Файл: Образовательная автономная некоммерческая организация высшего образования Московский открытый институт.pdf

199 2) разведочные скважины глубиной 50 – 100 м и до 200 м для опробования водоносных горизонтов выше регионального водоупора и для изучения свойств пород;
3) картировочные скважины глубиной от 20 – 50 до 100 м для изучения свойств и солевого состава пород зоны аэрации и верхней части зоны насыщения, верхней части водоносного горизонта;
4) неглубокие скважины (до 20 м), шурфы, канавы, предназначенные для детального изучения свойств пород, их засоленности, водопроницаемости, мощности и степени разложения торфа на болотах, для определения глубины и состава грунтовых вод.
Результаты всех наблюдений при бурении записываются в буровые журналы и сменные рапорты. В процессе бурения отбирают образцы горных пород, определяют стратиграфическое положение водоносных горизонтов, их мощность, глубину залегания от поверхности и гидравлический тип. В соответствии с заданием берутся образцы грунтов
(с помощью колонковых труб и грунтоносов) и пробы воды
(пробоотборниками разных систем) после предварительной откачки ее.
При исследовании грунтов и определении подземных вод, вскрытых скважиной, применяются геофизические методы, в том числе и ядерные.
По результатам бурения составляются разрезы скважин и шурфов в виде колонок. На разрезах отражаются также технические данные бурения, результаты откачек и другие характеристики. Измерение уровней воды в скважинах производится с помощью различных приборов-уровнемеров. Существует довольно много различных конструкций уровнемеров. Наиболее простым прибором является рулетка с хлопушкой (со свистком или без свистка), применяющаяся для измерения уровня воды в вертикальных выработках до глубины в несколько десятков метров. При сочетании хлопушки с термометром одновременно измеряется и температура подземных вод. Довольно широкое применение при бурении и откачках находят электроуровнемеры с электрической лампочкой, миллиамперметром или звонком. При откачках и стационарных наблюдениях применяются пневматические (ПУР) и различного типа поплавковые уровнемеры, снабжаемые иногда часовым механизмом и приспособлением для записи изменения уровня на ленте, укрепленной на барабане (ГР-38, СУВ-3. УБ-
1, К.УС-2). Приборы для автоматической записи изменения уровня подземных вод в вертикальных выработках получают все большее распространение. Фиксация изменений производится либо в виде непрерывной кривой на барабане (СУВ-3), либо в виде цифр через определенные интервалы времени (цифропечатающие приборы РУЦ-2).

200
Вопрос 4. Геофизические методы исследований.
Все геофизические методы построены на использовании разницы в величинах тех или иных показателей свойств грунтов, влияющих на распределение определенных физических полей. Физические поля можно разделить на пассивные и активные. Первые существуют или возникают независимо от человека. Активные поля искусственно создаются при геофизических исследованиях. По характеру полей все геофизические методы можно разделить на шесть типов – гравиметрические, магнитометрические, сейсмометрические, электрометрические, термометрические и ядерные.
Гравиметрические методы используют распределение силы тяжести и определяют различие в плотности грунтов. Основное назначение – выявление погребенных структур. Магнитометрические методы основаны на определении аномалий магнитного поля, которые вызываются различной магнитной проницаемостью горных пород. Они используются главным образом при поисках железных руд, для определения мест залегания основных и ультраосновных магматических пород. Оба метода непосредственно при гидрогеологических и инженерно-геологических исследованиях обычно не применяются.
Сейсмические методы основаны на различии скоростей распространения упругих колебаний через толщи горных пород, они используются при изучении трещиноватости горных пород с жесткими связями (скальных).
Наибольшее применение при гидрогеологических и инженерно- геологических исследованиях получили электрические методы, объединяющие электроразведку (исследование с поверхности земли) и электрический каротаж (изучение разрезов буровых скважин). К электроразведке относится электрическое профилирование и электрическое зондирование, использующие распределение в земле постоянного электрического тока. Каротаж скважин основан на различии электрического сопротивления отдельных грунтов
(удельное электрическое сопротивление грунтов). Электрические методы
(электроразведка методом вертикального электрического зондирования
(ВЭЗ) и электропрофилирования (ЭП), метод резистивиметрии, каротаж и др.) применяются при определении глубины залегания, общей минерализации, направления и скорости движения грунтовых вод.
Геотермические методы основаны в основном на изучении естественных температурных полей. Грунты характеризуются при этом теплопроводностью, теплоемкостью и температуропроводностью.
Большое влияние на формирование температурного поля оказывают подземные воды. Поэтому при гидрогеологических исследованиях термометрические методы имеют большое значение.

201
Ядерные методы используются для определения показателей основных физических свойств грунтов и закономерностей движения подземных вод в природных и измененных (в результате вмешательства человека в природную среду) условиях. Для определения объемной массы применяются методы гамма-излучения, а для определения влажности – метод нейтронного излучения. При гидрогеологических исследованиях ядерные методы прежде всего используются для определения скорости движения подземных вод. Радиоактивные изотопы служат в качестве индикаторов (йод-131, цирконий-95, цезий-137, фосфор-32, сера-35).
Они применяются также для изучения движения подземных вод в региональном масштабе, перемещения промышленных стоков в подземных водах. В ряде стран широко используются радиоактивные и стабильные изотопы, входящие в состав молекул воды или движущихся вместе с водой. К ним относятся тритий, углерод-13, дейтерий и кислород-18.
В отличие от разведочных и других прямых методов, геофизические методы являются косвенными. Поэтому одним из основных показателей, определяющих целесообразность применения этих методов, является их большая экономическая эффективность в сравнении с прямыми методами, применяемыми в гидрогеологии и инженерной геологии.

Вопрос 5. Опытные полевые работы.
Опытные полевые работы можно разделить на гидрогеологические и инженерно-геологические. К гидрогеологическим относятся работы по определению эксплуатационных запасов и ресурсов подземных вод, направления и скорости движения грунтовых вод, водопроницаемости и других гидрогеологических параметров грунтов в зонах аэрации и насыщения. К инженерно-геологическим относятся опыты по определению влажности, плотности и механических свойств грунтов.
Гидрогеологические работы.
Гидрогеологическими параметрами называют некоторые величины, характеризующие условия фильтрации подземных вод. К ним относятся коэффициент фильтрации
(К), коэффициент уровнепроводности для ненапорного водоносного горизонта
,
коэффициент пьезопроводности напорного пласта

202
,
водоотдача или недостаток насыщения (μ), водопроводимость пласта (Т = К m), приведенный радиус влияния (R). При слоистой водоносной толще воды могут перетекать из одного водоносного слоя в другой через слабоводопроницаемый слой. Количественно перетекание оценивается фактором перетекания
,
где
К' – коэффициент фильтрации;
т' – мощность слабоводопроницаемого слоя.
Гидрогеологические параметры определяются различными методами: опытными откачками, опытными наливами в шурфы и скважины, лабораторными методами, расчетом или моделированием, наблюдениями за режимом уровня подземных вод и опытами с помощью индикаторов.
Кроме того, используются экспресс-методы
– кратковременные откачки или наливы воды в скважину с последующим наблюдением за скоростью восстановления уровня воды в скважине.
Инженерно-геологические работы.
При полевых исследованиях грунтов определяются их плотность, влажность и механические свойства. Для определения механических свойств, плотности и влажности грунтов используются пробные нагрузки в шурфах и скважинах на штампы, статическое и динамическое зондирование (пенетрация), лопастные установки для определения сопротивления грунтов сдвигу, методы с использованием радиоактивных изотопов. Пробные нагрузки на штампы в шурфах и скважинах применяют для определения сопротивления грунтов сжатию.
В настоящее время разработаны новые методы для определения механических свойств грунтов
(пенетрация, илизондирование, вращательный срез и прессиометрия). Зондирование, или пенетрация, основано на свойстве грунтов оказывать сопротивление внедрению в них наконечников различных форм и размеров. В зависимости от способов внедрения наконечников зондирование может быть статическим
(вдавливание наконечника) и динамическим (забивка наконечника).
Сопротивление грунтов (водонасыщенных глинистых, текучей или мягкопластичной консистенции) сдвигу в скважинах может определяться с помощью лопастных установок (крыльчаток). Для определения модуля деформации грунта, вскрытого скважиной, может быть использован

203 способ обжатия грунта прессиометром, для чего в резиновые камеры прессиометра накачивается вода, акамеры передают давление на грунты стенок скважин.
Вопрос 6. Стационарные наблюдения.
При производстве гидрогеологических и инженерно-геологических исследований по специальной программе выполняются стационарные наблюдения за ходом геологических процессов. Длительность наблюдений – от одного года и больше. В пределах мелиоративных систем и крупных гидротехнических сооружений наблюдения за наиболее важными процессами производятся и в период эксплуатации. К числу таких процессов относятся оползание склонов и откосов, просадка грунтов, селевые потоки, переработка берегов водохранилищ, движение подземных вод, процессы изменения состава подземных вод и др. При проектировании, а затем и при эксплуатации гидромелиоративных систем к наиболее важным стационарным исследованиям следует отнести изучение режима и баланса подземных и особенно грунтовых вод, а на оросительных системах – и солевого баланса грунтовых вод и зоны аэрации.
Для решения этих вопросов в районе размещения гидротехнических сооружений и в пределах оросительных и осушительных систем создается сеть наблюдательных постов (в пределах склонов, мелиорируемых площадей, берегов водохранилищ и др.), режимных скважин, шурфов и опытных участков.
Знание режима подземных вод является важной государственной задачей также и для планирования развития народного хозяйства. В
России созданы специальные опорные гидрогеологические станции, которые изучают по особой программе режим подземных, преимущественно грунтовых вод. Станции располагают сетью гидрогеологических створов, включающих режимные скважины для систематических наблюдений за уровнем вод, их температурой и составом. На опытных площадках при помощи специальных приборов изучаются элементы водного и солевого баланса подземных вод.
Методика изучения водного и солевого режима и баланса грунтовых вод на мелиорируемых землях изложена в специальной литературе.
Результаты изучения режима подземных вод на исследуемой территории и определения элементов баланса на опытных участках используются для установления баланса (водного и солевого) грунтовых вод, выделенных при гидрогеологическом районировании площадей и всей территории. Они служат также основой для расчетов прогноза режима и баланса грунтовых вод и расчетов дренажей при проведении на исследуемой территории осушительных или оросительных мелиорации.
Для контроля над состоянием мелиорируемых земель наблюдения за