757

Очень часто проходка дренажных штолен для борьбы с обводненностью осуществляется на стадии эксплуатации тоннеля. В этом случае систематический дренаж оправдывается простотой ееэксплуатации.

Электродренажиприменяются пристроительномосушении водонасыщенныхглинистых грунтов сКф менее0,01м/сут. Поддействием электрического тока вода перемещается от металлического стержня (анода) к иглофильтру (катоду), а из него откачивается насосом.

В практике часто применяются комбинированные типы дренажа, объединяющие вертикальные и горизонтальные дрены. Примером сложной дренажной системы являются дренажные устройства в тоннелях. Они включают:

—внутритоннельные устройства: пристенные водоотводные лотки, водоотводные коллекторы (трубы в траншее) по оси проезжей части, смотровые колодцы и выпускные устройства;

—дренажные каналы в обделке тоннеля;

—за пределами обделки тоннеля:дренажныепрорези ввидештрабы, дренажные камеры, дренажные штольни, каптажные скважины, пробуренные из дренажных камер, штолен и водоотводных лотков.

Такимобразом,весь тоннельпредставляетсобойсложнуюдренажную систему, дренирующую массив горных пород.

Глава 13. РЕЖИМ, ЗАПАСЫ И ОХРАНА ПОДЗЕМНЫХ ВОД

Режимподземных вод — изменение вовремени их уровня, химического состава и расхода. Режим обусловлен неравномерностью выпадения атмосферных осадков в течение года. Максимальные уровни подземныхводхарактерныдляпериодавесеннегоснеготаяния(весенний максимум). Минимальные уровни отмечаются в конце лета и зимой. Разность между максимальным и минимальным уровнями подземных вод называют максимальной амплитудой колебания уровня.

Особенно интенсивно изменяется режим подземных вод при строительстве водохранилищ и потере воды из водонесущих коммуникаций городов. Так, послестроительства Новосибирскоговодохранилища уровень подземных вод поднялся на 7–9 м на территории полосой около 8 км.

При потере воды из водонесущих коммуникаций происходит под- топлениебольшинствагородовРоссии(Новосибирск,Ростов-на-Дону, Омск, Барнаул, Томск и др.).

общей мощностью до 3–4 м. Грунты характеризуются высокой пористостью, влажностью и повышенным содержаниеморганики. Грунты слабые, структурно неустойчивые.

Рис. 34. Схема строения поймы:

1 — песок мелкозернистый — русловой аллювий; 2 — ил; 3 — торф — старинный аллювий; 4 — суглинок бурый с органикой; 5 — песок тонкозернистый — пойменный аллювий; 6 — почвенно-растительный слой

Высота поймы над меженным уровнем воды в реке составляет 3– 5 м. Ширина поймы изменяется от нескольких метров умалых рек до 30кмукрупных(например, уОби ширина поймы врайонег. Новосибирска около 500 м, а в низовье, в районе г. Сургута — 34 км, при ширине русла в межень в 2 км).

Поверхность пойм обычно неровная, изрезана протоками, старичными озерами, включает большие массивы болот, пересечена песчаными гривами (рис. 35).

Со временем пойма перестает заливаться паводковыми водами и превращается в надпойменную террасу.

Рис. 35. Пойма р. Обь в районах устья р. Васюган:

1 — границы поймы; 2 — водораздельное плато; 3 — терраса; 4 — старицы

Надпойменные продольные террасы располагаются вдоль скло-

нов долины в виде слабонаклонных (почти горизонтальных) площадок.Каждаяизнихвсвоевремябылапоймами,врезультатеинтенсивной донной эрозии в связи спонижениембазиса эрозии река углубила свое русло, и поймы превратились в надпойменные террасы. Отсчет надпойменных террас ведетсяснизувверх (Iнадпойменная терраса, II и т.д.). В долинах равнинных рек бывает от трех до четырех террас аккумулятивногопроисхождения,сложенныхиз аллювиальныхотложений данной реки (рис. 36).

Таким образом, в результате геологической работы реки создают свои долины — корытообразные углубления в земной поверхности, имеющие уклон от верховья к устью. Так, в Оби абсолютные отметки уреза воды у Барнаула составляют 128 м, у Новосибирска — 93 м, в Обской губе они уменьшаются до нуля.

обрушенияоткосов котлованов, их оплывание. Основаниестен котлованов следует пригружать щебнем и галечником.

Дренажные штольни — горизонтальные, чаще слабонаклонные горные выработки, пройденные со склона рельефа и вскрывающие толщугорныхпородвглубинемассива.Онииспользуютсядляборьбы с обводненностьюпри строительствеи эксплуатации транспортных и гидротехнических тоннелей. Чащевсегоштольни проходятся с опережениемтоннеляи выполняютфункции нетолькодренажногоустройства, но и разведочно-транспортной выработки. Опережающая дренажная штольня, вскрывающая массив горных пород впереди тоннеля, позволяетспокойносброситьнапорныетрещинныеводывтоннель и исключить катастрофический «прорыв» подземных вод (рис. 66).

Рис. 66. Дренажная штольня, сравнение гидродинамической эффективности: а — штольня в массиве горных пород; б — формирование уровня воды при расположении штольни на одном уровне с тоннелем; в — уровень воды при расположении штольни ниже тоннеля; 1 — дренажная штольня; 2 — тоннель; 3 — водоупор; 4 — статический уровень воды; 5 — динамический уровень

Дренажный эффект штольни зависит от площади вскрытия водоносного горизонта (ее периметра) и глубины ее заложения по сравнению с заложением тоннеля.

Призаложенииштольнинаоднойглубинестоннелемонавыполняет защитную роль в основном поснятию гидростатическогодавления на обделку тоннеля и толькочастично по уменьшению водопритока в тоннель. Исходя из опыта осушения Северо-Муйского тоннеля, учитываяглубинузаложения тоннеля(200м)и егогабариты, А.Б. Сотниковпришелквыводу,чтодляосушениятоннелядокровлинеобходимо заложить штольню гипсометрически ниже его на 16 м. Для полного осушения тоннеля (до его подошвы) штольня должна быть гипсометрически ниже тоннеля на 26 м.

Рис. 64. Лучевой вакуумный дренаж:

1 — фундамент зданий; 2 — бетонный колодец; 3 — дренажные лучи; 4 — статический уровень воды; 5 — динамический уровень воды; 6 — водяной

насос; 7 — воздушный насос

Открытый водоотлив — наиболее простой и дешевый способ понижения уровня грунтовых вод (рис. 65), заключается в откачке водынасосомизкотлованов.Водномизугловкотлована выкапывает- сянебольшойводоприемник—зумф, вкоторомскапливаетсявода.По мере накопления воды в зумфе ее откачивают насосом.

Рис. 65. Открытый водоотлив из котлована:

1 — котлован; 2 — зумф; 3 — водоупор; 4 — статический уровень; 5 — динамический уровень (пониженный); 6 — пригрузка бортов котлована; 7 — насос

Открытый водоотлив применяется при понижении уровня воды в устойчивых, неоплывающих грунтах. В песках, супесях возможны

170

Рис. 36. Схематический разрез р. Обь в районе Барнаула:

1a — лёссовые супеси; 1б — супеси; 2 — суглинки; 3 — глины; 4а — пески; 4б — пески с включением гравия и гальки; аQIV — отложения поймы; а1QIII, а2QIII,

а3QIII — аллювий надпойменных террас (1, 2, 3-й); а4QIIImn — аллювий 4-й террасы, монастырская свита; saQIII — покровные лёссовые отложения; QI-IIkrd — отложения

краснодубровской свиты; N2kc — глины кочковской свиты

Для равнинных рек характерна большая ширина долин. Ширина долиныр.Обьврайонег.Барнауласоставляет60км,вг.Новосибирске уменьшается до 15 км (здесь она пересекает прочные скальные грунты) и далее в нижнем течении увеличивается до 150 км. Ширина долиныр.Иртышизменяетсяот15кмвверховьяхуг.Семипалатинска до 230 км у г. Тобольска.

Мощностьаллювиальныхгрунтоввдолинахрекразлична.Вдолине Средней Волги мощность аллювия составляет 20–25 м, р. Дон у г. Ростова-на-Дону — 25 м, р. Обь — до 40–45 м у г. Новосибирска. Строение долин рек Енисея, Урала, Белой, Томи и других, протекающихвпредгорныхрайонах, существенноотличаетсяотдолинравнинных рек. В качестве примера рассмотрим строение долин рек Томи и Ини. Названные реки пересекают северные территории Алтае-Саянс- кой горноскладчатой области, образованной в конце палеозойской эры. В это же время зародились эти реки.

123

Втечениемезозойской (180 млн лет) и первой половиныкайнозойской (50 млн лет) эр горноскладчатая область превратилась в плоскогорье. Реки выработали в толще скальных палеозойских пород свои долины и впадали в обширный озерный Западно-Сибирский бассейн позднего палеогена. И только в четвертичном периоде сформировалась р. Обь и перехватила потоки рек Томь и Иня. Таким образом, долины рек Томь и Иня, являющихся притоками р. Обь, значительно старше, чем долина главной водной артерии Западной Сибири.

Долины Томи, Енисея и других рек образовались в результате донной эрозии, их дно и борта сложены скальными палеозойскими породами. В результате длительной геологической деятельности водныепотоки сформировалисериюэрозионных,цокольныхиаккумулятивных террас и приобрели современный вид (рис. 37).

Рис. 37. Схематический разрез долины р. Томь в предорьях:

1 — русловой аллювий; 2 — старичный аллювий; 3 — пойменный аллювий; 4 — коренные палеозойские породы; 5 — уровень меженных вод; 6 — уровень

высоких вод. Элементы долины: Р — русло; П — пойма; 1-я НТ, 2-я НТ — первая и вторая надпойменные террасы, аккумулятивные; 3-я НТ — третья надпойменная терраса, цокольная; 4-я НТ — четвертая надпойменная терраса, эрозионная;

В — водораздел

Эрозионные террасы состоят из древних коренных горных пород, в которые река врезала террасовую площадку. Цокольные террасы

Пристенныйзакрытыйдренажприменяетсяприпониженииуровня грунтовых вод у подтопленных сооружений (рис. 63).

Рис. 63. Пристенный горизонтальный закрытый дренаж:

1 — фундамент; 2 — траншея; 3 — дренажная труба с фильтром; 4 — гравийная песчаная засыпка; 5 — статический уровень; 6 — динамический уровень;

7 — водоносный горизонт; 8 — глиняный замок

Вдоль стен сооружения проходится горизонтальная траншея до водоупора (глубиной от 5 до10 м). В траншеюукладываются дренажные перфорированные трубы диаметром 100–300 мм (керамические, асбестоцементные, полиэтиленовые с отверстиями). Для предохранения труб от заиления их обертывают фильтрующими материалами (стекловолокно, стеклосетка) и засыпают гравием, крупным песком. Вода по дренажным трубам выводится в смотровой колодец, из которого откачивается при помощи насоса.

Лучевыедренажипредставляютсобой водозаборысгоризонтальными лучами-дренами.Ихприменяютна подтопленных,плотнозастроенных городских территориях (рис. 64).

Из шахтного бетонного колодца диаметром 4–5 м и глубиной до 10 мзабуриваютсягоризонтальныеперфорированныетрубы(4–6шт.) диаметром 100–200 мм, длиной до 100 м. Трубы располагаются на высоте 2–3 м над дном колодца. Вода самотеком по дренам-лучам поступаетвколодец,аизколодца откачиваетсянасосом. Дляусиления притока воды в колодец устье колодца герметизируется, а колодец оборудуется вакуум-насосом. Дренажи, используемые при откачки водывакуум,—называютсявакуумными.Применяютсяонидляводо- понижения в грунтах с низкими фильтрационными свойствами (при

Кср = 0,05…0,5 м/сут).

канав обычно не более5 м. При оттокеводы из канавы за ее стенками статический уровень понижается, образуя депрессионную поверхность. Вода в канаву будет поступать с обеих сторон, поскольку возникает разность напора H – h на расстоянии радиуса влияния. Расход грунтового потока определяется по закону Дарси:

Q = KфFi = KфBhсрiср,

гдеKф —коэффициентфильтрации,м/сут;B—длинаканавы, м;hср — средняя мощность водоносного горизонта, hср = (H + h)/2, м; iср — среднее значение гидравлического градиента, iср = (H – h)/R.

Рис. 62. Приток воды к совершенным дренажным канавам:

1 — статический уровень грунтовых вод; 2 — динамический уровень; 3 — радиус влияния; H — мощность водоносного горизонта; h — мощность воды в канаве; S — понижение уровня воды

В итоге формула закона Дарси примет вид:

Посколькуводапоступаетсдвух сторон, величинупритокаследует удвоить, и тогда объемпритока вдренажнуюканаву, м3/сут,составит:

Q KфB H2 h2 . R

Объем притока воды в несовершенную канаву значительно меньше, определяется по формуле

t

Qнесов.к = Qсов.к H ,

где t — расстояние от дна несовершенной канавы до статического уровня воды.

состоят в нижней части из коренных пород, а в верхней части — из отложений, сформированных данной рекой.

Ширинадолиныреки Томь—до8км. Вдолиневыделяютсяпойма

ввиде изолированных сегментов и четыре надпойменные террасы. Для надпойменныхаккумулятивных террасхарактернопреобладание

встроении руслового аллювия (галечников, гравия, песков) мощностьюот12мвразрезепервойнадпойменнойтеррасыдо20мвчетвертой надпойменной террасе.

Для горных рек характерны узкие глубоковрезанные долины (теснины,ущелья,каньоны)сбольшимиуклонамидна.Какправило,русло рек заключено в прочные скальные грунты. Вдоль бортов долин наблюдаются полки эрозионныхтеррас, количествокоторыхдостигает двух десятков. В работе горных рек преобладает донная эрозия, на днеотлагаетсярусловой аллювий, представленный валунами и галечником.

Вречных долинах проявляется активная производственная деятельность человека. Все крупные города располагаются в речных долинах, на речных террасах. Коценкеаллювиальныхотложений как основанийсооружений следуетподходить дифференцированно,исходяизтого,чтосуществуютразныетипыгрунтов:русловой,старичный и пойменный, существенно отличающиеся по физико-механическим свойствам.

Выбормест мостовых переходов определяетсяпоперечным профилем долин, устойчивостью их склонов и надежностьюгрунтов в основании мостовых опор.

9.4. Геологическая работа моря. Грунты морского происхождения

Моряиокеаныимеютчрезвычайнобольшоезначениедляразвития земнойкорыиорганическогомира планеты.Площадьморейиокеанов составляет 70,8 % поверхности планеты. Средняя температура воды морей составляет17,4 °C, а атмосферы— 14,4°C, т.е. морепостоянно отдает часть тепла в атмосферу. Средняя соленость морской воды 3,5 %. В ее растворе находится до 40 химических элементов, в том числесодержание NaClсоставляет 27 %, MgCl — 4 %, MgSO4 — 2 %, CaCO3 —1г/л.Содержаниеуглекислогогаза—CO2 —в25разбольше, чем в атмосфере. Чрезвычайно богат органический мир моря, он

включает бентос— организмы дна морей, нектон —активноплаваю- щие, планктон — пассивно плавающие.

Разрушительная работа моря. Моря осуществляют гигантскую работупо разрушению, размывуберегов и формированию осадочных пород.

Разрушение берегов происходит при химическом растворении пород, механическомвоздействии морскихприливно-отливныхтечений и воздействии морских волн. Под действием удара морской волны (сила которой достигает 5 кг/см2) берег разрушается, происходит абразия(сбривание, соскабливание)морскогоберега.Обломки пород, образующиеся при разрушении, сносятся в море, малопрочные породыизмельчаютсядоразмераглинистыхчастиц,прочныеприобретают окатанную форму, отлагаются в прибрежной зоне. Наиболее интенсивно разрушаются обрывистые берега, у которых значительная глубина моря.

На пологих берегах, с незначительной глубиной моря, абразия проявляется в меньшей степени, формируется пляж. В результате абразии в прибрежной зоне образуются широкие абразионные террасы.Морскиеберегаврезультатеабразииразрушаютсясоскоростьюот несколькихсантиметровдо15мвгод,происходитинтенсивноеразрушение инженерных сооружений.

Защита берегов от размыва. Для укрепления берегов возводятся берегоукрепительные сооружения:

— волноотбойные каменные, бетонные стены, расположенные вдоль берега, принимающие на себя удары морских волн (рис. 38);

Рис. 38. Волноотбойная стена и овальные буны на берегу моря

дящиескважиныпредпочтительнеепри высокой проницаемости (трещиноватости) пород, залегающих над выработкой, и при неглубоком залегании подошвы водоносного горизонта.

Рис. 61. Каптажные скважины:

а — водопонижение восходящей каптажной скважиной; б — расположение каптажных скважин; 1 — статический уровень; 2 — динамический уровень;

3 — тоннель; 4 — восходящие каптажные скважины; 5 — нисходящие каптажные скважины; 6 — горизонтальная опережающая скважина; 7 — тектоническая зона; Н — мощность водоносного горизонта

При глубоком залегании водоупора и сравнительно однородной водопроницаемости водоносного горизонта по глубинеиспользуются нисходящиескважины, они постепени пониженияуровня подземных вод более эффективны, чем восходящие.

Горизонтальныекаптажныескважиныбурятся взабоевыработкис опережением ее проходки. Опережающая каптажная скважина с малым диаметром вскрывает напорный водоносный горизонт на удалении от выработки, тем самым предотвращает крупный внезапный водоприток в выработку, особенно в виде «прорыва».

12.3. Приток воды к горизонтальным дренажным выработкам

Горизонтальный дренаж обеспечивает понижение уровня воды с помощью канав, траншей, штолен. Отвод воды осуществляется самотеком. Для этого дренам придают необходимый уклон, дренажные воды сбрасываются воткрытыеводоемыили сеть ливневой канализации.

Дренажная канава (траншея) наиболее часто используется при водопонижении грунтовых вод вдоль железных и автомобильных дорог на участках выемок (рис. 62). Глубина заложения открытых

Рис. 60. Дренаж дорожной выемки поглощающими скважинами:

а — план дороги; б — разрез; 1 — поглощающие скважины; 2 — осушаемый водоносный горизонт; 3 — водоупоры; 4 — поглощающие водопроницаемые грунты; S — понижение

Буровые скважины, пересекающие осушаемый и водоприемный горизонты, оборудуются фильтрами или заполняется водопроницае- мымгравийно-галечниковымгрунтом.Поглощающиевыработкисбра- сывают воду как в безводные, так и в обводненные водопроницаемые породы и значительно снижают уровень воды в верхнем слое либо совершенно его осушают.

Каптажные скважины являются традиционными дренажными устройствами при строительствеи эксплуатации подземной выработки (рис. 61), вспомогательныхдренажных камер или дренажных штолен. По направленности каптажные скважины бывают: восходящие, которые бурят из выработки вертикально вверх; горизонтальные, слабонаклонные и нисходящие, пробуренные вертикально вниз. По плотности относительно длины выработки скважины могут располагаться равномерно вдоль оси (в условиях однородных по фильтрационнымсвойствамобводненныхпород)инеравномерновдольоси (при наличии тектонических зон с повышенной трещиноватостью пород). Каптажныескважиныдлинной 150–300мпересекаютсистемыобвод- ненных трещин и тем самым осушают водоносный горизонт. Вода из каптажных скважин вытекает самотеком.

Гидродинамический эффект каптажных скважин как дренажных устройств различен по своему характеру и степени осушения. Восходящие каптажные скважины уменьшают гидростатическое давление на обделку выработки. Величина гидростатического давления, измеренного в метрах водного столба, практически равна расстоянию междукаптажными скважинами, пройденными извыработки. Восхо-

—буны — поперечные железобетонные блоки, сооруженные под углом к линии берега. Они задерживают морские наносы (галечник, песок), перемещаемые волнами вдоль берега, и сохраняют пляж;

—волноломы — бетонные блоки или железобетонные короба, заполненные глыбами камня. Они сооружаются параллельно береговой линии на расстоянии 30–40 м от берега на глубине 3–4 м;

—каменные навалы (набросы), состоящие из крупных глыб или бетонных тетраподов — железобетонных конструкций, состоящих из усеченныхконусов, расположенных подуглом. Ихформа способствует заклиниванию между собой, что препятствует волновому размыву берега (рис. 39).

Рис. 39. Укрепления морского берега тетраподами

При строительстведорогвдольбереговой линии чрезвычайноважно сохранение и укрепление пляжа. Категорически запрещена разработка галечника и песка из пляжа для строительных работ.

Созидательная работа моря заключается в отложении продуктов разрушения пород морем и продуктов, принесенных в моререками. В итоге формируются грунты морского происхождения:

—отложения прибрежной береговой зоны в границах прилива и отлива — литоральные осадки. Они представлены галечниками, гравием, крупным песком прекрасной окатанности и сортировки, залегают до глубины 30 м (рис. 40);

—отложения шельфа — мелкого моря (до глубины 300 м), представлены мелкими песками, глинистыми осадками, характеризуются горизонтальнойслоистостью.Ширинашельфаизменяетсяотнескольких метров до 300 км;

— батиальныеотложения—формируютсянаглубинеот300мдо 1км, отлагаютсявдоль береговконтинентов, представленытонкодисперсными грунтами, илами и химическими породами.

Рис. 40. Схематический профиль морского дна:

I — литоральная зона; II — зона шельфа; III — зона материкового склона (батиальная зона); IV — глубинная область океанов (абиссальная зона)

Морскиечетвертичныегрунты(mQ)распространены на террито-

риях, прилегающих к Ледовитому океану, Балтийскому и Каспийскомуморям (cм. рис. 25). В бассейне Ледовитогоокеана морскиегрунты известны как отложения северной трансгрессии.

На севере Западно-Сибирской платформы, севернее г. Салехарда, распространенысредне-верхнечетвертичныеморскиегрунты(mQII-III). Они представлены суглинками, глинами, супесями и пылеватыми песками. Характерной особенностью грунтов является повышенная льдистость, обусловленная широким развитием многолетней мерзлоты. Для всей северной территории распространения грунтовморского происхождения характерны высокая заболоченность и заозеренность.

Вбассейне Балтийского моря грунты морского происхождения известныподназваниемотложенийиольдиевойилиториновойтранс-

грессий (m QIII-IV). Они представленыглинами весьма низкой плотности, обладающими способностью разжижаться при нарушении структурных связей.

Вбассейне Каспия распространены верхнечетвертичные — хва-

лынские (m QIII) и голоценовые — новокаспийские (m QIV) глины,

слагающие с поверхности всю территорию Прикаспийской равнины. Хвалынские (шоколадные глины) служат основанием многих сооружений в районе Волгограда, Волго-Донского канала. Это достаточно прочные,малосжимаемыегрунты,ноприувлажненииобладаютнабу-

Рис. 58. Осушение тоннеля водопонизительными скважинами:

1 — статический уровень; 2 — динамический уровень; 3 — водопонизительные скважины с насосами; 4 — тоннель; S — понижение

Иглофильтровые установки состоят из системы иглофильтров (тонких металлических труб длиной 7–9 м с фильтрами на нижних концах). Иглофильтры заглубляют в грунт по периметру будущего котлована или траншеи, присоединяют к всасывающему насосу (рис. 59). Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) понижают уровень подземных вод на 4–5 м в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации от 1 до 40 м/сут.

Вертикальные поглощающие дренажные скважины устраивают для понижения уровня путем сброса воды из верхнего водоносного горизонта (или затопленной земной поверхности) в нижние водопроницаемые слои грунта через водонепроницаемый слой (рис. 60).

Рис. 59. Осушение котлована иглофильтровой установкой:

а — план; б — разрез; 1 — котлован; 2 — иглофильтры; 3 — трубопровод; 4 — насос; 5 — статический уровень воды; 6 — динамический уровень воды; S — понижение уровня воды

Рис. 56. Приток воды к совершенной (а) и несовершенной (б) скважинам

12.2.2. Приток воды к вертикальным дренажным выработкам

Водопонизительные дренажные скважины применяются при глубокомзалегании водоупора, при осушении грунтов с коэффициентом фильтрации более5 м/сут. Используются в основном для временногопониженияуровняподземныхводвпериодстроительства. Водопонизительныескважины обычнобурятсземной поверхности, откачку воды из скважины производят насосами.

В результате откачки воды из одиночной скважины происходит водопонижение в массиве грунта в форме депрессионной воронки вокруг скважины. В целях понижения уровня воды на строительной площадке водопонизительные скважины располагают по контуру будущего котлована сооружения или по параллельным линиям вдоль контуратранспортноготоннеля(рис.57). Вокругскважин приоткачке воды образуются депрессионные воронки, которые, смыкаясь друг с другом, создают общее понижение уровня подземных вод (рис. 58).

Рис. 57. Расположение водопонизительных скважин вдоль тоннеля, пересекающего тектоническую водонасыщенную зону:

Т — тоннель; ТЗ — тектоническая зона; C — скважины

ханием. При естественной влажности 0,20–0,28 глины набухают до 28 % по сравнению с первоначальным объемом. При высушивании происходит значительная их усадка.

Морские грунты прошлых геологических эпох встречаются в разрезах континентов и находятся в сфере инженерной деятельности человека. Строительная оценка их определяется происхождением и вещественным составом.

Литоральные отложения и пески шельфа, представленные обломочными породами, являются надежными грунтами естественных оснований и прекрасными строительными материалами.

Древние глины морского происхождения (например майкопские m Pg) часто содержат в своем составе монтмориллонит, при взаимодействиисводойинтенсивнонабухают,а насклонахдолинподвержены оползанию.

Химические и органо-химические породы (известняки, ракушечники) являются основным сырьем для производства цемента, но в основании сооружений при взаимодействии с водой растворяются, развивается карст, что приводит к деформациям инженерных сооружений.

Морские илы — современные осадки, состоящие из органо-мине- ральных коллоидов, характеризуются высокой пористостью (более 50 %) и высокой влажностью. Под нагрузкой сооружения интенсивно уплотняются или выдавливаются, что приводит к необратимым деформациям сооружений.

9.5.Геологическая работа озер, болот. Грунты озерного

иболотного происхождения

Озером называют поверхностный водоем, не имеющий непосредственного сообщения с морем.

По происхождению различают:

—тектонические озера, впадины которыхобразовались врезультате тектонических движений земной коры (например, озера ЛадожскоеиОнежское,Байкалобразовалисьпри заполненииводойграбенов. Каспийское озерообразовалось в результатеотделения части водоема от Черного моря Кавказскими горами);

—эрозионные озера — водоемы, образовавшиеся в котловинах размыва;

—старичные озера — в долинах рек;

—запрудныеозера—водоемы, образовавшиесяврезультатеобваловбортовдолингорныхрек.Кзапруднымследуетотнестиобширные водоемы, образованные ледниками времени ледниковых периодов;

—искусственные озера — водохранилища гидроэлектростанций. Взападной Сибири более500тыс. озер, 60изнихкрупные, площа-

дью более50 км2:Белое, Большой Уват, Салтаим, Тенис, Чаны, Убинское, Кулундинское, Телецкое. Большинство озер пресноводные, на юге встречаются соленые: Чаны, Кулундинское, Кучукское, Большое Яровое, Горькое, Карачи (соленость до 22 %).

Геологическая работа озер проявляется по-разному. В озерах горных районов происходит эрозия берегов, их отступление.

Особенно интенсивно происходит переработка берегов глубоководныхcибирскихводохранилищ (Саянского, Ангарского, Красноярского). За счет изменения гидрогеологических условий в бортах водохранилищ образуются провалы, оползни скальных пород (рис. 41).

Рис. 41. Оползень соскальзывания (структурный) на Красноярском водохранилище (фото В.С. Кусковского)

Рис. 55. Сравнительная величина радиусов (R) депрессионных воронок в различных грунтах при одинаковом понижении:

R1 — в галечниках; R2 — в среднезернистых песках; R3 — в суглинках; СУВ — статический уровень воды

В практических расчетах для определения приближенной величи-

ны радиуса влияния используют формулу Кусакина: R 2SHK ф .

Наиболее точно радиус влияния определяется в процессе опытных откачек воды. Знание величины радиуса влияния имеет большое значение при расчетах водопонизительных дренажей.

Впроцессе откачки насосами воды из скважины в ней происходит движение воды в форме радиального потока. Объем воды, выдаваемый скважиной в единицу времени, называется дебитом (производительностью), выражаетсявл/с,м3/ч, м3/сут.Длясравненияпроизводительности скважин вводится понятие удельный дебит — производительность скважины при понижении уровня на 1 м.

Всоответствии с законом Дарси приток воды к совершенной скважине, м3/сут, рассчитывается по формуле Дюпюи:

Q= Kф(H2 – h2)/(lnR – lnr).

Вслучае несовершенной водозаборной выработки (скважины, ко-

лодца)радиусвлиянияуменьшаетсяи значительноуменьшаетприток воды (рис. 56).

Приток воды рассчитывается по Паркеру:

Q = 1,36Kф[(H02 – h02)/(lgR2 – lgr)].