) – коричневым цветом, абсолютная отметка БВГ (177,0) – синим цветом, абсолютная отметка кровли водоупора (165,0) – черным цветом, абсолютная отметка НВГ (173,0) – красным цветом, абсолютная отметка почвы водоупора (160,0) – черным цветом.

в) необходимо построить методом интерполирования по отметкам между скважинами горизонтали поверхности, гидроизогипсы и гидроизопьезы, гипсометрию кровли и почвы водоупора. Сечения в зависимости от сложности рельефа и условий залегания подземных вод проводятся через 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 м.

Таблица 2

Основные сведения о гидрогеологических условиях района работ

			Абсолютные отметки, м				Дополнительные
	гидро№- геологических скважин
		скважинУстья	го-1 безнапорного водоносного (БВГ)горизонта	Кровли водоупора	го–2 напорного водоносного горизонта	верхнегоПочвы водоупора НВГ2
							сведения о
							водоносных
							горизонтах
	1	184,0	177,0	165,0	173,0	160,0	Усредненные данные
	2	183,0	176,0	165,0	172,0	160,0	фильтрационного
	3	182,0	175,0	162,5	171,0	157,5	опробования (ОФР)
	4	180,0	175,0	165,0	170,0	160,0	по району:
	5	179,0	176,0	167,0	169,0	162,0	Для БВГ
	6	182,0	176,5	168,0	168,0	163,0
							kф = 5 м/сут;
	7	182,0	176,0	165,0	173,5	160,0
							μ = 0,02 (доли ед)
	8	182,0	174,5	160,0	173,0	155,0
	9	178,0	175,0	158,0	172,0	153,0	Для НВГ
	10	180,0	176,0	160,0	171,0	155,0
							kф = 12 м/сут;
	11	183,0	176,5	165,0	170,0	160,0
							μ = 0,01 (доли ед)
	12	185,0	177,0	166,0	169,0	161,0
	13	176,5	174,5	162,5	174,5	157,5
	14	183,0	175,0	157,5	173,5	152,5
	15	187,0	176,0	152,0	173,0	147,0
	16	192,0	176,5	157,5	172,0	152,5
	17	193,0	177,5	162,5	171,0	157,5
	18	188,0	178,0	165,0	170,0	160,0
	19	186,0	175,5	162,5	175,0	157,5
	20	191,0	176,0	157,5	174,5	152,5
	21	190,0	176,5	152,0	173,5	147,0
	22	182,0	177,5	157,5	173,0	152,5
	23	180,0	178,5	162,5	172,0	157,5
	24	182,0	179,0	164,0	171,0	159,0
	25	192,5	175,5	165,0	176,0	160,0
	26	190,0	176,5	160,0	175,5	155,0
	27	185,0	177,5	155,0	175,5	150,0
	28	180,0	178,0	160,0	174,5	155,0
	29	180,0	179,0	165,0	173,0	160,0
	30	185,0	179,5	166,0	172,0	161,0
	31	190,0	176,0	167,0	177,0	162,0
	32	185,0	177,0	165,0	176,0	160,0
	33	180,0	178,0	160,0	175,5	155,0
	34	180,0	179,0	165,0	174,5	160,0
	35	185,0	179,5	167,0	173,5	162,0
	36	190,0	180,0	168,0	173,0	163,0

Горизонтали поверхности – линии, соединяющие точки с одинаковыми абсолютными (или относительными) отметками поверхности; проводятся сплошной линией коричневого цвета. Гидроизогипса – линия на карте или плане, соединяющая точки с одинаковыми отметками уровней воды в скважине (зеркало воды БВГ); проводится сплошной линией синего цвета. Гидроизопьеза – линия на карте или плане, соединяющая точки с одинаковыми абсолютными или относительными отметками напоров (давлений) воды в водоносном пласте (установившийся пьезометрический уровень ПУНВГ) (проводится сплошной линией красного цвета). Гипсометрия кровли и почвы обозначается сплошными линиями черного цвета. В разрывах всех изолиний ставится числовая отметка (с точностью до десятых) вершиной цифр в сторону повышения. В табл. 2 приводятся абсолютные отметки в Балтийской системе высот.

2.Определить направления движения подземных вод водоносных горизонтов и показать их с использованием линий токов.

Движение потока подземных вод направлено в сторону меньшего их напора, т.е. в сторону гидроизогипс (гидроизопьез) с меньшими высотными отметками. Направление движения показывают с помощью линий токов, которые перпендикулярны гидроизогипсам (гидрозопьезам) (рис. 1, 2). Цвет линий токов должен соответствовать цвету гидроизогипс (синий) или гидроизопьез (красный).

3.Построить гидрогеологический разрез по центральной разведочной линии. Масштаб гостированный горизонтальный 1:10000, вертикальный 1:500 (1:200). При построении гидрогеологического разреза принять наличие в нем следующих пород (сверху вниз): почвенный слой (QII) – 0,5 м; песчано-глинистые флювиогляциальные отложения (fQMII) – 5 м; пески разнозернистые (J2-3bt-cl) – 5,0 м; известняки трещиноватые (C3izm) – их мощность определяется отметками залегания кровли водоупора, приведенными в колонке 4 табл. 2; плотные глины (водоупор БВГ, C3msc) – их мощность постоянная по всей площади и равна 5,0 м; известняки трещиноватые (C3pr) постоянной мощности для всего участка, равной 6 м; глины плотные (C3nv) – вскрыты повсеместно на глубину 3 м.

На разрезах показывается в общепринятых обозначениях: возраст пород (цветом и стратиграфическим индексом), литология (штриховкой), уровни безнапорных (синего цвета) и напорных (красного цвета) водоносных горизонтов (рис. 3).

						1			177,0							2		176,0				3	175,0								4	175,0												5	176,0
			184,0						165,0							183,0		165,0				182,0	162,5								180,0	165,0												179,0	167,0
				1				,0						,0																	2														1
			6				8	4																																					67
	5												5																														1
						1						6													0																	7					,
	,											1										1																									0
0															0										,
																								0																	6
														,									8								3				1
																							1																	,
														6																					6				0
					,	0							1	7					0																5
																																				,
																			,								1
				7															2												1					0
		1	7															1								5					6
																									,						2
																									0						,
																	,0														5				180
																	5
																																			,
																7												1						0
																1
																												6
																													0
																														,
												5																			0
								7	176,0		,					8		174,5				9	175,0								10	176,0												11	176,5
										1	62																											1
																182,0
					182,0				165,0									160,0				178,0	158,0								180,0	160,0			0,									183,0	165,0
																						2
																			5				4
																			,																		1
																			7
																			5																	8
																			1																,6												1
								180,0																											0
																																														7
																																													7
																																													,
																1																													0
																8																		1
																2
																,
																																	8
																						0										8
																0															0,
																					,
																				5					1																				0,091
																			5
																			1			152,5
			0
		,
	8
7
1							13		174,5							14		175,0				15	176,0								16		176,5			0,291								17	177,5
					176,5				162,5							183,0		157,5				187,0	152,0								192,0		157,5											193,0	162,5
Рис. 1. План поверхности участка карьерного поля, гидроизогипс безнапорного водоносного горизонта (БВГ) и гипсометрии кровли водоупора
(М 1:10000): 1 – горизонтали поверхности; 2 – гидроизогипсы безнапорного водоносного горизонта; 3 – изолинии кровли водоупора; 4 – линия
																						тока