Подземные воды, условия залегания, их химический состав и агрессивность.

Подземные воды. В долине р. Оби повсеместно распространенны грунтовые воды, залегающие в нижних песчано-гравелисто-галечниковых горизонтах поймы и надпойменных террас. Глубина их залегания контролируется положением уровня воды в Оби и в значительной степени зависит от уровня воды в Новосибирском водохранилище, затопившем пойму и первую надпойменную террасу выше плотины.

В пределах поймы глубина грунтовых вод составляет 1-3 м на первой надпойменной террасе - от 2,0 до 5,0 м, на второй -от 4 до 13 м, третьей - от 9 до 15 м и четвертой - от 12 до 25 м.

Грунтовые воды тесно связаны с водой Оби, характеризуются близким химическим составом. Это пресные воды гидрокар-бонатно-кальциево-магниевого состава. Сухой остаток изменяется от 0,12 до 0,8; жесткость - от 2,0 до 10, в пойменных повышается до 22,6 мг-экв/л; рН - от 5,25 до 7,6, т. е. воды нейтральные. Для грунтовых вод поймы характерно повышенное содержание азотных соединений до 26,6 мг-экв/л.

Грунтовые воды водораздельного плато в черте города залегают в нижних супесчаных, песчаных и песчано-гравелистых горизонтах краснодубровской свиты, расположенной на водоупоре кочковских глин и коре выветривания палеозойского фундамента. Глубина залегания грунтовых вод составляет от 5 до 25 м, что обусловлено глубоким расчлененным плато и интенсивным дренированием массива долиной Оби и ее многочисленными притоками.

Вместе с тем современная гидрогеологическая обстановка значительно сложнее, что обусловлено формированием верховодок техногенных водоносных горизонтов, залегающих выше уровня грунтовых вод, а в некоторых случаях и повышением грунтовых вод.

В итоге происходит интенсивное подтопление территории города, обводнение грунтовых основании и подвалов сооружений. Процесс подтопления наблюдается как для водораздела, так и для террас(пр. Дзержинского, Учительский, Затулинский жилмассивы, территория «Сибсельмаша» и др).

Оценка потенциальной подтопляемости городских территорий и детальное инженерно-геологическое районирование территории г. Новосибирска излагается в работе Ваганова П.С., Крицкого М.Я. и Сухоруковой А.Ф. [28]

Грунтовые воды как водораздельного плато, так и террасовых комплексов тесно связаны с водами, залегающими в палеозойских породах.

В целом современные геологические процессы в пределах городской территории долины р. Оби проявляются значительно активнее, чем в Колынань-Томской области. Здесь особенно интенсивно выражены просадочность лессовых грунтов и оврагообразоваине.

Для правобережья городской территории характерно повышенное эрозионное расчленение притоками Оби (1-й и 2-й Ельцовками, Каменкой. Плющихой), обусловленное их приуроченностью к тектоническим разломам и гранитном массиве.

В последние годы [29] выявлено, что по зонам разломов вверх поступают подземные газы, в том числе радон, что в значительной степени осложняет экологическую обстановке отдельных районах города.

Подземные воды классифицируют по гидравлическому признаку — безнапорные и напорные, и по условиям залегания в земной коре—верховодка, грунтовые воды, межпластовые воды. Помимо этих главных типов существует еще ряд подземных вод, таких как трещинные, карстовые, минеральные и т.д.

Верховодка. Верховодкой называют временные скопления вод в зоне аэрации, которые располагаются над горизонтом грунтовых вод, где часть пор грунта занята воздухом. Верховодка образуется над небольшими водоупорами типа линзы глин и суглинков в песке, над прослойками более плотных пород и т. д. (рис. 50), при инфильтрации воды в период обильного снеготаяния, дождей. В остальное время вода верховодки испаряется и просачивается в нижеследующие грунтовые воды.

В целом для верховодки характерно: временный, чаще сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безна-порность. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и др.), она может вызвать их подтопление, если заранее не были предусмотрены меры дренирования или гидроизоляции.

При инженерно-геологических изысканиях, проводимых в сухое время года, верховодка не всегда обнаруживается. Поэтому ее появление для строителей может быть неожиданным.

Грунтовые воды. Грунтовыми называют постоянные во времени и значительные по площади распространения горизонты подземных вод залегающие на первом от поверхности водоупоре.

1. Грунтовые воды безнапорны, имеют свободную поверхность, которая называетсязеркалом (илиуровень). Положение зеркала в какой-то мере отвечает рельефу данной местности. Глубина залегания уровня от поверхности различна — от 1 до 50 м и более. Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называютводоупорным ложем, а расстояние от него до

уровня подземных вод—мощностью водоносного слоя.

2. Питание грунтовых вод происходит за счет атмосферных осадков, водоемов и рек. Территория питания совпадает с площадью распространения грунтовых вод. Грунтовая вода открыта для загрязнения различными вредными примесями.

3. Грунтовые воды образуют потоки, которые направлены в сторону уклона водоупора.

4. Количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят геологии местности и климатических факторов. В практике строительства чаще всего приходится встречаться именно грунтовыми водами. Они создают большие трудности при производстве строительных работ (заливают котлованы, траншеи и т. д.) и мешают нормально эксплуатировать здания и сооружения.

Межпластовыми водами называют водоносные горизонты, располагающиеся между водоупорами. Они бывают ненапорными и напорными, последние иначе называют артезианскими. Межпластовые ненапорные воды встречаются сравнительно редко, водоносные слои заполнены водой лишь частично (рис. 51).

Напорные (артезианские) воды связаны с залеганием водоносных

слоев под наклоном к горизонту или в виде изгиба (складки).

Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.

Отдельные части водоносных слоев залегают на различных высотных

отметках. Это и создает напор подземных вод. Область питания, как

правило, не совпадает с площадью распространения межпластовых вод.

Напорность вод характеризует пьезометрический уровень. Он может

быть выше поверхности земли или быть ниже ее. В первом случае, выходя

через буровые скважины, вода фонтанирует, во втором — поднимается

лишь до пьезометрического уровня.

Многие артезианские бассейны, например Доно-Донецкая впадина,занимают огромные площади, содержат ряд водоносных горизонтовявляются важным источником питьевой воды.

Вода как агрессивная природная среда к строительным конструкциям.

Все подземные воды содержат в растворенном состоянии определенное количество солей, газов, а также органических соединений.

Растворенные в воде газы (О, СО2, СН4,H2Sи др.) обусловливают степень пригодности воды для питьевых и технических целей. Количество растворенных солей не должно превышать 1 г/л. Не допускается содержание вредных для здоровья человека химических элементов (уран, мышьяк и др.) и болезнетворных бактерий.

В подземных водах наибольшее распространение имеют хлориды, сульфаты и карбонаты. Подземные воды разделяются на пресные (до 1г/л растворенных солей),солоноватые (от 1 до 10 г/л),соленые (10—35 г/л) ирассолы (более 35 г/л). Количество и состав солей устанавливается химическим анализом в миллиграммах на литр (мг/л) или в миллимолях на литр (ммоль/л).

Присутствие солей придает воде такие свойства, как жесткость и агрессивность.

Жесткость подземных вод обусловлена количеством растворенных в воде ионов Са2+иMg2+и выражается в миллимолях на литр. Различают

1. Общую жесткость,вызванную содержанием в воде всех солей кальция и магния: Са(НСО3)2;Mg(HCO3)2,CaSO4,MgSO4,CaCl2,MgCI2;

2. Карбонатную, или временную, обусловленную содержанием бикарбонатов кальция и магния, удаляемых кипячением (выпадают в °садок в виде карбонатов);

3. Некарбонатную, или постоянную, остающуюся в воде после устранения бикарбонатов. По общей жесткости природные воды разделяют на группы:

1.Оценка воды Жесткость, ммол/л

2.Очень мягкая до 1,5

3.Мягкая 1.5—3,0

4.Умеренно мягкая 3—6

6.Жесткая 6—9

7.Очень жесткая выше 9

Жесткие воды образуют накипь в котлах, в них плохо образуется мыльная пена и т. п.

Агрессивность подземных вод выражается в разрушающем воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы, в частности на портландцемент. В существующих нормах, оценивающих степень агрессивности воды по отношению к бетону, кроме химического состава воды, учитывается коэффициент фильтрации пород.

Агрессивность подземных вод выражается в разрушающем воздействии растворенных в воде солей на строительные материалы, в частности на портландцемент. В существующих нормах, оценивающих степень агрессивности воды по отношению к бетону, кроме химического состава воды, учитывается коэффициент фильтрации пород.

1. Агрессивность по содержанию бикарбонатной щелочности (агрессивность выщелачивания) определяется по величине карбонатной жесткости. Поземная вода агрессивна к бетону при карбонатной жесткости 4—2,14 ммоль/л (в зависимости от типа цемента в составе бетона),а при более высоких показателях вода становится неагрессивной.

2. Агрессивность по водородному показателю (общекислотная агрессивность) оценивается по величине рН. В пластах с высокой водопроницаемые она агрессивна при рН=6,7—7,0, а в слабопроницаемых— при рН=5

3. Агрессивность по содержанию свободной углекислоты (СО2) (углевая агрессивность) устанавливается по содержанию диоксида углерода Различают свободную, связанную и агрессивную углекислоту.

Агрессивная углекислота определяется экспериментально и расчетом, вода считается агрессивной при содержании углекислоты >15 ммол/л в хорошо проницаемых грунтах и >55 ммоль/л для слабоводопроницаемых грунтов.

4. Агрессивность по содержанию магнезиальных солей определяется содержанию ионаMg2+. В слабофильтрующих грунтах воды агрессивны при содержании магния >2000 мг/л, а в остальных грунтах>1000 мг/л.

5. Агрессивность по содержанию едких щелочей оценивается по количеству ионов К+иNa+. Воды агрессивны к бетону при содержании этих ионов >80 г/л в хорошо водопроницаемых и >50 г/л в слабопроницаемых грунтах.

6. Сульфатная агрессивность. Этот тип агрессивности определяется по содержанию ионовSО42-. В высоко водопроницаемых грунтах она зависит от содержания иона С1-. При содержании сульфат-ионов менее 250—300 мг/л во всех грунтах вода неагрессивна, во всех остальных случаях — агрессивна, даже к специальным цементам.

Агрессивность по содержанию хлоридов, сульфатов, нитратов и других солей и едких щелочей связана обычно с искусственными источниками загрязнения грунтовых вод при суммарном содержании (агрессивных ионов >10 г/л.

Агрессивность подземных вод устанавливают сопоставлением данных химических анализов воды с требованиями СНиП 2.02.11—85. Для борьбы с ней используют специальные цементы, производят гидроизоляцию подземных частей зданий и сооружений, понижают уровень грунтовых вод устройством дренажей и т. п.

 

Глава 4.