Определение влажности грунта — важная процедура в геологических и строительных изысканиях, поскольку влажность существенно влияет на физико-механические свойства грунтов и, следовательно, на качество оснований для дорог, домов и иных сооружений.

Понятие влажности грунта

Влажность грунта определяется как отношение массы воды, содержащейся в порах грунта, к массе его твердых частиц. Это соотношение выражается в процентном отношении или в долях единицы. Влажность грунта зависит от его пористости и состава:

• Глинистые грунты обладают высокой способностью удерживать воду благодаря мелким частицам и значительной пористости.
• Песчаные грунты характеризуются более крупными частицами и меньшей способностью удерживать влагу.

Методы определения влажности грунта

Существуют несколько способов определения влажности грунта, среди которых наиболее распространенным является метод высушивания до постоянной массы, регламентированный ГОСТ 5180-2015

Процедура включает следующие этапы:

1. Отбор пробы: из исследуемого места берут пробу грунта массой 15–50 г.
2. Подготовка: пробу помещают в заранее высушенный и взвешенный бюкс (специальный сосуд) и плотно закрывают крышкой.
3. Высушивание: открытую бюксу с пробой помещают в сушильный шкаф и высушивают при температуре (105 ± 2) °C до постоянной массы.
4. Взвешивание: после охлаждения в закрытом бюксе пробу взвешивают для определения массы сухого грунта.
5. Расчет влажности: влажность вычисляют по формуле, указанной в ГОСТ 5180-2015.

Факторы, влияющие на влажность грунта

Влажность грунта зависит от:

• Типа грунта: глинистые, песчаные, пылеватые и другие виды грунтов имеют разные способности удерживать влагу.
• Погодных условий: количество осадков и температура воздуха влияют на степень увлажненности грунта.
• Глубины залегания: на разных глубинах влажность может изменяться.

Значение определения влажности грунта

Знание влажности грунта необходимо для:

• Проектирования строительных объектов: влажность влияет на несущую способность грунта и его поведение под нагрузкой.
• Оценки устойчивости склонов и откосов: влажный грунт может быть подвержен оползням.
• Анализа условий для сельскохозяйственных работ: влажность почвы влияет на рост растений.

Таким образом, регулярный мониторинг влажности грунта с использованием стандартных методик и оборудования позволяет принимать обоснованные инженерные решения и обеспечивать безопасность и долговечность сооружений.

Методы определения влажности грунта

1. Метод высушивания до постоянной массы (классический метод)
   Этот метод является наиболее распространённым и стандартным для определения влажности грунта. Он заключается в следующем:
   • Отбирается образец грунта массой 15–50 г.
   • Образец помещается в предварительно высушенный и взвешенный бюкс (металлическая или стеклянная посуда).
   • Бюкс с грунтом высушивается в сушильном шкафу при температуре 105-110°C до постоянной массы.
   • После сушки грунт снова взвешивается, и на основе разницы в массе рассчитывается содержание влаги в образце.

   Формула для расчёта: w = ((m1 - m0) / m0) × 100

   где m1 — масса влажного грунта с бюксом, m0 — масса высушенного грунта с бюксом.

   Этот метод является самым точным и используется как основной в лабораторных условиях.
2. Капельный метод (метод с использованием хроматографа)
   Этот метод основан на способности воды, содержащейся в грунте, перемещаться через капилляры. В специализированных приборах измеряется уровень влаги, который затем используется для вычислений. Метод применяется для оценки влажности в полевых условиях или когда необходимо быстро получить результат.
3. Метод с использованием влагомера
   Влагомер — это прибор, который измеряет влажность грунта, не требуя при этом его сушки. Он работает на основе электрического сопротивления между двумя электродами, которые втыкаются в грунт. Чем больше воды в грунте, тем меньше сопротивление. Этот метод удобен для полевых исследований, так как позволяет получить быстрые результаты, но он менее точный по сравнению с методом сушки.
4. Метод термогравиметрии
   Это более современный метод, который использует весовую термогравиметрию для определения содержания влаги. Образец грунта подвергается нагреву до определенной температуры, и изменение массы измеряется с высокой точностью. Этот метод является более сложным, но позволяет добиться высокой точности результатов.
5. Метод взвешивания в водной среде
   Метод заключается в том, что образец грунта взвешивается как в воздухе, так и в воде. Разница в весах позволяет рассчитать содержание влаги, так как вода будет выталкивать часть массы грунта в зависимости от его плотности и влажности.
6. Гигрометрический метод
   Этот метод включает использование гигрометра, который может измерять относительную влажность воздуха, а также влагу в грунте. Это устройство основывается на изменении физико-химических свойств материала в зависимости от влажности. Гигрометрические методы могут быть использованы как для полевых, так и для лабораторных исследований.

Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения. Метод сушки до постоянной массы остаётся основным для лабораторных условий, поскольку обеспечивает высокую точность. Для полевых исследований могут быть использованы методы, такие как влагомер и капельный метод, которые позволяют быстро и эффективно получать результаты.