Водные свойства грунтов.
Важнейшими свойствами грунтов по отношению к воде являются:
· влагоёмкость;
· водоотдача;
· водопроницаемость.
Показатели этих свойств используются при различных гидрогеологических расчётах.
Влагоёмкость – способность грунтов вмещать и удерживать определённое количество воды.
По степени влагоёмкости грунты подразделяют:
· сильно влагоёмкие – торф, глины, суглинки;
· слабовлагоёмкие – мел, мергель, супеси;
· невлагоёмкие – скальные грунты, пески, галечники.
В том случае, когда все поры заполнены водой, грунт находится в состоянии полного насыщения. Влажность, отвечающая этому состоянию, называется полной влагоёмкостью – Wп.в.
Wп.в. =
Wп.в. – полная влагоёмкость;
-пористость;
- плотность скелета грунта;
Водоотдача Wв – способность грунтов, насыщенных водой, отдавать гравитационную воду в виде свободного стока. Водоотдача песчаных грунтов определяется:
Wв = Wп.в. – Wм.м.в.
Wм.м.в. –максимально молекулярная влагоёмкость
Водопроницаемость – способность грунтов пропускать гравитационную воду через поры (рыхлые грунты) и трещины (плотные грунты).
Водопроницаемость грунтов характеризуется коэффициентом фильтрации – kф, представляющим собой скорость движения подземной воды при гидравлическом градиенте, равном 1 имеет размерность скорости (м/сут, м/час).
По величине kф грунты разделяют на три группы:
1. водопроницаемые – kф 
1 м/сут (галечник, гравий, песок, трещиноватые грунты);
2. полупроницаемые – kф = 1 – 0,001 м/сут (глинистые пески, лёсс, торф, рыхлые песчаники);
3. непроницаемые – kф 
0,001 м/сут (массивные грунты, глины).
Непроницаемые грунты называют – водоупорами.
Полупроницаемые и водопроницаемые называют – водоносными горизонтами.
4. Классификация подземных вод.
Существует целый ряд различных классификаций, но главные из них две. Подземные воды подразделяют:
- по характеру использования;
- по условиям залегания в земной коре.
По характеру использования подземных вод:
1. Хозяйственно-питьевые воды – подземные воды используют для хозяйственно-питьевых целей.
2. Технические воды – воды, которые используют в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.
3. Промышленные воды – содержат в растворе полезные элементы в количестве, имеющем промышленное сырьевое значение.
4. Минеральные воды – подземные воды, которые имеют повышенное содержание биологически активных микрокомпонентов, газов, радиоактивных элементов и т.д.
5. Термальные подземные воды – имеют температуру более 37ºС.
По условиям залегания в земной коре:
1. Верховодки;
2. Грунтовые воды;
3. Межпластовые воды.
На рисунке 1 изображена классификация подземных вод по условиям залегания. Верхняя часть земной коры в зависимости от степени насыщения водой пор грунтов делится на две зоны: верхнюю – зону аэрации и нижнюю – зону насыщения.
Рис. 1. Подземные воды по условиям залегания
Зона аэрации расположена между поверхностью земли и уровнем грунтовых вод. В этой зоне атмосферные осадки просачиваются из поверхности вод вглубь, в сторону зоны насыщения. Поры грунтов в этой зоне лишь частично заполнены водой, остальная их часть занята воздухом.
Зона насыщения расположена ниже уровня грунтовых вод. В этой зоне все поры заполнены гравитационной водой.
Верховодки – это временные скопления подземных вод в зоне аэрации на небольшой глубине от поверхности земли в результате инфильтрации атмосферных осадков. Наибольшая мощность и водообильность наблюдается весной (в период снеготаяния) и осенью (в период обильного выпадения осадков). Для верховодки характерны: временный сезонный характер, небольшая площадь распространения, малая мощность и безнапорность. Верховодка представляет значительную опасность для строительства. Залегая в пределах подземных частей зданий и сооружений (подвалы, котельные и др.), они могут вызвать их подтопление, если заранее не было предусмотрено дренирование или гидроизоляция.
Грунтовые воды – постоянные во времени и значительные по площади распространения, горизонты подземных вод, залегающие на первом от поверхности выдержанном водоупоре (водонепроницаемом слое).
В грунтовых водах различают верхнюю поверхность (уровень грунтовых вод – УГВ) или зеркало и водоупорное ложе.
Водоупор, на котором лежит водоносный слой, называют ложем.
Расстояние от водоупора до уровня подземных вод называется мощностью водоносного слоя.
Грунтовые воды характеризуются следующими признаками:
· грунтовые воды имеют свободную поверхность, т.е. сверху они не перекрыты водоупорными слоями, а следовательно являются безнапорными;
· питание грунтовых вод происходит за счёт атмосферных осадков, поступления воды из поверхностных водоёмов и рек;
· грунтовые воды находятся в непрерывном движении и образуют потоки, направленные в сторону общего уклона водоупора;
· количество, качество и глубина залегания грунтовых вод зависят от геологических условий местности и климатических факторов.
Межпластовые подземные воды – располагаются в водоносных горизонтах между водоупорами и бывают безнапорными и напорными.
Межпластовые безнапорные воды находятся между двумя водоупорными слоями и связаны с горизонтально залегающими водоносными слоями, заполненными водой частично или полностью.
Межпластовые напорные (артезианские) воды – подземные воды водоносных горизонтов, перекрытых и подстилающихся водонепроницаемыми пластами горных пород. Они связаны с залеганием водоносных слоёв в виде синклиналей или моноклиналей.
Площадь распространения напорных водоносных горизонтов называют артезианским бассейном.
Напорные воды встречаются не только в слоях, залегающих между двумя водоупорами, но и в массивах скальных, трещиноватых пород, а также в карстовых пустотах и в вечной мерзлоте. Отдельные части водоносных слоёв залегают на различных высотных отметках, что и создаёт напор подземных вод. Напорность вод характеризуется пьезометрическим уровнем.
Уровень напорных вод называется пьезометрическим уровнем.
В артезианских бассейнах выделяют три области: питания, напора (распространения) и разгрузки.
Областью питания напорных вод является площадь выхода на дневную поверхность водоносного слоя. Атмосферные осадки движутся по уклону водопроницаемых слоёв к центральным частям бассейнов, заполняют весь слой и приобретают гидростатический напор.
Областью разгрузки называют участки выходов напорных подземных вод на поверхность.
Область напора – это основная площадь распространения артезианских вод, расположенная между областями питания и разгрузки.