Жидкая фаза

Наличие жидкой фазы оказывает большое, часто определяющее влияние на свойства грунтов. Поровая жидкость преимущественно представлена водой. В зависимости от интенсивности электромалекулярных сил поровую воду разделяют на несколько видов: прочносвязанную, рыхлосвязанную и свободную. Прочно- и рыхлосвязанную иногда называют физическисвязанной водой.

Прочносвязанная вода удерживается на поверхности частиц настолько сильно, что по своим свойствам приближается к твердому телу, представляя с грунтовой частицей единое целое. Она в грунте практически не перемещается, обладает вязкостью, упругостью и прочностью на сдвиг (модуль сдвига приближается к модулю сдвига свинца). Температура замерзания прочносвязанной воды низкая (при t=-70^оС остаётся незамёрзшей 7% воды, полностью она замерзает при t=-195^оС, а плотность повышается до 1,4 г/см3)

Количество прочносвязанной воды, содержащейся в грунте при обычных температуре и давлении называют гигроскопической влажностью, а максимально возможное количество прочносвязанной воды в грунте называют максимальной гигроскопичностью.

Рыхлосвязанная вода отличается от прочносвязанной меньшим уровнем энергии связи. Иногда эту воду называют пленочной. Она замерзает при более высокой температуре. При передаче давления на грунт рыхлосвязанная вода может из него удаляться, а под действием электрических сил перемещаться к частицам с большим электрическим потенциалом (т. е. с более тонкой гидратной оболочкой). Такое движение называется миграцией влаги.

Суммарное количество в грунте прочносвязанной и рыхлосвязанной воды называется молекулярной влагоёмкостью.

Кроме набухания и усадки физически связанная вода обусловливает другие свойства глинистых грунтов — пластичность, морозное пучение и др. При действии резких динамических нагрузок на глинистый грунт часть связанной воды теряет связь с поверхностью частиц грунта и временно переходит в свободную воду. При этом резко снижается прочность и возрастает деформируемость грунта, который может переходить в плывуновое состояние. Это явление называется тиксотропией.

Кроме связанной воды твердые частицы удерживают на некотором расстоянии у своей поверхности катионы некоторых элементов, связывающих по несколько молекул воды. Такую воду называют диффузионной.

Свободная вода — это вода в порах грунта, менее подверженная или неподверженная действию электромагнитных сил. Свободную воду делят на гравитационную и капиллярную. Гравитационная вода обладает свойствами обычной воды и перемещается под действием силы тяжести. Перемещение капиллярной воды по тонким порам обусловлено силами поверхностного натяжения. Замерзает вода при t~0⁰С.