Осідання земної поверхні під впливом відкачувань підземних вод або рідких чи газоподібних корисних копалин

Особливо часто осідання поверхні викликається штучним зниженням рівня грунтових вод або зниженням напору артезіанських вод внаслідок довготривалої експлуатації водоносних горизонтів. Тверді мінеральні частки нижче рівня підземних вод перебувають у підваженому стані і втрачають у своїй вазі стільки, скільки важить витіснена ними вода (закон Архімеда). В результаті щільність підваженої породи виявляється меншою, ніж у породи, яка залягає вище рівня підземних вод. Величина зваженої щільності _зв може бути обчислена так:

_зв = (_s — _в)/ (1+), (3.3).

де _s — щільність часток породи, г/см³;

_в — густина води (1г/см³);

— коефіцієнт пористості.

Зменшення величини щільності породи тягне за собою зменшення побутового тиску.

При зниженні рівня ґрунтових вод на h збільшення побутового тиску дорівнює:

Р_поб = h (- _зв). (3.4).

Різницю (- _зв) можна орієнтовно прийняти рівною одиниці (_зв 1,0−1,1 т/м³). Тоді можна вважати, що збільшення побутового тиску (в т/м²) чисельно дорівнює величині зниження рівня ґрунтових вод (в м): Р_поб h.

Під час довготривалих відкачувань з метою водопостачання зниження рівня ґрунтових вод вимірюється в окремих випадках десятками метрів, а збільшення побутового тиску досягає кількох десятків тон на м². Таке значне збільшення побутового тиску може викликати значні і нерівномірні (у відповідності з формою депресійної поверхні) осіданння.

Осідання поверхні можуть бути викликані також відкачуванням напірних підземних вод, нафти, тому що в цьому випадку знижується тиск на підошву пласта, який перекриває водоносний чи продуктивний горизонт.

Завдяки зваженому тиску порода, яка вміщує нафту, газ чи напірні води, приймає на себе не всю вагу товщ, що залягають вище, а вагу цих товщ, зменшену на розмір зваженого тиску. Зниження напору в результаті довготривалих відкачок води, нафти чи випуску газу тягне за собою зменшення зваженого тиску і рівне за величиною збільшення тиску на вмісні породи.

Запитання для самоконтролю.

• 1. Як відбувається стискання ґрунтів в основах споруд та їх випирання?
• 2. Якими бувають деформації гірських порід під впливом тиску?
• 3. Дайте характеристику процесу осідання для різних геологічних типів гірських порід.
• 4. Поясніть суть процесу фільтраційної консолідації порід.
• 5. Як відбуваються деформації, пов`язані зі зміною побутового тиску на породи?
• 6. За яких умов і де виникає гірничий тиск?
• 7. Поясніть суть гіпотези про «склепіння природної рівноваги» .
• 8. Чому відбувається осідання гірських порід внаслідок відкачувань підземних вод?