6.2.3. Водные свойства грунтов

Водные свойства грунтов определяются их физическими свой­ствами и содержанием в них воды. К основным водным свойствам грунтов относятся влажность, влагоемкость, водоотдача, водопро­ницаемость, капиллярность.

Фактическое содержание воды в грунтах называют их влажностью W_m. Влажность – это отношение массы воды к массе сухого грунта, выраженное в %:

W_m = (m_в/m_с)100 % = [(m_гр – m_с)/m_с] 100 (25)

где m_с – масса воды в образце грунта, кг; т_гр – масса исследуемого грунта с естественной влажностью, кг; т_с – масса того же образца, кг, высушенного при температуре 105–106 °С. Часто вместо массо­вой влажности используют понятие объемная влажность W_об, %, кото­рую можно определить по формуле

W_об = (V_в/V_c)100 (26)

где V_в – объем воды в образце грунта, м³; V_c – объем образца грун­та в абсолютно сухом состоянии, м³.

Между массовой и объемной влажностью существует соотноше­ние

W_об = W_mρ_с.гр/ρ_в (27)

где ρ_{с. гр} – плотность сухого грунта, кг/м³; ρ_в – плотность воды, кг/м³.

Влагоемкостью грунта называют его способность вмещать и удер­живать определенное количество воды. Под полной влагоемкостью W_пв понимают суммарное содержание в грунте всех видов воды при полном заполнении всех пор.

Кроме полной влагоемкости выделяют наименьшую влагоемкость W_нв, характеризующую количество гифоскопической, пленочной и ка­пиллярной влаги, остающейся в грунте после окончания свободного стекания воды (она составляет для песков 3–5 %, супесей 10–12 %, суглинков и глин 12–22 %).

По аналогии с дефицитом влажности воздуха используют и по­нятие дефицита влажности грунта (или недостатка насыщения) d. Он равен разности между полной влагоемкостью и фактической влажностью грунта. Например, оперируя объемной влажностью, можно получить:

d = W_пв - W_o6 (28)

Дефицит влажности обычно выражают в процентах.

Водоотдачей называется способность водонасыщенных грунтов отдавать воду путем свободного стекания. Коэффициент водоотда­чи К_В представляет собой отношение объема стекающей из грунта свободной (гравитационной) воды к объему всего грунта, выражен­ное в долях единицы или в процентах. Удельная водоотдача – это количество воды, которое можно получить из 1 м³ грунта. Наиболь­шей водоотдачей обладают крупнообломочные породы. Водоотдача глин ничтожна.

Водопроницаемостью грунтов называют их способность про­пускать через себя воду под действием силы тяжести или градиен­тов гидростатического давления. Водопроницаемость зависит от раз­мера и формы частиц грунта, от размера и количества пор и тре­щин в грунте, его фанулометрического состава. Чем больше размер частиц грунта и однороднее его состав, тем больше его водопрони­цаемость. Если промежутки между крупными частицами грунта за­полнены более мелкими частицами, водопроницаемость грунта сни­жается.

Водопроницаемость грунтов – очень важная характеристика при исследовании движения подземных вод.

Грунты по степени водопроницаемости подразделяют на шесть групп.

Капиллярностью грунта называют его способность содержать и пропускать капиллярную воду. Высота капиллярного поднятия зависит от размера капиллярных пор, гранулометрического состава грунта, температуры воды и других характеристик. Чем мельче крупность частиц грунта и мельче поры, тем больше высота капил­лярного поднятия.

При диаметре зерен грунта более 2–2,5 см капиллярного поднятия не происходит. Высота капиллярного под­нятия Н в некоторых грунтах приведена в табл. 3.

Таблица 3

Высота капиллярного поднятия в грунтах

Грунт	Н, см
Песок крупнозернистый Песок среднезернистый Песок мелкозернистый Супесь Суглинки Глины	2,0—3,5 3,5—12,0 35—120 120—350 350—650 650-1200