1.1.2. Грунтовые воды

Грунтовые воды образуются в результате инфильтрации осадков и поверхностных вод. Они скопляются в водоносных (песчаных) слоях, расположенных над водоупорными (глинистыми или скальными), и встречаются на различной глубине от поверхности земли.

Следует различать поток грунтовых вод и бассейн. В первом случае движение грунтовых вод направлено в сторону понижений или по укло­ну водоупора, причем скорость движения зависит от фильтрующих свойств грунта и уклона потока. Уровень грунтовых вод вблизи водое­мов (рек, озер, каналов и др.) обычно связан с колебаниями в них уровня воды, и движение этих грунтовых вод происходит обычно в сторону водоема; в некоторых случаях, в зависимости от времен года, движение грунтовой воды может иметь обратное направление — от водоема. Следует иметь при этом в виду, что при высоких скоростях движения грунтовые воды захватывают и уносят с собой мелкие частицы водоносного слоя, уменьшая этим его плотность и сопротивление сжатию.

Во втором случае движение грунтовых вод не имеет места, так как вода приурочена к депрессии поверхности водоупора.

Бывают случаи, когда водоносный слой перекрыт водоупорным пластом. Такие межпластовые воды при определенных условиях создают давление на верхний водоупорный слой и возможность его прорыва. Проверка может быть произведена по приближенной формуле:

где Н₀ – напор грунтовой воды; 

h₀ – расстояние от дневной поверхности котлована до подошвы водоупорного слоя. 

Грунтовые воды могут растворять некоторые горные породы, соль, гипс, ангидрид, мел, известняк, доломит. Следствием такой деятельности грунтовых вод является образование подземных пещер (карстовые явления). Грунтовые воды способствуют также образованию оползневых явлений, обвалов и так далее.

Вот почему наряду с геологическими изысканиями должны быть выявлены и гидрогеологические данные: наличие или отсутствие грунтовых вод, их движение и химический состав, так как грунтовые воды во многих случаях могут оказаться агрессивными по отношению к бетонным и железобетонным подземным частям сооружений.

На практике различают случаи, когда грунтовые воды расположены ниже или выше подошвы фундамента. В первом случае, когда уровень грунтовых вод ниже подошвы фундамента и скорость их движения невелика, грунтовые воды не оказывают существенного влияния на прочность основания. Во втором случае, когда уровень грунтовых вод находится выше подошвы фундамента, сопротивление сжатию мелкого и пылеватого песка основания снижается. При этом, если грунтовые воды имеют большой уклон и большую скорость движения, то мелкие частицы грунта при наличии вблизи канав или траншей могут быть вынесены из-под подошвы, что уменьшает плотность грунтов.

Уменьшение плотности грунтов основания и снижения его сопротивления возможно также тогда, когда рытье котлованов под фундамент производится с водоотливом. В этом случае, вследствие одностороннего давления грунтовой воды, мелкие частицы грунтов основания выносятся из днища котлована.

Таким образом, если грунты основания содержат мелкие частицы (мелкий песок, ил), а уровень грунтовых вод на площадке выше подошвы фундамента проектируемого сооружения, то следует предварительно искусственно понизить уровень грунтовых вод. Для понижения уровня грунтовых вод лучше всего применять иглофильтры, которые разме­щаются по контуру на некотором расстоянии от сооружения.

Во многих случаях грунтовые воды перехватываются шпунтовым ограждением или дренажной системой, преграждающими путь движе­нию воды и доступ ее к строительной площадке. При благоприятном сочетании геологического строения и рельефа местности грунтовые коды отводятся в более пониженные места — водоемы, овраги.