ГЕОМЕХАНИКА

Грунтовые воды трещиноватых пород (часть 1)

Подземные воды скальных трещиноватых пород во многих областях имеют большое значение для водоснабжения.

При проектировании разведочно-эксплуатационных скважин на водоносные горизонты этих пород одним из сложных вопросов является выбор участка заложения скважины. Водообильность скважин в этих районах в основном зависит от степени и характера трещиноватости пород.

Трещиноватость пород является следствием проявления многообразного комплекса геологических процессов, поэтому характер и степень развития открытых трещин в породах весьма различны.

Большее количество открытых трещин отмечается в известняках и доломитах, которые часто характеризуются значительной обводненностью. В них развита региональная трещиноватость, возникающая во время уплотнения и усыхания морского осадка при переходе его в горную породу, а также трещиноватость, обусловленная тектоническими процессами.

В карбонатных породах трещины расширяются в основном под влиянием растворения их подземными водами, поэтому наибольшая открытая трещиноватость отмечается в верхних слоях земной коры и в направлениях облегченного движения подземных вод. При интенсивном проявлении процессов растворения карбонатных пород подземными водами в этих породах образуются карстовые пустоты, каверны, каналы, полости и пещеры. Наиболее интенсивная открытая трещиноватость пород наблюдается в зонах, прилегающих к долинам рек, и в самих долинах. Ha этих участках происходит усиленная циркуляция подземных вод как под дренирующим влиянием рек, так и вследствие уменьшения мощности покровных пород, облегчающих условия питания этих вод.

Указанные места благоприятны для заложения разведочно-эксплуатационных скважин.
В пластах карбонатных пород, имеющих крутое или вертикальное залегание, расширяются преимущественно трещины, идущие параллельно простиранию пород. Процесс раскрытия трещин, направленных вкрест простирания пород, идет очень медленно, так как движение подземных вод в этом направлении затруднено водоупорными, трудно растворимыми пластами мергелей, глин и других водоупорных пород, которые почти всегда отмечаются в толщах известняков и доломитов.

В массивах таких пород подземные воды движутся в основном по трещинам, направленным параллельно простиранию пластов. В местах пересечения этих трещин долинами рек и оврагами возникают источники. В одном из районов восточного склона Северного Урала нижнекаменноугольные известняки смяты в крутые складки меридионального простирания. То же направление имеют водоносные открытые трещины (рис. 12), поэтому на склонах долин рек, текущих в широтном направлении, встречается большое количество источников, а в долинах рек меридионального направления источники отсутствуют. Таким образом, наиболее перспективны для бурения разведочно-эксплуатационных скважин участки, прилегающие к долинам, идущим вкрест простирания пород. Если на данном участке надо заложить не одну, а несколько скважин, то их также следует расположить вкрест простирания пород.

Если карбонатные породы залегают в виде пологих складок, то наиболее водообильные участки часто приурочены к сводовым частям антиклинальных поднятий. Это может быть иллюстрировано следующим примером. Кунгурские известняки на западном склоне Северного Урала образуют пологие складки меридионального простирания (рис. 13). Подземные воды движутся здесь с востока на запад к р. Каме — основной дрене подземных вод района. В третичное время уровень воды в р. Каме был на 70— 80 м ниже современного. В настоящее время древняя долина этой реки заполнена третичными и четвертичными отложениями.

Зона усиленной циркуляции подземных вод, соответствующая уровню древней реки, захватывала на антиклинальных поднятиях более древние слои пород, чем в синклинальных погружениях. В пределах этой зоны породы интенсивно промывались подземными водами, поэтому на антиклинальных поднятиях кунгурские известняки имеют более развитую открытую трещиноватость и в связи с этим обеспечивают большую водообильность водозаборных скважин. Здесь удельные дебиты скважин достигают 80— 100 м³/ч, тогда как в синклинальных понижениях удельные дебиты скважин не превышают 1—2 м³/ч.

Наибольшая водообильность карбонатных пород отмечается в местах, где наряду с открытой трещиноватостью имеются карстовые пустоты. Некоторые скважины, питающиеся водами закарстованных известняков и доломитов, имеют удельные дебиты более 100 м³/ч, а общий расход из одной скважины достигает 1000— 1200 м³/ч (например, некоторые водозаборные скважины, вскрывшие гжельский водоносный горизонт верхнего карбона в восточной части Московской области).

Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения.
Белицкий А.С., Дубровский В.В., Издательство "Недра", 1968

http://www.geoda.ru/library/drilling/20/

Вернуться в раздел "Статьи"...