Статьи - Геология

Влажность грунта

50
Время прочтения: 8 минут
РАССКАЗАТЬ ДРУЗЬЯМ
Статьи - Геология

Влажность грунта — комплексное понятие, которое включает как характеристику грунта в его природной среды (естественный показатель влажности), так и другие показатели, отражающие его 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!


,
click fraud detection