Проблемы гидрогеоэкологии. Том 2 - Мироненко В.А.
ISBN 5-7418-0123-4
Скачать (прямая ссылка):
Снизить роль отмеченных погрешностей можно, пойдя по пути разумного увеличения масштаба и продолжительности, усложнения методики проведения полевого эксперимента. Так, увеличение площади опробования до нескольких десятков квадратных метров заметно снижает суммарное влияние эффектов бокового растекания и одновременно способствует площадному осреднению фильтрационных свойств опробуемых неоднородных отложений. Длительность крупномасштабных экспериментов, которая должна составлять по крайней мере несколько суток, позволяет, наряду с увеличением представительности (глубины) опробования, избежать заметного проявления гетерогенности — влияния макропор или трещин, например, путем длительного предварительного замачивания опробуемых грунтов.
Второй путь — использование прямых способов прослеживания перемещения в массиве меченной жидкости при условиях фильтрации в зоне индикации, близких к стационарным (точнее, квазистационарным). В тех случаях, когда индикатором служит краситель (например, эозин), глубину проникновения индикатора приходится определять с нарушением сплошности опробуемого массива, т.е. единовременно, после прекращения эксперимента. При использовании разбавленных растворов электролитов можно ориентироваться на изменения электрических сопротивлений между электродами, помещенны-
352
ми в зону проникновения наливаемой жидкости. Более широкими возможностями обладает испытанный нами [5] метод «борной метки», позволяющий с помощью нейтронного индикатора влажности (НИВ) непрерывно следить за вертикальными перемещениями индикатора в массиве, не нарушая его.
Суть метода, вкратце, состоит в следующем. Первоначально проводится налив в шурф обычной воды. После достижения стабилизации влажности в опробуемом массиве (что регистрируется тем же Н И Вом) воду в шурфе заменяют на 3-5 % -ый раствор борной кислоты и начинают вести наблюдение за перемещением фронта меченной жидкости. Само положение фронта «борной метки» достаточно четко фиксируется по характерному уменьшению частоты электрических импульсов, поступающих с датчика прибора.
Предпринимавшаяся нами попытка использования теплового индикатора при опробованиях экранирующих отложений успеха не имела, прежде всего ввиду того, что кондуктивная составляющая теплопереноса в слабопроницаемых породах всегда существенно преобладала над конвективной составляющей. Выделение последней было также затруднено тепловыми помехами, возникающими за счет нерегулярных колебаний температуры поверхности земли.
В дополнение к опытным наливам в шурфы полезно проводить комплекс лабораторных определений проницаемости; в частности, они позволяют лучше оценить изменчивость проницаемости в зависимости от состава раствора, а также от напряженного состояния пород.
22.1.2. Лабораторная оценка изменений проницаемости грунтов, экранирующих бассейны промстоков
Разнообразие состава жидкостей в накопителях и сложный характер взаимодействия растворов с экранирующими грунтами, меняющими при этом свои физико-механические свойства, вынуждают прибегать к специальным (преимущественно лабораторным) экспе-
353
риментам с глинистыми экранами и с намывными техногенными отложениями—для оценки возможных изменений их фильтрационных свойств во времени. Эти изменения обусловливаются сменой естественного напраженного состояния экранирующих грунтов при заполнении бассейнов промостками и физико-химическими процессами взаимодействия сточных (прежде всего высокоминерализованных) вод с породами.
При заполнении гидротехнических сооружений экранирующие породы испытывают воздействие дополнительной уплотняющей нагрузки. При этом, в частности, ликвидируется макропористость, и проницаемость грунтов падает. Изучение этого эффекта в лабораторных условиях играет важную роль при оценках экранирующей способности грунтов. Опыты проводятся в компрессионных приборах при различных ступенях уплотняющей нагрузки, увязанных с графиком заполнения технического бассейна промостками.
Так, на рис. 22.1 приведены результаты подобных испытаний лессовидных суглинков одного из районов КМА, которые указывают на резкое (три с лишним порядка) уменьшение проницаемости образцов с увеличением нагрузки от 0,5 до 2,0 кгс/см .
Постановка лабораторных исследований с сильноминерализованными растворами направлена как на прямую оценку влияния их состава на проницаемость глинистых пород, так и на изучение разнообразных последствий процессов засоления, которые, в частности, способствуют развитию осмотической консолидации грунтов. Рассмотрим последовательность и методику изучения взаимодействия глинистых грунтов с рассолами, представленными, главным образом, электролитами нейтральных солей*.
До постановки собственно фильтрационных экспериментов проводится достаточно стандартный комплекс определений водно-физических, физико-химических и механических свойств исследуемых пород: а) показателей начальной влажности и плотности, б) гранулометрического и минералогического состава, в) влажности и давления набухания, г) обменной емкости и состава обменных катионов, д) прочностных и деформационных характеристик. Эти определения осуществляются на специально приготовляемых образцах с разлйч-
