I. Основные сведения о водном режиме грунтов

В природных условиях грунты всегда включают некоторое количество воды в жидком, твердом (лед) или парообразном (водяной пар) состоянии.

Вода, находящаяся в порах грунтов, бывает химически связанной, фи­зически связанной или свободной.

Химически связанная вода - это вода, входящая в состав минераль­ных частиц грунта. Растениям такая вода недоступна и может быть выде­лена из грунта лишь после нагревания. Эта вода не определяет водных свойств грунтов и поэтому не сказывается на инженерных мероприятиях по водоотводу. Физически связанная вода удерживается электромолекулярными силами притяжения и бывает прочносвязанной (гигроскопической) и рыхлосвязанной (плёночной). Рыхлосвязанная вода, при температурном гради­енте в грунтовом массиве перемещается от одной минеральной частицы к другой и может быть причиной переувлажнения верхних слоев грунта. Грунты, содержащие физически связанную воду, легко разрыхляются и хоро­шо уплотняются. Свободная вода не подвержена действию электромолеку­лярных сил притяжения и разделяется на капиллярную и гравитационную. Капиллярная вода находится в порах грунта размером менее 0,1 мм и перемещается от ис­точника увлажнения под действием сил поверхностного натяжения (менис­ковых). Высота капиллярного поднятия воды зависит от гранулометрического состава грунтов: у песков она минимальна, у пылеватых грунтов максимальна (до 3,5... 4,0 м). Капиллярная вода оказывает большое влия­ние на водный режим грунтовых оснований при высоком уровне подземных вод. Гравитационная вода перемещается в порах грунта под действием сил тяжести и разности гидростатического давления. С увеличением количества свободной воды прочность грунтов (особенно пылевато-глинистых) существенно снижается. Парообразная вода (водяной пар) перемещается в порах грунта при температурном градиенте от тёплых участков к более холодным и при конденсации переходит в жидкое состояние. Парообразная вода является причиной переувлажнения грунтовых оснований в осенне-зимний период и образования пучин зимой.

Деформационные и прочностные характеристики грунтов (особенно пылевато-глинистых) зависят от их влажности. При состоянии, когда поры почти полностью заполнены водой, грунты имеют наименьшую несущую способность. Водный режим грунтов ГВПП и грунтовых оснований аэродромных покрытий характеризуется уравнением водного баланса

W = (A + Б + B) - (Г + Д + Е) (1)

поступление воды расход воды

где: W - количество воды, находящейся в грунте;

А - количество воды, выпавшей в виде осадков;

Б - приток воды с прилегающей местности;

В - приток от уровня грунтовых вод по капиллярам, а также путем пленочного и парообразного перемещения влаги;

Г - сток воды;

Д - просачивание в более глубокие слои грунта;

Е - испарение воды с поверхности.

На изменение соотношение между элементами, входящими в уравнение водного баланса, оказывают влияние местные природные условия участка и инженерные мероприятия, проводимые на летном поле.

Проектирование аэродромов на всей территории страны по единым правилам не представляется возможным. С целью унификации проектирования аэродромов по геофизическим зонам предложено климатическое районирование территории, в основу которого положен водно-тепловой режим местности. Общее представление о нем дает коэффициент водного баланса η (по акад. А.Н. Костякову)

η = Н λ / E (2)

где: H - годовое количество осадков;

λ - коэффициент, учитывающий долю осадков, впитывающихся в

грунт;

E - испарение воды за год.

По величине коэффициента водного баланса η и на основе изучения климатических условий территория нашей страны и стран СНГ была разделена на пять дорожно-климатических зон, краткая характеристика которых приведена в табл. 1.

Таблица 1

Дорожно-климатическая зона	Значение коэффициента η	Климатические особенности зоны
I   II   III   IV   V	более 1,5   1,5…2,0   0,6…1,5   0,5…0,6   менее 0,5	Вечномёрзлые грунты, тундра, лесотундра Таёжные и смешанные леса, районы избыточного увлажнения Лесостепь, избыточное увлажнение в отдельные периоды года Лесостепи, степи, недостаточное увлажнение Полупустыни, пустыни, засушливые районы

Деление территории на дорожно-климатические зоны даёт лишь обобщённую характеристику того или иного географического района. В каждой дорожно-климатической зоне учитывают местные условия, а конкретные участки местности характеризуются типом гидрогеологических условий, табл. 2.

Таблица 2.

Тип гидро- геологи-ческих условий	Характеристика местности	Глубина уров-ня подземных вод Нвод к началу промерзания	Категория влажности на глубине 0,2-0,5м
I   II     III	Сухие места с обеспеченным поверхностным стоком Временное избыточное увлажнение поверхностной водой из-за слабого поверхностного стока, плохой фильтрации грунтов Постоянное избыточное увлажнение из-за слабого поверхностного стока, плохой фильтрации грунтов, большого количества осадков	Нвод≥Hпр+Нк   Нвод ≥ Нпр         Нвод < Нпр	W<Wmax W W<Wmax мол   W <Wmax капил         W<Wmax полн

Примечания: 1. Н_вод , Н_пр, Н_к – соответственно глубина подземных вод, промерзания, высота капиллярного поднятия воды.

2. W_{max мол}, W_{max капил}, W_{max полн} - соответственно максимальные молекулярная, капиллярная, полная влагоёмкости.

Для систематизации инженерных мероприятий по осушению грунтов на территории аэродрома учитывают причины избыточного увлажнения и водного питания. В зависимости от причин, вызывающих переувлажнение грунтов, площади летного поля разделяются на виды:

1) намывного питания, которые переувлажняются притоком поверхностных вод с участков за пределами аэродрома, а также затоплением территории во время паводков;

2) атмосферного питания, которые характеризуются заболачиванием из-за плохого стока и плохой фильтрации покровных грунтов (глины, суглинки, тяжелые и пылеватые супеси);

3) грунтового питания, которые характеризуются переувлажнением грунтов капиллярной влагой и близким расположением уровня верховодки. Такой тип переувлажнения присущ участкам, верхние слои которых представлены водопроницаемыми грунтами (пески, супеси, легкие суглинки), лежащими на водоупорных грунтах;

4) грунтонапорного питания, которые характеризуются избыточным увлажнением вследствие выклинивания напорных грунтовых вод на поверхность лётного поля или их капиллярного поднятия.

В соответствии с видом возможного переувлажнения на аэродромах
предусматриваются различные инженерные мероприятия по отводу воды. Инженерные мероприятия по отводу поверхностных вод называют водоотводом, а мероприятия по отводу воды из грунта и пористых оснований покрытий – дренажом.

Дата добавления: 2014-01-04