2013-12-31
1696
Примечания.
ПРИЛОЖЕНИЕ 7. ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА
ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ И РАЗРЕЗЫ
Челябинск 2013
Практические и самостоятельные работы
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ
| № зад. | Варианты | |||||||||||||||||
| 2.1.2 | 2.1.3 | 2.1.4 | 2.1.5 | 2.1.6 | 2.1.7 | 2.1.8 | 2.1.9 | 2.1.10 | 2.1.11 | 2.1.12 | ||||||||
| 2.3.2 | 2.3.3 | 2.3.4 | 2.3.5 | 2.3.6 | 2.3.7 | 2.3.8 | 2.3.9 | 2.3.10 | 2.3.11 | 2.3.12 | ||||||||
| 2.9.1 | 2.9.2 | 2.9.3 | 2.9.4 | 2.9.5 | 2.9.6 | 2.9.7 | 2.9.8 | 2.9.9 | 2.14.г | 2.14.д | ||||||||
| 2.5.1 | 2.5.2 | 2.5.3 | 2.5.4 | 2.6.1 | 2.6.3 | 2.7.1 | 2.6.2 | 2.7.2 | 2.7.3 | 2.7.4 | ||||||||
| № зад. | `Варианты | |||||||||||||||||
| 2.1.13 | 2.2.2 | 2.2.3 | 2.2.4 | 2.2.5 | 2.2.6 | 2.2.7 | 2.2.8 | 2.2.9 | 2.2.10 | |||||||||
| 2.4.2 | 2.4.3 | 2.4.4 | 2.4.5 | 2.4.6 | 2.4.7 | 2.4.8 | 2.4.9 | 2.4.10 | 2.4.11 | |||||||||
| 2.14.е | 2.14ж | 2.14.з | 2.14.и | 2.14.к | 2.14.л | 2.14м | 2.14.н | 2.14.о | 2.14.п | |||||||||
| 2.7.5 | 2.7.6 | 2.7.7 | 2.7.8 | 2.7.9 | 2.8. | 2.10 | 2.11 | 2.12 | 2.13.1 | |||||||||
2.1. Расположите геологические системы (периоды) в хронологическом порядке (в колонку, снизу вверх от древних к молодым, как в геохронологической таблице) и напишите их условные буквенные обозначения — геологические индексы. Между породами какого возраста имеется стратиграфический перерыв (покажите волнистой линией и какие периоды отсутствуют)? При составлении ответа используйте геохронологическую таблицу.
|
|
|
| № задач | Геологические периоды | № задач | Геологические периоды |
| 2.1.1 | Карбон, неоген, пермь, четвертичный. | 2.1.8 | Ордовик, силур, юра, кембрий. |
| 2.1.2 | Пермь, палеоген, триас, неоген. | 2.1.9 | Силур, юра, триас, ордовик. |
| 2.1.3 | Мел, палеоген, девон, карбон. | 2.1.10 | Девон, палеоген, мел, кембрий. |
| 2.1.4 | Девон, юра, мел, силур. | 2.1.11 | Палеоген, девон, неоген, силур. |
| 2.1.5 | Пермь, кембрий, триас, ордовик. | 2.1.12 | Мел, неоген, карбон, палеоген. |
| 2.1.6 | Карбон, триас, пермь, неоген. | 2.1.13 | Триас, ордовик, юра, пермь. |
| 2.1.7 | Юра, девон, мел, карбон. | 2.1.14 | Мел, кембрий, силур, юра |
Пример ответа 2.1.1. Четвертичный — Q, неогеновый—N, пермский каменноугольный — системы, возникшие за соответствующие периоды. Стратиграфический перерыв наблюдается между неогеном и пермью; отсутствуют породы палеогенового, мелового, юрского триасового возраста (систем).
| Эон (эонотема) | Эра (эротема) | Период (система), индекс, продолжительность групп и нижняя граница в млн. лет. Для криптозоя даны подэры, надпериоды | Эпоха (отдел), индекс | ||
(около 585 млн. лет) | Кайнозойская KZ (кайнозой) 67-70 | четвертичный Q 0,7-1,8 (антропогеновый) серо-желтый | голоцен (современный) Q4 плейстоцен: поздняя (верхний) Q3 средняя (средний) Q2 ранняя (нижний) Q1 | ||
неогеновый N 25
| плиоценовая (плиоцен) N2 миоценовая (миоцен) N1 | ||||
 палеогеновый 41
оранжевый |  олигоценовая (олигоцен)
 эоценовая (эоцен)
палеоценовая (палеоцен)
| ||||
| Мезозойская MZ (мезозой) 165-170 |
светло-зелёный K 70 | поздняя (верхний) K2 ранний (нижний) K1 | |||
бирюзовый J 55-58 | поздняя (верхний) J3 средняя (средний) J2 ранняя (нижний) J1 | ||||
триасовый T40-45
фиолетовый | поздняя (верхний) T3 средняя (средний) T2 ранняя (нижний) T1 | ||||
| Палеозойская PZ (палеозой) 310-385 | пермский P45
кирпичный | поздняя (верхний) P2 ранняя (нижний) P1 | |||
каменноугольный C65-70
серый | поздняя (верхний) С3 средняя (средний) С2 ранняя (нижний) С1 | ||||
девонский D55-60
светло-коричневый | поздняя (верхний) D3 средняя (средний) D2 ранняя (нижний) D1 | ||||
бледно-зелёный S 30-35 | поздняя (верхний) S2 ранняя (нижний) S1 | ||||
ордовикский O60-70
зелёный | поздняя (верхний) O3 средняя (средний) O2 ранняя (нижний) O1 | ||||
тёмно-зелёный Є 70-80 | поздняя (верхний) Є3 средняя (средний) Є2 ранняя (нижний) Є1 | ||||
| Криптозой | Протерозой PR Около 2000 | Поздний протерозой PR3 – R | венд V=R4 | ||
| |||||
| средний R2 | |||||
| |||||
| |||||
| |||||
| Архейская AR (архей) 1500-2000 |
| ||||
| ранний архей AR1 |
1. Геологическое время разделяется на эры и периоды, а толща горных пород — на соответствующие группы (эратема) и системы. Названия групп и систем повторяют названия эр и периодов: палеозойская, четвертичная, неогеновая и т. д.
2. Периоды (системы) подразделяются на эпохи (отделы); четвертичный на четыре, неогеновый, меловой, пермский, девонский и силлурийский—на две (два), остальные — на три. Эпохам даются названия: ранняя, средняя, поздняя при делении периода на три эпохи или ранняя и поздняя при выделении двух эпох.
Отделы соответственно именуются: нижний, средний, верхний или нижний и верхний.
Самая молодая эпоха (отдел) четвертичного периода (системы) называется голоцен или современная (современный). Эпохи (отделы) обозначаются арабскими цифрами. Например: индекс K2 означает, что порода образовалась в позднемеловую эпоху мелового периода и относится к верхнемеловому отделу меловой системы.
3. Эпохи подразделяются на века (ярусы). В настоящем пособии они не рассматриваются.
2.2. Назовите обозначенные ниже геологические эры и периоды, расположив их в хронологическом порядке (в колонку, снизу вверх от древних к молодым, как в геохронологической таблице). Между породами какого возраста имеется стратиграфический перерыв (покажите волнистой линией и какие периоды отсутствуют)?
| Варианты | Индексы | Варианты | Индексы |
| 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.2.5 | D, J, О, S Р, N, T, Q С, Р, D, К К, Q, T, J T, D, C, P | 2.2.6 2.2.7 2.2.8 2.2.9 2.2.10 | С, S, Р, О P, K, C, J J, Q, T, N T, P, N, C O, J, C, K |
Пример ответа 2.2.1. Стратиграфический перерыв между юрой и девоном: отсутствуют отложения триасового, пермского и каменноугольного возраста (см. прил. 7).
2.3. На геологической карте даны условные обозначения 
PR и 
N. Это индексы состава и возраста магматических горных пород. Прочитайте их наименования и относительный возраст. Какая из пород образовалась раньше? Греческими буквами обозначаются: — граниты, 
— сиениты; 
—диориты; 
— габбро; 
—ультраосновные породы (пироксениты, периододиты, дуниты); 
— липариты и 
— кварцевые порфиры; 
— трахиты; 
— андезиты; — базальты и 
—диабазы.
| № задач | Индексы | № задач | Индексы | № задач | Индексы |
| 2.3.1 | О2; J1,
| 2.3.5 | λS2; λK, | 2.3.9 | Сз; νС1
|
| 2.3.2 | Т2; N2
| 2.3.6 | αР2; Р,
| 2.3.10 | γО3; С3
|
| 2.3.3 | Q1; D2
| 2.3.7 | νN,; λO2 | 2.3.11 | α02; S,
|
| 2.3.4 | К1; К2
| 2.3.8 | j3; D,
| 2.3.12 | Р2; λТ3
|
Пример ответа 2.3. По индексам PR и N можно заключить, что протерозойские граниты образовались раньше неогеновых базальтов.
|
|
|
2.4. Ниже приведены условные обозначения (индексы) условий образования и возраста четвертичных отложении. Как называется генетический тип обозначенных отложений? Какая из пород образовалась раньше? (условные обозначения см. Словарь по геологии, 2008)
| № задач | Индексы | № задач | Индексы | № задач | Индексы |
| 2.4.1 | edQ1; lQ4 | 2.4.5 | Q2; daQ4
| 2.4.9 | eQ1; hQ3 |
| 2.4.2 | dQ2; aQ3 | 2.4.6 | tQ4; laQ3 | 2.4.10 | gQ4; mQ2 |
| 2.4.3 | tQ4; cQ4 | 2.4.7 | pQ4; mQ1 | 2.4.11 | Q4; dQ1
|
| 2.4.4 | eQ1; dpQ2 | 2.4.8 | fgQ3; Q2
| 2.4.12 | tQ2; aQ3 |
2.5. В процессе проведения геологической съемки получены данные о литологическом составе, возрасте, мощности, форме залегания, несущей способности пород, слагающих изучаемую территорию, об уровнях залегания подземных вод и выходах их в виде источников. Ответьте на вопрос. (см. Пособие по геологии, под. Павлинова)
| № задач | Вопросы |
| 2.5.1 2.5.2 2.5.3 2.5.4 | Какой из признаков принимается для проведения границ на геологической карте? Какие из признаков отражаются на геологической карте, и каким образом? Какие из признаков отражаются на геологическом разрезе, и каким образом? Какие из признаков пород отражаются только в пояснительной записке к карте? |
2.6. В процессе проведения геологической съемки получены данные о литологическом составе, возрасте, происхождении, мощности, водоносности четвертичных отложений, слагающих изучаемую территорию, и об уровнях подземных вод. Ответьте на вопрос.
| № задач | Вопросы |
| 2.6.1 2.6.2 2.6.3 | Какие признаки являются основой для проведения границ на карте четвертичных отложений? Какие признаки показываются только на разрезе четвертичных отложений, и каким образом? Какие признаки показываются на карте и разрезе? |
2.7. Как изображаются перечисленные ниже признаки горных пород — цветом, буквенными индексами, штриховкой или каким-либо другим способом? Приведите примеры.
| № задач | Вопросы |
| 2.7.1 2.7.2 2.7.3 2.7.4 2.7.5 2.7.6 2.7.7 2.7.8 2.7.9 | Происхождение четвертичных отложений на карте четвертичных отложений. Возраст горных пород на геологических картах Возраст четвертичных отложений на карте четвертичных отложений Литологический состав пород на геологических картах Литологический состав горных пород на картах четвертичных отложений Литологический состав горных пород на геологических разрезах Элементы залегания слоёв и разрывные нарушения на геологических картах Разрывные нарушения на геологических разрезах Литологический состав толщи на стратиграфической колонке |
2. 8. Каково взаимное расположение линий горизонталей рельефа и геологических границ (слоёв или тел горных пород) на геологической карте при горизонтальном и негоризонтальном залегании горных пород?
|
|
|
2.9. На рис. 2.2 изображены фрагменты геологических карт территорий с примерно горизонтальной поверхностью рельефа масштаба 1:2000. Покажите возможный разрез по линии 1—1 в предположении, что слои горных пород залегают согласно, и каждый слой в пределах карты имеет постоянную мощность. Какая форма нарушенного залегания пород (дислокация) видна на карте и разрезе? Между породами какого возраста наблюдается стратиграфический перерыв? Оформите карту и разрез вместе с условными обозначениями в соответствии с требованиями оформления карт (см. Пособие по геологии под ред. Павлинова).
| № задач | № рисунка | № задач | № рисунка |
| 2.9.1 2.9.2 2.9.3 2.9.4 | 2.2. а 2.2. б 2.2. в 2.2. г | 2.9.5 2.9.6 2.9.7 2.9.8 2.9.9. | 2.2. д 2.2. е 2.2. ж 2.2.з 2.2.и |
2.10. Покажите па схематическом разрезе первичные формы залегания осадочных горных пород: стой, линзу, прослой, выклинивание и пережим слоя, фациальный переход одних пород в другие. Для слоя укажите его кровлю, подошву и мощность.
2.11. Покажите на пространственной схеме элементы моноклинально залегающего слоя (пласта): линию падения, линию простирания, угол и азимут падения, кровлю, подошву, мощность, видимую мощность.
2.12. Покажите схематически на разрезе синклинальную и антиклинальную складки. На схеме укажите элементы складки: крылья, замок, ядро, угол складки (при вершине), осевую плоскость.
2.13. Схематически изобразите названные ниже дислокации. Чем они принципиально отличаются друг от друга?
| № задач | Дислокации | № задач | Дислокации |
| 2.13.1 | Флексура, сдвиг | 2.13.3 | Грабен, синклиналь |
| 2.13.2 | Моноклиналь, сброс | 2.13.4 | Антиклиналь, горст |
2.14. Изучив геологический разрез, представленный на рис. 2.1, назовите относительный возраст горных пород, слагающих рассматриваемую территорию. Между какими геологическими периодами произошла тектоническая деформация и как называется изображенная на разрезе дислокация? Какие слои горных пород залегают между собой согласно и какие - несогласно? Наблюдается ли в разрезе стратиграфический перерыв?
Рис. 1. Геологические разрезы отдельных участков земной коры
Пример ответа порис. 2.1, а. Территория сложена породами каменноугольного, пермского, триасового, неогенового, палеогенового и четвертичного возраста. Тектоническая деформации произошла в триасовый период или в послетриасовое время (до палеогена), о чем свидетельствуют смятые в антиклинальную складку породы триаса, перми и карбона, залегающие между собой согласно. Стратиграфический перерыв наблюдается между триасом и палеогеном. В это время в юре и мелу происходило разрушение верхней части антиклинали, скорей всего, на суше (континенте). В кайнозойское время произошло накопление палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, залегающих между собой согласно. Толщи кайнозойских пород залегает несогласно по отношению к более древним отложениям складчатого фундамента.
| № зад. | Варианты | ||||||||||
| 4.14.1. | 4.10.2. | 4.10.3. | 4.10.4. | 4.10.5. | 4.10.6 | 4.10.7. | 4.10.8. | 4.11.1. | 4.11.2 | 4.11.3. | |
| 4.16.1. | 4.16.2. | 4.16.3. | 4.16.4. | 4.16.5. | 4.16.6. | 4.17.1. | 4.17.2. | 4.17.3. | 4.17.4. | 4.17.5. | |
| 4.25.1. | 4.25.2. | 4.25.3. | 4.26.1. | 4.26.2. | 4.26.3. | 4.27.1. | 4.27.2. | 4.27.3. | 4.28.1. | 4.28.2. | |
| 4.45.1. | 4.45.2. | 4.45.3. | 4.45.4. | 4.45.5. | 4.45.6. | 4.45.7. | 4.45.8. | 4.45.9. | 4.45.12. | 4.45.11. | |
| № зад. | Варианты | ||||||||||
| 4.11.4. | 4.11.5 | 4.11.6. | 4.11.7. | 4.12.1. | 4.12.2. | 4.12.3. | 4.12.4. | 4.13. | 4.14.2. | ||
| 4.17.6. | 4.18.1. | 4.18.2. | 4.18.3. | 4.19.1. | 4.19.2. | 4.19.3. | 4.20.1 | 4.20.2. | 4.20.3. | ||
| 4.28.3. | 4.31.1. | 4.31.2. | 4.31.3. | 4.32.3. | 4.32.2. | 4.32.1. | 4.36.1. | 4.36.2. | 4.36.3. | ||
| 4.45.10. | 4.45.9. | 4.45.8. | 4.45.7. | 4.45.6. | 4.45.5. | 4.45.4. | 4.45.3. | 4.45.2. | 4.45.1 |
4.10. Схематически покажите (в разрезе) возможные области питания, распространения и разгрузки указанных ниже типов подземных вод. На схеме отметьте мощность водоносного пласта, водоупор (водоупоры), уровень безнапорных иди пьезометрический уровень напорных вод.
| № задач | Наименование подземных вод | № задач | Наименование подземных вод |
| 4.10.1 4.10.2 4.10.3 4.10.4 | Межпластовые напорные Грунтовые безнапорные Грунтовые с местным напором Межпластовые безнапорные | 4.10.5 4.10.6 4.10.7 4.10.8 | Межмерзлотные напорные Верховодка Надмерзлотные безнапорные Подмерзлотные напорные |
4.11. Нарисуйте схематический разрез. Покажите на разрезе характеристики водоносных горизонтов, указанные в задании.
| № задач | Задания |
| 4.11.1 | Уровень, глубина залегания, области питания и разгрузки грунтовых вод; зоны аэрации и насыщения, мощность водоносного пласта, высота капиллярного поднятия, кровля водоупора. |
| 4.11.2 | Кровля и подошва водоупоров артезианских вод, мощность водоносного пласта; области питания, транзита и разгрузки; пьезометрический уровень, высота напора над кровлей водоносного паста. |
| 4.11.3 | Поток грунтовых вод, абсолютные или относительные отметки и глубина залегания уровней, мощность водоносного пласта. |
| 4.11.4 | Кровля и подошва водоупоров межпластовых безнапорных вод, глубина залегания уровней, мощность водоносного горизонта, возможные области питания и дренирования. |
| 4.11.5 | Возможный случай питания грунтовых вод речными, водоупорные и водовмещающие породы, глубина залегания уровня грунтовых вод, мощность водоносного пласта. Покажите, как изменятся условия питания и параметры грунтового потока при повышении или понижении уровня воды в реке. |
| 4.11.6 | Возможный случай дренирования грунтовых вод рекой, водоупорные и водовмещающие пароды, глубина залегания уровня грунтовых вод, мощность водоносного пласта. Покажите, как изменятся условия дренирования и параметры грунтового потока при повышении уровня води в реке. |
| 4.11.7 | Гидрогеологическое окно - возможный случай питания грунтовых вод артезианскими, водоупоры, уровень грунтовых и пьезометрический уровень артезианских вод. |
4.12. Какие из перечисленных наименований подземных вод: артезианские, агрессивные, солоноватые, грунтовые, минеральные, поровые, кислые, пресные, жесткие, хозяйственно-питьевые, напорные, верховодка, карстовые, нейтральные, мягкие, технические, безнапорные, промышленные, щелочные, межпластовые, термальные, рассольные, трещинные — используются для их классификации по указанному ниже признаку.
| № задач | Классификационные признаки |
| 4.12.1 | Характер использования |
| 4.12.2 | Минерализация |
| 4.12.3 | Условия залегания водоносного горизонта |
| 4.12.4 | Форма водовмещающего пространства |
4.13. В чем принципиальное отличие водоносных слоев от водоупорных? Какие из перечислен. литологических разностей — пески, глинистые сланцы, известняки, галечники, соли, глины, аргиллиты - могут быть водоупором? Какие из названных гарных пород могут быть водоносными. Объясните почему.
4.14.1. В каких из перечисленных видов грунтов —пески гравелистые, глины, супеси, пески пылеватые, суглинки —будет больше высота капиллярного поднятия грунтовых вод? Расположите грунты в порядке увеличения высоты капиллярного поднятия. Можно ли определить высоту капиллярного поднятия путем замера воды в пробуренной ранее скважине? Объясните почему?
4.14.2. Ответьте на вопросы, поставленные в задаче 4.14.1 применительно к следующему списку грунтов: лёсс, глина, гравий, песок средней крупности, песок пылеватый.
4.16. Буровой скважиной (абс. отметка устья 54,6 м) вскрыты (сверху вниз) следующие слои (м): до 10,4 —супеси; 10,4...25,6 — твердые глины; 25,6...32,0 —пески крупные и глубже —суглинки, вскрытая мощность которых 8,0 м. Уровень первого водоносного горизонта установился на глубине 4,2 м от устья скважины. Уровень второго водоносного горизонта появился на глубине 25,6 м и установился в обсадных трубах на глубине 1,5 м от устья скважины. Начертите схематическую колонку скважины и определите то, что указано в задании.
| № задач | Задания |
| 4.16.1 | Какие типы водоносных горизонтов встречены при бурении? На какой глубине? |
| 4.16.2 | Определите мощности водоносных горизонтов, зоны аэрации и верхнего водоупора |
| 4.16.3 | Абсолютные отметки кровли водоупоров, УГВ и пьезометрического уровня |
| 4.16.4 | Напор над кровлей нижнего водоупора и подошвой верхнего водоупора |
| 4.16.5 | Если поднять обсадные трубы из скважины без тампонажа, то станет возможна гидравлическая связь вскрытых водоносных горизонтов; куда при наличии гидравлической связи будет двигаться вода, вверх или вниз по скважине? |
| 4.16.6 | При проходе котлована на месте скважины, при какой его глубине в котлован начнет поступать подземные воды и потребуется водоотлив? |
4.17. В скважине, описание которой приведено в задаче 4.16, уровень первого водоносного горизонта установился на абсолютной отметке 51,8 м, а второго — на абсолютной отметке 52,9 м. Начертите схематическую колонку скважины и выполните задание.
| № задач | Задания |
| 4.17.1 | Какие типы подземных вод встречены при бурении? На какой абсолютной отметке? |
| 4.17.2 | Мощности водоносных горизонтов, зона аэрации и верхнего водоупора. |
| 4.17.3 | Напор над подошвой верхнего и над кровлей нижнего водоупора. |
| 4.17.4 | Возможна ли гидравлическая связь между вскрытыми водоносными слоями, если осадочные трубы извлекут из скважины без тампонирования? Если да, то куда при этом будет двигаться вода, вверх или вниз по скважине? |
| 4.17.5 | На какой абсолютной отметке, на какой глубине от поверхности земли залегает зона капиллярного увлажнения грунтов, замачивающая фундаменты? |
| 4.17.6 | При проходке котлована на месте скважины, на какой глубине будут встречены подземные воды? |
4.18. При бурении трех скважин, расположенных (в плане) углах равностороннего треугольника со стороной 160 м, встречены водоносные пески, подстилаемые водоупорными глинами. Используя приведенные ниже данные, постройте колонку одной из скважин и определите направление, скорость фильтрации и действительную скорость потока грунтовых вод1. Вычислите единичный расход грунтового потока.
| Данные для расчета | № скважины | N° | скважины | N° | скважины | ||||
| № задач | |||||||||
| 4.18.1 | 4.18.2 | 4.18.3 | |||||||
| Абсолютная отметка, м: | |||||||||
| устья скважины | 24,3 | 22,1 | 29,4 | 37,0 | 39,5 | 44,7 | 61,3 | 67,0 | 59,2 |
| уровня воды | 22,4 | 19,9 | 27,3 | ||||||
| кровли водоупора | 19,5 | 16,7 | 24,1 | 30,6 | 34,0 | 36,5 | |||
| Мощность Н водоносного пласта, м | 4,6 | 3,7 | 5,1 | 9,0 | 12,4 | 8,2 | |||
| Глубина d залегания уровня воды, м | 1,5 | 2,3 | 1,9 | ||||||
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 3,4 | 3,4 | 3,4 | 5,8 | 5,8 | 5,8 | 4,6 | 4,6 | 4,6 |
| Пористость п песка, % |
Решение 4.18.1. Колонка скважины приведена на рис. 4.2, а. Для определения направления потока составляют (в масштабе) план расположения скважин (рис. 4.2, б), указывают их номера и абсолютные отметки уровня грунтовых вод (УГВ) в каждой скважине. Направление потока в плане перпендикулярно гидроизогипсам (или их касательным в отдельных точках, если поток криволинейный). При наличии только трех скважин криволинейность потока не может быть учтена, и все гидроизогипсы (линии, соединяющие точки с равными абсолютными отметками УГВ) будут параллельны, поэтому достаточно провести одну из них. С этой целью между скважинами с максимальной (27,3 м) и минимальной (19,9 м) отметками УГВ путем линейной интерполяции находят точку с отметкой, равной 22,4 м (точка А на рис. 4.2, б). Через точку А и скважину 1 проводят гидроизогипсу (жирная линия). Направление потока перпендикулярно гидроизогипсе и направлено в сторону понижения уровня грунтовых вод (показано стрелкой).
Скорость фильтрации вычисляют между любыми двумя точками, расположенными по направлению потока по формуле v = ki, где i = (H1-H2)l гидравлический уклон; H1 и H2 — соответственно напоры в двух точках, расположенных по направлению течения воды; l —расстояние между точками, в которых определялись напоры H1 и H2.- Для вычисления скорости фильтрации опускают перпендикуляр на гидроизогипсу (рис. 4.2, б) и определяют (по масштабу) расстояние от скважины Зло точки Б; l I— 104 м. Напор в любой точке измерят от условной горизонтальной линии, следовательно, в скважине 3 и точке Б их можно принять равными абсолютным отметкам уровня грунтовых вод, т. е. H1 = 27,3 м; H2 = 22,4 м, тогда v = 3,4(27,3 — 22,4)/104= 0,16м/сут
Действительная скорость потока и = v/n = 0,16/0,38 =4,8 *10-4cm/c =0,42м/сут.
Расход вычисляем по закону Дарси q = kih, где h —средняя мощность водоносного горизонта.
Рис. 4.2. Колонка буровой скважины № 1 и план-схема определения направления потока
4.19. Тремя буровыми скважинами вскрыты напорные воды, залегающие в гравийно-галечниковых отложениях под слоем водоупорных суглинков. Используя приведенные ниже данные, постройте схематическую колонку одной из скважин и определите направление, скорость фильтрации и действительную скорость потока напорных вод, если скважины расположены в плане в углах равностороннего треугольника со стороной 120 м. Вычислите единичный расход потока напорных вод.
| Данные для расчета | N° | скважины | скважины | скважины | |||||
| № задач | |||||||||
| 4.19.1 | 4.19.2 | 4.19.3 | |||||||
| Абсолютные отметки, м: | |||||||||
| устья скважины | 73,6 | 73,2 | 73,5 | 94,4 | 94,9 | 93,1 | 81,7 | 84,4 | 82,8 |
| пьезометрического уров- ня | 82,1 | 83,4 | 86,7 | ||||||
| подошвы верхнего водо- упора | 18,5 | 17,8 | 19,3 | ||||||
| Напор H над подошвой верхнего водоупора, м | 40,3 | 42,2 | 37,9 | ||||||
| Глубина залегания пьезо- метрического уровня,м | 7,7 | 13,3 | 12,0 | ||||||
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 37,6 | 37,6 | 37,6 | 16,4 | 16,4 | 16,4 | 28,2 | 28,2 | 28,2 |
| Пористость я, % | |||||||||
| Мощность водоносного горизонта, м | 10,2 | 10,2 | 10,2 | 21,0 | 21,0 | 21,0 | |||
| Глубина до нижнего водо- упора | 86,0 | 87,2 | 83,9 |
Указание 4.19.1 решается аналогично задаче 4.18.1, только вместо гидроизогипсы следует использовать гидроизопьезу. Формулы для расчета остаются те же.
4.20. Постройте схему и определите единичный расход грунтового потока по результатам замеров, выполненных в двух скважинах, расположенных на расстоянии 200 м по направлению течения, если коэффициент фильтрации однородных водовмещающих пород равен 5,2 м/сут. Определите действительную скорость потока.
| Результаты замеров | № скважины | № скважины | № скважины | N° скважины | ||||
| № задач | ||||||||
| 4.20.1 | 4.20.2 | 4.20.3 | 4.20.4 | |||||
| Абсолютные отметки, м: | ||||||||
| устья скважины, | 32,1 | 30,3 | 22,4 | 20,7 | 56,1 | 55,3 | 83,8 | 84,1 |
| уровня грунтовых вод, | 28,0 | 24,2 | — | — | — | — | 81,6 | 80,5 |
| кровли водоупора | 17,8 | 18,3 | 8,6 | 8,8 | 48,6 | 44,3 | ||
| Мощность h водоносного пласта, м | 5,2 | 6,7 | 3,4 | 2,3 |
.
| Глубина d залегания уровня грунтовых вод, м Пористость, % | 3,2 | 6,6 |
Указание (см. рис. 4.3). Единичный расход потока при наклонном водоупоре определяют по формуле
q = Кф (H1-H2)(h1 + h2)b/(2L),
где Кф = 5,2 м/сут —коэффициент фильтрации; Н1 и Н2 —напоры соответственно в скважинах 1 и 2, отсчитываемые от любой условной горизонтальной плоскости, h1 и h2 — мощность водоносного пласта соответственно в скважинах 1 и 2; b — ширина потока, принимаемая при определении единичного расхода, равной одному метру; L = 200 м —расстояние между скважинами. Модность водоносного пласта в скважинах вычисляют как разность абсолютных отметок уровня грунтовых вод (УГВ) и кровли водоупора. Значения Н1 и Н2 принимают равными абсолютным отметкам УГВ в скважинах 1 и 2.
Определение действительной скорости см. в примерах 4.18.1.
Рис. 4.3. Схематический разрез потока грунтовых вод на наклонном водоупоре
4.25. Скважиной, пробуренной в долине реки, вскрыты водоносные пески и подстилающий их водоупор (рис. 4.6). После строительства плотины уровень в реке поднялся. Используя приведенные ниже результаты замеров, постройте схему, определите подпор фунтовых вод в скважине и расход потока грунтовых вод с учетом подпора. Превышение устья скважины над точ-
кой перегиба рельефа, точкой А, равно 2,1 м.
Рис. 4.6. Схема подпора грунтовых вод на берегу пруда или водохранилища
| Результаты замеров | № задач | ||
| 4.25.1 | 4.25.2 | 4.25.3 | |
| Абсолютные отметки, м: | |||
| устья скважины | 33,6 | 96,7 | 62,8 |
| уровня воды в реке до подпора | 24,5 | 88,4 | 51,4 |
| уровня воды в реке после подпора | — | 92,2 | — |
| статического уровня в скважине до под- пора | 27,1 | — | 56,0 |
| кровли водоупора | 20,2 | 82,5 | — |
| Мощность H2 водоносного пласта у реки до подпора, м | 8,3 | ||
| То же, H1 в скважине, м | — | 8,3 | |
| Подпор Z2 в реке, м | 3,8 | — | 5,0 |
| Расстояние L от реки до скважины, м | |||
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 34,3 | 28,0 | 19,4 |
Указание. Подпор в скважине. Расход потока можно определить по специальной формуле (см. пример решения задачи 4.20.1).
4.26. По данным, приведенным ниже, постройте схему и определите приток воды к совершенной скважине с круговым контуром питания при горизонтальном водоупоре.
| Данные для расчета | № задач | |||
| 4.26.1 | 4.26.2 | 4.26.3 | 4.26.4 | |
| Абсолютные отметки, м: | ||||
| устья скважины | 31,4 | 96,7 | 54,8 | 71,3 |
| статического уровня грунтовых вод | 29,9 | — | 67,6 | |
| динамического уровня в скважине | 25,5 | — | 47,3 | — |
| при откачке | ||||
| кровли водоупора | 11,6 | 78,5 | — | 58,2 |
| Глубина залегания уровня грунтовых вод, м | — | — | 2,3 | — |
| Мощность Н водоносного пласта, м | — | 14,9 | 12,5 | — |
| Понижение уровня S, м | — | 3,0 | — | 2,8 |
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 7,1 | 3,8 | 18,6 | 13,4 |
| Расстояние L от скважины до водоема, м | 82,0 | 60,0 | 74,0 | 30,0 |
| Диаметр 2 r скважины, мм |
 |
Решение 4.26.1. Схема для решения задачи и исходные данные приведены на рис. 4.7. Приток воды к совершенным безнапорным скважинам (дебит)
4.27. По данным, приведенным ниже, постройте схему и определите приток воды в совершенную скважину, вскрывшую напорные воды.
| Данные для расчета | № задач | |||
| 4.27.1 | 4.27.2 | 4.27.3 | 4.27.4 | |
| Абсолютные отметки, м: | ||||
| устья скважины | 42,5 | 73,4 | 65,1 | 87,3 |
| подошвы верхнего водоупора | 46,3 | 23,4 | ||
| кровли нижнего водоупора | 13,4 | 17,8 | ||
| пьезометрического уровня | 39,6 | 67,8 | ||
| динамического уровня при откачке | 36,1 | 63,8 | 86,6 | |
| Мощность т водоносного слоя, м | 15,9 | |||
| Напор над подошвой верхнего водоупора, м | 14,2 | 22,8 | 34,9 | |
| Напор над кровлей нижнего водоупора, м | 43,7 | 71,6 | ||
| Понижение S уровня, м | 4,0 | |||
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 9,6 | 4,5 | 11,5 | 6,2 |
| Диаметр 2r скважины, мм |
Решение 4.27.1. Схема для решения задачи и исходные данные приведены на рис. 4.8Рис. 4.8. Расчетная схема для определения притока воды к скважине в напорном водоносном горизонте
4.28. По данным, приведенным ниже, постройте схему и определите величину двустороннего притока фунтовой воды к совершенной канаве.
| Данные для расчета | № задач | |||
| 4.28.1 | 4.28.2 | 4.28.3 | 4.28.4 | |
| Абсолютные отметки, м: | ||||
| поверхности земли | 82,5 | 18,6 | 61,7 | 34,1 |
| статического уровня | 16,2 | 60,9 | ||
| динамического уровня при откачке | 80,0 | 59,3 | ||
| кровли водоупора | 12,4 | 29,5 | ||
| Мощность Н водоносного пласта, м | 2,6 | 2,8 | ||
| Глубина d залегания уровня грунтовых вод, м | 1,3 | 0,9 | ||
| Понижение S уровня, м | 2,1 | 2,4 | ||
| Длина L дрены, м | ||||
| Коэффициент фильтрации к, м/сут | 6,4 | 2,3 | 7,2 | 5,8 |
Решение 4.28.1. Схема для решения задачи и исходные данные приведены на рис. 4.9. Двусторонний приток к совершенной канаве:
Q = kL(H2—h2)/R,
где R = 2S (Hк)-0.5 —радиус влияния; h = (Н — S) —высота воды в траншее во время откачки. Абсолютную отметку статического уровня вычисляют как разность абсолютных отметок поверхности земли и глубины залегания уровня грунтовых вод 82,5 —1,3 = 81,2 м. Понижение уровня равно разности абсолютных отметок статического и динамического уровне S =81,2—80,0=1,2 м. После этого вычисляют R и Q.
4.31. По приведенным ниже данным постройте схему и определите производительность поглощающего колодца (скважины), предназначенного для сброса очищенных поверхностных ливневых вод в водоносный горизонт фунтовых вод с целью пополнения динамических запасов.
| Данные для расчета | № задач | |||
| 4.31.1 | 4.31.2 | 4.31.3 | 4.31.4 | |
| Исходные данные (кроме понижения уровня и абсолютной отметки динамического уровня) по варианту задачи | 4.26.1 | 4.26.2 | 4.26.3 | 4.26.4 |
| Абсолютная отметка динамического уров- ня при наливе, м | 30,8 | 53,8 | ||
| Повышение S уровня при наливе воды в скважину, м | 2,1 | 2,8 |
Указание. Производительность поглощающего колодца (скважины) в грунтовых водах
q= 1,366k(h2 - H2)/(lgR-lg r)
где h — высоты воды в скважине при наливе. Остальные обозначения те же, что и в задаче 4.26.
4.32. По приведенным ниже данным постройте схему и определите производительность поглощающего колодца (скважины), предназначенного для закачки технических очищенных вод в напорный водоносный горизонт, залегающий под слоем водоупорных глин.
| Данные для расчета | № задач | ||
| 4.32.1 | 4.32.2 | 4.32.3 | |
| Абсолютные отметки, м: | |||
| устья скважины | 83,6 | 78,3 | 91,4 |
| подошвы верхнего водоупора | 35,7 | 70,4 | |
| кровли нижнего водоупора | 14,1 | 27,4 | |
| пьезометрического уровня | 61,5 | 80,9 | |
| динамического уровня при наливе | 65,3 | 87,3 | |
| Мощность т водоносного слоя, м | 12,7 | ||
| Напор H над кровлей нижнего водоупора, м | 46,2 | 28,8 | |
| Повышение S уровня, м | 4,6 | ||
| Диаметр 2г колодца (скважины), мм | |||
| Коэффициент к фильтрации, м/сут | 5.2 | 8.8 | 7.1 |
Решение 4.32.1. Схема построенная по исходным данным, приведена на рис. 4.10. Производительность поглощающего колодца в напорных водах
q=2,73kmS /(lgR-lgr)
где S= (h — H) —повышение уровня воды в колодце при наливе; h — высота столба воды в колодце при наливе, отсчитываемая от кровли нижнего водоупора; R — радиус влияния налива на повышение напора в водоносном пласте.
Мощность водоносного пласта вычисляют как разность абсолютных отметок подошвы верхнего и кровли нижнего водоупоров: т = 35,7—14,1= = 21,6 м. Абсолютную отметку пьезометрического уровня получают, прибавив к абсолютной отметке кровли нижнего водоупора величину напора (Н): 14,1 + 46,2 = 60,3 м. Повышение уровня равно разности динамического и пьезометрического уровней: S= 65,3 - 60,3 = 5,0 м. Радиус влияния приближенно определяют по формуле Зихарда: R=10Sk0.5=114.0 м, тогда q=2.73*5.2*21.6*5 /(lg114.0 – lg0.152)=533.3 m3/сут.
| Рис. 4.10. Расчетная схема для определения величины поглощения при наливе (нагнетании) воды в напорный водоносный горизонт через совершенную скважину |
4.36.1. По условию задачи 4.26 или 4.27 постройте схему и определите понижение уровня, необходимое для достижения заданной производительности скважины.
| Данные расчета для | № задач | |||
| 4.36.1 | 4.36.2 | 4.36.3 | 4.36.4 | |
| Исходные данные (кроме динамического уровня и понижения уровня) по варианту Требуемая производительность, м /сут | 4.26.1 | 4.26.2 | 4.26.3 | '4.26.4 |
Указание. Понижение уровня можно определить по формулам Дюпюи:
S= q(lgR – lgr)/[1.366k(H+ h)] при L > 0,5R;
S= q(lg2L – lgr)/[1. 366k(H+ h)] при L < 0,5R
Все обозначения приведены в примере к задаче 4.26.1.
4.45. При выполнении разведочных работ пробурено 12 скважин, расположенных в плане в углах квадратной сетки, как показано на рис. 4.14, на расстоянии 25 м друг от друга (см. ревелис идр., 2001). В табл. 4.3 приведены абсолютные отметки устьев скважин (в числителе) и результаты одновременного замера глубин залегания уровней грунтовых вод (в знаменателе). Используя эти данные, постройте на топографической основе карту гидроизогипс масштаба 1:500, приняв сечение горизонталей и гидроизогипс через 1 м. На карте покажите направление потока и выделите участки с глубиной залегания уровня грунтовых вод менее 2 м.
Указание по построению карты гидроизогипс. В заданном масштабе наносят на карту план расположения скважин, обозначая их кружками диаметром 2 мм. Слева от каждой скважины записывают ее номер, справа в числителе —абсолютную отметку устья, в знаменателе — абсолютную отметку уровня грунтовых вод (УГВ). Абсолютную отметку УГВ в каждой скважине вычисляют как разность между отметкой устья и глубиной залегания УГВ. Находят далее путем интерполяции между абсолютными отметками устьев скважин точки с абсолютными отметками, равными целому числу (по заданию сечение горизонталей и гидроизогипс через 1м). Соединив точки с одинаковыми отметками плавными линиями, получают горизонтали рельефа (на рисунке обозначены тонкими линиями). Аналогично путем интерполяции находят точки с абсолютными отметками УГВ. 
С оединив точки с одинаковыми отметками УГВ плавными линиями, получим гидроизогипсы (на рис. 4.14 —жирные линии). Интерполяцию удобно производить: помощью палетки (рис. 4.15, а), представляющей собой систему параллельных линий (масштабную сетку), проведенных на кальке на равном расстоянии друг от друга (обычно 2...5 мм). Выполняется интерполяция в такой последовательности. Точки, отметки уровней которых подлежат интерполяции, соединяют вспомогательной прямой линией (после окончания работы линия может быть стерта). Палетка накладывается на одну из точек таким образом, чтобы отметка на палетке и отметка точки совпадали. Эта точка фиксируется путем прокола булавкой. Далее палетка поворачивается вокруг булавки до тех пор, пока отметка второй точки не совпадает с отметкой по палетке. На пересечении отрезка, соединяющего точки с масштабной сеткой палетки, находят искомые точки (рис. 4.15, 6). Целесообразно производить интерполяцию, соединяя ближайшие точки отрезками так, чтобы последние образовывали в плане треугольники или четырехугольники (в данной задаче — квадраты). При составлении карты гидроизогипс нельзя интерполировать между точками, расположенными по разные стороны поверхностных водотоков и водоемов. Для выделения участков с глубиной залегания УГВ менее 2 м находят точки пересечения горизонталей и гидроизогипс с разностью отметок 2 м. Линия, проведенная через эти точки,— гидроизобата — будет границей участка. На рис. 4.14 гидроизобата показана пунктирной линией, а участок с глубиной залегания УГВ менее 2 м заштрихован.
| № задач | № скважины | |||||||||||
| 4.45.1 | 13,1 | 12,2 | 11,3 | 10,8 | 13,6 | 13,4 | 12,5 | 12,2 | 16,1 | 15,3 | 14,7 | 13,5 |
| 4,1 | 3,9 | 5,6 | 2,7 | 3,6 | 2,8 | 2,0 | 1,6 | 3,5 | 3,2 | 0,9 | 0,3 | |
| 4.45.2 | 12,4 | 11,3 | 10,6 | 10,5 | 13,0 | 12,5 | 12,3 | 12,4 | 15,3 | 14,2 | 13,7 | 13,3 |
| 3,9 | 2,4 | 1,5 | 1,8 | 3,2 | 2,0 | 1,7 | 2,8 | 3,2 | 1,3 | 0,4 | 2,3 | |
| 4.45.3 | 13,6 | 13,1 | 12,5 | 12,4 | 16,7 | 15,1 | 14,4 | 13,5 | 18,2 | 18,3 | 18,2 | 17,0 |
| 3,6 | 2,8 | 2,0 | 1,7 | 3,6 | 3,2 | 1,1 | 0,4 | 1,3 | 4,2 | 3,1 | 2,0 | |
| 4.45.4 | 13,2 | 12,5 | 12,0 | 11,7 | 15,2 | 14,0 | 13,6 | 13,3 | 18,8 | 18,0 | 17,3 | 17,2 |
| 4,1 | 2,9 | 2,4 | 3,5 | 4,2 | 2,0 | 1,2 | 3,3 | 5,0 | 4,2 | 3,6- | 5,2 | |
| 4.45.5 | 10,3 | 9,1 | 8,4 | 7,5 | 10,6 | 10,3 | 9,5 | 9,1 | 13,3 | 12,2 | 11,2 | 10,5 |
| 4,2 | 4,3 | 2,6 | 2,0 | 3,8 | 3,4 | 2,3 | 1,5 | 3,6 | 3,2 | 1,3 | 0,2 | |
| 4.45.6 | 9,1 | 8,2 | 7,6 | 7,5 | 10,1 | 9,5 | 9,4 | 9,2 | 12,0 | 11,3 | 10,5 | 10,3 |
| 4,3 | 2,5 | 1,6 | 2,0 | 3,2 | 2,4 | 1,8 | 2,5 | 3,2 | 1,7 | 0,8 | 2,3 | |
| 4.45.7 | 10,6 | 10,1 |
