Влажность грунта — характеристика грунта в его природной среде (естественный показатель влажности); параметры вне естественной среды (относительный, также весовой, объемный показатели влажности, прочие).
Что такое влажность грунта?
Под влажностью принято понимать количество воды, которое располагается в порах грунта. Этот показатель может выражаться в процентном соотношении, долях или численных значениях.
Под естественной влажностью понимают характеристику отобранного грунта в природных, естественных для него условиях. Чтобы её рассчитать, нужно массу влаги в грунте соотнести с массой высушенного грунта.
Следует учитывать, что этот показатель может разниться для верхних и нижних горизонтов. Так, для первых он может меняться, в зависимости от условий времени года и атмосферных осадков, а для вторых является относительно стабильным, связан с уровнем водоносного горизонта, пористостью, а также рядом определенных особенностей грунта.
Определение степени влажности грунта необходимо для принятия грамотных проектных решений — по расположению объекта, выбору типа фундамента и прочих.
От этого показателя напрямую зависит несущая способность породы, её устойчивость к будущим нагрузкам. Так, при росте влажности происходит уменьшение трения между его частицами и их смещение для дисперсных пород. Глинистые почвы переходят в текучее, а также гибкое пластичное состояние, что приводит к деформациям. В отношении скальных грунтов, их несущая способность практически не зависит от влажности.
При этом влажность сказывается и на других значимых характеристиках пород:
-
плотности;
-
просадочности и сжимаемости;
-
прочности;
-
набухаемости и пучении морозном;
-
плодородии.
В ходе проектирования чрезвычайно важно учитывать данные параметры для глинистых, пылеватых, мелких песчаных, скальных грунтов. От этого напрямую зависит грамотность проектных решений, бюджет, безопасность строительства и эксплуатации объекта.
Определение природной влажности грунта — далеко не единственное, на чем важно остановиться в ходе лабораторных исследований. При изучении параметров важно учитывать и другие типы влажности, о которых поговорим ниже.
Типы влажности
Существуют разные типы показателей влажности грунта. Рассмотрим наиболее популярные, используемые в целях строительства, проектирования.
Весовая влажность
Определение весовой влажности грунта подразумевает соотношение массы воды mвлаги к массе твердых фракций грунта mгрунта (скелета). В отличие от природного показателя, этот параметр может фиксироваться в дополнительно высушенных или же наоборот увлажненных образцах. Он может разниться с характеристикой в естественной среде.
Для полностью сухого грунта данный показатель равен 0. Далее он может варьироваться до бесконечности. Иногда влага может иметь больший вес, чем сухая часть породы (например, торфяной грунт с весовой влажностью 1 000-3 000%, > 10-30 единиц).
Объемная влажность
Если соотнести объем влаги в отобранном образце породы к объему, который занимает её скелет (твердые частицы), то получим объемную влажность. У абсолютно сухого образца грунта показатель будет равен нулю. Далее он может варьироваться в пределах до 100% (для полностью водонасыщенных грунтов). Определяется по формуле:
Для одного и того же образца весовая влажность меньше, чем объемная. Это связано с учетом плотности. Они согласуются между собой следующей формулой:
Относительная влажность
Фиксация относительной влажности — или уровня водонасыщенности, а также коэффициента влажности — осуществляется с учетом вышеописанных параметров (объемная, весовая влажности). Она дает понимание о заполненности грунтовых пор жидкостью.
Для полностью сухого грунта показатель Sr составляет 0. Далее он варьируется до 1 (для полностью водонасыщенных пород).
Характеристики грунтов, в зависимости от Sr:
-
<0,5 — тип маловлажных;
-
0,5 < Sr <0,8 — тип достаточно влажных;
-
>0,8 — тип насыщенных водой.
Влажность гигроскопическая
С целью исследования влагоемкости, способности поглощать воду, а также гранулометрической структуры грунта выполняется анализ показателем гигроскопической влажности. Он также позволяет оценить уровень связанной воды в образце.
Для фиксации этого показателя пробу высушивают до 105-107°С. Происходит конденсация влаги из атмосферы. Показатель может варьироваться, в соответствии с влажностью воздуха и дисперсностью грунта (для мелких фракций поверхность конденсации выше).
Влажность оптимальная
При заданной нагрузке извне образец с оптимальным показателем влажности приобретает максимальное уплотнение. Эту характеристику фиксируют в условиях лаборатории посредством постепенного увлажнения сухого образца и утрамбовывания специальным прибором. В процессе составляется график.
Определение оптимальной влажности грунта для отдельных типов пород:
-
Связные грунты. С ростом влажности показатель плотности сперва увеличивается, а затем снижается (образуется дуга). Верхняя точка отвечает за влажность оптимальную.
-
Несвязные грунты. Трамбование и увлажнение осуществляется до момента появления жидкости на поверхности (точка отжатия воды). Показатель на 1-1,5% < этой точки отвечает за оптимальную влажность.
Другие виды влажности
Кроме вышеперечисленных, также определяются:
-
уровень допустимой влажности;
-
показатель влажности на пределе усадки, а также на границе текучести;
-
уровень влажности в точке раскатывания;
-
а также влажность набухания.
Методы определения
Методы могут разниться, в зависимости от требований, вида исследований и прочих показателей.
Влагомер (полевые испытания)
В полях показатель влажности можно определить посредством влагомера. Это специальный прибор со щупом, который соприкасается непосредственно с грунтом. Полученная информация выводится на экране устройства. Однако показания влагомера не всегда точные. Поэтому в условиях строительной площадки его можно использовать только в том случае, если нет особых требований к предельной точности показателей.
Высушивание проб
Этот метод используется в лабораторных условиях для определения преимущественно весовой влажности (но необязательно). Для этого потребуется образец грунта, стакан, сушильный шкаф и весы.
Сперва грунт взвешивают во влажном естественном состоянии и получают массу m (за исключением веса стакана). Далее образец просушивают при температуре 105-107°С, для загипсованных — 80°С. После этого грунт снова взвешивают, а потом снова сушат еще 1-2 часа (в зависимости от типа). Процедура повторяется до тех пор, пока различие между показателями веса после сушки составит < 0,02 г. Для органических грунтов (масса которых растет после просушки) фиксируется минимальное значение.
Далее проводятся вычисления по формуле:
Другие методы
Для фиксации гигроскопической влажности используются те же приборы, что и в предыдущем опыте. Образец доводится до полностью сухого состояния, затем растирается и пропускается сквозь сито. Затем 1-2 часа сохнет на воздухе, а после впитывания из него влаги, почву засыпают в пустой стакан и взвешивают. Потом грунт еще раз сохнет и взвешивается. Далее используется вышеописанная формула.
Для фиксации влажности на границе раската используется отобранный образец грунта, вес которого составляет 300 г (влажность естественная). Его измельчают и тщательно протирают сквозь сито. Далее он остается на 2 часа в закрытой емкости. Затем просушивается, растирается в порошок и вновь просеивается. После примешивается, добавляется очищенная вода до получения однородной массы, которая раскатывается в шнур длиной меньше ладони и шириной до 3 мм. Далее его повторно сминают, а затем раскатывают до тех пор, пока образец не распадется на мелкие кусочки (1 см). Когда наберется вес порядка 16-20 г, фиксируют влажность. Существуют и прочие методы исследований.
Грунтовая лаборатория Гектар Групп готова выполнить испытания любой сложности. Свяжитесь с нами удобным для вас способом!
