Сила морозного пучения в тоннах: Сравнение методик расчета фундаментов на морозное пучение — SGround.ru

Разное

Содержание

Морозное пучение грунта Глубина промерзания

Даже, если гидроизоляция фундамента была сделана на «Пять баллов» жидкой резиной, но при определенных обстоятельствах этого может оказаться недостаточно.

Идеальный фундамент, – это не только гидроизоляция фундамента, но еще и защита гидроизоляционного покрытия, утепление фундамента, устройство пристенного дренажа или дренажа на участке, устройство утепленной отмостки. Всё вышеперечисленное, во многом следует выполнить потому, что имеет место такое негативное природное явление (хотя, как известно, «У природы нет плохой погоды»), как пучение грунта при промерзании.

Пучение грунта на глубину промерзания

Зимой почва промерзает на определенную глубину, соответственно грунт может пучить. Вода, содержащаяся в почве переходит в твердое состояние, при этом объем грунта увеличивается и оказывается механическое воздействие на стены фундамента. Эта сила может достигать нескольких десятков тонн на 1 квадратный метр поверхности фундамента. Это явление называется – морозное пучение грунтов.

Причем силы действую неравномерно, в какой-то части фундамента больше, в какой-то меньше. Это приводит к перекосу фундаментной плиты или движению фундамента. Как результат, – возрастают нагрузки на стены, перекрытия, кровлю. Появятся трещины, усадка и пр.

Чтобы уменьшить воздействие со стороны вспучивающегося грунта на фундамент, его основание делают более широким, а в верхней части стенки фундамента сужаются.

Также рекомендуется сделать фундаментные стены скользящими. Раньше для этого использовался полиэтилен или отработанное машинное масло. В этом случае грунт при вспучивании скользит вдоль стены, и сила воздействующая на фундамент уменьшается. Современное решение данной проблемы – использование фундаментной пленки (дренажной мембраны) со скользящим слоем.

Причина морозного пучения в аномалии воды

Силы морозного пучения возникают потому, что замерзающая в грунте вода увеличивается по объему, примерно на 10%. И так как в промокшем пространстве нет свободного места для увеличения объема, то грунт начинает подниматься кверху, двигаться в бок. Причем сила при этом может достигать до 40тонн на 1м2. И если с противоположной стороны (нагрузка на фундамент от дома) эта сила не компенсируется, то может произойти то, что показано на фото выше на этой странице сайта b2bb2c.ru.

Но почему же вода, охлаждаясь, увеличивается в объеме? Как известно, во всяком случае, это сложившийся стереотип, что тела расширяются при нагреве, а сжимаются при охлаждении. Причем, жидкие тела подвержены этому правилу даже в большей степени, чем твердые.

Но, дело в том, что вода в этом правиле – исключение. Это называется «аномалия воды». Суть этой аномалии в том, что максимальная плотность у воды при температуре +4град.С.

Это значит, что при охлаждении воды до +4градС она уменьшается в объеме и при +4град.С ее объем – минимальный. А при ее плавлении (когда лёд тает) происходит уменьшение объема, вместо расширения. Чтобы было лучше понятно, ниже приведены данные по плотности воды при различных температурах.

  • При +20градС составляет 998,23кг/м3.
  • При +10град.С составляет 999,73кг/м3.
  • При +4град.С составляет 1000кг/м3.
  • При +2градС составляет 999,97кг/м3.
  • При +1град.С составляет 999,93кг/м3.
  • При 0град.С составляет 999,87кг/м3.
  • При -1град.С составляет 999,79кг/м3.
  • При -2град.С составляет 999,70кг/м3.
  • При -3град.С составляет 999,58кг/м3.
  • При -4град.С составляет 999,45кг/м3.
  • При -5град.С составляет 999,30кг/м3.
  • При -10град.С составляет 998,15кг/м3.

Поэтому, если температура воды опускается ниже +4градС, то она меняет свое состояние на твёрдое (становится льдом) при этом уменьшается плотность, но увеличивается объем.

Это несложно понять, если вспомнить, что масса тела m [кг] исчисляется, как плотность ρ [кг/м3] умноженная на объем V [м3]. Масса тела – неизменна при любой температуре, т.е. m = ρ x V = const.

Если при уменьшении температуры ниже +4град.С уменьшается плотность тела, то каким образом может быть обеспечена постоянная масса тела? Очевидно, что только при увеличении объема, т.е. значения V.

Теперь представим, что имеется стеклянная бутылка, объемом 1 литр, в которую залили при +4град.С. Вспоминаем, что написано выше, поэтому знаем, что именно при +4град.С масса 1 литра воды составляет 1кг. Т.е. бутылка заполнена «по самое не балуйся», сиречь – полностью.

Ставим такую бутылку в 12-00 в морозильную камеру домашнего холодильника. Если холодильник хороший, то  градусов 12…18 ниже нуля он обеспечит. В 22-00 открываем «fridge» и обнаруживаем разорванную бутылку. Аналогичным образом рвутся зимой металлические трубы, если в них осталась и замерзла вода.

Этим и объясняется, что при промерзании грунта, если в нем находится вода, особенно, если это связанные грунты, которые состоят из суглинка и глины, где нет свободного пространства для увеличения воды в объеме, имеет место пучение грунта.

У воды имеются и другие аномалии, касающиеся летучести, теплоты плавления и удельной теплоемкости. Но к задаче, в рассматриваемом контексте, гидроизоляция фундамента, это отношения не имеет.

Глубина промерзания при морозном пучении грунтов

Но самое лучшее, что можно сделать, чтобы силы морозного пучения грунтов не могли сдвинуть фундамент, это расположить основание фундамента ниже глубины промерзания. При этом глубина промерзания должна быть выше, чем уровень грунтовых вод. Т.е., если уровень грунтовых вод  – 1,8м, а глубина промерзания – 1,2м, то основание фундамента следует расположить на глубине от 1,3м до 1,7м.

Глубина промерзания грунта зависит от географического расположения, очевидно, что в Ставрополе и Новосибирске она отличается. Также глубина промерзания зависит от типа почвы. Глинистые грунты промерзают на меньшую глубину, чем песчаные. Учитывая просторы России, средний уровень промерзания грунта в различных городах сильно отличается, например:

  • для Курска и Смоленска – 1,2м;
  • для Москвы и Нижнего Новгорода – 1,4м;
  • для Пензы и Саратова – 1,5м;
  • для Новосибирска и Томска – 2,3м;
  • для Ставрополя и Нальчика – 0,6м

Чтобы уменьшить силу морозного пучения грунтов, следует предусмотреть меры по отводу воды от фундамента. Для этого в комплексе с гидроизоляцией фундамента организуется система дренажа вокруг здания. Под домом грунт может вообще не промерзать, если дом отапливается круглый год. Глубину промерзания грунта можно существенно уменьшить, если по всему периметру здания выложить утеплитель, шириной 1,5-2 метра.

Результаты пучения неутепленного грунта можно наблюдать на фото ниже. Поэтому, чтобы не было разрушений дорог и дорожек вокруг здания, гидроизоляция фундамента которого выполнена, необходимо утеплять грунт, прежде, чем укладывать асфальт или тротуарную плитку или иное дорожное покрытие.

Кстати, снег также является хорошим теплоизолятором. Поэтому, если вокруг Вашего коттеджа проложены дорожки, вымощенные плиткой, а грунт под ними не утеплен, лучше не особо усердствовать, убирая зимой снег.

Как защитить гидроизоляцию фундамента от морозного пучения

Если выполнить и дренаж фундамента и утепление грунта вокруг здания, то можно будет заложить мелкозаглубленный фундамент, что важно, если строится небольшой дом на 2-3 этажа. Тем не менее, на гидроизоляцию фундамента воздействуют внешние силы и гидроизоляция должна быть готова выдержать нагрузки в случае деформации или движения фундамента.

Морозное пучение грунта следует учитывать при устройстве гидроизоляции фундамента, даже, если используется такой современный и надежный материал, как жидкая резина

В последние годы появилась тенденция (которую подпитывают продавцы оборудования и сырья), что применение битумно-полимерной эмульсии для гидроизоляции фундамента, снимает все вопросы. Но это не так. Задача бесшовной мембраны из жидкой резины – это «отбивать атаки» воды. Но, если возможны механические повреждения или повышенные физические нагрузки на покрытие, то его следует дополнительно защитить.

Поэтому гидроизоляцию фундамента следует решать в комплексе с другими мероприятиями, такими, как дренаж фундамента или дренаж всего участка, где построен дом, защита гидроизоляции фундаментыми пленками, создание скользящего слоя между гидроизоляцией и защитной пленкой, устройство отмостки, утепление отмостки, утепление грунта по периметру дома, утепление фундамента, заглубление фундамента ниже уровня глубины промерзания грунта.

Но, конечно же, все эти дополнительные мероприятия по гидроизоляции фундамента работают и имеют смысл, если сама гидроизоляция фундамента выполнена правильно, с использованием качественных, современных водонепроницаемых материалов, таких, как жидкая резина.

Но жидкую резину нужно уметь правильно применить, нужно знать и понимать технологию бесшовной холодной гидроизоляции битумно-полимерной эмульсией. Что касается фундамента, работа начинается иногда задолго до того, как на объект завозится оборудование и сырьё жидкая резина. Сначала требуется подготовка фундамента. Об этом подробно в статье про устройство битумной гидроизоляции фундамента.

Расчет силы морозного пучения

Вымораживание фундаментов.

Рассчитать силу морозного пучения можно с помощью этого файла:

Скачать

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА GOOGLE.ДИСК

СКАЧАТЬ ФАЙЛ НА ЯНДЕКС.ДИСК

Согласно СП 22.13330.2011:

6.8.6 Расчет устойчивости фундаментов на воздействие касательных сил морозного пучения, действующих вдоль боковой поверхности фундаментов, должен выполняться при заложении подошвы фундаментов ниже расчетной глубины промерзания пучинистых грунтов.

Устойчивость фундаментов проверяют по формуле

(6.32)

где tfh — значение расчетной удельной касательной силы пучения, кПа, принимаемое по 6.8.7;

Аfh — площадь боковой поверхности фундамента, находящейся в пределах расчетной глубины сезонного промерзания, м2;

F — расчетная постоянная нагрузка, кН, при коэффициенте надежности по нагрузке gf = 0,9;

Frf— расчетное значение силы, кН, удерживающей фундамент от выпучивания вследствие трения его боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания;

gc — коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0;

gn — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,1.

 Общие сведения к проектированию оснований, сложенных пучинистыми грунтами.

Согласно СП 22.13330.2011:

6.8 Пучинистые грунты

6.8.1 Основания, сложенные пучинистыми грунтами, должны проектироваться с учетом способности таких грунтов при сезонном или многолетнем промерзании увеличиваться в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений. При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.

6.8.2 К пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (ГОСТ 25100). При проектировании фундаментов на основаниях, сложенных пучинистыми грунтами, следует учитывать возможность повышения влажности грунта за счет подъема уровня подземных вод, инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности.

6.8.3 Пучинистые грунты характеризуются:

абсолютной деформацией морозного пучения hf, представляющей подъем ненагруженной поверхности промерзающего грунта;

относительной деформацией (интенсивностью) морозного пучения efh — отношением hf к толщине промерзающего слоя df;

вертикальным давлением морозного пучения рfh,v, действующим нормально к подошве фундамента;

горизонтальным давлением морозного пучения рfh,h, действующим нормально к боковой поверхности фундамента;

удельным значением касательной силы морозного пучения tfh, действующей вдоль боковой поверхности фундамента.

Способы снижения морозного пучения фундаментов.

В настоящее время известны следующие способы снижения морозного пучения фундаментов.

  1. Замена пучинистого грунта в основании фундамента на непучинистый. Этот способ достаточно эффективен, но нецелесообразен по экономическим соображениям, поскольку связан с большим объемом земляных работ. Кроме того, он осуществим только при строительстве сооружения, но не после его возведения.
  2. Снижение обводненности промерзающего массива грунта в основании фундамента. Этот способ достаточно эффективен, но требует проведения дорогостоящих работ по устройству дренажной системы для отвода поверхностных и грунтовых вод.
  3. Увеличение глубины заложения свайных фундаментов с целью усиления защемления свай в грунте ниже глубины сезонного промерзания. Этот способ недостаточно эффективен, так как не обеспечивает достаточную величину удерживающих сил, а также нетехнологичен и неэкономичен.
  4. Применение обмазок и покрытий фундаментов, предотвращающих их смерзание с грунтом. Практика показывает, что полезное действие их является временным и ненадежным, так как многократное замерзание и оттаивание пучинистого грунта, контактирующего с обмазками, вызывает быструю потерю свойств смазочного материала.
  5. Замедление процесса промерзания грунтов в контактной зоне путем их засоления. Этот способ достаточно эффективен, но обладает кратковременностью положительного действия из-за быстрого опреснения под действием грунтовых и поверхностных вод [1].

 

Пучение грунта что это, виды пучения, 🔨 как уменьшить влияние пучения грунта на фундамент

Из данного материала вы узнаете, что такое морозное пучение грунта и какую опасность оно представляет для фундамента. Мы рассмотрим классификацию пучинистости грунтов согласно строительным нормативам и разберемся, какие меры необходимо принимать, чтобы уменьшить негативное воздействие пучения почвы на основание дома.

Виктор, 29 лет, г.Москва
«Здравствуйте! Нуждаюсь в совете квалифицированных специалистов — недавно мне удалось приобрести небольшой земельный участок в Подмосковье, на котором я планирую возвести одноэтажную дачу из сруба. Опыт в практических строительных работах у меня имеется, однако осуществляя проектирование фундамента я зашел в тупик. Новые соседи говорят, что в нашей местности очень сильно проявляется морозное пучение грунта — большинство из них потратило на укрепление фундаментов баснословные деньги, а некоторые дома стоят перекошенные с трещинами.  Подскажите пожалуйста, чем грозит морозное пучение легкому дому из сруба и существуют ли какие-либо способы уменьшения воздействия сил пучения на фундамент здания?»

Мы решили ответить Виктору полноценной статьей, посвященной проблеме морозного пучения и способами борьбы с ней.

Что такое пучение грунта

Перекошенные дверные коробы, трещины на стенах и щели в оконных коробах — следствие деформационных влияний, оказываемых грунтом на основание дома.

Деформационные нагрузки почвы на основание происходят в результате сезонного промерзания грунта — так называемого морозного пучения.

Рис 1.1:  Трещины в цоколе — характерный признак воздействия сил пучения на фундамент дома

Пучениеэто изменение объема почвы, происходящее в следствии замерзания грунтовых вод, которыми она пропитана.

Совет эксперта! Расширение объема почвы обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 кг/м3.

При наступлении сезонных морозов происходит следующее: согласно законам физики масса жидкости после замерзания остается неизменной, однако ее объем расширяется почти на 9%, в результате это расширения влага оказывает давление на почву — поскольку движение почвы вниз невозможно, из-за высокой плотности нижерасположенных слоев грунта, грунт движется вверх и поднимает фундамент здания.

Рис. 1.2:  Почва, увеличившаяся в объеме в результате морозного пучения

Выделяют два характера воздействий морозного пучения на основание дома:

  • Вертикальное выталкивающее воздействие — происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания;
  • Касательное пучение — это выталкивающее воздействие, которое происходит вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Какие виды почвы подвергаются пучению

Пучение характерно для большинства видов почвы, особенно данной проблеме подвергаются следующие типы грунта:

  • Песчаная почва;
  • Суглинок;
  • Супесь;
  • Глиняный грунт.

Вышеуказанные виды почвы обладают одной общей чертой — в их составе содержатся мельчайшие пыльные частицы. Та же песчаная почва, не содержащая пылеватых частиц (гравелистая либо песок крупных фракций) практически не подвергается воздействиям сезонного пучения.

Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в грунте способствует тому, что почва приобретает свойство связывать и удерживать контактирующую с ней воду (это могут быть как впитавшиеся в землю атмосферные осадки, так и грунтовая влага).

Пропитанный водой пласт почвы, в процессе замерзания расширяется в объемах (до 9-12% от первоначального объема) и давит на основания зданий и построек, оказывая на них выталкивающую нагрузку. 

Рис 1.3:  Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

Силы пучения почвы могут быть увеличены разнообразными сопутствующими факторами, основной из них — постоянные атмосферные осадки. Если осенью регулярно будут идти дожди, то пропитавшаяся осадками почва будет оказывать более сильную деформационную нагрузку на фундамент. Также к усиливающим пучение факторам можно отнести повышение уровня залегания грунтовых вод и их капиллярное поднятие.

Совет эксперта! Свыше 82% всех видов грунтов В Москве и области классифицируются как пучинистые.

При возведении построек на пучинистых грунтах нужно предпринимать дополнительные меры защиты фундамента от выталкивающих воздействий почвы, о которых более детально мы поговорим в соответствующем разделе статьи. 

С классификацией пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100 вы можете ознакомится в таблице 1.1.






Класс пучинистости, % Виды грунта
Грунты, не подвергающиеся морозному пучению;
Расширения объема менее 1%

  • Твердая глинистая почва;
  • Гравелистые грунты не насыщенные водой;
  • Пески крупных и средние;
  • Грунты с большим содержанием горных пород.
Грунты, слабо подвергающиеся морозному пучению;
Расширение объема от 1 до 3.5%

  • Глинистая почва средней плотности;
  • Мелко-песчаные грунты;
  • Пылеватая глинистая почва с вкраплением горных пород в пределах 10-30% от массы глины.
Грунты со средней склонностью к пучению; Расширение объема от 3.5 до 7%

  • Пластичная глинистая почва;
  • Глинистая почва, суглинок и супесь с вкраплением горных пород свыше 30% от массы.

Грунты с высокой склонностью к пучению;

Расширение объема от 7%

  • Мягкопластичная глининистая почва;
  • Мелкие и пылеватые песчаные грунты с высоким уровнем грунтовых вод.

Таблица 1.1:  Классификация пучинистости грунтов

Узнай почему свайный фундамент помогает избежать проблем с морозным пучением: узнать

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Для оснований любого вида — ленточных, плитных и свайных, опасным является не только сам процесс вспучивания почвы, но и последствия ее оттаивания.

При наступлении зимы, когда температура понижается ниже нуля и грунт промерзает на глубину одного-двух метров, почва расширяет и начинает выталкивать фундамент здания. Происходит вертикальная деформация основания. При наступлении оттепели, замершие грунтовые воды оттаивают, почва теряет свою плотность и под давлением массы здания уменьшается до объемов, на несколько процентов меньших ее первоначальных размеров — в результате этого происходит дополнительная усадка фундамента.

Совет эксперта! Наиболее опасным для фундаментов является неравномерное пучение грунта, которое может наблюдаться при разной толщине снежного покрова — чем он толще, тем выше поднимается граница промерзания почвы и тем больший ее пласт подвергается пучению.

Рис. 1.4:  Результат морозного пучения грунта

Строительная практика показывает, что конкретный земельный участок может иметь крайне сложную схему промерзания и пучинистого поднятия почвы.

К примеру: грунт вокруг здания, расположенного на среднепучинистой почве, по внешнему периметру постройки может иметь глубину промерзания до полутора метров и при сезонном пучении подниматься до 10 см. вверх, тогда как грунт, расположенный под домом всегда будет более теплым и сухим, и пучению может не подвергаться вообще.

Только так можно решить проблему и не допустить разрушения здания в результате пучения: посмотреть 

Неравномерное пучение также может стать следствием оттаиванием снежного покрова на южной стороне здания — почва, пропитанная влагой из оттаявшего снега, при наступлении следующих заморозков будет подвергаться увеличенным силам пучения, в сравнении с силами на северной стороне здания.

Совет эксперта! В результате неравномерного пучения почвы фундамент здания перекашивается, это же происходит и со стенами постройки — в результате перекоса по ним идут трещины, конструкция деформируется, теряет прочность и приходит в аварийное состояние.

Рис. 1.5:  Недостроенное здание, пришедшее в аварийное состояние из-за пучения грунта

Самую высокую опасность сезонное пучение представляет для легких домов, возведенных из пенобетона, дерева либо каркасных панелей. Обуславливается это неспособностью компенсации давлением массы здания оказываемых на фундамент выталкивающих нагрузок.

Строение обладающее достаточно большой массой (к примеру, дом из кирпича), будет давить на фундамент, и если давление от тяжести конструкции превысит выталкивающее давление грунта, почва из-за невозможности расширения будет уплотняться и воздействия пучения ослабятся к минимуму.

Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент

Строительство ленточных и плитных фундаментов на пучинистых грунтах должно обязательно сопровождаться обустройством уплотняющей подсыпки.

Такая подсыпка состоит двух слоев — крупного песка и гравия либо щебня. Толщина слоев подсыпки должна быть одинаковой, при этом общая толщина уплотнения начинается с 20 сантиметров для слабопучинистых грунтов, и увеличивается до 35-40 сантиметров для сильнопучинистой почвы.

Рис. 1.6:  Схема уплотняющей подсыпки под ленточный фундамент

Совет эксперта! Подсыпка для уменьшения вертикальных выталкивающих воздействий выполняется под основанием фундаментной ленты, на дне выкопанной под фундамент траншеи. Для уменьшения касательных сил пучения подсыпка делается по внешнему периметру стенок уже возведенного фундамента.

Однако данная мера является недолговечной ввиду того, что подсыпка, в период повышения уровня грунтовых вод, которое происходит осенью и во время оттаивания снежного покрова, полностью окружается водой. При пропитывании влагой в песок и гравий из грунта проникают пылеватые частицы. В результате этого со временем непучинистые материалы подсыпки приобретают склонность к пучению и теряют свою защитную функцию. 

Уменьшить данный негативный фактор позволяет использование специальных противозаиливающих рулонных материалов, которыми покрываются стенки подсыпки. Такие материалы (оптимальный вариант — Стеклохолст) пропускают воду, однако фильтруют все находящиеся в ней мельчайшие частицы ила и пыли. 

Рис. 1.7:  Комплексная защита фундамента от пучения грунта

Также высокую эффективность демонстрирует практика обустройства дренажа. Такая система представлена дренажными трубами, расположенными по периметру фундамента в подсыпанном слое гравия, выполняющего функцию фильтра. Трубы располагаются под уклоном, что позволяет скопившимся в них грунтовым водам самотеком стекать в специально отведенный накопительный резервуар.

Наши услуги

Мы предоставляем следующие услуги: забивка свай и лидерное бурение. У нас есть собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Меры борьбы с морозным пучением — SGround.ru

Меры борьбы с морозным пучением

Описание основных мер защиты от пучения

Оглавление

  1. Актуальность проблемы
  2. Основные направления по предотвращению воздействия пучения на фундаменты
  3. Методы устранения пучинистых свойств грунта
  4. Методы уменьшения влажности грунта в зоне промерзания
  5. Методы уменьшения глубины промерзания грунта
  6. Применение покрытий боковой поверхности фундаментов
  7. Применение фундаментов с уширением в нижней части и удлиненных свай
  8. Применение обратного уклона боковых граней в зоне промерзания, особой формы свай и конструкций типа «труба в трубе»
  9. Заключение
  10. Связанные статьи

1. Актуальность проблемы

Морозное пучение один из наиболее опасных и непредсказуемых факторов воздействия на фундамент. Действие морозного пучения грунтов и выпучивание фундаментов ухудшает условия эксплуатации и укорачивает сроки службы зданий и сооружений, вызывает их повреждения и деформации. Это приводит к большим затратам на ремонт повреждений и неудобствам в эксплуатации (перекошенные и заклинивающие двери и ворота, лопнувшие стекла в окнах, трещины в стенах и фундаментах, разрушение крылец и др.).

Если грунты в основании сооружения пучинистые, а мероприятия по предотвращению воздействия морозного пучения на фундамент не были предусмотрены или были выбраны неверно, то сооружение обречено на постепенное снижение своих эксплуатационных характеристик, вплоть до разрушения. Бороться с морозным пучением, которое уже воздействует на фундаменты очень сложно.

Сваи под опору ЛЭП, изначально погруженные до одинаковых отметок с годами оказались неравномерно выпучены

О проблемах морозного пучения смотрите так же статьи Что такое пучинистые грунты и Физика процесса пучения.

В этой статье будут рассмотрены основные меры по предотвращению воздействия на фундамент морозного пучения, без погружения в расчеты.

О расчетах фундаментов на воздействие пучения будет написана отдельная статья.

2. Основные направления по предотвращению воздействия пучения на фундаменты

  • Первое направление воздействие на грунты в зоне промерзания и их характеристики с целью уменьшения или исключения их пучинистых свойств.

Явление морозного пучения имеет место при единовременном наличии нескольких условий – грунт должен быть пучинистым, должна быть отрицательная температура и определенная влажность грунта. Если одно из этих условий отсутствует, то пучения не будет. Исходя из этого основные методы воздействия на грунт основания делятся на:

  1. Методы, связанные с устранением свойств пучинистости грунта. Сюда относят замену грунта на непучинистый, введение в грунт противопучинистых добавок, введение веществ, снижающих температуру замерзания грунта, уплотнение и изменение структуры грунта.
  2. Методы, направленные на снижение влажности грунта. К таким методам относятся например выполнение дренажа, искусственное снижение уровня грунтовых вод, подъем участка строительства за счет отсыпки грунтом (вертикальная планировка), обеспечение естественного стока атмосферных вод и др.
  3. Методы, направленные на недопущение замерзания грунта или уменьшения глубины промерзания. К таким относятся, например, утепление грунта вблизи фундаментов отапливаемых сооружений, искусственный подогрев грунта коммуникациями, выделяющими тепло, или греющим кабелем.

 

  • Второе направлениеприспособление фундамента и сооружения в целом к восприятию усилий от морозного пучения или снижение смерзания грунта и фундамента. Это направление в основном предусматривает решения по модификации фундаментов и несущих конструкций.

Это направление применяется, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого. Тогда специальными мерами добиваются такого состояния: грунт возле фундамента при промерзании вспучивается, но это не оказывает влияния на фундаменты. К таким мерам относят:

  1. Правильный выбор глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения, т.к. эти силы имеют огромные величины и бороться с ними очень тяжело (по крайней мере в малоэтажном строительстве). Для этого необходимо чтобы подошва фундамента находилась ниже глубины промерзания. Эта мера обязательна всегда кроме случая с малозаглубленными фундаментами, которые изначально предполагают воздействие на них лобовых сил пучения.

Схема воздействия лобовых сил морозного пучения. Слева с изгибом мерзлого грунта, справа с изломом (быстрое замораживание)

  1. Конструктивные меры – уменьшение сечения фундамента в пределах промерзающего слоя, применение обратного уклона боковых граней фундамента, увеличения расстояния между фундаментами для увеличения нагрузки на них и др;
  2. Применение покрытий боковой поверхности свай и столбчатых фундаментов (окраска, обмазка, оболочки), снижающих силы смерзания с грунтом в пределах промерзающего слоя; Поднимающиеся от пучения грунты просто будут проскальзывать вдоль сваи, не воздействуя на нее;
  3. Применение винтовых свай и свай с уширением в нижней части (сваи РИТ, буронабивные сваи с камуфлетной пятой и др.), грибовидных фундаментов и фундаментов с развитой подошвой для создания большого сопротивления выдергиванию; Поднимающиеся от пучения грунты тянут фундамент вверх, но удерживающая сила больше выпучивающей, поэтому перемещения фундамента не происходит;
  4. Увеличение длины сваи или глубины фундамента из расчета на морозное пучение (так чтобы сила, удерживающая сваю от выпучивания, была больше силы морозного пучения) без создания уширения в нижней части.

Иногда в малоэтажном строительстве имеет смысл делать незаглубленные или малозаглубленные фундаменты, заранее полагая что они будут подвержены пучению, и рассчитывать их на восприятие соответствующих усилий. Этот подход неоднозначный и применим далеко не всегда. Отдельно читайте о малозаглубленных фундаментах в статье.

При применении любых конструктивных методов следует учитывать что если всё сделано верно то подъем поверхности грнута за счет пучения все равно будет как и раньше, просто фундаменты при этом не будут смещены. Поэтому необходимо оставлять зазоры до ростверков, стен и др. чтобы при подъеме поверхности грунта она не достигала их и не оказывала негативного воздействия.

Касательно выбора глубины заложения фундаментов для исключения воздействия лобовых сил морозного пучения читайте эту статью.

Далее рассмотрим более подробно отдельные методы борьбы с пучением:

3. Методы устранения пучинистых свойств грунта

  1. Самый простой и надежный метод исключения свойства пучинистости это замена пучинистого грунта на гарантированно непучинистый – песок средний, крупный или гравелистый (или щебень/гравий). При этом в песчаных и щебенистых грунтах не должно быть примесей глинистых частиц более 15% и желательно обеспечить защиту от заиливания глинистым грунтом разделив слои геотекстильными материалами.

Засыпка пазух с заменой грунта на непучинистый

При этом следует учитывать, что ширина пазухи котлована, заполняемой непучинистым грунтов должна быть не менее: 0,2 м при глубине промерзания df равной 1,0…1,5м; не менее 0,3 м при глубине промерзания df равной 1,5…2,0м; пазухи должны быть шириной не менее 0,5 м при глубине промерзания до 2,5 м. Желательно обеспечить отвод воды из непучинистого дренирующего грунта и перекрыть поверхность засыпки водонепроницаемой отмосткой.

Для свай пазуха образуется выполнением лидерной скважины большого диаметра на глубину сезонного промерзания грунта. Стойки в грунте устанавливаются в сверленые котлованы большого диаметра с последующей засыпкой пазух песком или песчано-гравийной смесью (ПГС).

  1. Введение в грунт противопучинистых добавок:

— Засаливание грунта. Временная мера, например на период строительтсва. Выполняется технической поваренной солью или хлористым калием. Расход около 30 кг на 1 м3 грунта. Вводится перемешиванием с грунтом обратной засыпки слоями около 10 см. Засоляется грунт с глубины 0,5 м до глубины 1,0 м. Засаливание может негативно сказаться на долговечности материала фундамента.(п. 5.1 Руководства)

— Обработка грунта нефтяным раствором. Выполняется для слоя грунта толщиной 5-10 см. на контакте с фундаментом. Состав раствора – диз. топливо 54%, высокоокисленный битум – 20%, окись кальция 20%, НЧК (алкиларилсульфонат) – 4% и вода 2% по массе. (п. 5.2 Руководства)

Обработка грунта выполняется перемешиванием его с нефтяным раствором в количестве 5-10% раствора от веса сухого грунта. Контактный слой устраивается при обратной засыпке пазух котлована. (необходимо соблюдать экологические нормы).

Исследованы так же варианты введения криотропных полимерных добавок в грунт – полимерные гели с верхней критической температурой растворения (описано в научной статье). Результаты получили замечательные, правда о сути материала и способе его введения информации почти нет.

4. Методы уменьшения влажности грунта в зоне промерзания

Основная причина пучения грунта – наличие в нем воды, переходящей в лед при промерзании, поэтому осушение грунтов с удалением из них воды являются наиболее эффективными.

Сюда входят следующие меры:

  • устройство постоянного дренажа поверхностных атмосферных вод;
  • вертикальная планировка с уклоном не менее 5% для отвода поверхностных вод;
  • подъем отметок планировки насыпью непучинистым грунтом из расчета обеспечения необходимого расстояния до максимального уровня грунтовых вод;
  • постоянное водопонижение;
  • водонепроницаемые отмостки по периметру зданий и сооружений шириной не менее 1,0 метра;
  • тщательное уплотнение обратных засыпок;
  • специальные меры по предотвращению замачивания грунтов при прорыве водонесущих коммуникаций;
  • удаленность от источников увлажнения не менее 20 м (колонки водоснабжения, места мойки машин и др.).

Фото: фрагмент системы дренажа

Инженерно-мелиоративные меры (дренаж и водопонижение, отвод поверхностных вод) являются коренными если они обеспечивают осушение грунтов в зоне сезонного промерзания и на глубину 2-3 метра ниже нее. Однако очень часто обеспечить такое снижение уровня грунтовых вод не представляется возможным или слишком дорого, тогда эти меры применяются в сочетании с другими для уменьшения деформации грунта при промерзании.

5. Методы уменьшения глубины промерзания грунта

Сюда следует отнести следующие теплоизоляционные мероприятия:

— Временное утепление поверхности грунта природными материалами (торф, снег, опилки, солома) на период строительства, или постоянное утепление материалами типа пенополистирол, керамзит, шлак и др направлено на уменьшение глубины промерзания грунта или его исключение. Наиболее эффективно при утеплении грунта вблизи фундаментов отапливаемых зданий с подвалом или полами по грунту – утеплитель укладывается под отмостку и смещает зону промерзания грунта наружу от фундаментов, обеспечивая их защиту.

Схема распределения температур в грунте. Справа градиент температур при наличии утеплителя под отмосткой, слева — без утеплителя

Предпочтение следует отдавать материалам, не теряющих своих свойств при воздействии влаги, т.к. в осенний период перед замерзанием зачастую происходит водонасыщение утепляющего слоя. Наиболее эффективным является экструдированный пенополистирол. Возможно так же применение для отмостки керамзитобетона, полистиролбетона и др. с защитой поверхности от разрушения.

Глубина промерзания грунта, м Размеры отмостки из керамзитобетона 800-1000 кг/м3, м
толщина ширина
До 1,0 0,15 0,7
1,5 0,2 1,0
2 и более 0,3 1,5

Источник — Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах НИИОСП им. Н.М. Герсеванова 1979 г.

Фото: отмостка с утепелнием

 

6. Применение покрытий боковой поверхности фундаментов

Эти методы применяются, когда гарантированно устранить пучинистость грунта не представляется возможным или слишком дорого.

Боковая поверхность сваи или фундамента в зоне промерзания для уменьшения касательных сил пучения должна быть гладкой настолько, насколько это возможно. Наличие выступов и шероховатостей резко увеличат касательные силы морозного пучения.

Для дальнейшего уменьшения сил смерзания грунта с фундаментом применяют лакокрасочные, обмазочные, или ленточно-листовые покрытия.

По имеющимся экспериментальным данным большинство лакокрасочных покрытий на бетонной или стальной поверхности значительно снижает силы смерзания с грунтом, какие-то сильнее, какие-то меньше. Есть шероховатые ЛКП которые увеличивают силы смерзания грунта с поверхностью конструкции (например «Цинотан» и «Ферротан» дают сильно шероховатые поверхности). Однако большинство покрытий не обладает достаточной долговечностью при применении именно для снижения касательных сил морозного пучения. Происходит это не только из-за воздействия атмосферных осадков и агрессивности грунта и грунтовых вод, но и из-за механического повреждения поверхности при смещении промерзающего грунта относительно фундамента. К этому в последствии добавляется расклинивающее действие кристаллов льда, проникающих в дефекты покрытия и ускоряющих его разрушение.

По покрытию поверхностей фундамента битумными мастиками см. рекомендации в п. 5.3 Руководства

Сейчас некоторые производители ЛКП заказывают испытания на снижение касательных сил пучения и указывают полученные данные в паспортах – можно попробовать поискать информацию.

«Рекомендации по снижению касательных сил морозного выпучивания фундаментов с применением пластических смазок и кремнийорганических эмалей» НИИОСП имени Н.М. Герсеванова 1980 г рекомендуют применение покрытий боковой поверхности фундамента пластичной смазкой или кремнийорганической эмалью, или и тем и тем вместе.

Смазки уменьшают удельные касательные силы выпучивания на 50-60%, эмали — на 25-40%. Смазки предлагают применять типа БАМ-3 или БАМ-4, защищаемые полимерными пленками, и кремнийогранические  эмали КО-11112 или КО-174.

Фото: свая с покрытием кремнийогранической эмалью в верхней части (в зоне промерзания)

Подробное описание методов, технологий, выбор материалов, описание эффективности методов смотрите в самих рекомендациях.

Из своего опыта могу сказать, что метод со смазками хоть и дает хорошие результаты, и это подтверждено экспериментально, но на практике практически не применяется из-за сложно технологии, требующей аккуратности и ответственности, которой у застройщика как правило нет. А вот эмали КО применяю часто, они очень удобны в работе и достаточно эффективны.

Разработаны так же термоусаживаемые оболочки из сшитого полиэтилена. Оболочка прошла всестороннее испытания на морозное пучение, сваи с такой оболочкой даже испытывали в полевых условиях. Рекомендованы к применению при строительстве объектов ПАО «Газпром». Согласно данным испытаний снижают касательные силы морозного пучения на 58% (коэффициент кτfh по СП 25.13330.2012 равен 0,42).

Фото: сваи с покрытием термоусаживаемой оболочкой из полимерного материала

В целом можно уверенно говорить, что даже покрытие боковых поверхностей фундаментов битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом, однако нет данных о том насколько именно снижает и насколько долговечна такая мера.

7. Применение фундаментов с уширением в нижней части и удлиненных свай

Очень эффективная мера по предотвращению выпучивания фундаментов – это устройство уширения фундамента в нижней части.

К фундаментам с уширением относятся: грибовидные фундаменты, винтовые сваи, сваи с камуфлетной пятой и сваи РИТ (разрядно-импульсная технология), фундаменты ТИСЭ, столбчатые фундаменты с развитой подошвой и др.

Фундаменты по технологии ТИСЭ с уширением в нижней части

Верхняя поверхность уширения должна находиться ниже максимальной расчетной глубины промерзания, тогда несущая способность фундамента при расчете на морозное пучение резко увеличивается. Кроме того, необходимо стремиться к уменьшения поперечного сечения (если быть точнее – площади поверхности) фундамента в верхней части – в пределах глубины промерзания.

Схема: к расчету анкерного фундамента на морозное пучение

Как видно из расчетной схемы при наличии уширения в нижней части фундамента оно работает как анкерная плита, не давая выдернуть фундамент из земли, а в самом фундаменте возникают большие растягивающие усилия. Чтобы снизить негативные эффекты полезно дополнять решения обработкой боковых поверхностей фундамента в зоне промерзания покрытиями, снижающими силы смерзания с грунтом.

Так же для свайных фундаментов возможен вариант удлинения из расчета на морозное пучение – длину увеличивают только для восприятия касательных сил морозного выпучивания, несмотря на то что для восприятия нагрузок от самого сооружения достаточно и меньшей длины сваи. Этот метод как правило экономически не обоснован и может применяться только как часть комплекса мер.

8. Применение обратного уклона боковых граней в зоне промерзания, особой формы свай и конструкций типа «труба в трубе»

Уклон граней:

Фото: фундаменты с обратным уклоном боковых граней

Согласно экспериментальным данным обратный уклон боковых граней фундамента под углом в 1,5° к вертикали в пределах глубины промерзания грунта снижает касательные силы морозного пучения почти в 2 раза. Обусловлено это тем что поверхность смерзания начинает работать не только на сдвиг, а в значительной степени и на отрыв, а на отрыв прочность смерзания меньше, при этом снижается так же механическое трение. Теоретическое расчетное обоснование такого мероприятия в борьбе с пучением приведено в статье – тут речь идет о двуконусных сваях, кстати очень интересный вариант решения для свай, работающих только на сжатие.

Особые формы фундаментов: двуконусные сваи упоминались чуть выше по тексту, применяют так жесваи открытого сечения, такие как крестовые и двутвровые сечения, однако применение их не совсем стандартное – крестовые сваи применяют в районах распространения вечной мерзлоты т.к. из-за их малого поперечного сечения они могут быть погружены в мерзлый грунт забивкой без лидерной скважины. При этом погружают их так чтобы верх сваи оказался ниже глубины промерзания (лидер большого сечения на глубину оттаивания) так чтобы морозное пучение на них вообще не действовало. И используют в основном как анкерные сваи для усиления фундаментов, которые уже оказались аварийными из-за выпучивания– цепляют к ним при помощи мощных тяжей усиливаемые сваи чтобы увеличить удерживающую силу. Мера эта правда не всегда работает из-за больших усилий выпучивания – отрываются довольно мощные крепежные детали и элементы.

Схема анкеровки сваи при помощи анкерных свай открытого сечения

Есть разработки многогранных свай с уклоном граней в верхней части и прямолинейные в нижней части. Практического применения пока не встречал, но теоретически конструкция хорошая.

СХЕМА СВАЯ С УКЛОНОМ ГРАНЕЙ

Встречаются так же противопучинные оболочки типа «труба в трубе» — на глубину промерзания устанавливается труба большого сечения и из нее извлекается грунт. Далее на проектную глубину погружается основная свая, а зазор между ней и внешней сваей заполняется непучинистым материалом. Таким образом пучение воздействует только на внешнюю трубу.

9. Заключение

Из мер по снижению касательных сил выпучивания основными (наиболее надежными) являются воздействие на грунт и его характеристики для предотвращения проявления его пучинистых свойств или их полного исключения (замена грунта на непучинистый, снижение влажности грунта, введение противопучинных добавок, недопущение замерзания грунта и др.). Часто полностью гарантированно исключить пучинистые свойства грунта невозможно поэтому такие мероприятия являются частью комплекса мер.

Далее следуют меры по приспособлению фундаментов к воздействию морозного пучения за счет снижения сил смерзания боковых поверхностей фундамента с грунтом (применение покрытий боковых граней фундамента, обратный уклон граней фундамента, уменьшение сечения фундамента в пределах глубины промерзания) или увеличения удерживающих фундамент сил (фундаменты с уширением в нижней части, удлиненные сваи из расчета на пучение).

Любое покрытие боковых поверхностей фундаментов, даже покрытие битумной мастикой снижает силы смерзания с грунтом.

Для достижения наилучшего результата в деле защиты фундаментов от выпучивания следует использовать комплекс мер на основе технико-экономического сравнения вариантов.

10. Связанные статьи

СИЛЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ | КРУТО СДЕЛАЛ


Содержание статьи:

 

 С проявлением силы морозного пучения мы сталкиваемся зимой. После окончания зимы последствиями  действия сил морозного пучения становятся механические  повреждения и деформации строений, особенно  это проявляется среди строений частных домов.  Кто из нас  не замечал, что с наступлением холодов  вдруг перестаёт закрываться  входная  дверь, между ступенями крыльца и цоколем дома образовалась щель в несколько сантиметров,  разбежались в сторону двери ворот, на асфальтированной площадке  появились волны, вздутия, трещины, в не отапливаемом доме вдруг поднялся пол и т.д.  Все эти явления — действие сил морозного пучения.

Механизм действия  силы морозного пучения.

Хорошо, когда  при строительстве вы  это предусмотрели   и приняли  необходимые меры по предотвращению промерзания. А если нет?  Ничего страшного, зная механизм этих явлений и следуя некоторым правилам можно значительно уменьшить или даже избежать влияния  сил морозного пучения.

 Из личного опыта знаю, наиболее подвержен пучению  грунт, находящийся во влажном состоянии или с высоким (близким к поверхности земли) расположением грунтовых вод такие грунты называют пучинистыми. Снег-это природная защита грунта от промерзания, убирая его с поверхности, мы пускаем  холод в землю.  В грунте содержаться капли влаги, которые замерзая, образуют линзы льда, лед расширяется и увеличивает в объеме грунт — это вызывает вспучивание грунта, образование волн, трещин, причем силы эти настолько сильны, что, вполне могут выдавливать из земли или ломать тяжелые  монолитные конструкции.

 силы морозного пучения

На (рис.  1) видно, как на промёрзшем участке   поднимается  грунт  и образуется  линза вспученного грунта. Весной, после оттаивания, эта выпуклость останется  в таком виде, практически  не изменившись.  Особенно это будет заметно на асфальтобетонном или выложенном брусчаткой покрытии,  а если площадка цементобетонная, то помимо образования трещин возможно поднятие плит по границам разломов с образованием ступеней.

Как сделать морозное пучение менее пагубным.

Для асфальтобетонного и   выложенного брусчаткой покрытия, что бы как-то компенсировать зимние деформации,  нужно   чередовать каждую зиму местоположение  очищенных участков, например, тропинка, её можно делать в разных местах. Что бы избежать такого проявления пучения, достаточно просто не убирать весь снег с площадки, небольшой его слой предотвратит глубокое промерзание. Если все-таки снег вам мешает, то тогда очищайте весь участок, земля равномерно промёрзнет и пучение грунта практически не будет заметно.

 Очень часто на стенах  зданий, особенно в местах оконных и дверных проёмов, появляются трещины. Не все они результат действия сил морозного пучения, возможно, они появились вследствие не равномерной нагрузки действующей на фундамент,  слабый грунт не выдержал  и дал осадку, причины могут быть разные, но в любом случае не желательно допускать промерзание грунта в этих местах. Ежегодная подвижка промерзшего грунта будет увеличивать размер трещин.

Как защитить постройки частного дома от влияния сил морозного пучения.

Аналогичен механизм действия сил морозного пучения и на стойки ворот, см. фото. Очищенный  участок промерзает, и выдавливающие силы валят стойки в противоположные стороны. Причем в пучинистых грунтах, не зависимо от глубины установки стоек, последние будут «плясать». Если  промерзание происходит на всю глубину заложения, то стойки, поменяв своё положение зимой, остаются в наклоненном состоянии. Здесь поможет жесткий стальной пояс по нижнему и верхнему уровню стоек (пояс  приваривается к стойкам, так как, в нём давление на разрыв  может достигать 10 т), (рис. 2), а оптимальным вариантом будет, если установить стойки на монолитный ленточный фундамент с армированным каркасом, (рис. 3).

пучение ворот

Рис 3 Ворота в фунд публЩепетильные хозяева, очищая двор частного дома от снега  близко к ограждению границ участка, делают ошибку. Промерзая, грунт  давит на опоры ограждений, а так как с другой стороны под снегом  грунт мягкий, не мёрзлый, то он спокойно поддаётся  давлению и пожалуйста, по весне у вас не забор, а «Пьезанская Башня». Если вам уж так мешает снег, то не поленитесь, уберите его и по другую сторону ограждения, тогда  в промерзшем   грунте силы  уравновесятся и не окажут ощутимого воздействия на конструкцию.

Если очищаете от снега весь двор, в этом случае грунт может промерзнуть довольно глубоко, здесь нужно быть уверенным, что глубина заложения фундамента  дома  или  иной постройки, ниже  расчётного уровня промерзания грунта для вашей климатической зоны и фундамент выполнен без нарушений норм и правил. Если технология нарушена, то стена здания, где нет снега, и смежная с ней, получат трещины и деформации. Так же возможен перекос дверного проёма, следствием чего является невозможность закрыть дверь, она просто заклинит в проёме. В общем, последствия не приятные. Как быть? Здесь поможет, как я уже говорил, снег, если присыпать им  отмостку по периметру цоколя здания шириной около 1,5 м и слоем не менее 20 см.  Есть и другой вариант.  Перед устройством отмостки вдоль цоколя  уложить листы пенопласта на глубину около 20 см или использовать другой материал со схожими теплоизоляционными свойствами.   Пенопласт брать толщиной не менее 8 см (для грунтов с расчётной глубиной промерзания  1-1.5 м) и  шириной  1,5 м. Листы следует обернуть в полиэтилен или рубероид.  Ещё можно этот участок засыпать керамзитом, слегка разбавленным песком, но здесь уже  слоем не менее 25 см.

Что ещё могут силы морозного пучения.

  Промёрзший грунт имеет свойство вытеснять из себя предметы не однородного с собой состава. Это могу быть куски деревянных конструкций, см. фото,  арматура, блоки, валуны и т.д. Перед тем, как производить обустройство своего участка убедитесь, что в грунте отсутствуют посторонние предметы. В моей практике были случаи, как в течение 2-3 зим  на ровном покрытии появилось вздутие, трещина затем гребень и, в конце – концов, вырастали пень, арматура.

 фото 2

фото 3

Действие сил морозного пучения. Разрушение асфальтобетонного покрытия.

Силы морозного пучения выдавили пенёк

Действие сил морозного пучения

Силы морозного пучения выдавили пенёк. Другой ракурс

Действие сил морозного пучения с фрагментами древесины. Другой ракурс.

Приведённые примеры действия зимних деформаций  характерны для влажных, насыщенных водой грунтов,  но  не стоит забывать, что грунты  на сухих участках также, в силу погодных или гидрологических явлений, могут приобретать свойства  пучинистых грунтов и подвергаться  действию  силы морозного пучения.

  Применяя эти способы защиты, вы самостоятельно сможете уберечь свой дом от повреждений и необходимости выполнять дорогостоящий ремонт.

Приходилось ли Вам сталкиваться с эффектом морозного пучения?  

 Как и что вы предпринимали в борьбе с этим явлением?

Жду ваши комментарии и фото Email.

Вам понравилась статья? Будет здорово, если поделитесь  в социальных сетях.

Всем удачи в борьбе с  морозным пучением.

 

ГОСТ Р 56726-2015 Грунты. Метод лабораторного определения удельной касательной силы морозного пучения (Переиздание), ГОСТ Р от 19 ноября 2015 года №56726-2015

ГОСТ Р 56726-2015

ОКС 93.020

Дата введения 2016-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М.Герсеванова — АО «НИЦ «Строительство»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 ноября 2015 г. N 1889-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации«. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на природные глинистые, крупнообломочные (с содержанием глинистого заполнителя более 10% общей массы), песчаные, в том числе засоленные и биогенные грунты, а также на грунты нарушенного сложения и устанавливает метод лабораторного определения касательных сил морозного пучения при исследованиях грунтов для строительства.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 12071 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 касательная сила морозного (криогенного) пучения: Сила, действующая в процессе подъема промерзающего грунта по боковой поверхности фундамента, обусловленная сопротивлением смерзания и трения его с промерзающим грунтом.

3.2 удельное значение касательной силы морозного пучения: Касательная сила пучения, отнесенная к площади смерзания боковой поверхности фундамента с промерзающим грунтом.

3.3 морозное пучение: Внутриобъемное деформирование промерзающих влажных грунтов, приводящее к увеличению их объема вследствие кристаллизации поровой и мигрирующей воды с образованием кристаллов и линз льда.

4 Общие положения

4.1 Касательные силы морозного пучения грунта следует определять по значению устойчивого сопротивления сдвигу образца мерзлого грунта относительно поверхности образца фундамента, полученному по результатам испытаний в устройстве, обеспечивающем срез грунта по поверхности смерзания с постоянной скоростью перемещения в диапазоне значений в соответствии с пунктом 7.3.

4.2 Испытания проводят на влагонасыщенных образцах грунта природного сложения или нарушенного сложения с заданной плотностью и влажностью, значения которых устанавливаются техническим заданием (ТЗ) и программой испытаний с учетом возможных изменений водно-физических свойств грунта в процессе строительства и эксплуатации сооружения. При отсутствии ТЗ задаются оптимальные (относительно касательных сил пучения) плотность и влажность образцов грунта, которые достигаются при компрессионном уплотнении образцов грунта при их полном капиллярном влагонасыщении нагрузкой 0,05 МПа до стадии консолидации.

4.3 Результаты испытаний оформляют в виде журнала (протокола испытаний), форма которого приведена в приложении А.

5 Отбор и подготовка образцов грунта

5.1 Отбор, упаковка, транспортирование и хранение монолитов и образцов грунта нарушенного сложения должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12071.

5.2 Изготовление образца для испытания рекомендуется выполнять в соответствии с приложением Р ГОСТ 12248-2010 с учетом 5.2.1.

5.2.1 Образец немерзлого грунта естественного и нарушенного сложения приводят в состояние полного капиллярного влагонасыщения в одометре под нагрузкой 0,05 МПа, если иное не предусмотрено в техническом задании на испытание.

5.2.2 Подготовленный образец грунта смораживают с образцом материала фундамента в направлении от образца фундамента при его температуре -6-7°С для незасоленных грунтов и с понижением этой температуры для засоленных грунтов на величину температуры начала замерзания.

6 Оборудование и приборы

6.1 В состав технических средств для определения касательных сил морозного пучения грунта должны входить:

— приспособление для одностороннего смерзания образца грунта с образцом фундамента;

— срезное устройство с фиксированной плоскостью среза, обеспечивающее постоянную скорость среза в пределах значений 10-20 мм/сут;

— механизм создания нормальной нагрузки при срезе с точностью 0,01 МПа;

— устройство для регистрации сопротивления грунта срезу во времени с точностью 0,01 МПа;

— обойма (кольцо) для образца грунта с внутренним диаметром не менее 70 мм и высотой не менее 20 мм. Обойма для испытания образцов крупнообломочных грунтов должна иметь внутренние размеры, учитывающие размер фракции грунта (включений, агрегатов): максимальный размер фракции не должен превышать 1/5 диаметра и 1/2 высоты обоймы;

— устройство для измерения температуры образца грунта с точностью до 0,1°С;

— образец материала фундамента (диск или прямоугольная пластина с плоской поверхностью с определенной шероховатостью, размер которой превышает диаметр образца в направлении сдвига не менее чем на 10 мм (материал — сталь, бетон или другой определяемый техническим заданием; требования по шероховатости поверхности смерзания материала определяются рекомендациями ГОСТ 12248-2010, приложение Р).

Принципиальная схема устройства для определения касательных сил морозного пучения грунта приведена в приложении Б.

7 Проведение испытаний

7.1 Образец грунта, смороженный с образцом материала фундамента вставляется в испытательное устройство. Плоскость смерзания должна располагаться в зазоре между подвижной и неподвижной частями устройства, составляющем 1-2 мм.

7.2 К образцу плавно, не допуская ударов, прикладывают нормальную нагрузку, выдерживают не менее 5 мин и затем включают срезающую нагрузку.

7.3 Значение нормального давления, при котором проводят испытание, назначают в зависимости от напряженного состояния грунтового массива с учетом глубины залегания образца или определяют в программе испытаний. При отсутствии данных это давление принимают равным 0,05 МПа.

7.4 Прикладывается нагрузка, обеспечивающая перемещение образца фундамента относительно образца грунта с постоянной скоростью в диапазоне 10-20 мм/сут.

7.5 Испытания проводят при трех значениях температур, равных: минус 1°С; минус 2°С, минус 6°С.

7.6 Устойчивое сопротивление сдвигу в опыте фиксируют в момент, когда максимальное перемещение образца материала фундамента относительно образца грунта достигает не менее 10 мм.

8 Обработка результатов

Удельные касательные силы пучения , кПа, равные устойчивому сопротивлению сдвигу грунта, вычисляют с точностью 0,01 по формуле

,

(1)

где Q — сдвигающее усилие в конце испытания, кН;

А — площадь смерзания образца грунта с поверхностью модели фундамента, м.

Приложение А (рекомендуемое). Форма журнала испытаний грунта для определения касательных сил морозного пучения

Приложение А
(рекомендуемое)

Объект

Номер выработки

Глубина отбора образца

Дата отбора

Лабораторный номер образца

Наименование грунта

Сложение грунта

Условия проведения испытаний

Диаметр образца грунта

Высота образца грунта

Плотность образца грунта

Влажность образца грунта

Материал модели фундамента

Размеры модели фундамента

N п/п.

Дата испы-
тания

Темпе-
ратура образца грунта при испытании, °С

Нор-
мальное давление на образец грунта р, кПа

Скорость дефор-
мации среза V, мм/сут

Абсо-
лютная дефор-
мация среза l, мм

Площадь смерзания образца грунта с поверх-
ностью модели фунда-
мента А, м

Сдви-
гающее усилие Q, кН

Устойчивая удельная касательная сила пучения , кПа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Руководитель лаборатории

Ответственный исполнитель

Приложение Б (рекомендуемое). Принципиальная схема устройства для определения касательных сил морозного пучения

Приложение Б
(рекомендуемое)

1 — образец грунта; 2 — образец материала фундамента; 3 — датчик перемещения; 4 — датчик силы; 5 — штамп; 6 — кольцо; 7 — зазор по 7.1

Рисунок Б.1 — Принципиальная схема устройства для определения касательных сил морозного пучения

УДК 624.131.3.001.4:006.354

ОКС 93.020

Ключевые слова: морозное пучение, касательные силы морозного пучения, измерение

Электронный текст документа
подготовлен АО «Кодекс» и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2019

что это такое и как его «обмануть»

Морозное пучение грунтов характерно для глинистых оснований. Такое явление доставляет немало неприятностей строителям. При возникновении выпучивания возможны неравномерные деформации фундаментов здания и появление трещин.

Содержание статьи

Природа явления

Морозное пучение обусловлено особенностями воды. Эта жидкость отличается от всех остальных веществ на нашей планете. В отличие от других при замерзании она не уменьшается в объеме, а увеличивается примерно на 9%.

Если этот процесс происходит вблизи фундамента, то давление на конструкцию существенно возрастает. Это может привести к поднятию определенного участка фундамента по сравнению с остальными.

Для возникновения рассматриваемой неприятности необходимо одновременное воздействие двух факторов: воды и отрицательной температуры. Такое часто встречается при залегании глинистых грунтов, которые отлично удерживают влагу. Также повышена вероятность морозного пучения при высоком уровне грунтовых вод. Если грунт обладает невысокой влажностью, то опасность деформаций невелика. В этом случае почва сильнее всего насыщена водой весной за счет верховодки, но повышение температуры предотвращает вспучивание.

Морозное пучение грунта обычно действует на наружные стены здания. В центре строения почва прогревается за счет тепловых потерь, но по периметру она не защищена от зимнего холода. Именно здесь происходит поднятие фундаментов. Неравномерные деформации — самый опасный вид смещений. Последствием такого явления становится появление трещин по фундаментам и стенам дома.

Последствия морозного пучения

Последствия морозного пучения.

Согласно СП 22.13330.2011 к пучинистым почвам относятся такие виды грунта как:

  • глины, суглинки, супеси;
  • мелкие и пылеватые пески;
  • крупнообломочные с мелким заполнителем.

Практически не подвержены морозному пучению пористые грунты (крупнообломочные породы без мелкого заполнителя, средний и крупный песок). Во-первых, они хорошо пропускают воду, не задерживают ее в верхних слоях. Замерзание начинается сверху, влага постепенно вытесняется в более глубокие слои, не встречая препятствий на своем пути. Во-вторых, чем больше пор в почве, тем меньше давление при пучении. Расширяясь, вода просто заполняет свободное пространство, не действуя при этом на фундамент. Именно пористые основания станут предпочтительным вариантом оснований при строительстве в средней полосе.

Главными характеристиками, которые влияют на вероятность возникновения морозного пучения при строительстве и эксплуатации здания являются:

  • тип грунта и его физические и механические характеристики;
  • климатические особенности местности;
  • уровень расположения грунтовых вод;
  • тип фундамента, форма и размеры подошвы.

Методы борьбы с пучением

Чтобы предотвратить касательные силы морозного пучения, требуется исключить хотя бы один из факторов их возникновения: воду или холод. Важно гарантировать отсутствие явления в уровне подошвы фундамента. Но также пучение может негативно действовать и на конструкцию по высоте (горизонтальное воздействие). Об этом важно не забывать.

Назначение глубины заложения

Самый простой способ избежать пучения грунта в уровне подошвы — опереть фундамент ниже глубины промерзания. Глубина промерзания зависит от климатического района. Для ее определения пользуются СП 131.13330.2012 и СП 22.13330.2011, в которых представлены формулы для расчета в зависимости от климатических особенностей. При самостоятельном строительстве можно пользоваться приближенными значениями. Для этого существуют специальные карты (из старого СНиП «строительная климатология и геофизика», который сейчас не действует) или готовые таблицы, которые рассчитаны для крупных городов по формулам из приведенных выше документов.

Карта глубины промерзания

Карта глубины промерзания, может использоваться для справки, в настоящее время глубина заложения рассчитывается с помощью специальной методики.

Такой способ обеспечивает высокую надежность, но часто приводит к перерасходу средств. Особенно при отсутствии в доме подвала, такая глубина заложения не нужна. Кроме того, метод часто комбинируется с другими.

Важно! Предотвращение морозного пучения должно быть комплексным. Желательно одновременно позаботится и о холоде, и о влаге. Именно поэтому методы борьбы чаще всего одновременно включают в себя грамотное назначение глубины заложения, утепление, качественную гидроизоляцию и устройство дренажа.

Также при назначении глубины заложения фундаментов учитывают уровень грунтовых вод (УГВ). По сведениям из СП 22.13330.2011 можно составить следующую таблицу с требованиями, учитывающую одновременно и тип почвы, и УГВ.

Тип почвы Залегание УГВ на глубине более 2 м от поверхности Залегание УГВ на глубине менее 2 м от поверхности
Условно непучинистый:

  • скальный;
  • крупнообломочный;
  • песок средний и крупный.
Нет зависимости залегания подошвы фундамента от глубины промерзания
Пески:

  • мелкий;
  • пылеватый.
Нет зависимости залегания подошвы фундамента от глубины промерзания Глубина опирания подошвы должна быть на 20-30 см ниже отметки промерзания почвы, рассчитанной по формулам или взятой по картам и таблицам
Супесь
Глинистые:

  • суглинок;
  • глина.
Глубина опирания подошвы назначается не менее половины нормативной глубины промерзания, рассчитанной по формулам или взятой по картам и таблицам
Крупнообломочные породы с содержанием мелких частиц

Чтобы выяснить тип почвы на участке и УГВ до начала строительного процесса потребуется провести испытания. Проще всего для этого использовать шурфы или ручное бурение. При этом рассматривают найденную землю, визуально определяют ее тип. При этом стоит пользоваться ГОСТ «Грунты. Классификация», где приведены описания оснований. Бурение для определения УГВ рекомендуется проводить в весенний период в нескольких точках участка, как минимум одна из которых должна располагаться в самом низком месте.

Дренаж

Дренажная система нужна, чтобы убрать лишнюю влагу от пятна застройки. Так удается устранить один из факторов морозного пучения. Дренажные трубы прокладывают на 20—30 см ниже подошвы фундамента. При этом расстояние от конструкции по горизонтали не должно превышать 1м. Для дренажа применяют трубы диаметром от 10 до 20 см. Трубы прокладывают в слое щебня или гравия, обернутого геотекстилем для предотвращения засорения.

Дренаж вокруг фундамента

Дренаж вокруг фундамента.

Замена грунта

При залегании на участке пучинистого грунта с низкой прочностью разумным решением может стать замена грунта на всю высоту фундамента. При этом слабую почву вывозят, а на ее место засыпают песок средней или крупной фракции.

Менее масштабным мероприятием станет обратная засыпка пазух фундамента непучинистым материалом (все тем же песком). Это устраняет вероятность воздействия морозного пучения на боковую поверхность конструкций здания.

Обратную засыпку обязательно выполняют послойно с уплотнением. Толщина одного слоя принимается равной 20 см. Простейший способ уплотнения песка — проливка водой.

Утепление

Еще один метод борьбы с морозным пучением — утепление фундаментов. Его редко используют как самостоятельное решение, обычно теплоизоляция дополняет гидроизоляцию и дренаж. Утепление фундаментов включает в себя два этапа:

  • вертикальная защита наружной части фундамента;
  • теплая отмостка.

Теплоизоляция конструкций здания позволяет избежать их разрушения под действием холода. Теплая отмостка увеличивает защищенный контур. Она выносит зону промерзания за пределы стен дома. За счет этого удается устранить опасность для наружных ограждений и фундаментов.

Теплая отмостка включает в себя следующие слои:

  • гидроизоляционный материал, уложенный по выровненному основанию;
  • подушка из песка или щебня 30 см, уложенная с послойным уплотнением;
  • теплоизоляционный материал;
  • покрытие отмостки.

Теплая отмостка

Теплая отмостка.

В качестве теплоизоляционного материала отмостки используют тот же, что и для всего фундамента. Идеальным вариантом станет экструдированный пенополистирол (его чаще называют пеноплексом). Этот утеплитель отличается хорошими прочностными и теплоизоляционными показателями, влагостоек. Недорогой альтернативой может стать пенопласт, но стоит учитывать, что он нуждается в хорошей гидроизоляции и обладает сравнительно низкой прочностью.

Гидроизоляция

Вертикальная и горизонтальная гидроизоляция фундамента не является явным помощником при борьбе с морозным пучением, но она входит в общий комплекс мероприятий по защите фундаментов от влаги и холода.

В качестве вертикальной изоляции чаще всего используют битумную мастику, рулонные материалы и специальные мембраны. Горизонтальная укладывается по обрезу фундамента (рулонный материал).

Гидроизоляция фундамента

Грамотная защита фундамента от морозного пучения — это целый комплекс мероприятий. Перед тем как бороться с явлением, стоит продумать каждый этап работ.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Экспериментальное исследование нормальной силы морозного пучения, создаваемой лессом при замерзании, с учетом множества факторов

Экспериментальное исследование нормальной силы морозного пучения, создаваемой лессом, было проведено путем воздействия на лесс с различным содержанием воды и плотностью при различных температурных условиях. Результаты экспериментов показывают, что взаимодействие трех факторов оказывает существенное влияние на нормальную силу морозного пучения. Нормальная сила морозного пучения увеличивается экспоненциально с увеличением плотности в сухом состоянии и линейно с понижением температуры замерзания или увеличением содержания воды; Из этих факторов наибольшее влияние на силу морозного пучения оказывает плотность в сухом состоянии, за ней следует содержание воды, а затем температура.Разработана модель силы морозного пучения, которая включает общее рассмотрение взаимодействий содержания воды, плотности и температуры на основе подгонки результатов испытаний. Значение, рассчитанное с помощью модели, хорошо согласуется со значениями, измеренными в ходе проверочных испытаний, что указывает на то, что модель имеет высокую точность и может служить научным руководством для инженерного проектирования в лёссовых областях.

1. Введение

Строительство в лессовых районах страдает от серьезных проблем из-за повреждений от замерзания [1–4].Отсутствие научного руководства по силе морозного пучения при проектировании таких конструкций, как фундаменты, земляное полотно, туннели, водопропускные трубы, опоры искусственного промерзания и другие проекты, означает, что они испытали различные степени деформации и растрескивания и даже структурные разрушения из-за чрезмерного мороза. -сила толчка в массиве почвы, ведущая к серьезным проблемам безопасности и вызывающая большие экономические потери [5–11].

Исследования силы морозного пучения еще не проводились. Ранние исследования силы морозного пучения часто принимали температуру в качестве основного влияющего фактора.Что касается теоретических исследований, Penner et al. [12] предположили, что из-за влияния температурного градиента максимальная сила морозного пучения возникает в верхней части почвы. Согласно другому исследованию Пеннера и Уолтона [13], температура тесно связана с силой морозного пучения, и с понижением температуры сила морозного пучения увеличивается линейно. Takashi et al. [14] получили взаимосвязь между силой морозного пучения и температурой путем измерения давления в поровой воде незамерзшей воды при различных температурах.Jiang et al. [15] изучали взаимосвязь между температурой и нормальной силой морозного пучения с помощью эксперимента с нормальной силой морозного пучения в глине с низким уровнем жидкости. Tang et al. [16] изучали взаимосвязь между температурой и силой морозного пучения с помощью внутреннего эксперимента по изучению силы морозного пучения, создаваемой грязной глиной. Гуткин [17] исследовал влияние горизонтальной силы морозостойкости на ограждающую конструкцию с конечной жесткостью. В дополнение к этим теоретическим исследованиям ученые также выполнили многочисленные исследования силы морозного пучения в реальных условиях труда.В туннельной инженерии Гао и др. [18] и Feng et al. В [19] получено упругопластическое аналитическое решение пластической области напряжений в горных породах, окружающей туннель, в холодных областях. Учитывая изотропию температуры туннеля и анизотропию окружающей породы, Xia et al. [20] получили аналитическое решение для силы морозного пучения. При изучении морозного пучения фундамента и несущих конструкций температура также рассматривается как важный фактор, влияющий на морозное пучение. На основе мониторинга температуры и деформации фундамента опоры линии электропередачи Wen et al.[21] утверждали, что сферическое напряжение в основании башни тесно связано с температурой. Wang et al. [22] и Ji et al. [23] предположили, что сила морозного пучения связана со свойствами материала, сдерживающего морозостойкое тело, и температурой. В приведенных выше исследованиях сила морозного пучения, рассчитанная только с учетом влияния температуры, сильно отличается от фактического значения силы морозного пучения, которое не может точно отразить величину и изменение действительной силы морозного пучения.

При дальнейшем изучении силы морозного пучения было обнаружено, что свойства почвы (влажность, плотность в сухом состоянии и т. Д.) Также влияют на силу морозного пучения. Xu et al. [24] исследовали изменение когезии и угла внутреннего трения образцов лесса с различным содержанием воды и плотностью в сухом состоянии после циклов замораживания-оттаивания. Было обнаружено, что когезия лёсса после циклов замораживания-оттаивания снижалась с увеличением плотности в сухом состоянии и содержания воды, в то время как угол внутреннего трения лёсса мало изменялся после циклов замораживания-оттаивания.Wang et al. [25] создали модель прогнозирования морозного пучения связного грунта с учетом влияния температуры и соответствующим образом оптимизировали гидравлический участок оросительного канала. Zhang et al. [26] изучали влияние влажности и плотности в сухом состоянии на морозное пучение. Он полагал, что при содержании воды 15 ~ 25% и температуре -15 ~ 35 ° C оседание верхней и нижней границы вышележащего слоя вечной мерзлоты уменьшалось с понижением температуры и увеличением содержания воды.

Как видно из приведенного выше резюме, факторами, часто принимаемыми во внимание при изучении силы морозного пучения, являются температура, влажность и плотность в сухом состоянии. Но процесс создания реальной силы морозного пучения является многофакторным сопряженным процессом. Изменение любого из факторов (плотности, содержания воды или температуры замерзания) приведет к изменению содержания льда, содержания незамерзшей воды, пор между частицами почвы и так далее [27]. Нельзя пренебрегать влиянием сухой плотности, влажности и температуры на нормальное морозное пучение.

Однако существует немного исследований, посвященных влиянию плотности в сухом состоянии, содержания воды и температуры на силу морозного пучения, и взаимодействие этих трех факторов не рассматривается. Таким образом, в данной статье мы намерены систематически и количественно изучить комплексное влияние трех факторов на силу морозного пучения. Кроме того, учитывая, что лесс — это особый вид почвы, его физико-химические и физико-механические свойства особенно чувствительны к изменениям плотности и влажности [28–30].В данном исследовании в качестве испытательного образца почвы используется лёсс, и было проведено экспериментальное исследование силы морозного пучения, создаваемой лёссом, с учетом плотности, содержания воды и температуры. Чтобы количественно проанализировать влияние этих различных факторов на силу морозного пучения, эксперимент был проведен как закрытый однонаправленный тест на замерзание, чтобы избежать вмешательства других факторов. Результаты раскрывают законы, регулирующие влияние трех факторов на нормальную силу морозного пучения, и модель нормальной силы морозного пучения устанавливается на основе экспериментальных данных, которые принимают во внимание интерактивное воздействие трех факторов.Результаты могут обеспечить основу для анализа силы морозного пучения и разумную справочную информацию для расчета силы морозного пучения в лессовом грунте.

2. Экспериментальная установка и методика испытаний

Лёсс, использованный в эксперименте, взят из котлована в районе Фупин, провинция Шэньси, Китай. Свойства лёсса представлены в таблице 1. Образцы лёсса с различным содержанием воды и сухой плотностью были приготовлены в помещении.


(%) (%) Содержание частиц (%)
> 0.05 0,05∼0,005 <0,005

34,4 18,1 16,3 17 61 22

Режущее кольцо Были приготовлены образцы лесса идентичных размеров 79,8 мм × 20 мм. Загрузочное устройство представляет собой однорычажный эдометр типа WG производства Nanjing Soil Instruments, а устройство контроля деформации — индикатор часового типа с точностью до 0.01 мм, чтобы обеспечить точность считывания, соответствующую требованиям испытаний. Испытательные устройства показаны на рисунке 1.

Камера с регулируемой температурой сначала охлаждалась до температуры испытания, а затем образцы грунта помещались в камеру для испытаний. Образцы грунта были заморожены при температуре испытания, и загрузочное устройство использовалось для приложения вертикальной нагрузки, чтобы ограничить деформацию морозного пучения, чтобы гарантировать отсутствие деформации морозного пучения в образцах грунта.Смещение сдерживается во время замерзания, а осевая нагрузка измеряется как сила морозного пучения. Эксперименты по силе морозного пучения проводились на образцах грунта с разной влажностью и плотностью в сухом состоянии при разных температурах.

Под действием температуры образцы почвы будут замерзать с течением времени. Сила морозного пучения постепенно увеличивается со временем; но по прошествии определенного периода прирост постепенно уменьшается со временем, пока сила морозного пучения не достигнет стабильного состояния.Увеличение менее 0,5% измеренной силы морозного пучения за два последовательных часа можно рассматривать как стандарт для стабильного состояния.

В практической инженерии плотность сухого лесса варьируется в широких пределах. Принимая во внимание диапазон плотности сухого вещества, встречающийся в инженерном контексте, плотности сухого вещества образцов почвы в этом эксперименте были установлены в диапазоне 1,30–1,70 г · см –3 . Кроме того, морозная пучина оказывает на почву эффект таяния под давлением. Для изучения влияния изменения температуры на эффект таяния под давлением было решено, что необходимо гарантировать завершение замораживания образца почвы на более ранних стадиях.Следовательно, в настоящем эксперименте самое высокое значение температуры — это самая низкая температура в зоне сильного фазового превращения: -3 ° C. Поскольку средняя дневная минимальная температура на Лессовом плато зимой составляет -12 ° C, диапазон температур в этом эксперименте по силе морозного пучения, создаваемой лессом, принят равным -3, -7 и -12 ° C. В таблице 2 перечислены значения параметров для каждой группы образцов почвы в настоящем испытании, где — начальная сухая плотность образца почвы, — содержание воды в образце почвы, T — температура почвы, а — морозостойкость. -сила тяги.Всего было протестировано 60 групп образцов. В этой статье в каждой группе было проведено три группы параллельных экспериментов. Среднее значение измеренных данных было принято в качестве окончательных данных, и параллельные эксперименты были проведены в отдельных точках с аномальными данными испытаний.


Номера испытаний (г · см −3 ) (%) Номера испытаний (г · см −3 ) ( %)

1 1.3 −7 20 31 1,5 −12 20
2 1,3 −7 22 32 1,5 −12 22
3 1,3 −7 24 33 1,5 −12 24
4 1,3 −7 26 34 1,5 −12 26
5 1.3 −7 28 35 1,5 −12 28
6 1,4 −3 20 36 1,6 −3 20
7 1,4 −3 22 37 1,6 −3 22
8 1,4 −3 24 38 1,6 −3 24
9 1.4 −3 26 39 1,6 −3 26
10 1,4 −3 28 40 1,6 −3 28
11 1,4 −7 20 41 1,6 −7 20
12 1,4 −7 22 42 1,6 −7 22
13 1.4 −7 24 43 1,6 −7 24
14 1,4 −7 26 44 1,6 −7 26
15 1,4 −7 28 45 1,6 −7 28
16 1,4 −12 20 46 1,6 −12 20
17 1.4 −12 22 47 1,6 −12 22
18 1,4 −12 24 48 1,6 −12 24
19 1,4 −12 26 49 1,6 −12 26
20 1,4 −12 28 50 1.6 −12 28
21 1,5 −3 20 51 1,7 −3 20
22 1,5 −3 22 52 1,7 −3 24
23 1,5 −3 24 53 1,7 −7 20
24 1 .5 −3 26 54 1,7 −7 22
25 1,5 −3 28 55 1,7 −7 24
26 1,5 −7 20 56 1,7 −7 26
27 1,5 −7 22 57 1,7 −7 28
28 1.5 −7 24 58 1,7 −12 20
29 1,5 −7 26 59 1,7 −12 24
30 1,5 −7 28 60 1,7 −12 26

3. Результаты и анализ

Эксперименты на морозе -сила тяги, создаваемая образцами лесса с разным содержанием воды и плотностью в сухом состоянии, проводилась при разных температурах в соответствии с экспериментальной схемой, изложенной в разделе 2.Результаты тестов анализируются ниже.

3.1. Анализ влияния сухой плотности на силу морозного пучения

Согласно рисункам 2 (a) и 2 (b), нормальная сила морозного пучения обычно увеличивается с увеличением сухой плотности, но не показывает значительного увеличения с увеличением в сухой плотности при малых значениях сухой плотности. Когда плотность в сухом состоянии меньше 1,40 г · см –3 , образцы грунта имеют большие поры, а нормальная сила морозного пучения, создаваемая образцами грунта, составляет 0 кПа.Это связано с тем, что исходное содержание воды в образцах почвы очень низкое, что приводит к тому, что содержание льда в почве при замерзании становится слишком низким для заполнения пор. Более того, лед оказывает ограниченное улучшающее воздействие на прочность цементации между частицами почвы. Сам грунт не подвергается деформации морозного пучения, поэтому нормальная сила морозного пучения не создается. Когда плотность в сухом состоянии увеличивается до 1,50 г · см –3 , скорость увеличения силы морозного пучения значительно увеличивается.

3.2.Анализ влияния содержания воды на силу морозного пучения

На рисунках 3 (a) и 3 (b) показана взаимосвязь между содержанием воды и нормальной силой морозного пучения, когда плотность в сухом состоянии составляет 1,60 г · см −3 и температура почвы −7 ° C. Судя по рисункам, при заданной температуре почвы изменение исходной влажности образцов почвы оказывает существенное влияние на силу морозного пучения. При заданных значениях плотности в сухом состоянии и температуры замерзания нормальная сила морозного пучения, возникающая при промерзании образца грунта, увеличивается примерно линейно с увеличением исходного содержания воды в образце грунта.Существует минимальный порог содержания воды: когда содержание воды ниже этого минимального значения, сила морозного пучения не возникает при сдерживании замерзшей деформации образцов грунта. Например, на Рисунке 3 (b) среди образцов почвы с сухой плотностью 1,30 г · см -3 и разным содержанием воды, чем меньше содержание воды в образце почвы, тем меньше сила морозного пучения. Когда содержание воды составляло 20%, сила подъема, создаваемая образцом грунта, составляла 0 кПа.

3.3. Анализ влияния температуры на силу морозного пучения

Согласно рисункам 4 (a) и 4 (b), изменение температуры оказывает значительное влияние на нормальную силу морозного пучения. Когда сухая плотность и влажность поддерживаются постоянными, температура замерзания образцов почвы снижается; при сдерживании морозного пучения образцов грунта возникающая нормальная сила морозного пучения увеличивается. При высокой температуре нормальная сила морозного пучения увеличивается более значительно с понижением температуры; с понижением температуры амплитуда нарастания нормальной силы морозного пучения уменьшалась.Согласно рисунку 4 (а), когда плотность в сухом состоянии составляет 1,50 г · см -3 , температура замерзания снижается с -3 ° C до -12 ° C, а сила морозного пучения увеличивается примерно в три раза, после аналогичного тенденции на разных уровнях водности. Согласно 4 (b), когда содержание воды составляет 24% и рассматриваются образцы грунта с разной плотностью в сухом состоянии, сила морозного пучения увеличивается примерно в 2,5 раза при понижении температуры замерзания с -3 ° C до -12 ° C. Кроме того, при понижении температуры замерзания нормальная сила морозного пучения более чувствительна к изменениям сухой плотности и содержания воды.Чем ниже температура замерзания, тем больше увеличивается сила морозного пучения, вызванная увеличением плотности в сухом состоянии и содержания воды.

3.4. Анализ значимости влияния T , и на силу морозного пучения

Чтобы количественно оценить значимость влияния трех факторов на силу морозного пучения, была использована ортогональная таблица для анализа трех факторы. Возьмите 20, 24 и 28%. Возьмем 1,4, 1,5 и 1,6 г · см −3 .Возьмите T как −3, −7 и −12 ° C. Постройте ортогональную таблицу 3 × 3, как показано в таблице 3. Среди них K 1 , K 2 и K 3 представляют собой среднее значение показателей на каждом уровне каждого фактор. Значение, полученное путем вычитания наименьшего K из наибольшего K в каждом столбце, называется R , что указывает на значительный уровень влияния каждого фактора на силу морозного пучения (см. Таблицу 3).


(%) (г · см −3 ) (кПа)

1 20 1,50 −12 175,500
2 24 1,40 −7 112,500
3 28 1.60 −3 1275.000
4 20 1,40 −3 12,500
5 24 1,60 −12 1350.000
6 28 1,50 −7 800,000
7 20 1,60 −7 262,500
8 24 1,50 −3 87,500
9 28 1.40 −12 362,500
K 1 ( P 1 + P 4 + P 7 ) / 3 ( P 2 + P 4 + P 9 ) / 3 ( P 3 + P 4 + P 8 ) / 3
K 2 ( P 2 + P 5 + P 8 ) / 3 ( P 1 + P 6 + P 8 ) / 3 ( P 2 + P 6 + P 7 ) / 3
K 3 ( п. 3 + п. 6 + P 9 ) / 3 ( P 3 + P 5 + P 7 ) / 3 ( P 1 + P 5 + P 9 ) / 3
R K max K min (в этой колонке) K max K мин. (в этой колонке) K макс. K мин. (в этой колонке)


К 1 150.167 162,500 629,333
K 2 516,667 354,333 391,667
K 3 812,512 R 662,333 800,000 520,833

Величина может отражать порядок значимости факторов (см. Таблицу 4).Значения для диапазона, в анализе значимости: 800,00> 662,333> 520,883, и соответствующий порядок значимости: плотность в сухом состоянии> содержание воды> температура. Другими словами, среди факторов, влияющих на морозное пучение на участках лёсса, наибольшее влияние имеет плотность в сухом состоянии, за которой следует влажность, а затем температура.

3.5. Модель прогнозирования силы морозного пучения

Согласно приведенному выше анализу значимости, сухая плотность имеет наибольшее влияние на нормальную силу морозного пучения в лессе, за ней следует содержание воды, а отрицательная температура оказывает наименьшее влияние.Поэтому в первую очередь рассматривается влияние одного фактора — плотности в сухом состоянии на нормальную силу морозного пучения. Таким образом, в модели прогнозирования нормальной силы морозного пучения сначала находится нормальная сила морозного пучения; — сухая плотность; и,, и — коэффициенты.

Подгонка проводится по результатам испытаний образцов почвы с различным содержанием воды и плотностью в сухом состоянии при различных температурах замерзания. Значения и равны 9,9 и -12,46 соответственно. Значения и относятся только к сухой плотности и не изменяются при изменении содержания воды и температуры замерзания.Все коэффициенты корреляции модели, состоящей из, и, превышают 0,9, что указывает на хорошее соответствие расчетных и измеренных значений модели. В таблице 5 показаны некоторые значения и коэффициенты корреляции модели, состоящей из, и.

900 20


T (° C) (%) Параметр Значения

−3 20 3.99
0,942
24 14,96
0,965
28 56,02
0,987
−7 7,11
0,953
24 26,62
0.944
28 99,66
0,976
−12 20 9.09
0,969
24 34
0,933
28 127,42
0,981

.

Экспериментальные и теоретические исследования морозного пучения в пористых средах

При строительстве в холодных регионах морозное пучение и оседание оттепели являются двумя факторами, о которых необходимо заботиться. Учтено, что насыщенный столб почвы подвергался давлению покрывающей породы для моделирования процесса роста ледяной линзы. Типичный процесс, который сочетал воду, тепло и напряжение, происходивший в насыщенном промерзшем слое грунта, был смоделирован с помощью программного обеспечения конечных элементов. Мы провели численное моделирование в тех же условиях, что и экспериментальные испытания, а затем сравнили результаты по температуре, морозному пучению, замерзшей конструкции, содержанию воды и водозабору.Результат показывает, что результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными результатами, и правильность математической модели подтверждена. На этой основе определяется величина морозного пучения при различных условиях за счет изменения температурной границы и границы нагрузки. Морозное пучение имеет оптимальный температурный градиент. При оптимальном значении величина морозного пучения увеличивается с увеличением температурного градиента. Выше оптимального значения морозное пучение уменьшается с увеличением температурного градиента.При увеличении давления вскрыши величина морозного пучения всегда уменьшается. Эти результаты могут служить ориентирами для сужений в холодных регионах.

1. Введение

Изучение морозного пучения всегда является актуальной темой в области исследований мерзлых грунтов. Характеристики морозного пучения для разных почв сильно различаются. Основными деструктивными аспектами действия мороза в промерзающих почвах являются морозное пучение и ослабление оттаивания. Морозное пучение относится к увеличению объема при замерзании почвы.Значительное морозное пучение обычно связано с переносом и накоплением воды. Между тем, за ослабление оттепели отвечает морозное пучение. Повреждение пористых сред морозным пучением в холодных регионах хорошо известно [1]. Таким образом, крайне важно изучить и спрогнозировать морозное пучение промерзающей почвы.

Явление морозного пучки отмечается с конца 17 века. В последнее столетие люди много работали над морозным пучением. Исследования воздействия мороза на почвы процветали в 1960-1980-х годах. Первое объяснение морозного пучение было основано на капиллярной теории, предложенной Силлом и Скапски [2].В капиллярной теории капиллярное всасывание на границе раздела лед-вода в замерзшей кайме считалось движущей силой миграции влаги. По динамике незамерзшей воды была построена модель, учитывающая фазовый переход и миграцию воды [3]. Гаймон и Лютин [4] с помощью вычислений обнаружили, что модель Харлана может хорошо предсказать миграцию воды, но не может предсказать морозное пучение. Тейлор и Лютин [5] проигнорировали термины конвекции и теплопередачи и упростили модель Харлана. Они считали, что грунт создает морозное пучение, когда объем льда превышает 85% пористости.Морозное пучение — это процесс сочетания воды, тепла и стресса, которые по сути взаимодействуют друг с другом. Шен и Ладаньи [6] представили модель, которая объединила деформационное поведение мерзлого грунта с тепломассопереносом, а морозное пучение было оценено суммированием объемного расширения из-за сегрегации льда, и, наконец, численный анализ был выполнен на компьютер. Ли и др. [7] создали модель морозного пучки, в которой сочетаются механика тепла и влаги. Кроме того, Chen et al. [8] рассмотрели взаимодействие ледяной воды, газа и зерна почвы и установили теоретические основы многофазной пористой среды для промерзающей почвы.Эти упомянутые выше модели могут предсказывать морозное пучение и миграцию воды, но ни одна из них не учитывала линзу льда.

С более глубоким пониманием морозного пучения, в ряде работ была исследована разработка моделей для прогнозирования морозного пучения, которые включают образование ледяной линзы. Гилпин [9] установил модель для прогнозирования ледяных линз и морозного пучения в почвах, предполагая квазистационарную температуру. О’Нил и Миллер [10] установили модель жесткого льда, которая может объяснить образование и развитие ледяных линз.Никсон [11] использовал теорию дискретных ледяных линз для морозного пучения в почвах. Cao et al. [12], основанный на равновесии фазы и силы, установил модель сегрегации льда для насыщенного гранулированного грунта и представил результаты численного моделирования процесса промерзания насыщенного гранулированного грунта в одном измерении. Все эти модели не учитывали влияние нагрузки на вскрышу. Thomas et al. [13] исследовали термогидромеханическое поведение почв и представили модель, которая могла бы моделировать процессы промерзания почвы и сегрегации льда, но критерий оценки образования линзы льда не ясен.Чжоу и Ли [14] создали математическую модель для связанных полей воды, тепла и напряжений. Модель может предсказывать температуру, содержание воды, морозное пучение и ледяные линзы, но не имеет экспериментальной проверки. Полная модель морозного пучения состоит из пяти частей, связанных теплопередачей и воды, формирования ледяных линз, определения параметров модели, методики решения и экспериментальной проверки. Таким образом, в прошлом было предложено множество моделей морозного пучения для описания этого процесса, но ни одна из них не была общепринятой.

В этой статье была представлена ​​полностью модель морозного пучения, а коэффициент разделительной пористости был взят в качестве критерия оценки образования ледяной линзы. Типичный процесс, который сочетал в себе теплопередачу и воду в насыщенном слое промерзшего грунта, был смоделирован с помощью программного обеспечения конечных элементов (COMSOL). Используя эксперименты с одномерным морозным пучением в помещении, мы демонстрируем надежность математической модели. С помощью численного моделирования мы проанализировали динамический баланс между величиной морозного пучения и давлением покрывающих пород и градиентом температуры.Основная цель данного исследования — разработать эффективный метод оценки величины морозного пучения для инженерных целей.

2. Система теоретической модели

Математическое описание морозного пучения требует моделирования теплопередачи, миграции воды и роста ледяных линз в промерзающей почве. В следующем разделе представлены эти компоненты.

2.1. Основные допущения

Рассмотрим столбец насыщенного бессолевого грунта, подвергнутый давлению покрывающих пород, как показано на рисунке 1.Растущая ледяная линза входит в замороженную зону. Следующие допущения призваны упростить сложную взаимосвязь между водой, температурой и напряжением. (1) Столб почвы эластичный, однородный и изотропный. (2) Миграция влаги происходит в жидкой форме, без учета миграции кристаллов льда. ( 3) Зерно почвы и лед не могут быть сжаты и игнорировать таяние льда под давлением. (4) Миграция влаги подчиняется закону Дарси, а проницаемость в незамерзшей зоне постоянна.

Испытания нисходящего промерзания для колонн грунта были проведены в открытой системе с избыточным давлением, как показано на Рисунке 1.Верхняя температура была ниже температуры замерзания, а нижняя температура была выше температуры замерзания. На опорной плите, была труба, которая была использована для подачи воды с внешней стороны. Из рисунка 1 видно, что столб почвы можно разделить сверху вниз на четыре части, которые представляют собой промерзшую зону, ледяные линзы, промерзшую кайму и незамерзшую зону соответственно.

В промерзающей почве — это объем ледяного покрова, который можно записать как [15] где — температура, — температура замерзания чистой воды в градусах Цельсия и является экспериментальным параметром.

2.2. Миграция влаги

Водный потенциал почвы является основной силой миграции влаги в почве; он состоит из множества потенциальных энергий. В насыщенной системе водный потенциал почвы можно записать как где — давление воды; — гравитационный потенциал.

Поровое давление равно весовой сумме порового давления льда и порового давления воды [10]; его можно описать как где — коэффициент, который можно выразить как.

Поскольку это сложно решить, уравнение Клапейрона используется для описания взаимосвязи между температурой, давлением воды и давлением льда, когда лед и вода сосуществуют в фазовом равновесии [16, 17]:

Переставив (4), мы получить, где скрытая теплота плавления;

.

Что такое морозное воздействие на почвы и как его предотвратить?

Два критических воздействия мороза на почву — это морозное пучение и морозное кипение. Морозное пучение — это явление, при котором молекулы воды, присутствующие в порах, замерзают при более низкой температуре, что приводит к расширению почвы. Морозный нарыв — это явление разрыхления почвы, когда мерзлая почва начинает оттаивать. Морозное вскипание происходит после процесса морозного пучения.

Кратко поясняются основные особенности действия заморозков и способы их предотвращения.

Морозное пучение в почвах

Когда температура воздуха опускается ниже точки замерзания, молекулы воды, присутствующие в порах почвы, замерзают, и образуется лед. Эти молекулы воды в основном перемещаются от нижней части уровня грунтовых вод к верхней части почвы. Образование льда в порах почвы приводит к увеличению объема почвы. Это связано с тем, что преобразование воды в лед увеличивает объем на 9%. Таким образом, каждая пора испытывает вздутие из-за увеличения объема.Это называется морозным пучением.

Из-за морозного пучки почва, находящаяся на уровне земли, поднимается. Это одна из основных проблем, когда легкие конструкции возводятся над землей.

В реальных условиях возникновение морозного пучения больше ожидаемого. Это связано с тем, что образование ледяных линз нарушает водную пленку частиц почвы. Это может нарушить всасывание почвы и общее равновесие, что, в свою очередь, привлечет больше воды к верху.Следовательно, морозное пучение составляет почти 20–30 процентов глубины почвы. Наиболее подвержены воздействию морозного пучения почвы илы и мелкие пески.

Морозный нарыв в почвах

После образования морозного пучки снижение температуры приводит к таянию образовавшегося льда. Это приводит к высвобождению свободной воды в верхних слоях. Процесс оттаивания начинается с верхних слоев и со временем идет вниз.

Таким образом, почва в верхнем слое размягчается и разрыхляется, а нижние слои остаются в мерзлом состоянии.Это явление размягчения почвы называется морозным кипением.

Воздействие морозного выкипания отрицательно сказывается на сооружениях, возводимых на земле. Это серьезная проблема, наблюдаемая на дорожных покрытиях. Под действием колесных нагрузок мягкий грунт и вода выдавливаются наружу, образуя дыру. В экстремальных условиях это может привести к разрыву покрытия. Это приведет к обнажению недр.

Больше всего от этого страдают илистые почвы. Эти типы почв имеют более низкий индекс пластичности и ведут себя мягко при меньшем содержании воды.

Предотвращение заморозков почв

Морозное пучение и морозное кипение вызывают большие проблемы с обслуживанием
случай шоссе и взлетно-посадочных полос. Следующие меры могут быть предприняты, чтобы
смягчают морозостойкость почв:

  1. Самый эффективный метод предотвращения воздействия мороза — это замена почвы, склонной к действию мороза, крупнозернистой почвой, такой как гравий или крупный песок. Поскольку вода в крупнозернистой почве быстро стекает, нет никаких шансов на появление заморозков.
  2. Обеспечение изолирующего покрытия между уровнем грунтовых вод и землей помогает избежать миграции воды наверх. Изоляционное покрытие представляет собой слой гравия толщиной от 15 до 30 см.
  3. Обеспечение хорошей дренажной системы предотвращает воздействие мороза за счет понижения уровня грунтовых вод, а также сливает воду, образовавшуюся в процессе оттаивания.

Также читайте: Различные типы повреждений дорожного покрытия

.

Что такое морозное волнение? (с иллюстрациями)

Морозное пучение является результатом давления, создаваемого комбинацией отрицательных температур и размораживания почвы. Неустойчивые условия замерзания и оттаивания поднимают или поднимают почву, что часто характеризуется глубоким растрескиванием почвы. Также можно выкорчевывать растения из земли. Для многих садоводов это может стать серьезной проблемой, так как весь урожай может быть потерян или поврежден. Растения могут быстро засохнуть и погибнуть, когда их корни подвергаются воздействию низких температур.Пучкование почвы также может вызвать структурные повреждения в виде трещин на проезжей части, зданиях и фундаментах. Этот ущерб может варьироваться от незначительного до серьезного в зависимости от местоположения, погодных условий и структуры почвы.

Морозное пучение происходит, когда условия замерзания и оттаивания поднимаются и растрескиваются.

Морозное пучение обычно происходит ранней весной, но может случиться и поздней осенью. Это время, когда сезонные температуры наиболее подвержены колебаниям. Морозное пучение благоприятно при обилии холодного воздуха и влажности почвы. Замерзание почвы является результатом сочетания холодного воздуха и влажности почвы. Когда он опускается на землю, холодный воздух заставляет воду в почве замерзать. Любая дополнительная влага, например, от размораживания почвы, отводится вверх, также замерзая.Когда вода замерзает, она расширяется, создавая давление — как вверх, так и вниз. Именно это давление вызывает морозное пучение. Пучки также более вероятны в удерживающих влагу почвах, таких как суглинок, ил и глина. Хорошо дренируемая почва, например, крупный песок, редко, если вообще когда-либо, страдает от проблем с морозным пучением.

Морозное пучение может стать серьезной проблемой для садоводов, потому что многие растения могут быть повреждены.

Хотя морозное пучение нельзя полностью искоренить, поскольку это просто стихийное бедствие, его можно предотвратить. Большинство проблем с возвышением начинается в низинных участках ландшафта. Провалы или углубления в земле удерживают воду. При правильной почве и отрицательных температурах морозное пучение неизбежно. Поэтому часто помогает разгребать или разгладить эти области, чтобы минимизировать угрозу морозного пучения.Влажность почвы также можно уменьшить, добавив в нее компост. Это не только улучшит дренаж, но и улучшит структуру почвы. Кроме того, хорошо дренируемая почва нагревается быстрее, что еще больше снижает вероятность возникновения морозного пучения. Другой способ утеплить почву — нанести там, где это возможно, мульчу. Мульча помогает изолировать почву, регулируя колебания температуры и уменьшая промерзание.

.

0 0 vote
Article Rating
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments