Вопросы к экзамену

1. Виды воды в грунтах и их свойства.

Находится в газообразном, жидком и твердом состояниях и в зависимости от состояния, подвижности и взаимодействия с грунтовыми частицами подразделяется на категории. По А. Ф. Лебедеву, различают категории: вода в виде пара; гигроскопическая; пленочная; гравитационная (в том числе и капиллярная); вода в твердом состоянии; кристаллизационная и химически связанная вода, которая входит в состав кристаллических решеток минералов и практически не оказывает влияния на свойства грунтов. Вода в форме пара способна передвигаться в грунте при незначительной его влажности. Конденсацией пара на поверхности грунтовых частиц образуются др. виды воды. Частицы с максимальной гигроскопичностью — слои ориентированных молекул воды, притянутых поверхностью минеральных частиц, которые соответствуют прочно связанной воде; пленочная вода, способная передвигаться под действием молекулярных сил от одной частицы к другой независимо от силы тяжести. Содержание в грунте всей связанной воды характеризуется величиной макс, молекулярной влагоемкости. Гравитационная — свободная вода, передвигающаяся под влиянием силы тяжести. К гравитационной воде относят все подземные, в т. ч. и грунтовые воды. Капиллярная вода поднимается — под влиянием сил поверхностного натяжения менисков. Подвешенная — капиллярная вода, разобщенная с уровнем грунтовых вод. В глинистых грунтах гравитационная вода находится в небольших количествах. В крупнообломочных грунтах (гравий, галечник) и в крупнозернистых песках гравитационная вода может преобладать над другими видами воды. По химич. составу вода различна, она содержит растворенные соли, газы и вещества в коллоидальном состоянии. Количество солей, содержащихся в воде, характеризует общую минерализацию и может колебаться от неск. сотен миллиграммов до неск. сотен граммов на литр. При отрицательной темп-ре грунта гравитационная вода замерзает и содержится в грунте в виде льда. Общее количество воды в единице объема грунта характеризует его природную или естественную влажность, к-рая определяет прочность и поведение грунтов при использовании их в инженерно-строит. целях. Кроме природных подземных вод, в грунт могут поступать пром. воды и в случае их вредного влияния на сооружения необходимо применять защитные мероприятия.

2. Водные свойства горных пород.

Под водными свойствами горных пород понимаются те, которые проявляются в них при взаимодействии с водой: водопроницаемость, влагоемкость, водоотдача, естественная влажность, набухание, размокание, усадка, липкость, капиллярность, водопоглощение, пла­стичность и консистенция. Некоторые из этих свойств (влажность, набухание, размокание, усадка, липкость, пластичность и кон­систенция), характеризующие одновременно и физические свойства пород. Водопроницаемость — свойство пород пропускать воду, что обусловливается их пористостью или трещиноватостью. Не всякая порода способна пропускать воду. Глинистые породы, пористость которых почти всегда превосходит пористость песков и нередко равна 60% и выше, практически не пропускают воду и на­зываются водонепроницаемыми, или водоупор­ными, в отличие от песков, гравия, щебенки и других пород, свободно пропускающих воду и называемых водопроница­емым и. Водоупорными являются также монолитные  невыветрелые  скальные нетрещиноватые  породы. Водопроницаемость пород количественно характеризуется коэффициентом фильтрации, представляющим собой скорость движения подземных вод при гидравлическом градиенте, равном единице;   размерность:   сантиметр   в   секунду,   метр   в час, метр в   сутки. Влагоемкость — способность    горных     пород     вмещать в своих  пустотах и удерживать воду при возможности свободного ее  вытекания под действием силы тяжести.  Различают следующие виды влагоемкости:   полную   (соответствует полному насыщению Всех пустот водой),   капиллярную   (соответствует количеству воды, заполняющей только капиллярные- поры),    пленочную, или     молекулярную     (соответствует количеству физически Связанной  воды),  и     гигроскопическую     (соответствует количеству   прочно   связанной,   адсорбированной   воды).   По степени влагоемкости горные породы разделяются на очень влаго­емкие (торф, ил, глина, суглинки), слабовлагоемкие (мел, мергели, Лёссовые  породы,  супеси,  мелкозернистые  пески)  и невлагоемкие (скальные породы, галечники, гравий, крупнозернистые пески). Водоотдача — свойство пород, насыщенных водой, сво­бодно отдавать гравитационную воду. Количественно объемная водоотдача выражается отношением объема свободно вытекающей из породы воды (при начальном полном заполнении пор или трещин) к объему всей породы. Для крупнозернистых песков, гравия и т. п. пород водоотдача равна их пористости (объемная водоотдача) или толпой влагоемкости (весовая водоотдача). Водоотдача мелкозер­нистых песков, супесей и суглинков значительно меньше и равна разности между полной влагоемкостью и максимальной молекуляр­ной влагоемкостью. Величина водоотдачи используется при решении вопросов осушения заболоченных территорий, дренирования вы­емок, определения притоков воды в котлованы и горные выработки и решения ряда других задач. Водонасыщенность пород представляет то количество воды, которое отдается породой. По степени водообильности породы делятся на сильноводообнльные с дебитом скважины больше 10 л/с, водо-обильные с дебитом скважины 1 - 10 л/с, слабоводообильные—0,1 - 1л/с. Водонасосные породы, а также пласты, линзы и пр.— это такие, в которых поры, трещины и другие пустоты заполнены гравитационными водами — гравитационно-водоносными, водами капиллярными и пленочными водоносными.