Формирование равновесного профиля влажности в дренируемом и недренируемом песчаном грунте

Аннотация

Цель исследования. Установить особенности формирования равновесного профиля влажности в дренируемом и недренируемом песчаном грунте.

Место и время проведения. Исследование проводили в лабораторных условиях в течение марта 2025 г. – февраля 2026 г.

Методы. Песчаный грунт отобран в пойме р. Обь. Для подтверждения передвижения влаги в грунте в жидком виде песок увлажняли водным раствором хлорида натрия; затем его помещали в колонки 7×7×20 см, изолированные от потерь влаги на испарение. Для выявления роли дренажа в формировании равновесного профиля половина колонок была снабжена дренажными отверстиями, а в другой половине колонок отверстия отсутствуют. Влагосодержание в грунте варьировало от 0,9 до 13,9% массы. Отбор проб грунта на влажность и содержание хлорид-иона проводили через 1, 3, 7, 14, 17, 20, 32, 42 и 50 дней после начала эксперимента. Влажность определяли термостатно-весовым методом, содержание хлорид-иона – методом Мора. Образцы грунта отбирали из каждого двухсантиметрового слоя в двукратной повторности. Заключение о перераспределении влаги делали на основании сравнения профилей влажности, полученных в разные сроки. Выводы о миграции влаги в жидком состоянии формулировали в результате анализа графиков корреляции между распределением влаги и хлорид-иона по профилю. Подтверждением установления равновесия профиля влажности служили стабильные значения влагосодержания в течение трех определений.

Основные результаты. При исходной влажности, превышающей уровень истинной наименьшей влагоемкости по А.А. Роде (1965), в дренируемых и недренируемых вариантах насыпного песчаного грунта экспериментально установлено перераспределение влаги сверху вниз в жидком виде. Через 42 дня опыта запасы влаги в слое 18–20 см составляли 200–300% аналогичных запасов в слое 0–2 см.

В недренируемом варианте профиль равновесия формировался в связи с заполнением стекающей влагой свободных пор в нижней части колонки и соответствующем повышении влагосодержания до 15%. С уменьшением исходной влажности, время установления равновесного профиля увеличивалось: при влажности выше 10% профиль устанавливался за 7–14 дней, при влажности 7,5–10% – за 14–32 дня.

В дренируемом варианте из-за длительного стекания влаги, содержащейся сверх уровня истинной наименьшей влагоемкости, образование равновесного профиля влажности было продолжительным. Установлено, что в насыпном песчаном грунте вертикальное перераспределение влаги становится невыраженным и равновесный профиль формируется при влажности менее 1,56%. Согласно расчетам, для образования такого профиля при исходной влажности 10% необходимо 165 суток.

Заключение. Определено влияние наличия/отсутствия дренажа на формирование равновесного профиля влажности в песчаном грунте. В недренируемом грунте профиль равновесия образуется в связи с заполнением пор влагой в нижней части экспериментальной колонки. При высокой исходной влажности такой профиль формируется за 1–2 недели; по мере снижения влажности продолжительность формирования профиля равновесия возрастает. В дренируемом грунте профиль равновесия образуется при прекращении вертикального перераспределения влаги при влажности менее 1,56%; при исходной влажности 10% для этого необходимо около полугода.