Материал: Характеристика фильтрации жидкости в слабопроницаемых грунтах

Инженерная геология

скольку при большой его длительности на поверхности образцов образуется корка, что приводит к изменению объема защемленного в поровом пространстве воздуха; температура воды, которая обуславливает вынос воздуха из грунта или накопление его в поровом пространстве.

Анализ опытов по определению фильтрационных параметров грунтов и проведенных экспериментальных исследований процесса фильтрации в глинистых грунтах позволяют сформулировать основные требования к проведению испытаний, цель которых является получение значений коэффициента фильтрации грунтов зоны аэрации. Схема проведения опыта должна обеспечивать [3]: одновременность фильтрационного потока в условиях насыщенного и квазинасыщенного состояния грунта; получение информации о количестве защемленноговоздуха в грунте; небольшую продолжительность опыта.

Ни один из существующих полевых методов определения водопроницаемости грунтов не удовлетворяет этим требованиям, и практически очень сложно обозначить реальные перспективы их усовершенствования. Лабораторные методы также не удовлетворяют всем перечисленным требованиям, однако, возможностей для их совершенствования несравненно больше.

Впроцессе опытов изучались лессовые просадочные суглинки, отобранные с площадок в зоне предполагаемого жилищного строительства и аварийных объектов г. Элисты.

Грунты неводонасыщенные представляют многофазную систему. Следовательно, в опытах на проницаемость необходимо учитывать фазы грунта, влияющие на нее (вода, воздух, водорастворимая минеральная часть и др.). Водорастворимые соли, выщелачиваясь при фильтрации воды, увеличивают пористость, которая в то же время снижается под воздействием от собственного веса и приложенной нагрузки. При анализе ранее проведенных исследований четкой закономерности не обнаружено, но на скорость фильтрации воды в грунтах очень сильно влияют химический состав растворителя и его температура: чем агрессивней растворитель и чем больше температура, тем выше скорость.

На проницаемость грунтов существенно влияет нагрузка на образец [2, 4], которая вызывает «закрытие активных пор», «защемление» воздуха, что приводит к снижению коэффициента фильтрации. Коэффициент фильтрации Кф является показателем водопроницаемости грунтов, то есть показателем их способности фильтровать через себя определенное количество воды в единицу времени.

Влабораторных условиях опыты на фильтрацию нами проводились под арретиром и при постоянном градиенте напора с использованием компресси- онно-фильтрационных приборов типа Ф-1 м. При сравнении коэффициентов фильтрации, полученных в режиме нисходящего и восходящего потоков, результаты согласуются в пределах точности экспериментов. Следовательно, предложенная методика может быть использована для определения фильтрационных свойств лессовых просадочных грунтов региона.

Для исследованных лессовых просадочных грунтов после анализа полученных результатов приняты значения Кф = 0,40 – 0,42 м/сутки. Немаловажное значение в величине Кф играет структура лессового грунта. Как правило, грунты зернистой структуры имеют фильтрационную способность выше, чем

узернисто-агрегативной и тем более агрегативной. Увеличение плотности грунтов уменьшает скорость фильтрации.

Наличие погребенных почвенных горизонтов и горизонтов вторичных карбонатов и гипса резкоснижает величинуКф; как правило, эти горизонты являются полуводоупорами и служат одной из причин формированияверховодок.

228

Геология, география и глобальная энергия. 2012. № 4 (47)

С увеличением степени дисперсности грунтов величина Кф уменьшается. Наличие гидрофильных минералов типа монтмориллонита понижает Кф на 20 – 30 %. Глинистые грунты гидрослюдистокаолинитового состава обладают водопроницаемостью выше, чем монтмориллонитового состава.

На створах, приуроченных к возможным источникам теплового загрязнения грунтовых вод или зоны аэрации, следует наряду с гидрофизическими наблюдениями проводить измерения температуры. Информация о наличии температурных градиентов по вертикальной и горизонтальным координатам позволит судить о реальности перемещения тепловых потоков, о предполагаемых фазовых переходах влаги и оценить роль температурных градиентов в горизонтальных перемещениях в жидком и парообразном состояниях.

Список литературы

1.Аверьянов С. Ф. Фильтрация из каналов и ее влияние на режим грунтовых вод / С. Ф. Аверьянов. – Москва : КолосС, 1982. – 237 с.

2.Дорджиев А. Г. Влияние нагрузки на водонасыщение лессовидных грунтов

/А. Г. Дорджиев // Труды Республиканской научно-практической конференции. –

Элиста, 1987. – С. 33–35.

3.Дорджиев А. Г. Влияние схемы испытания на определение проницаемости лессовидных грунтов / А. Г. Дорджиев, Г. Г. Пюрбеев // Труды научно-практической конференции КГУ. – 1989. – С. 85–86.

4.Дорджиев А. Г. Влияние защемленного воздуха на проницаемость грунтов

/А. Г. Дорджиев // Труды VI Республиканской научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. – Элиста, 1990. – С. 62–64.

5.Дорджиев А. Г. Моделирование водопроницаемости грунтов зоны аэрации в лабораторных условиях / А. Г. Дорджиев // Труды VI научно-практической конфе-

ренции КГУ. – Элиста, 1990. – С. 268–270.

6.Полубаринова-Кочина П. Я. Теория движения грунтовых вод / П. Я. Полуба- ринова-Кочина. – Москва : Наука, 1977. – 664 с.

7.Теоретические основы инженерной геологии. Механико-математические основы // под ред. Е. М. Сергеева. – Москва : Недра, 1986. – 245 с.

8.Фильтрация из хранилищ и прудов / под ред. Н. Н. Веригина. – Москва : Ко-

лосС, 1975. – 304 с.

9.Шестаков В. М. Динамика подземных вод / В. М. Шестакова. – Москва: Издво Московского государственного университета, 1979. – 356 с.

References

1.Averyanov S. F. Filtratsiya iz kanalov i ee vliyanie na rezhim gruntovykh vod [Filtering of the channels and its impact on the groundwater regime]. Mosow: KolosS, 1982, 237 p.

2.Dordzhiev A. G. Vliyanie nagruzki na vodonasyshchenie lessovidnykh gruntov

[Load effect on water saturation loess soils]. Trudy Respublikanskoy nauchnoprakticheskoy konferentsii[Works of the Republican Scientific and Practical Conference], Elista, 1987, pp. 33–35.

3.Dordzhiev A. G., Pyurbeev G. G. Vliyanie skhemy ispytaniya na opredelenie pronitsaemosti lessovidnykh gruntov [Influence diagrams test to determine the permeability of loess soils]. Trudy nauchno-prakticheskoy konferentsii KGU [Works of Scientific and Practical Conference of Kalmyk State University], 1989, pp. 85–86.

4.Dordzhiev A. G. Vliyanie zashchemlennogo vozdukha na pronitsaemost gruntov

[Influence of entrapped air on the permeability of soils]. Trudy VI Respublikanskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii molodykh uchenykh i spetsialistov [Works of the VI Republican Scientific Conference of Young Scientists and Specialists], Elista, 1990, pp. 62–64.

5.Dordzhiev A. G. Modelirovanie vodopronitsaemosti gruntov zony aeratsii v laboratornykh usloviyakh [Modeling permeabilitysoil aeration zone in the laboratory]. Trudy VI nauchno-prakticheskoy konferentsii KGU [Works of VI Scientific and Practical Conference of Kalmyk State University], Elista, 1990, pp. 268–270.

229

Инженерная геология

6.Polubarinova-Kochina P. Ya. Teoriya dvizheniya gruntovykh vod [The theory of groundwater flow]. Moscow: Nauka, 1977, 664 p.

7.Sergeev Ye. M. Teoreticheskie osnovy inzhenernoy geologii. Mekhanikomatematicheskie osnovy [Theoretical foundations of engineering geology. Mechanical and mathematical foundations]. Moscow: Nedra, 1986,245 p.

8.Verigin N. N. Filtratsiya iz khranilishch i prudov [Filtering of the stores and ponds]. Moscow: KolosS, 1975, 304 p.

9.Shestakov V. M. Dinamika podzemnykh vod [Dynamics of groundwater]. Moscow: Publishing House of Moscow State University, 1979, 356 p.

230