Контроль уровня воды — важнейший фактор успешной реализации многих строительных проектов.
Разработка земляных выработок без водопонизительных мероприятий влечет за собой снижение прочностных и деформационных характеристик грунтов основания будущего сооружения, оплывание откосов котлованов, выпирание грунтов на забоях шахт и тоннелей, обрушение откосов траншей и котлованов.
Прежде чем управлять грунтовыми водами для защиты зоны строительства от их воздействия, необходимо сформулировать основные представления о воде в грунтовой среде, где выделяются:
— Гигроскопическая вода — образуется в результате поглощения паров частицами грунта и удерживается ими с большой силой. Плотность воды достигает в среднем 2. Такая вода не передает гидростатическое давление.
— Пленочная вода — образуется вследствие конденсации паров, образуя слой вокруг гигроскопической воды. Такая вода передвигается от более толстых слоев в сторону тонких и также не передает гидростатическое давление.
Гигроскопическая и пленочная воды могут быть удалены из грунта только путем высушивания при температуре 105–110 °C.
— Капиллярная вода — образуется в пористой среде силами поверхностного натяжения. Зона капиллярного насыщения в грунте, как правило, располагается над пьезометрической поверхностью грунтовых вод, где давление равно атмосферному. В связи с тем, что пористая среда грунта представляет сложную систему с капиллярными проходами различных диаметров, то капиллярная зона насыщения грунта по степени насыщения по высоте меняется.
В непосредственной близости от пьезометрической поверхности имеет место полное насыщение, в то время как у верхней границы степень насыщения этой зоны приближается к нулю.
Капиллярная вода передает давление, передвигается под влиянием разности напоров, поверхностного натяжения и силы тяжести; поэтому она участвует в фильтрационном движении вместе с гравитационной зоной насыщения.
Капиллярная зона насыщения в грунте может иметь место как при наличии гравитационной воды, так и при ее отсутствии. Исходя из условия образования, капиллярная вода может превратиться в подвешенную (когда она не имеет контакта с уровнем грунтовых вод). Чем меньше размеры непрерывных пор в грунте, тем больше высота капиллярного поднятия.