Робота 5. Визначення висоти капілярного підняття води в грунтах різного механічного складу в скляних трубках.

Принципи методу. Капілярною водою називається вода, яка піднімається по тонких порах грунту під дією капілярних сил - меніскових і сил змочування. У капілярі в результаті змочування його рідиною утворюється увігнута поверхня (меніск) і тиск на поверхню рідини дещо зменшується порівняно з плоскою поверхнею. За законом сполучних посудин, щоб врівноважити менший тиск на поверхні рідини поза капіляром, рідина в капілярі має піднятись на деяку висоту. Чим менший діаметр капіляра, тим більша кривизна меніска, тим більша різниця тисків і тим більша висота капілярного підняття. Висота капілярного підняття виражається формулою:

Н = 2 d/r,

де Н – висота підняття води в капілярі,

r - радіус капіляра,

d – величина поверхневого тиску води.

Діаметр капілярів в грунтах залежить від їх механічного складу. Найтонші капіляри мають глинисті ущільнені грунти, найширші – піщані. Тому висота підняття води в грунтах легкого механічного складу буде меншою, порівняно з важкими грунтами.

Практичне значення роботи:

Висоту капілярного підняття води в грунті визначають перед проектуванням і будівництвом осушувальних систем. При осушенні перезволоженних грунтів рівень грунтових вод опускають на глибину, яка дорівнює висоті капілярного підняття. Під час експлуатації осушених грунтів з допомогою системи шлюзів-регуляторів підтримують певний рівень води в каналах-колекторах і відповідно в грунті. При цьому забезпечується надходження капілярної води до кореневої системи рослин.

Крім того, капілярне підняття води в автоморфних грунтах має велике значення в грунтоутворенні і житті рослин. Так у посушливих умовах при дефіциті вологи капілярне підняття збільшує запас продуктивної вологи, підвищує родючість грунту. Якщо грунтові води мають високу концентрацію водорозчинних сполук, то капілярне підняття призведе до засолення грунтів.

Необхідне приладдя: три металевих штативи, три скляних трубки діаметром 2-3 см і довжиною 50 см, три хімічних стакани, марля, грунт.

Хід роботи:

1. Скляні трубки з одного кінця обв’язати кількома шарами марлі.

2. Підготувати три зразки грунту: глинистого розтертого і просіяного крізь сито з діаметром отворів 0,25 мм, піщаного і структурного (бажано взяти фракцію 1-5 мм).

3. Через верхній край заповнити трубки приготовленим грунтом. Засипати порціями, постукуючи нижнім кінцем об товстий картон. Заповнити трубки майже до самого верху.

4. Закріпити трубки вертикально на штативах, помістивши їх нижній кінець в стакан з водою на глибину 1 см. Засікти час опускання трубки у воду.

5. Спостерігати за підняттям води по грунтах. Відлік висоти робити через проміжки часу наведені в таблиці. Висоту підняття вимірюють лінійкою від поверхні води в стакані до верхнього рівня капілярного підняття. Положення рівня води записують у нижченаведену таблицю.

Таблиця. Результати визначення водопідйомної здатності грунтів різного механічного складу.

Час від початку капілярного під-няття води, хв.	Висота підняття води в грунтах, мм
	Глинистий	Піщаний	Структурний
5 10 20 30 40 50 60 90 120 240

6. За даними спостережень побудуйте графік. По вертикальній осі відкладіть у масштабі висоту капілярного підняття води в мм, а по горизонтальній – відрізки часу.

Зверніть увагу, що в глинистому грунті підняття води йде повільно, але на значну висоту (якщо спостерігати 1 добу і більше), у піщаному і структурному грунтах підняття відбувається значно швидше, але на меншу висоту.

Криві підняття води можна нанести різними лініями: суцільною, переривчастою, переривчастою з крапками між рисок.