Капілярні властивості ґрунтів

Під капілярним рухом води у ґрунтах розуміється їх здатність піднімати воду по капілярним шпарам знизу вверх або в сторони в результаті дії капілярних сил, які виникають на межі розподілу компонент ґрунту. В їхній основі лежать сили взаємодії води і повітря з твердими частинками ґрунту, які проявляються у змочуванні останніх, утворенні у шпарах менісків і в інших явищах.

Підняття води у ґрунті по капілярним шпарам можна уявити як результат дії підйомної сили ввігнутих менісків, які утворюються в шпарах при взаємодії води з твердими частинками.

У практиці інженерно-геологічних досліджень капілярні властивості переважно характеризуються максимальною величиною капілярного підняття, яка вимірюється в см або м, і швидкістю капілярного підняття, яке вимірюється переважно в см/год.

На висоту і швидкість капілярного підняття впливають багато факторів, найбільш важливими з яких є гранулометричний і хіміко-мінералогічний склад ґрунтів та порід, їх структурно-текстурні особливості, а також склад водного розчину.

Висота і швидкість капілярного підняття води дуже сильно залежать від гранулометричного складу, оскільки в першу чергу він визначає розмір і характер шпар. Із збільшенням дисперсності ґрунтів розмір шпар у них зменшується, і у відповідності з цим збільшується висота капілярного підняття і, навпаки, зменшується швидкість підйому води. Чим більша початкова швидкість капілярного руху води, тим швидше затухає цей рух і, навпаки, чим повільніше проходить підняття капілярної води, тим більшої висоти воно досягає. У всіх випадках швидкість капілярного підняття найбільша у початковий момент підняття.

Висота капілярного підняття у середньозернистих пісках становить 0,15-0,35 м, у дрібнозернистих - 0,35-1,0 м, у супісках вона зростає до 1-1,5 м, у суглинках - до 3-4м, у глинах вода може підніматись на висоту до 8 м, а в лесах - до 4 м.

Висота капілярного підняття води у ґрунтах залежить також від першопочаткового стану їх зволоження. Встановлено, що сухі піски володіють меншою водопідйомною здатністю у порівнянні з вологими. Висота капілярного підняття у вологому ґрунті у 3-4 рази більша, ніж у сухому. Ця різниця може бути пояснена неоднаковою змочуваністю вологих і сухих мінеральних ґрунтових частинок.

На підйом капілярної води у ґрунті має вплив адсорбоване і защемлене повітря, яке знаходиться у його шпарах: чим більше його у шпарах ґрунту, тим менша величина капілярного підняття. При наявності великих об'ємів защемленого повітря капілярне підняття може бути перерване повністю.

Великий вплив на висоту і швидкість капілярного підняття мають структурно- текстурні особливості ґрунтів. У монолітних ґрунтах капілярний рух води здійснюється безперешкодно у всій товщі ґрунту зверху вниз. У ґрунтах, які володіють макроструктурою, капілярне пересування води утруднене наявністю некапілярних шпар між окремими структурними елементами. У таких ґрунтах пересування води під дією капілярних сил найчастіше здійснюється у межах структурного елементу від поверхні всередину агрегату.

На висоту і швидкість капілярного підняття також впливає хімічний склад води. Наявність у воді різних солей може збільшувати або, навпаки, зменшувати висоту капілярного підняття. У процесі капілярного підняття одні солі піднімають на більшу висоту, інші - на меншу.

Висота капілярного підняття води у ґрунтах та породах є розрахунковою характеристикою і використовується поряд з іншими показниками при проектуванні цілого ряду інженерних споруд, а також для визначення глибини пониження ґрунтових вод при дренуванні сільськогосподарських угідь, щоб уникнути їхнього заболочування або засолення.

Поиск по сайту: