Основной закон фильтрации и его математическое выражение.

Водопроницаемость — способность пропускать гравитационную воду через поры грунтов и трещины скальных грунтов. Чем больше размер пор и трещин, тем выше водопроницаемость пород. Водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации, представляющим собой скорость движения подземной воды при гидравлическом градиенте I, равном 1. По величине Кф грунты разделяют на: водонепроницаемые, полупроницаемые, непроницаемые. Отношение разности напора ΔH к длине пути фильтрации l называют гидравлическим уклоном. Современная теория движения подземных вод базируется на законе Дарси:, где – расход воды; Кф – коэффициент фильтрации; А – площадь поперечного сечения потока воды,; ΔH – разность напоров;– длина пути фильтраци.

V=K_fI – закон Дарси

37. Методы определения коэффициента фильтрации и факторы, влияющие на его величину.

- Полевой. На местности бурят несколько колодцев. В один из них добавляют подкрашенную жидкость, в другом засекают ее время появления и замеряют уровень воды, откачивая жидкость.

- Лабораторный. В цилиндр с диаметром D помещают испытываемый образец. Сверху вниз пропускают воду. Уровни в пьезометрах поднимаются на определенную высоту. Замеряя разность уровней и деля на расстояние между пьезометрами получаем гидравлический уклон.Расход замеряют объемным методом.

- Аналитический. Определяют коэффициент фильтрации с помощью формул через другие коэффициенты.

- Табличный. По соответствующим таблицам, справочникам для определенного вида грунта находят коэффициент фильтрации.

38. Виды подземных потоков. Существует три основные вида подземных потоков: верховодка, грунтовые и артезианские. Все эти виды имеют одно основное различие – это условия и уровень залегания. Уровень залегания верховодки самый маленький, она находится ближе к поверхности земли. Запасы воды у верховодки относительно не велики, и зависят напрямую от уровня осадков. Зимой или засушливым летом ее практически нет. Грунтовые воды являются первыми водами водоносного горизонта. Выкопав колодец, вода набрала свой уровень, и будет держать его постоянно. В тех местах, где грунтовые воды выходят на поверхность, начинают бить родники. Артезианские воды уже относятся к водам с избыточным давлением, и располагаются на довольно большой глубине. Самостоятельно пробить скважину, а тем более вырыть колодец практически невозможно.

39. Различия в характере тектонических движений и магматизме в различных структурах земной коры. Процессы внутренней динамики можно подразделить на: магматизма; метаморфизма (большие давления и температура); тектонические. Движения земной коры с её деформациями и изменением залегания пород называются тектоническими процессами. Их можно разделить на: колебательные - медленные поднятия и опускания участков земной коры с образованием крупных выпуклостей и прогибов; складчатые - смятие горизонтальных слоев земной коры в складки без их разрыва; разрывные - с разрывом слоев и массивов горных пород.

40. Виды землетрясений. Вулканические землетрясения — разновидность землетрясений, при которых землетрясение возникает в результате высокого напряжения в недрах вулкана. Причина таких землетрясений — лава, вулканический газ. Землетрясения этого типа слабы, но продолжаются долго. Техногенные землетрясения вызываться деятельностью человека. Масса воды, накопленная в водохранилищах, своим весом увеличивает давление в горных породах, а просачивающаяся вода понижает предел прочности горных пород. Обвальные землетрясения вызваны обвалами и большими оползнями. Землетрясение может быть вызвано и искусственно: например, взрывом большого количества взрывчатых веществ или же при подземном ядерном взрыве.

41. Сейсмическое ускорение, коэффициент сейсмичности и балльность землетрясения. Балльность землетрясения - интенсивность землетрясения, выраженная в баллах; принята 12-балльная шкала. При определении бальности учитывается: показания сейсмологических станций, характер повреждений зданий и сооружений, остаточные явления в грунтах и изменения режима грунтовых и наземных вод. 1-4 - слабые; 5-7 - сильные; 8 - разрушительные; 9 - опустошительные; 10 - уничтожающие; 11 - катастрофы; 12 - сильные катастрофы.

Сила землетрясений характеризуется также величиной сейсмического ускорения а, представляющий собой смещение поверхности Земли а единицу времени, определяемый особыми приборами – аксельрометрами. Оно характеризует ускорение, которое приобретают частицы пород на поверхности Земли вод воздействием сейсмических волн. Сейсмическое ускорение выражают через амплитуду колебаний сейсмических волн A и их период T:

a=A-

Коэффициент сейсмичности - отношение значения максимального ускорения к ускорению силы тяжести: К=a/g.

42. Влияние рельефа местности, состава пород, условий залегания и обводненности их на силу землетрясения. Для измерения силы землетрясения используются две шкалы: одна для измерения интенсивности и другая для измерения магнитуды. Шкала магнитуд различает землетрясения по величине магнитуды, которая является относительной энергетической характеристикой землетрясения. Интенсивность землетрясения - это степень сотрясения грунта на поверхности Земли, ощущаемого в различных точках зоны воздействия землетрясения. Величина интенсивности определяется на основании оценки фактических разрушений, воздействия на предметы, здания и почву, последствий для людей.

Повышенная сейсмическая активность наблюдается в зонах:

1. сочленения геологических структур, имеющих разное строение и испытывающих вертикальные движения разной интенсивности.

2. Периферийных участков геологических структур, испытывающих вертикальные движения и большими скоростями.

3. Неоднократное изменение направленности вертикальных движений, т.е. чередование поднятий и прогибаний.

Региональные факторы:

1. мощность покровных рыхлых осадочных пород и состав постилающих пород, т. к. они обладают разной способностью поглощать сейсмическую энергию.

2. Условия залегания горных пород(простирание наклонно залегающих слоев, складок и разрывов);интенсивность землетрясений на определенном расстоянии от эпицентра вкрест простирания структуры бывает на 1 балл меньше, чем на том же расстоянии вдоль их простирания.

3. Условия залегания крупных глубинных зон и разрывов; при распространении сейсмических волн вкрест их простирания происходят заметное поглощение сейсмической энергии и уменьшение интенсивности землетрясений в этом направлении.

Главные характеристики пород при оценке их сейсмоустойчивости – плотность, скорость распространения упругих волн и сейсмическая жесткость(сопротивление образованию деформаций). Участки с резкопересеченным, горным рельефом, высоки е и крутые склоны, особенно опасны в отношении землетрясений(+сели, оползни, обвалы).

Рыхлые породы, водонасыщенные, насыпные – очень сейсмонеустойчивые!

43. Оползень. Основные причины, необходимые для возникновения оползней; типы оползней и мероприятия по борьбе с ними. Оползень – движение грунтов на склонах рельефа под действием силы тяжести, без опрокидывания оползневого тела.

Причины: 1. Увеличение крутизны склона или откоса при их подрезке, подработке или подмывке; 2. Ослабление прочности пород из-за изменения их физического состояния при увлажнении, набухании, разуплотнении, выветривании и из-за развития в породе явлений ползучести. 3. Действие гидростатических и гидродинамических мил на воды. Вызывающих развитие фильтрационных деформаций(суффозий, выпоров и тд) 4. Изменение напряженного состояние горных пород в зоне формирования склона и строительства откоса. 5.внешние воздействия – сейсмические колебания, перегрузка склона, деятельность человека.

Виды: По масштабам оползни классифицируются на крупные, средние и мелкомасштабные. По скорости движения: исключительно быстрые(3 м/с), очень быстрые(0,3м/мин), быстрые(1,5м/сут),умеренные(1,5м/месяц), очень медленные(1,5м/год), исключительно медленные(0,06м/год)

По активности оползни подразделяются на активные и неактивные. Главными факторами здесь являются породы склонов и наличие влаги. В зависимости от количества влаги они делятся на сухие, слабо влажные, влажные и очень влажные. Например, очень влажные содержат такое количество воды, которая создает условия для жидкого течения.

По механизму процесса подразделяются: на оползни сдвига, выдавливания, вязкопластические, гидродинамическою выноса, внезапною разжижения. Часто имеют признаки комбинированного механизма

По мощности процесса оползни делятся на малые — до 10 тыс. м³, средние — от 11 до 100 тыс. м³, крупные — от 101 до 1000 тыс. м³, очень крупные — свыше 1000 тыс. м- вовлекаемой в процесс массы горных пород.

По месту образования они подразделяются на горные, подводные, смежные и искусственных земляных сооружений (котлованов, каналов, отвалов пород).

Методы борьбы – разглаживание склона; подпорная стена; подземные галереи; придавливают песком подошву оползня.