Свободная вода

СВОБОДНАЯ ВОДА (а. free water; н. freies Wasser; ф. eau libre; и. agua libre) — подземная вода, содержащаяся в горных породах и находящаяся под влиянием капиллярных и гравитационных сил. Капиллярная вода заполняет капиллярные поры, а при уменьшении влажности — только углы пор в горных породах.

Капиллярная свободная вода, связанная с уровнем грунтовых вод, называется капиллярно-поднятой, в отрыве от него — капиллярно-подвешенной водой. Оба вида капиллярной свободной воды передают гидростатическое давление и перемещаются под действием сил поверхностного натяжения.

Капиллярно-поднятая вода образует т.н. капиллярную кайму, которая постоянно восстанавливается за счёт подтягивания воды по капиллярам с уровня грунтовых вод. Капиллярное поднятие зависит от гранулометрического и минералогического состава пород зоны аэрации, температуры воды и от других факторов. Максимальная высота поднятия в глинистых породах 8-10 м, в крупнозернистых песках несколько см, в галечниках и гравии отсутствует.

Капиллярно-подвешенная вода образуется чаще всего в супесчаных отложениях в основном за счёт атмосферных осадков. Наибольшее количество этой воды, удерживаемое породой, соответствует наименьшей влагоёмкости или водоудерживающей способности породы. Капиллярная вода в зависимости от состава горных пород по-разному влияет на изменение физико-механических свойств горных пород. Как правило, она приводит к уменьшению прочности пород в горных выработках.

Гравитационная вода перемещается в горные породы под действием силы тяжести и градиента напора, возникающего как за счёт разности гипсометрических отметок (для верхних водоносных горизонтов), так и за счёт различного геостатического давления (для глубокозалегающих горизонтов). Её содержание зависит от пористости и трещиноватости горных пород (максимальная насыщенность горных пород водой называется полной влагоёмкостью). Содержание гравитационной воды в породе определяется как разность между полной и капиллярной влагоёмкостью.

Гравитационная вода, легко отдаваемая горными породами, добывается для водоснабжения, она откачивается при осушении котлованов, карьеров и шахт. Интенсивный водоотбор сопровождается оседанием земной поверхности. В некоторых районах действие свободной воды приводит к развитию карста, суффозии, солифлюкции, образованию плывунов и др. В областях ведения горных работ это приводит к нарушению устойчивости бортов карьеров и откосов котлованов, повышенной обводнённости выработок, внезапным прорывам вод и плывунов в горной выработке.