Образование верховодки на водонепроницаемых линзах в зоне аэрации

В пределах зоны аэрации, как правило, весьма часто встречаются линзы водоупорных пород, на которых происходит скопление инфильтрующейся воды (рис. 1), с образованием верховодки. При периодическом поступлении инфильтрационного питания формирующаяся на таких линзах верховодка носит временный характер, а при постоянной инфильтрации образуется техногенная линза грунтовых вод (техногенная верховодка). Плановые размеры техногенной верховодки определяются контурами линзы водоупорных пород, максимальная высота слоя воды зависит от проницаемости пород и интенсивности инфильтрации.

2.12. В случае вытянутых в плане водоупорных линз (когда их длина более чем в 5 раз превышает ширину) фильтрацию воды в плане можно считать плоской. Процесс формирования верховодки (рис. 1, а) описывается формулой

m_n - корни уравнения m_n tg m_n = Bi.

Предельное (стационарное) положение уровня воды техногенной верховодки находится по зависимости

(3)

Рис. 1. Схемы к формированию техногенной верховодки в зоне аэрации на непроницаемых линзах удлиненной (а) и округлой (б) в плане формы.

2.13. Прямоугольные или округлые в плане водоупорные линзы при расчетах необходимо заменить круглыми с приведенным радиусом R (рис. 1, б), метод определения которого указан выше.

Первые шесть корней этого уравнения приведены в прил. 3. Ряд в формуле (4) сходится очень быстро и при расчетах можно ограничиться двумя-тремя членами.

Предельное (стационарное) положение техногенной верховодки рассчитывается по формуле

(5)

Формулы (2) и (6) показывают, что процесс формирования верховодки очень быстро стабилизируется.

Техногенные водоносные горизонты формируются на первом от поверхности земли региональном водоупоре (рис. 2) под влиянием дополнительного инфильтрационного питания. При этом на водоупоре происходит постепенное накопление воды с образованием увеличивающегося во времени купола грунтовых вод в зоне действия дополнительной инфильтрации. Растекание этого купола происходит по водоупору и замедляет процесс повышения уровней. Процесс формирования техногенного водоносного горизонта зависит от интенсивности, формы и плановых размеров источника дополнительной инфильтрации, в пластах неограниченных в плане размеров он всегда является нестационарным.

При поступлении дополнительной инфильтрации в пределах полосы шириной 2L (см. рис. 2, а)

Рис. 2. Схемы к формированию техногенного водоносного горизонта на региональном водоупоре в первоначально сухих грунтах при поступлении инфильтрации из источника полосообразной (а) и круглой (б)в плане формы

Подтопление градо-промышленных территорий может приво­дить к проявлениям опасных геологических процессов:

1) Существенное влияние на формирование оползней 2) проявление суффозионных процессов(но должно быть место куда может выноситься порода). Щелевая суффозия в щели в инженерных коммуникациях(тоннели метро, канализационные коллекторы) – влечет образование провалов на поверхности.

Для защиты: 1)гидроизоляция 2)дренаж(горизонтальный-труба для отвода и вертикальный-вертикальные скважины)

Требуется ГГ обоснование дренажа. Вообще эта проблема связана со строением дренируемых водоносных пород которые представлены гр. водами или верховодкой.

1 тип Однопластовый поток. Наиболее благоприятные условия для дренажа. Если высокая проводимость (больше 100-200 мкв/сут) то эффективен вертик.дренаж

2 тип Поток 2-х этажного строения. Появляется грунтовый поток с верховодкой. Основная опасность – подтопление со стороны верховодки. Техногенная верх-ка (дополняется техногенными источниками питания) В данном случае подойдет т.н. сбросной дренаж. Вертикальные скважины до УГВ.

10. Конструкции дренажа на градопромышленных территориях: гидрогеологические условия применения вертикального, горизонтального и сбросного видов дренажа. Гидрогеологическое обоснование дренажа изысканий при строительстве.