Классификация горных пород по водопроницаемости
| Разновидность грунтов | Коэффициент фильтрации kф, м/сут |
| Водонепроницаемый | Кф≤ 0,005 |
| Слабоводопроницаемый | 0,005‹ Кф ≤ 0,30 |
| Водопроницаемый | 0,30‹ Кф ≤3 |
| Сильноводопроницаемый | 3‹ Кф≤ 30 |
| Очень сильноводопроницаемый | Кф > 30 |
1.3. Величина kф (и соответственно водопроницаемость породы) зависит от свойств породы и, в меньшей мере, от температуры, химического состава фильтрующейся воды.
В дисперсных породах величину kф определяют:
гранулометрический состав породы, степень ее однородности, форма зёрен;
размер, форма и количество сообщающихся между собой пор; структурно-текстурное строение породы, степень уплотненности и упакованности зёрен.
Например, чем больше размер зёрен и чем однороднее порода, тем больше её водопроницаемость. Водопроницаемость резко снижается в неоднородных по гранулометрическому составу рыхлых породах, у которых промежутки между крупными зёрнами заполнены более мелкими. Так, чистые галечники могут быть очень сильноводопроницаемыми, а те же галечники с песчаным наполнителем будут слабоводопроницаемыми. Более того, kф галечника с песчаным заполнителем нередко оказывается меньше kф самого заполнителя. Окатанная форма зёрен увеличивает водопроницаемость рыхлых пород, остроугольные неправильные формы зерна уменьшают её, т.к. увеличивают сопротивление прохождению воды через породу.
В скальных и полускальных породах величина kф зависит, в основном, от характера, размера, формы пор, трещин и других пустот (протяженности трещин, открытости трещин, их ориентировки), а также от структурно-текстурного строения пород, условий их залегания и др.
Водопроницаемость пород, в некоторой степени, зависит и от температуры воды, т.к. с повышением температуры уменьшается вязкость воды и повышается её подвижность в породе. При оценке проницаемости пород для нефти и других жидкостей (глинистые, бетонные растворы и др.) учет их вязкости имеет большое значение.
1.4. Данные о водопроницаемости пород имеют важное практическое значение в горном деле при рассмотрении многих вопросов, связанных с использованием подземных вод в хозяйственных целях и с защитой от разрушительной деятельности подземных вод. Коэффициент фильтрации является основным параметром при расчетах фильтрации, водопритоков, водопонижений, дренажей и др. При этом решаются следующие задачи:
определение притоков воды в горные выработки, строительные котлованы и решение вопроса о способах их осушения;
проектирование дренажных сооружений и фильтров;
выбор места расположения плотин и прогноз формирования зон подтопления;
подсчёт запасов подземных вод;
прогноз осадки сооружений, просадки лёссовых пород, капиллярного увлажнения.
1.5. Для определения величины kф применяют три группы методов:
1) полевое опытное определение kф с помощью откачки или налива воды;
2) лабораторное определение kф в приборах;
3) косвенное определение kф путем вычислений по данным гранулометрического состава и пористости породы.
Наиболее общую и достоверную информацию о водопроницаемости пород дают полевые методыопределения kф. Это связано с тем, что исследуются не отдельные образцы, а целые комплексы отложений, находящихся в условиях естественного залегания. При этом применяют опытные откачки из шурфов и скважин, опытные наливы (нагнетания) воды в шурфы и скважины. Определив расход откачиваемой (нагнетаемой) воды и величину понижения (повышения) её уровня, а также другие исходные данные, рассчитывают по формулам kф.
Лабораторные методы определения kф являются менее точными по сравнению с полевыми, т.к. они основаны на определении водопроницаемости отдельных образцов, взятых из толщи. Суть лабораторных методов состоит в том, что изучаемая порода помещается в прибор и через неё под разными напорными градиентами пропускают воду, расход которой учитывается, а затем по формулам производится расчет kф.
Наименее точными являются определения kф путем расчёта по эмпирическим формулам, связывающим значения kф породы с её гранулометрическим составом и пористостью. Этот метод применим главным образом для песчаных пород. Расчетные значения kф дают лишь приблизительную оценку водопроницаемости породы и могут быть рекомендованы для предварительных ориентировочных расчетов. Для приближенного подсчета величины kф при наиболее часто встречающихся условиях может использоваться формула
; (3)
где d10 – действующий диаметр частиц, мм.