Водные свойства горных пород

Под водными свойствами горных пород понимаются те, которые проявляются в них при взаимодействии с водой: водопроницаемость, влагоемкость, водоотдача, естественная влажность, набухание, размокание, усадка, липкость, капиллярность, водопоглощение, пла­стичность и консистенция. Некоторые из этих свойств (влажность, набухание, размокание, усадка, липкость, пластичность и кон­систенция), характеризующие одновременно и физические свойства пород.

Водопроницаемость — свойство пород пропускать воду, что обусловливается их пористостью или трещиноватостью. Не всякая порода способна пропускать воду. Глинистые породы, пористость которых почти всегда превосходит пористость песков и нередко равна 60% и выше, практически не пропускают воду и на­зываются водонепроницаемыми, или водоупор­ными, в отличие от песков, гравия, щебенки и других пород, свободно пропускающих воду и называемых водопроница­емым и. Водоупорными являются также монолитные невыветрелые скальные нетрещиноватые породы.

Водопроницаемость пород количественно характеризуется коэффициентом фильтрации, представляющим собой скорость движения подземных вод при гидравлическом градиенте, равном единице; размерность: сантиметр в секунду, метр в час, метр в сутки.

Влагоемкость — способность горных пород вмещать в своих пустотах и удерживать воду при возможности свободного ее вытекания под действием силы тяжести. Различают следующие виды влагоемкости: полную (соответствует полному насыщению Всех пустот водой), капиллярную (соответствует количеству воды, заполняющей только капиллярные- поры), пленочную, или молекулярную (соответствует количеству физически Связанной воды), и гигроскопическую (соответствует количеству прочно связанной, адсорбированной воды). По степени влагоемкости горные породы разделяются на очень влаго­емкие (торф, ил, глина, суглинки), слабовлагоемкие (мел, мергели, Лёссовые породы, супеси, мелкозернистые пески) и невлагоемкие (скальные породы, галечники, гравий, крупнозернистые пески).

Водоотдача — свойство пород, насыщенных водой, сво­бодно отдавать гравитационную воду. Количественно объемная водоотдача выражается отношением объема свободно вытекающей из породы воды (при начальном полном заполнении пор или трещин) к объему всей породы. Для крупнозернистых песков, гравия и т. п. пород водоотдача равна их пористости (объемная водоотдача) или толпой влагоемкости (весовая водоотдача). Водоотдача мелкозер­нистых песков, супесей и суглинков значительно меньше и равна разности между полной влагоемкостью и максимальной молекуляр­ной влагоемкостью. Величина водоотдачи используется при решении ‘вопросов осушения заболоченных территорий, дренирования вы­емок, определения притоков воды в котлованы и горные выработки и решения ряда других задач.

Физико-механические свойства горных пород определяются либо в лабораторных условиях на образцах, отобранных в шурфах или скважинах, либо же непосредственно в поле в условиях естествен­ного залегания пород. Методика лабораторных исследований свойств пород разнообразна и излагается в специальных руководствах (В. Д. Ломтадзе, Е. Г. Чаповского и др.).