§ 3. Жидкая компонента грунта. Виды воды в грунтах

Жидкая компонента (вода и водные растворы) — наиболее измен­чивая и динамичная компонента грунта. Находясь в постоянном вза­имодействии с другими компонентами грунта — твердой, газовой и биотической (живой) — она оказывает весьма значительное влияние на формирование и преобразование состояния и свойств грунтов, в особенности наиболее распространенных грунтов — глинистых.

§ 4. Газовая компонента грунтов

Значительная доля пор и трещин в грунтах может быть занята газами — кислородом, азотом, углекислотой и др. Наибольшее со­держание газовой компоненты отмечается в верхней части зоны аэра­ции. В нижней ее части, т. е. в капиллярной зоне, газов становится меньше, а в водонасыщенной зоне они практически отсутствуют.

Газы, находящиеся в грунтах, отличаются от атмосферного воз­духа, в них значительно больше углекислоты (С0₂), а кислорода (0₂) и азота (N₂) меньше из-за поглощения их почвой.

Большую роль в различных процессах, протекающих в грунтах, играет водяной пар, имеющий обычно атмосферное происхожде­ние. Он легко перемещается в грунте от участков с большей упруго­стью к участкам с меньшей упругостью, образуя другие виды воды путем конденсации.

Помимо газов атмосферного происхождения в грунтах могут быть также газы геологические (вулканические, радиогенные — радон, ге­лий и др.), биогенные (метан, сероводород и др.), техногенные (се­роуглерод, углеводороды и др.).

По В.Т. Трофимову, В.А. Королеву и др. (2005), газы в грунтах могут находиться в следующих состояниях: а) свободном, легко пе­редвигаясь в порах и трещинах; б) адсорбированном, прочно удер­живаясь на поверхности минеральных частиц; в) защемленном (в порах и микротрещинах), будучи окруженными со всех сторон во­дой, и г) растворенном в поровой воде состоянии.

Общее количество свободных и адсорбированных газов, содер­жащихся в единице массы или объема грунта в природных услови­ях, называется газоносностью.

Наибольшее влияние газовая компонента оказывает на свойства и состояние песчаных и глинистых грунтов. Например, биогенные газы, содержащиеся в молодых озерно-болотных и илистых грунтах мелко­водий, поддерживают эти отложения в неуплотненном, подвижном состоянии, создавая значительные трудности при их строительном ос­воении. К тому же выделение из этих отложений метана, сероводорода и других токсичных биогенных газов представляет значительную опас­ность при проходке горных выработок. Не менее опасны выделения биогенных газов, особенно метана, из техногенных грунтов.

В строительной практике известны случаи деформаций зем­ляных насыпей и откосов из-за прорыва больших объемов за­щемленного газа при капиллярном всасывании в них воды. Не­которые газы, особенно сероводород (H7S), могут повышать кор­розионную активность грунтов по отношению к металлическим конструкциям. Значительна роль газовой компоненты и в раз­витии таких физико-химических процессов, как окисление, ра­створение и др., способствующих химическому выветриванию грунтов.