1.2.3. Вільна вода

Вільна, або гравітаційна, вода підрозділяється на іммо­білізовану і гравітаційну. Імобілізована вода зна­ходиться в замкнених порах ґрунту і не здібна до руху під впливом гравітаційної сили. Гравітаційна вода рухається під впливом гравітаційної сили. Якщо гравітаційна вода знаходиться вище рівня ґрунтових вод, то вона рухається в основному у вертикальному напрямі (гравітаційна вода, що просочується). Гравітаційна вода ґрунтових потоків рухається в горизонтальному напрямі. Максимально можливий вміст в ґрунті зв'язаної (всіх видів) і гравітаційної води при повному заповненні його пір характеризується повною вологоємністю ґрунту. Вміст у ґрунті гравітаційної води може бути визначений як різ­ниця між повною і капілярною вологоємністю.

Вели­чина повної вологоємності, коли в ґрунті не міститься крупних не­капілярних пір може співпадати з величиною капілярної вологоємності. Це значить, що в ґрунті немає вільної води. Навпаки, за наявності макропор величина повної вологоємності ґрунтів значно перевершує величину їх капілярної вологоємності. При повному насиченні породи водою і відсутності в ній газу об'єм пір рівний об'єму води в порах. Якщо прийняти густину води за одиницю, то маса її змісту при повній вологоємності ґрунту буде чисельно рівна об'єму пір.

Гравітаційна вода має всі властивості звичайної води. За хімічним складом вона може бути різною, оскільки вмістить розчинені солі і гази, а також речовини в колоїдальному стані. Кількість речовин, що містяться в ґрунтовій воді, називається загальною мінералізацією води і може коливатися в широких межах: від декількох сотень міліграмів до декількох сотень грамів на літр, тоді як солоність морської води складає приблизно 35%. Мінералізація підземних вод, як правило, збільшується з глибиною. Найбільша кількість розчинних солей знаходиться у водах, циркулюючих в районах соляних родовищ, а також в пустинних і напівпустинних областях.

1.2.4. Природна вогкість грунтів і її вплив на їх властивості

Вся кількість води, що міститься в порах гірських порід і ґрунтів в природному їх заляганні, називається природною вологістю. Її прийнято визначати висушуванням із зразків до постійної ваги при температурі 105 - 107°С. Вологість виражену по відношенню до ваги сухої породи, називають ваговою (абсолютної) вологістю породи, а вологість, виражену по відношенню до об'єму породи, - об'ємною вогкістю породи.

Природна вологість є важливою характеристикою фізи­чного стану породи, що визначає її міцність і інші властивості. Для характеристики фізичного стану породи необхідно визначити ступінь за­повнення пір водою. Присутність води в будь-яких ґрунтах завжди позначається на їх властивостях. Це буде показано у міру розгляду окремих властивостей ґрунтів і інженерно-геологічних особливостей різних петро­графічних типів гірських порід і ґрунтів. Особливо сильно вода впливає на високодисперсні ґрунти, такі, як глинясті і лесові, і розвинуті на них ґрунти. Глинясті породи при невеликій вологості мають високу міцність і твердість, а водонасичені, пливуть по схилу під дією власної ваги. Тому представляється доцільним розглянути окремо вплив різних видів води на консистенцію і деякі властивості високодисперсних ґрунтів, в першу чергу, глинястих і лесових порід.

За наявності в глинястих ґрунтах прочнозв’язаної води острівної адсорбції, міцність їх зберігається високою. Вона починає знижуватися при появі інших видів зв'язаної води: прочнозв’язаної води поліслойної адсорбції і особливо осмотичної. Разом з утворенням осмотичної води відбувається заповнення ультракапілярів, унаслідок чого ґрунт починає прояв­лять налипання

за умови, що тіло притискається великими навантаженнями. Налипання сягає макси­мального значення при заповненні водою мікрокапілярів, коли вологість ґрунтів наближається до величини їх максимальної молекулярної вологоємності (Wmg<W<Wp). Якщо вологість більше, ніж вологість нижньої межі пластичності (WP<W<WL), міцність продовжує знижуватися і значення її стають незначними при заповненні водою макрокапілярів. Грант в цьому стані має пластичність і налипання. При появі в ґрунті вільної води, вона знижує міцність. Грант виявляється здатним переходити в текучий стан при порушенні структури.

Глинясті ґрунти найскладніші і високо­дисперсні породи. Виділені для них категорії, види і різновидності рідкої фази води можуть міститися і в інших ґрунтах, таких, як лесові і піщані породи і торфу, глинясті піщаники і крейда.