Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Водные свойства рыхлых несвязных и мягких связных горных пород

Водные свойства рыхлых несвязных и мягких связных горных пород

13.12.2017

Главнейшими свойствами, определяющими отношение песчаных и глинистых пород к воде, являются водоустойчивость, влагоемкость, капиллярность и водопроницаемость. При инженерно-геологической оценке их эти свойства имеют весьма важное значение. Однако роль каждого из них при этом неодинакова, что зависит от состава пород. Неодинаково их значение и при решении различных практических задач.

Водоустойчивость. Определение водоустойчивости наиболее важно при оценке глинистых пород, которые под воздействием воды теряют связность и изменяют консистенцию или размокают и распадаются на отдельные куски, обломки или бесформенную песчано-глинистую массу. Скорость и характер размокания характеризуют их водоустойчивость (рис. VIII-6). Породы водонеустойчивые размокают быстро, в течение минут или десятков минут, и превращаются в песчано-глинистую массу. Типичным примером таких пород являются лессовые, которые легко и быстро размокают, размываются, часто катастрофически быстро и сильно уплотняются и деформируются при увлажнении без увеличения внешних усилий. Породы мало- или средневодоустойчивые разрушаются в воде в течение нескольких часов или первых суток. Породы водоустойчивые сохраняются в воде десятки суток и даже месяцы, не обнаруживая значительных разрушений.

Интересным примером значительной водоустойчивости глинистых пород является следующий. В начале Великой Отечественной воины на одном из строительных объектов работы были прекращены, а подземные выработки затоплены. После войны, когда снова были начаты строительные работы, оказалось, что глины в открытых забоях подверглись размоканию па глубину лишь 3—6 мм. Более значительное проникновение влаги в толщу глин наблюдалось лишь по трещинам, которые оказались заполненными разбухшей глиной.
Многочисленные наблюдения показывают, что если глины были подсушены на воздухе, они быстро и значительно разрушаются в воде, тогда как эти же глины естественного сложения и влажности довольно водоустойчивы. Особенно понижается водоустойчивость глинистых пород при многократном подсушивании и увлажнении, что связано с необратимым нарушением в них структурных связей и, соответственно, с изменением их монолитности. На водонеустойчивых породах на склонах и откосах обычно образуется мощная элювиально-делювиальная зона, которая способствует развитию оползневых явлений. Некоторые разности глинистых пород при увлажнении сильно набухают, причем объем их увеличивается на 25—30 % (рис. VIII-7, VIII-8), а нагрузка, сдерживающая набухание (сила набухания), может достигать 0,1-1,1 МПа. Набухание пород, т. е. увеличение объема, связано с их гидрофильностью, коллоидной активностью, со способностью активно сорбировать влагу. Замечено, что чем меньше в составе пород песчаных фракций и больше пылеватых, тем сильнее они набухают.
Набухание выражают обычно в долях единицы или в процентах от начального объема образца породы по приращению высоты образца в результате набухания
где hк — высота образца породы в кольце прибора после набухания hн — высота образца породы в кольце прибора до у в лажнения и набухания bп — относительное набухание, доли единицы Нн — набухание % от первоначальной высоты образца.

Набухание обычно происходит до определенного значения влажности, выше которого приращение объема породы прекращается.

Как показывают наблюдения влажность набухания т.е. влажность, соответствующая моменту полной стабилизации процесса набухания породы имеет определенную связь с влажностью, соответствующей пределу ее пластичности (рис. VIII-9). Так как интенсивное набухание глинистых пород происходит только в начальный момент увлажнения то по пределу пластичности можно качественно оценивать склонность пород к набуханию. Если их естественная влажность выше предела пластичности или влажности набухания то нет основания ожидать значительного набухания. По строительным нормам и правилам (СНиП II—15—74) к набухающим относятся глинистые породы с относительным набуханием bн>0,4. Следовательно, величина набухания глинистых порот, влажность и сила набухания характеризуют их отношение к воде т.е. водоустойчивость.
Изменение свойств глинистых пород происходит не только при увлажнении. Высыхание влажных глинистых пород иногда сопровождается их растрескиванием, изменением монолитности (рис. VIII-10), шелушением и, следовательно, изменением прочности, деформируемости, устойчивости и водопроницаемости. В результате этих явлений в основании крутых склонов, сложенных глинистыми породами, образуются осыпи и конусы осыпей. В подземных выработках и котлованах такие изменения свойств глинистых пород происходят в связи с уменьшением их объема при высыхании (усадка) и возникновением вследствие этого внутренних напряжений.
Наибольшей усадкой обладают породы гидрофильные, активные в физико-химическом отношении. Изменение объема пород при усадке происходит до определенного предела влажности (предел усадки в табл. VIII-6), ниже которого объем пород не изменяется. Чем ниже влажность при пределе усадки, тем больше изменяется объем породы, т. е. тем больше усадка. Все это характеризует изменение состояния и свойств глинистых пород при изменении их влажностного режима, т. е. водоустойчивость.

Вода, воздействуя на породы, может также растворять, выщелачивать водорастворимые части и тем самым изменять их свойства. Так как легкорастворимые соли в глинистых породах встречаются чаще, чем во многих других осадочных породах, то и в этом отношении изучение и оценка их водоустойчивости имеют большое значение.

Из изложенного следует, что при изучении и оценке свойств глинистых пород необходимо учитывать данные об их водоустойчивости. Это особенно важно при определении их несущих способностей, устойчивости в подземных выработках, на склонах и откосах, при развитии явлений пучения, оценке проходимости местности, а также при организации производства строительных работ. Например, строительные котлованы в водонеустойчивых породах надо доводить до проектных отметок только непосредственно перед укладкой бетона, не допуская при этом изменения влажностного режима пород.

Водоустойчивость глинистых пород может быть охарактеризована скоростью и характером размокания в воде, процентным содержанием легкорастворимых соединений и их составом, значением, силой и влажностью набухания, влажностью усадки.

Влагоемкость. Под влагоемкостью породы принято понимать ее способность вмещать и удерживать определенное количество воды. В соответствии с этим различают породы влагоемкие (глины, суглинки), средневлагоемкие (супеси, пески мелко-и тонкозернистые, пылеватые) и невлагоемкие (пески средне-, крупно- и грубозернистые, гравелистые и щебенистые породы и галечники). Применительно к породам невлагоемким следует говорить об их водоемкости, т. е. о способности вмещать определенное количество воды.

У влагоемких пород различают влагоемкость полную, капиллярную и молекулярную. Полной влагоемкости соответствует полное насыщение породы водой, т. е. заполнение всех ее пор. Сравнивая естественную влажность породы с влажностью, соответствующей полной влагоемкости, судят о степени ее водонасыщення. Капиллярной влагоемкости соответствует не полное насыщение породы водой, а такое, когда водой заполнены только капиллярные поры. Так как у глинистых пород поры преимущественно капиллярные, то для них капиллярная влагоемкость равна или близка полной влагоемкости.

Под молекулярной влагоемкостью (или наименьшей) понимают способность пород удерживать определенное количество физически связанной воды, т. е. воды, не заполняющей пустоты и поры, а лишь находящейся на поверхности или в межпакетных пространствах частиц породы в виде гидратных или сольватных оболочек. При этом то максимальное количество физически связанной воды, которое может удержать порода на поверхности своих частиц, определяет ее максимальную молекулярную влагоемкость. Физически связанная вода связана с частицами породы значительными поверхностными сорбционными силами. Поэтому при свободном стоке воды из насыщенных песчаных пород некоторое количество ее остается и определяет их максимальную молекулярную влагоемкость.

При уплотнении глинистой породы малой степени литификации, насыщенной водой, определенное количество воды из нее выжимается вначале сравнительно быстро и легко, соответственно и процесс уплотнения имеет свободный характер. При влажности породы, равной максимальной молекулярной влагоемкости, скорость и характер ее уплотнения резко изменяются, так как отжатие физически связанной воды сопряжено с затратой больших усилий. Следовательно, влажность при максимальной молекулярной влагоемкости отражает такое состояние глинистой породы, при котором резко изменяются ее свойства, ее деформируемость. На основании многочисленных исследований можно утверждать, что максимальная молекулярная влагоемкость — это один из важных показателей свойств глинистых пород, служащий мерой изменения их качеств в процессе уменьшения влажности при уплотнении. Замечено, что для многих глинистых пород она равна или близка влажности на пределе пластичности.
Таким образом, при изучении влагоемкости глинистых пород для оценки их состояния и свойств необходимо определять полную и максимальную молекулярную влагоемкость. Эти показатели в известной мере зависят от вещественного состава пород и характеризуют их гидрофильность (табл. VIII-13, VIII-14). Сопоставляя значения названных показателей с естественной влажностью глинистых пород, можно судить не только о степени насыщения их водой, но и о преобладающей категории воды (свободной иммобилизованной или физически связанной).

Выше уже упоминалось о том, что из песчаной породы, насыщенной водой, не вся вода может вытекать свободно, а только та часть, которая подчиняется силе тяжести, не связана поверхностными силами с частицами породы и не удерживается капиллярными силами. Способность песчаных, гравийных, дресвяных и других обломочных пород, насыщенных водой, отдавать ее путем свободного стекания, характеризует их водоотдачу. Очевидно, что такой способностью обладают только невлагоемкие или слабовлагоемкие породы Водоотдача пород примерно равна разности между полной их влагоемкостью и максимальной молекулярной

Wотд = Wn — Wмм

Она характеризует, какая часть воды (%) от общего ее содержания в породе свободно стекает Для количественной характеристики водоотдачи служит также коэффициент водоотдачи uв, равный отношению объема стекающей воды к объему породы, выраженный в долях единицы.

Водоотдачей обладают в основном неглинистые песчаные, гравийные, щебенистые породы и галечники. Она зависит главным образом от состава пород и продолжительности их дренирования. Некоторое влияние оказывает также температура воды, определяющая ее вязкость. Примерные значения водоотдачи песчаных порот привечены в табл. VIII-15. Характеристика водоотдачи пород имеет важное значение при решении многих практических вопросов, например при установлении возможности и оценке интенсивности осушения пород при строительстве дренажей, расчете притока воды и т. д.

Таким образом, для оценки водоемкости песчаных пород необходимо знать их полную водоемкость, максимальную молекулярную влагоемкость и водоотдачу.
Капиллярность. При значительном повышении влажности песчаных и особенно глинистых пород понижаются их строительные качества. Увлажнение пород может быть обусловлено проникновением (инфильтрацией) воды с поверхности земли или поступлением ее снизу из какого-либо водоносного горизонта под влиянием гидростатического или гидродинамического напора и капиллярных сил. Последние, как известно, всегда над водоносным горизонтом образуют капиллярную зону, в пределах которой наблюдается повышенное увлажнение или насыщение пород. Мелкозернистые, тонкозернистые и глинистые породы в зоне капиллярного увлажнения обычно полностью насыщены, следовательно, эту зону можно называть зоной капиллярного насыщения. Если она достигает поверхности земли, то происходит заболачивание местности. При интенсивном испарении капиллярных вод, поднимающихся к поверхности земли, в засушливых районах обычно происходит засоление почв и подстилающих их пород, образование солончаков и т. д.

Высота капиллярного поднятия, или мощность капиллярной зоны, тем больше, чем больше поверхностное натяжение воды и чем меньше радиус капилляров и плотность воды (закон Жюрена),
где Нк — высота капиллярного поднятия воды, см; 2а2 —капиллярная постоянная; r — радиус капилляра, см; уа — плотность воды, г/см3; g — ускорение свободного падения, см/с2.

При приближенных расчетах принимают равным 30/г. Результаты фактических наблюдений за высотой капиллярного поднятия в породах различного состава показаны в табл VIII-16 и VIII-17.

Известно, что максимальная высота капиллярного понятия в тонкозернистых и мелкозернистых песках может достигать 1,5—2 м, а в глинистых породах 3—4 м. В грубозернистых породах она мала и практического значения не имеет. Скорость капиллярного поднятия в начальный момент максимальная, но затем постепенно уменьшается и при наибольшей высоте становится ничтожно малой.
Поднятие воды в капиллярах происходит за счет энергии взаимодействия молекул воды с молекулами пограничной поверхности, разделяющей воду и частицы породы, в результате смачивающего эффекта или так называемого поверхностного натяжения воды. Поэтому в капиллярах между частицами породы поверхность воды приобретает вид менисков вогнутой формы (рис. VIII-11). Силы поверхностного натяжения направлены по касательным к вогнутым поверхностям менисков. Вертикальные составляющие этих сил Pk суммируются в одну общую подъемную силу Pк1 + Рк2 + ... + Ркn = Рк. Под влиянием этой силы вода по капиллярам поднимается до высоты Нк, которая и называется высотой капиллярного поднятия и служит мерой капиллярности породы. Сила капиллярного поднятия, или подъемная сила мениска воды, отнесенная к единице круглого поперечного сечения капилляра, может быть определена по формуле Лапласа

Pк = 2o/r,

где о — поверхностное натяжение воды, равное 7,5 Па; у — радиус капилляра, см.

Если бы суммарная сила Pк была меньше веса воды в капилляре, то подъема воды в нем не произошло бы. Следовательно, при сферической поверхности мениска в воде под мениском должен возникнуть перепад давлений

Р2—P1 = AP = Рк = 2а/r,

где P2 — давление в среде, находящейся ближе к центру сферы (в атмосфере); P1 — давление в среде, находящейся дальше от центра сферы (в воде).
Перепад давления AP под мениском, т. е. ниже границы раздела фаз воздух — вода, вызванный поверхностным натяжением воды, называют капиллярным давлением. Численно оно равно подъемной силе менисков, т. е. силе капиллярного поднятия Рк, но направлено в противоположную сторону (имеет обратный знак). Оно создает давление на стенки капилляров, на частицы породы, прижимая их друг к другу, и вызывает временную связность в песчаных породах. Подъемные силы являются растягивающими по отношению к воде, а капиллярное давление — сжимающим по отношению к частицам, слагающим породу. При испарении влаги из песков или при полном их погружении в воду капиллярное давление исчезает и пески теряют связность.

Таким образом, под вогнутыми менисками давление в воде, заполняющем капилляры, меньше атмосферного P0 на значение Pk (рис VIII-12), а в водоносном горизонте, т.е. ниже уровня грунтовых вод, выше атмосферного и распределяется по закону гидростатики.

Из сказанного видно, какой практическим смысл имеет изучение капиллярных свойств песчаных и глинистых пород, особенно высоты капиллярного поднятия.
Водопроницаемость. К числу основных водных свойств горных пород относится водопроницаемость, т с способность пропускать через себя воду пот действием напора. Данные, характеризующие водопроницаемость рыхлых обломочных и глинистых пород, имеют весьма широкое применение в практике. Они необходимы для определения притока воды к строительным котлованам, подземным выработкам, для оценки потерь воды на фильтрацию, решения вопроса о способах их осушения, оценки скорости осадки сооружений и др.

Водопроницаемость песков, галечников и других рыхлых обломочных пород зависит от их пористости и скважности. Глинистые породы при небольших напорах очень слабоводопроницаемы или практически водонепроницаемы, так как размер пор в них мал. Движение воды, а также других жидкостей и газов через пористые горные породы называется фильтрацией. Следовательно, водопроницаемость песчаных и глинистых пород — это их фильтрационная способность.

Водопроницаемость любых горных пород тем больше, чем больше их скважность, т.е. чем больше размер пор, пустот и трещин. Она зависит также от напора, под влиянием которого движется вода. Например, глинистые породы при небольших напорах могут не пропускать через себя воду, а при больших становятся водопроницаемыми. Водопроницаемыми следует считать такие породы, которые при реально существующих или проектируемых напорах пропускают пли будут пропускать воду. К водонепроницаемым породам относят такие, которые при действующих напорах не пропускают воду.

В обычных условиях сильноводопроницаемые крупнообломочные породы — галечники, щебень, гравий, дресва, грубозернистые и крупнозернистые пески. Водопроницаемы пески средне-и мелкозернистые, а слабоводопроницаемы (полупроницаемы) тонкозернистые пески и супеси. Суглинки и глины обычно слабоводопроницаемы или водоупорны. На водопроницаемость песчаных и других обломочных пород большое влияние оказывают степень однородности их гранулометрического состава, а также примеси глинистых частиц и хорошо разложившегося органического вещества. Так, например, чистые галечники могут быть очень сильноводопроницаемыми, а те же галечники с песчаным мелкозернистым и гонкозернистым заполнителем будут слабоводопроницаемыми. На рис. VIII-13 видно, как быстро уменьшается водопроницаемость песка по мере увеличения примеси глинистых частиц. Если к чистому песку прибавить лишь 10 % глинистых частиц, то водопроницаемость его уменьшится на 73,6%. Известно, что при добавлении к кварцевому песку 10% бентонита водопроницаемость его уменьшается в 10000 раз. Неоднородность гранулометрического состава и особенно минеральный состав оказывают большое влияние на водопроницаемость глинистых пород. Так, например, монтморbллонитовые глинистые породы обычно в сотни и тысячи раз менее водопроницаемы, чем каолииитовые.

Весьма значительно на водопроницаемости глинистых пород сказывается состав обменных катионов. На рис. VIII-14 видно, что Са-почвы, Al-почвы и Fe-почвы обладают соответственно в 95, 280 и 290 раз большей водопроницаемостью, чем Na-почвы. To же самое показывают данные, приведенные в табл. VIII-18. Снижение водопроницаемости глинистых пород от присутствия обменного Na+ объясняется его диспергирующим действием, в результате чего уменьшается размер пор. Кроме того, обменный Na+ увеличивает гидрофильность пород, т. е. содержание физически связанной воды, и существенно уменьшает эффективную пористость, что еще больше уменьшает их водопроницаемость.
Существенно изменяется водопроницаемость пород при их уплотнении под влиянием давления вышележащих масс горных пород или сооружений, а также при разуплотнении и высыхании Многие глинистые породы при высыхании дают большую усадку, растрескиваются, отчего водопроницаемость их сильно повышается. Водопроницаемость глинистых пород может увеличиваться в десятки раз при растворении и выщелачивании содержащихся в их составе солей или цементирующего вещества, а также при вытаивании льда из мерзлых пород. Следует заметить, что некоторые глинистые породы в отношении водопроницаемости обладают ярко выраженной анизотропностью. Так, например, ленточные типы в горизонтальном направлении водопроницаемы, а в вертикальном — практически водоупорны. Лессовые породы, наоборот, в вертикальном направлении сравнительно сильноводопроницаемы, а в горизонтальном слабоводопроницаемы.

Скорость движения воды через горные породы, и в том числе через песчаные и глинистые, в некоторой степени зависит также от ее температуры, с повышением которой уменьшается вязкость воды и повышается подвижность. Поэтому при оценке проницаемости таких пород для нефти к некоторых других жидкостей, а также при оценке скорости выжимания воды из глинистых пород при уплотнении необходимо учитывать ее вязкость.

Таким образом, водопроницаемость песчаных и других обломочных, а также глинистых пород (как и любых других) зависит от их гранулометрического и минерального состава, его однородности, состава обменных катионов, степени уплотненности, скважности и размера пор, гидродинамических условий (действующий напор) и свойств воды (вязкость).
Как известно, движение воды в песчаных и глинистых породах происходит главным образом под действием напора. Напор возникает под влиянием гидростатического давления при следующих условиях: 1) разности уровней воды в разных точках горизонта грунтовых вод (рис. VIII-15,a); 2) разности пьезометрических уровней воды в разных точках напорного водоносного горизонта (рис. VIII-15, б) и 3) при действии внешней нагрузки Р, так как h = P/ув (рис. VIII-15,в). Однако необходимо учитывать, что движение воды в песчаных и глинистых породах может происходить также под влиянием следующих факторов: 1) капиллярных сил, развивающихся на поверхности раздела воздух — вода; 2) сорбционных сил, развивающихся на поверхности раздела твердых частиц и воды; 3) осмотических сил, обусловленных разностью концентрации растворенных в воде веществ: 4) электроосмотических сил, возникающих при разности потенциалов постоянного электрического тока; 5) температурных градиентов, вызывающих конвекционные токи, термоосмотическое и капиллярно-осмотическое движение; 6) промерзания пород, при котором происходят движение тепловой энергии и возникновение неравновесного состояния замерзающей породы, появление кристаллов льда и разности осмотического давления в физически связанной воде, разности влажности пород в разных точках, разности давления усадки и т. д.; 7) испарения воды и разности упругости пара; 8) давления, создаваемого газами и парами воды, и т. д.

Из изложенного следует, что условия движения воды в песчано-глинистых породах могут быть сложными, зависящими от влияния разных сил. Если градиенты этих сил имеют одинаковое направление, то интенсивность и скорость передвижения воды могут увеличиваться, а при противоположном направлении ослабляться или даже прекращаться. Здесь важно отметить, что когда в породе все поры заполнены водой или содержат относительно небольшое количество воздуха и газов, движение воды в такой породе принято называть фильтрацией, а когда поры лишь частично заполнены водой, ее передвижение называют миграцией. Миграция воды в породе может происходить как в жидком, так и в парообразном состоянии. Изучение и оценка фильтрации и миграции воды в песчаных и глинистых породах имеют очень большое значение. Они характеризуют водопроницаемость, т.е. важнейшее водное свойство пород, влияющее на изменение других свойств (прочность, деформируемость и др.), а также вызывают развитие различных процессов и явлений

Мерой водопроницаемости горных пород служит коэффициент фильтрации. Кроме того, для этих же целей используют коэффициент проницаемости и удельное водопоглощение. В инженерно геологической и гидрогеологической практике пользуются главным образом скоростным выражением коэффициента фильтрации v = КфI. Если I = 1, то v = Кф (см/сут, м/сут и т.д.).

Скорость движения воды через пористые горные породы прямо пропорциональна гидравлическому градиенту, т.е. отношению действующего напора к длине пути фильтрации. Это важнейший закон водопроницаемости песчаных и глинистых пород — закон ламинарной фильтрации

Скорость движения воды

v = Q/F,

где Q — количество фильтрующейся через породу воды, м3/сут, F — площадь поперечного сечения породы (м2), через которое фильтруется вода

Так как движение воды происходит только по порам, то действительная площадь сечения породы Fд < F, так как часть площади F занята частицами и агрегатами частиц, слагающих породу Поэтому действительная скорость движения воды

vд = Q/Fl,

Очевидно, что если F > Fд, то vд > v. Для песчаных пород можно принять Fд = nF, где n — пористость в долях единицы. Тогда vд = Q/(nF), а v = nvд, откуда действительный коэффициент фильтрации

Кфд = Кф/n.

Действительный коэффициент фильтрации иногда называют коэффициентом скорости фильтрации. В песчаных породах он всегда больше коэффициента фильтрации, непосредственно oпределяемого в лабораторных или полевых условиях по количеству воды, профильтровавшейся через данное поперечное сечение породы. В глинистых породах эффективная пористость всегда значительно меньше общей пористости и часто равна нулю, так как поровое пространство этих пород в значительной степени занято физически связанной водой. Поэтому в них Fд < nF. Малый размер пор в глинистых породах и их неэффективность для движения воды, жидкостей и газов определяют их слабую водопроницаемость. Однако если действующий напор в воде будет значителен, глины также могут стать водопроницаемыми.
Как видно из рис. VIII-16, движение воды в глинистых породах начинается только тогда, когда напорный градиент достигнет определенного значения, называемого начальным градиентом. Напорный градиент, при котором движение воды в глинистых породах получает линейную зависимость, называется предельным. Скорость движения воды в этом случае

v = Kф (I-Iпр).

Разные глинистые породы имеют различные предельные градиенты. Этот градиент изменяется также и у одной и гой же породы в зависимости от ее физического состояния и главным образомотплотности. Появление начального и предельного градиентов показывает, что для движения воды в глинистых породах ей необходимо преодолеть вязкое сопротивление сдвигу физически связанной воды, значительно заполняющей их поровое пространство. На рис. VIII-16 видно, что в песчаных хорошо водопроницаемых породах начальный градиент равен нулю. Примерные пределы изменений коэффициента фильтрации некоторых типов рыхлых обломочных и глинистых пород показаны в табл. VIII-19.
Как отмечено ранее, для характеристики водопроницаемости пород используют также коэффициент проницаемости Kn и удельное водопоглощение w. Эти коэффициенты связаны между собой следующей зависимостью:

Kф = Kп (ув/n).

а удельное водопоглощение примерно равно w = 0,53 Kф. Можно считать, что коэффициент проницаемости породы для воды, равный 1,02 мкм2, примерно соответствует коэффициенту фильтрации в 1 м/сут.

Скорость движения воды в горных породах может быть меньше, чем скорость передачи напоров в воде водоносных горизонтов, поэтому от водопроницаемости горных пород отличают пьезопроводность, т. е. способность среды передавать давление. Скорость передачи давления характеризуется коэффициентом пьезопроводности. Для безнапорных вод этот коэффициент называют также коэффициентом уровнепроводности.

Коэффициент пьезопроводности вычисляют по формуле

а = Кф/(евв+вп),

где а — коэффициент пьезопроводности, м2/сут; Кф — коэффициент фильтрации, м/сут; е — коэффициент пористости породы, доли единицы; вв — коэффициент сжимаемости воды, 1/0,1 МПа; рп — коэффициент сжимаемости породы, 1/0,1 МПа.
Слабопроницаемые породы оказывают значительное сопротивление движению в них воды, в результате чего в фильтрационном потоке возникают гидродинамические силы — гидродинамическое давление. Оно направлено вдоль линий тока воды и тем больше, чем ниже водопроницаемость породы. На рис. VIII-17 видно, что если в фильтрационном потоке выделить элементарный объем сечением dF, то гидродинамическое давление по этому сечению будет равно dp = dhdFув.

Так как сопротивление движению воды оказывает весь объем породы, то гидродинамическое давление, отнесенное к этому объему, равно
Отношение dp/dFdl принято обозначать через Dгд. Гидродинамическое давление является объемной силой, которая зависит от напорного градиента: Dгд = Iyв.

При значительных напорах оно является причиной нарушения устойчивости пород, слагающих дно и стенки котлованов, откосы и склоны. Оно вызывает переход пород из устойчивого состояния в плывунное, развитие процессов суффозии, образование оползней и других фильтрационных деформаций пород. Поэтому при изучении водопроницаемости песчаных и глинистых пород важно прогнозировать также и их деформации.