Тема 2.3 Водно-физические свойства грунтов. 2.3.1 Вода в грунтах и формы её связей. Движение воды в грунтах.

Степень связности воды с поверхностью грунтовых частиц	Форма связи	Главнейшие признаки и свойства
Прочносвязанная	Адсорбционная	Гигроскопическая вода, молекулы которой прочно удерживаются адсорбционными силами, поглощается поверхностью грунтовых частиц из воздуха. Удерживается на поверхности частиц с большой силой
Рыхлосвязанная	Молекулярная (плёночная)	Образуется в грунте при сгущении водяных паров или остаётся в нем после удаления капельножидкой воды. Удерживается силами молекулярного притяжения на поверхности грунтовых частиц. Образует слой пленочной воды.
Капилярно-связанная	Капиллярная (восходящая или подвешенная)	Капиллярная вода в грунте силами капиллярного натяжения заполняет поры грунта и и передвигается с различной скоростью под действием сил капиллярного натяжения
Связь отсутствует	Свободная (гравитационная просачивающаяся)	Обладает обычными свойствами жидкой воды. Передвигается под влиянием силы тяжести при разности гидростатического давления. Заполняет свободные от других видов воды поры и пустоты. Насыщение грунта свободной водой снижает его прочность.

Степень связности и формы связей воды в грунтах

Движение воды в грунтах происходит:

1. В виде пара

2. Под действием молекулярных и капиллярных сил

3. Под действием силы тяжести

2.3.2 Водные свойства грунтов.

1) Влагоёмкость грунтов – способность грунтов удерживать в своих порах воду.

Зависит от степени уплотнения, состава, пористости, происхождения.

Виды влагоёмкости:

1. Гигроскопическая – способность частиц грунта притягивать из воздуха парообразную влагу.

2. Максимальная молекулярная – способность грунтов удерживать в себе воду силами молекулярного сцепления между частицами грунта и воды.

3. Капиллярная – влагоёмкость, при которой вода заполняет в грунте только капиллярные поры в результате поднятия капиллярной воды снизу от свободного уровня воды.

4. Максимальная (полная) – влагоёмкость, при которой все поры грунта заполнены водой, а коллоидная часть набухла.

W полн. Вл-ть=

M3 –масса цилиндра с влажным грунтом

M2 – масса цилиндра с сухим грунтом

M1 – масса сухого грунта

Наибольшей влагоёмкостью обладают глины, а наименьшей песчаные грунты.

2)Водопроницаемость – способность грунтов пропускать через себя воду

Зависит от степени уплотнения, состава, пористости, коэффициентом фильтрации.

Это свойство учитывается при использовании грунта как материал при устройстве земляного полотна, водоотводных и дренажных сооружений.

Коэффициент фильтрации равен скорости фильтрации при гидравлическом напорном градиенте I (I) = 1.

Величина коэффициента фильтрации (Kф) зависит от состава грунта, пористости, температуры воды, формы грунтовых частиц, и т.д..

Д/з – Глава 11 параграф 1, 2. Читать.

Гидравлический напорный градиент I – отношение разности воды ( уровни воды) к длине пути фильтрации.

КФ – коэффициент фильтрации это количество воды проходящие за единицу времени через площадь сечения цилиндр 1 см ² при гидравлическом градиенте и равном 1

Где объем профильтрованной воды

864 – это переводной коэффициент из СМ /в секунду, в М/ сутки

F - площадь сечения цилиндра,T-температура фильтрации

R - температурная поправка (r= 0.7+0.03t⁰)

И гидравлический градиент

Коэффициент фильтрации будем определять на приборе КФ – 00М.

Огромной водопроницаемость обладают крупно обломочные грунты, хорошей песчаные грунты. Вода не проницаемые глинистые.

Чем дисперсный грунт тем хуже вода проницаемость.

Чем меньше число пластичности и больше содержание песчаных частиц в глинистых грунтах тем вода проницаемость больше.

Капиллярные свойства грунтов.

Грунты обладают способностью поднимать воду по капиллярным порам снизу вверх , под действием капиллярных сил. Высота капиллярного поднятия воды в грунтах служит расчетной характеристикой и учитывается при заложений фундаментов, понижений уровня грунтовых вод. При устройстве оснований и земляного плотна ( З.П а/д). Капиллярные свойства грунтов характеризуются максимальной величиной капиллярного поднятия воды (h) и скорость капиллярного поднятия (V). Скорость и высота капиллярно поднятия воды зависят от гран состава в степени уплотнения, пористости и других.

Чем больше начальная скорость капиллярного движения воды тем меньше в итоге высота капиллярного поднятия.

Среднее значение высоты капиллярного поднятия воды:

Песок средне зернистый: 0,15 – 0,35 м

Песок мелко зернистый: 0.35 - -1 м

Супеси: до 1м -1.5

Суглинок: 3 – 4 м

Глина: до 8 м

Лессы: до 4 м

Роль воды при использовании грунтов в дорожном строительстве

По степени влияния на физика механические свойства грунтов условно различают влажность:

1. Не достаточная –находится в пределах гигроскопической влажности( при этой влажности сильное пыле образование, глинистые грунты трудно разрабатываются , плохо уплотняются, а песчаные грунты разрабатываются легко но находятся в сыпучем состоянии)

2. Оптимальная – находится в интервале между максимальной молекулярной влогаемкости и влажностью на границе раскатывании, при это влажности грунт устойчив под нагрузкой, хорошо подается разработке, уплотняется до максимальной плотности, а значит хорошо сопротивляется вертикальным нагрузкам.

3. Избыточная – находится в приделах больше влажности оптимальной но меньше влажности на границе текучести, при этой влажности производство земляных работ затруднено, уплотнять такие грунты и укреплять вяжущими материалами нельзя. Проезд по таким грунтовым дорога затруднен. Все отрицательные характеристики связаны с тем что часть воды находится в свободном состоянии.

4. Опасная- это влажность больше влажности на границе текучести. При этой влажности все отрицательные свойства свободной воды ярко выражены, грунт находится в текучем состоянии, а значит не устойчив под нагрузкой. Уплотнять такие грунты НЕЛЬЗЯ.

Водный и тепловой режим земляного полотна и его регулирование.

Совокупность природных факторов влияющих на распределение влаги и температуры в З.П в разные периоды года , называют водно тепловым режимом.

Факторы влияющие на изменения влажности в З.П

1. Климат

2. Колебание температур

3. Свойства грунтов

4. Уровень грунтовых вод

Для создания благоприятного водного теплового режима обеспечивающего устойчивое состояние З.П необходимо уплотнять эти грунты уплотнять до максимальной плотности при оптимальной влажности.

Радикально мероприятия устраняющим перемещение капиллярной влаги из нижних слоев грунта к поверхности З.П является устройство на глубине 0.8 – 1 метр изолирующих прослоек из крупно зернистых грунтов.