Водоотдача водопоглощение и набухание грунтов

Водоотдача — это способность водонасыщенных песков отдавать гравитационную воду путем свободного вытекания из грунта. В качестве наиболее общего показателя водоотдачи служит коэффициент водоотдачи, представляющий собой отношение объема воды, вытекающей под действием силы тяжести из некоторого объема грунта, ко всему этому объему.

Водоотдача является важнейшей характеристикой песков, используемой при определении статических и динамических запасов грунтовых вод, водопритока к водозаборным сооружениям, при расчете водопонижения и определении расстояния между осушительными каналами и др.

Водоотдача песчаных пород зависит от следующих факторов:
а) гранулометрического и минералогического состава, формы зерен, плотности, слоистости, наличия защемленного воздуха, капиллярности и др.;
б) глубины осушения, определяющей положение зон влагосодержания, количества и характера поступления дождевой и талой воды и др.

Водоотдача зависит также от положения осушенного слоя в разрезе и глубины залегания уровня грунтовых вод.

Большое влияние на водоотдачу песков оказывает их слоистость. При наличии слоев, неодинаковых по составу и плотности, водоотдача может быть различной не только для всей толщины в целом, но и для каждого слоя в отдельности.

Водопоглощение (свободное водонасыщение) — способность грунта поглощать воду при нормальном (атмосферном) давлении и комнатной температуре. Выражается отношением количества поглощенной воды к весу абсолютно сухого грунта в процентах.

Этот показатель особенно большое значение имеет для скальных и полускальных грунтов. Чем выше водопоглощение, тем сильнее проявляется размягчающее действие воды на грунт и тем ниже его морозостойкость, устойчивость по отношению к агентам выветривания.

Степень насыщения (коэффициент водонасыщения) — весьма важный показатель для оценки морозостойкости пород. Коэффициент водонасыщения  характеризует количество пор, заполненных водой, по отношению к общей пористости и выражается обычно в долях единицы или в процентах.

Величина коэффициента водонасыщения изменяется от нуля (для абсолютно сухого грунта) до единицы (при полном насыщении пор грунта водой).

Наибольшее заполнение пор достигается при вакуумировании и принудительном насыщении (98—100%), меньшее — при свободном насыщении в течение 45 суток (85—95%) и кипячении (90—95%). При свободном насыщении в течение пяти суток степень заполнения пор относительно низкая (35—60%).

Понятия о набухании, пластичности, проницаемости, водопрочности и плывунности грунтов.

Набухание — это увеличение объема грунта в процессе смачивания. Способность к набуханию связана с гидрофильным характером глинистых минералов и большой удельной поверхностью глинистых грунтов.

Большинство исследователей считает, что процесс набухания носит осмотический характер и причиной его является разница концентраций порового раствора и воды, окружающей грунт. Если концентрация порового раствора больше, чем в свободном растворе, то объем грунта увеличивается, и наоборот.

Набухание грунта обусловливают следующие основные факторы:
1) природа грунта, т. е. минералогический и гранулометрический состав, состав обменных катионов, тип текстуры грунта, начальные плотность и влажность грунта; 2) концентрация и химический состав водного раствора; 3) действующая нагрузка.

Величина набухания является одним из основных показателей инженерно-геологических свойств горных пород при расчете крепи горных выработок, выемок, котлованов под сооружения и пр. Она позволяет прогнозировать состояние грунта при изменении водного режима, является некоторой характеристикой дисперсности грунта.

Способность породы к набуханию характеризуется следующими основными величинами.