Оборудование для опытных нагнетаний
Приборы для замеров уровней, температуры и расходов воды
Приборы и комплекты для опробования водоносных пластов
Пробоотборники.
В основу подбора фильтров должны быть положены следующие требования:
- необходимая механическая прочность против химической коррозии и эрозионного воздействия воды;
- минимальные диаметры фильтровых каркасов и максимальный пропуск воды;
Классификации фильтров по назначению:
Фильтры для водоснабжения и дренажа, рас-е на длительный срок эксплуатации (10-15 лет и более).
Фильтры для оборудования скважин на воду с ограниченным сроком эксплуатации - от нескольких месяцев до нескольких лет. К этой группе относятся фильтры, устанавливаемые в скважинах для временного водоснабжения, водопонижения и проведения опытных откачек при разведочных работах.
3. Фильтры, устанавливаемые в скважинах, предназначенные для проведения длительных стационарных наблюдений за режимом подземных вод (не эксплуатационные).
По конструктивным особенностям:
Дырчатые;
. Щелевые;
Сетчатые – это все трубчатые.
.Каркасно-стержневые (стержневые).
.Гравийные.
Типы фильтров водозаборных скважин:
а- дырчатый;
б - щелевой;
в - каркасно-стержневой;
г - проволочный;
д - с водоприемной поверхностью из штампового стального листа;
е -сетчатый;
ж-гравийно-засыпной
Расчет фильтра.Размеры проходных отверстий фильтров водозаборных скважин (СНиП 2.04.02-84) в практике водоснабжения принимают в зависимости от крупности частиц водоносной породы: d10, d50 и d60 - размеров, меньше которых в водоносном пласте содержится соответственно 10, 50 и 60% по массе частиц; а также в зависимости от величины k„ = d6o/d10- коэффициента неоднородности породы.
Гидрогеологическая съемка территории ставит своей целью изучение гидрогеологических условий и картирование составляющих их элементов, таких как:
- распространение водоносных и не водоносных пород;
- залегание водоносных и не водоносных пород;
- основные параметры водоносных и не водоносных пород;
- литология водоносных и не водоносных пород;
- водные свойства водоносных и не водоносных пород;
- химическая характеристика подземных вод.
Гидрогеологическая съемка должна оценить особенности питания и разгрузки подземных вод, взаимосвязь водоносных горизонтов. Влияние таких природных факторов на формирование ресурсов и состава подземных вод как геологические, геоморфологические, гидрологические, климатические, биогенные, технологические и др.
Главная задача гидрогеологической съемки - составление гидрогеологических карт, которые являются основой для поисков подземных вод, выявления закономерностей их распространения и формирования, определения путей рационального, комплексного использования и охраны вод от загрязнения, прогноза их режима, реконструкции гидрогеологических условий прошлых эпох.
Гидрогеологическая съемка подразделяется на:
- мелкомасштабную (масштабы 1:1 000 000 – 1:500 000);
- среднемасштабную (масштабы 1:200 000, 1:100 000);
- крупномасштабную (масштабы 1:50 000 и крупнее).
В настоящее время при проведении гидрогеологической съемки применяются следующие виды и методы исследований:
1) аэрофотосъемка и дешифрирование аэрофотоснимков;
2) аэровизуальные и наземные визуальные наблюдения (геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические, геоботанические, геокриологические, инженерно-геологические);
3) бурение (картировочное, поисковое, параметрическое, зондировочное), шурфование и расчистки;
4) опытно-фильтрационные работы;
5) наблюдения за режимом подземных вод;
6) геофизические исследования;
7) гидрохимические и радиогидрогеологические исследования;
8) лабораторные работы;
9) камеральные работы.
В зависимости от получаемых результатов выделяются прямые и косвенные метода изучения гидрогеологических условий. К прямым относятся такие методы при помощи, которых непосредственно изучаются объекты гидрогеологической съемки и картируемые характеристики их (визуальные и аэровизуальные, геолого-гидрогеологические, геокриологические и инженерно-геологические наблюдения, материалы бурения, опробования, гидрохимические и радиогидрогеологические исследования), а к косвенным — методы, посредством которых получают данные, в той или иной мере отражающие гидрогеологические особенности изучаемой местности (геоморфологические и геоботанические наблюдения, геофизические исследования, аэрофотосъемка и дешифрирование).
В начальной стадии работ объекты съемки и картируемые характеристики следует изучать посредством прямых методов в опорных естественных или искусственных разрезах и водопунктах. В процессе съемки для прослеживания по площади установленных данных и характеристик наряду с прямыми необходимо применять и косвенные методы.Последние используются также для составления вспомогательных схем и гидрогеологических карт по косвенным данным.
При выборе методов гидрогеологической съемки должны учитываться их эффективность и производительность. Наилучшие результаты получаются при комплексном применении нескольких методов, дополняющих друг друга. Наиболее рациональные сочетания методов, их объемов и последовательности проведения выбираются на основе всестороннего учета геолого-гидрогеологических условий изучаемой территории в целях обеспечения успешного решения поставленных перед съемкой задач в кратчайшие сроки и при минимальных затратах. Задача обоснования рационального комплекса исследований и проведения гидрогеологической съемки намечается в подготовительный период в процессе составления съемочных работ.
При гидрогеологической съемке основным видом работ являются маршрутные исследования, в процессе проведения которых осуществляются разнообразные наземные визуальные наблюдения: геологические, геоморфологические, гидрогеологические, гидрологические, геоботанические, геокриологические и инженерно-геологические. При общей гидрогеологической съемке проводятся также геофизические работы, бурение скважин и гидрогеологическое опробование естественных и искусственных водопроявлений, аэрофотосъемка и аэровизуальные наблюдения (особенно в районах затрудненной проходимости).
Гидрогеология — наука о происхождении, условиях залегания, закономерностях распространения и движения подземных вод в земной коре, их физических свойствах, химическом составе, а также об их режиме и процессах взаимодействия горными породами.
Соколов первый геолог, который провёл гидрогеологическую съёмку в районе Поволжья.
Разделы гидрогеологии: нефтяная и нефтепромысловая гидрогеология; рудничная гидрогеология; мелиоративная гидрогеология; гидрогеохимия.
Гидрогеология имеет тесную взаимосвязь со следующими науками: Динамика п.в. - наука о движении п.в.; Региональная гидрогеология - наука о формировании п.в. в отдельных районах и регионах. Структурная г/г.
Вернадский - основатель науки геохимии; Павловский - основатель подземной гидравлики.
Также знаменитые ученые - Лебедев, Каменский, Овчинников, Толстихин.
Большим вкладом в науку о подземных водах явилась работа А. Н. Семихатова «Подземные воды СССР» (1934 г) в которой четко показаны закономерности распределения подземных вод в зависимости отгеоструктурных особенностей, намечены контуры артезианских бассейнов.
Каменский является одним из основоположников таких научно-учебных курсов, как «Динамика Подземных вод», «Поиски и разведка подземных вод». А. М. Овчинников является одним из основоположников учения о минеральных водах, гидрогеохимии и палеогидрогеологии.
Можно выделить три этапа изучения подземных вод: 1) накопления опыта использования подземных вод (X—XVII вв.); 2) первых научных обобщений сведений.о подземных водах (XVIII — середина XIX в.); 3) становление гидрогеологии как самостоятельной науки (вторая половина XIX и начало XX вв.)
2) Основной фундаментальной проблемой современной гидрогеологии является формирование подземных вод. Это - проблема, состоящая из формирования ресурсов подземных вод и их состава в четырехмерном пространстве. К числу прикладных проблем относятся поиски и разведка месторождений пресных питьевых подземных вод, а также подземных вод, используемых в различных хозяйственных целях: технологические процессы производства, заводнение нефтяных залежей и осушение месторождений полезных ископаемых и др., использование химического и газового состава подземных вод при поисках месторождений полезных ископаемых (нефти, газа, полиметаллов и др.). В последние годы решаются проблемы захоронения промстоков в недра. Таким образом, прикладные задачи гидрогеологии связаны с использованием подземных вод для различных целей
СП 493.1325800.2020
Инженерные изыскания для строительства в районах распространения ММГ выполняют для получения достоверных и достаточных материалов и данных о природных условиях территории (инженерно-геодезических; инженерно-геологических, в том числе инженерно-геокриологических; инженерно-гидрометеорологических и инженерно- экологических условиях), и прогноза их изменений.
При строительстве в районах распространения ММГ применяют один из следующих принципов использования грунтов в качестве оснований:
- принцип I: грунты основания используются в мерзлом или промораживаемом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение периода эксплуатации сооружения;
- принцип II: грунты основания используются в оттаянном (талом) или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).
При выполнении инженерных изысканий в районах распространения ММГ необходимо предусматривать и осуществлять мероприятия, допускающие минимальные нарушения сложившихся инженерно-геокриологических условий при проведении отдельных видов работ в составе инженерных изысканий для предотвращения активизации геокриологических процессов (в том числе, исключать передвижение в летний период на транспортных средствах, нарушающих почвенно-растительный покров).
Один из основных этапов исследования – изучение механических свойств грунтовой породы, в частности ее деформационных параметров. Для этого чаще всего используют компрессионный метод, который подразумевает воздействие на грунт высоким давлением. Это приводит к уплотнению образца, но исключает его разрушение и боковое расширение.
При компрессионном исследовании определяют:
плотность грунтовых образцов,
плотность более мелких грунтовых частиц,
естественную влажность грунта.
Определение сжимаемости – один из этапов компрессионного испытания грунта. Этот параметр выступает в качестве расчетного модуля деформации почв, который нужен для определения усадки сооружения. Он помогает изучить почву и понять, можно ли ее использовать в качестве основания для возводимого сооружения. Как только под воздействием нагрузки она начинает сжиматься, запускается процесс осадки.
После проведения испытания образцы грунта распределяют по категориям:
сильно сжимаемые,
незначительно сжимаемые,
средней степени сжатия.
При постоянном механическом воздействии изменения грунтовых пород могут быть упругими или пластическими. В первом случае нагрузка не разрушает структуру связей и оболочки, поэтому снижение компрессионной нагрузки приводит к восстановлению деформации. О пластических изменениях говорят тогда, когда разрушается скелет и связи между отдельными частицами. Как правило, на скальных породах они появляются быстрее, чем на глинистой земле.
Выделяют два вида пластических деформаций:
объемные, при которых поры уплотняются;
сдвиговые, при которых почва теряет исходную форму или разрушается.
Испытания грунтов в лабораторных условиях или на строительной площадке помогают предупредить пластические деформации земли, на которой строится объект, и предотвратить разрушение фундамента.
Ход работы
На следующем этапе компрессионного испытания грунт, заключенный в кольцо, переносят в цилиндрическую камеру одометра. На его дне располагаются отверстия для удаления влаги, выступающей из образца, а под ним – емкость для ее отвода. На пробу воздействуют дырчатым поршнем, который позволяет влаге и воздуху свободно выходить из пор. Давление на него оказывает центрирующий шар. Чтобы в процессе из цилиндрической камеры не выдавливались грунтовые частицы, между исследуемым образцом, стенками одометра и поршнем прокладывают фильтровальную бумагу.
Компрессионное сжатие увеличивают ступенчатым образом. На новую ступень переходят только после того, как достигнута условная стабилизация деформации. Точкой отсчета считается природная нагрузка почвы, для вычисления которой используют удельный вес и высоту используемого образца.
На каждой следующей ступени давление увеличивается на 0,5 МПа (кгс/кв. см). Обычно интервал между сменами составляет 20 мин. Конечную степень сжатия определяют путем сложения природной и проектной нагрузки. Разгрузка в обратном порядке проводится по этому же алгоритму.
Обработка результатов
По окончании компрессионного испытания грунта инженеры лаборатории разбирают одометр. Если опыт ставился в водной среде, из прибора удаляют влагу. Часть пробы отправляется в стеклянный бюкс, в котором затем определяется его конечная влажность. Результаты опыта записывают в журнал. Здесь в основном столбце указывают вертикальное давление, которым воздействовали на опытный образец, а в остальных:
показания индикатора;
относительную и абсолютную деформации;
коэффициенты пористости, сжимаемости и относительной сжимаемости;
модуль линейной деформации.
Если исследованию подвергалась супесь, суглинок или засоленный песок, определяют начальное давление, если песок, органическая или глинистая почва – коэффициент консолидации.
1. Площадные: а) ВЭЗ – поиск водоносных структур, залегания водоносных и водоупорных слоев.
б) сейсморазведка – поиск перспективных структур, расчленение разреза, изучение особенностей залегания кристаллического фундамента.
Площадные геофизические исследования выполняются на поисковой и стадии предварительной разведки и сопровождаются минимальным объемом параметрического бурения. Редко на стадии детальной разведки.
2. ГИС: проводят на всех стадиях.
Цель: уточнение геологического разреза, интервалов продуктивных горизонтов; предварительная ориентировочная кач. хар-ка фильтрационных свойств; изучение технического состояния скважины.
Количественная оценка расхода потока, гидравлической взаимосвязи между горизонтами – расходометрия.
Дает возможность установить в разрезе местоположение притока или поглощения воды – резистивиметрия;
Оценка температуры воды – термометрия;
Оценка технического состояния скважин – кавернометрия, фотокаротаж, дефектометрия.
Оценка геологического разреза НГК – глины, ГК – пески;
ПС (естественных потенциалов), КС(кажущегося сопротивления) – песчано-глинистые породы, карбонатный разрез, изверженнные породы; ГК, НГК – массовые поиски радиоактивных элементов.
Горнопроходческие работы: заключаются в проходке шурфов. Цель:
1) изучение геол. строения зоны аэрации;
2) проведение в шурфах ОФР для изучения проницаемости пород этой зоны; 3) отбор проб пород из стенок шурфа с нарушенной и не нарушенной структурой для определения их физико-механических свойств.
Буровые: осуществляются для вскрытия п.в и их опробования, т.е. проведение ОФР на различ виды анализа.
Способы проходки скважин:
1) вращательный – колонковый (предусматривает отбор керна);
2) вращательный роторный (не предусматривает отбор керна);
3) пневмобурение;
4) ударно-механический– бурение осуществляется фрезой в рыхлых не литифицированных породах.
Категории буровых скважин:
1) Стадия региональных исследований:
а) зондировочные;
б) картировочные;
в) опорные;
2) Поисковая стадия: поисковые скважины, глубина определяется мощностью перспективного подразделения, выявленного в результате съемки.
3) Оценка перспективного участка:
а) разведочные скважины (центральные скважины опытных кустов);
б) наблюдательные – скважины расположены по лучам опытных кустов.
4) Разведка МПВ: а) разведочно-эксплуатационные – центральные скважины опытных кустов; в) наблюдательные.
5) Эксплуатационная разведка МПВ:
а) разведочно-эксплуатационные;
б) наблюдательные.
Класс-я п.в:
I) по t-ре, 5 классов: а) холодные до 20 С0; б) теплые 20-36; в) горячие (термальные) 36-42; г) очень горячие (гипотермальные) 42-100; д) перегретые (парогидротермы) более 100-250.
II) поусл-ям распределения в разрезе г.п, 3 класса:
1) верховодка –времен-е или сезон-е скопление п.в. в зоне аэрации, залег близко от пов-ти. Она исчезает вслед-ие почв-го испарения или просачив-я вниз, или стекания по краям линзы. Мощ-ть пород, насыщ-х верховодкой всред-м 0,4-1 м, местами 2-5м (причина заболачивания);
2) грунтовые безнап-е воды –к ним относят воды 1-го от пов-ти водонос-го горизонта, залег-е на выдер-м водонепрониц-м пласте. Обл-ти питания и распростр-я грунтовых вод совпадают;
3) артезианские –п.в, наход-ся в водонос-х горизонтах, перекрытых и подстил-х водоупорными или относит-но водоупорными пластами, и облад-щие напором, кот-й обуслав-ет подъем УВ над их кровлей при вскрытии воды скв-ми;
III) по минерализации:
1) пресные до 1 г/л;
2) слабосолоноватые 1-3 г/л;
3) сильносолоноватые 3-10;
4) соленые 10-36;
5) рассолы или высокоминерализованные более 36;