НЕПУЧИНИСТАЯ ПОЧВА: ОСОБЕННОСТИ, ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПУЧЕНИЕ

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ И ВОДОПРОНИЦАЕМОСТИ ГРУНТОВ

«Геотехника», Том XI, №4/2019

АННОТАЦИЯ Сезонное промерзание-оттаивание может служить причиной изменения водопроницаемости грунтов. Для исследования этого явления создан прибор, позволяющий определять водопроницаемость образца после заданного числа циклов промерзания-оттаивания. Фильтрационный поток может направляться через образец в радиальном и осевом направлениях, то есть по нормали или параллельно фронту промерзания. Прибор включает цилиндрическую обойму, составленную из колец с двойными стенками. Камеры между стенками в каждом из колец разделены на четыре сектора. Два сектора с перфорированными внутренними стенками предназначены для подачи и отвода воды, фильтрующейся через образец в горизонтальном направлении, а два других — со стенками без перфорации — для размещения трубок с водой. Определение параметров фильтрационного потока выполнено путем численного моделирования в программно-вычислительном комплексе PLAXIS 3D. Эксперименты проведены на трех типах грунтов — супеси пластичной, суглинке тугопластичном и техногенном грунте, гранулометрический состав которого соответствует пылеватому песку. Первые два грунта относятся к ледниковым отложениям, их образцы ненарушенной структуры отбирались в Онежском и Приморском районах Архангельской области. Испытания техногенного грунта, представляющего собой отходы алмазодобывающей промышленности, проводились на образцах нарушенной структуры. Морозное пучение всех грунтов оказалось примерно равным и составило 3,3–3,6%. Водопроницаемость определялась до промерзания образцов, сразу после их оттаивания и через трое суток после второго испытания. Оказалось, что промерзание-оттаивание глинистых грунтов приводило к возрастанию коэффициента фильтрации в 2,7–5,5 раз и снижению начального градиента напора в 2,3–2,4 раза. По мере закрытия каналов, возникших при таянии прослоек льда, коэффициент фильтрации снижался практически до исходных значений, тогда как начальный градиент напора восстанавливался не в полной мере. У техногенного грунта увеличение коэффициента фильтрации было существенно меньше, чем в глинистых грунтах.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТА ПО СТЕПЕНИ ПУЧИНИСТОСТИ

Схема размещения песчаной подушки.

Перед тем как укладывать фундамент своими руками, необходимо знать тип грунта в зависимости от его способности увеличиваться в размере при низкой температуре. Выделяют 4 вида грунта: непучинистый, слабо-, средне- и сильнопучинистый. Классификация основана на величине таких показателей, как коэффициент водонасыщения и показатель текучести почвы. К непучинистым почвам относят те, степень пучения которых менее 0, 01. К слабопучинистым можно отнести глину с величиной текучести от 0 до 0,25, пески пылеватые и мелкие с коэффициентом водонасыщения от 0,6 до 0,8. В эту группу входят и крупнообломочные земли с наполнителем. В качестве последнего может быть песок мелкий и пылеватый.

При этом количество его должно находиться в пределах от 10 до 30% в массовом коэффициенте. В группу среднепучинистого грунта входят почвы со степенью пучения от 0,035 до 0,7. К ним относятся глина с текучестью от 0,25 до 0,5; пески мелкие и пылеватые с водонасыщением от 0,8 до 0,95; крупнообломочные почвы с наполнителем более 30% по массе. Наибольшую опасность представляет сильнопучинистый грунт. Он представлен следующими показателями: степень пучинистости более 0,07; текучесть глины больше 0,5; пески мелкие с водонасыщением более 0,95.

Классификация

1. Чрезмерно или очень пучинистые.
2. Сильно пучинистые.
3. Средней степени.
4. Слабой степени.

И отдельно стоят непучинистые грунты.

Последнее определение можно назвать чисто условным, потому что нет такой земли, которая бы не промерзала и не взбухала. Все зависит от влажности почвы и от температуры ее охлаждения. Конечно, можно сказать, что чисто каменный грунт вспучиваться не будет. Но такая разновидность встречается в местах проживания людей крайне редко. Обычно это горы.

То есть, получается так, что тип земли не сильно влияет на морозное пучение. Главными причинами выступают влажность почвы и температура воздуха. Поэтому вопрос, как определить, какие грунты пучинистые, а какие нет, ставится неправильно. Все они в какой-то степени могут вспучиваться.

Как уберечь фундамент от морозного пучения

Для того чтобы избежать разрушающих последствий сил морозного пучения существуют следующие мероприятия:

— Подошву фундамента распологают ниже глубины промерзания почвы.

— Форму фундамента отливают таким образом, чтобы нижняя часть фундамента была больше верхней, имея вид перевёрнутой буквы «Т». Таким образом, подошва фундамента работает в качестве якоря, препятствуя силам морозного пучения выдавить фундамент из земли.

— Верхнюю часть фундамента заливают в виде сужающегося конуса, в результате чего силы, сдавливающие фундамент с двух сторон, наоборот, будут пытаться опустить фундамент вниз, то есть работать в прямо противоположном направлении силам подъёма.

— Выполнить фундамент в виде монолитной плиты, в обиходе известном под названием плавающий фундамент. Тип фундамента монолитная плита специально разработан проектировщиками ещё в советские времена для строительства зданий на сложных пучинистых грунтах. Фундамент бетонная плита имеет очень большую пространственную жёсткость и позволяет максимально перераспределить нагрузки, как со стороны выпирающего грунта, так и со стороны самого строения, как бы уравновешивая их. За это очень полезное свойство данный тип фундамента и получил название плавающий фундамент. Такой фундамент можно использовать для строительства как деревянных, так и каменных домов на всех типах грунтов при любой глубине залегания грунтовых вод. Стоимость установки фундамента монолитная плита будет гораздо меньше стоимости фундамента, который необходимо закладывать на глубину ниже промерзания почвы. На нашем сайте Вы также можете прочитать статью: технология монтажа фундаментной плиты, и узнать стоимость монтажа фундамента в компании АСК Эгида:

• Фундамент монолитная плита стоимость
• Фундамент ленточный стоимость
• Фундамент на винтовых сваях стоимость

Причины проседания

Проседание грунта может происходить по разным причинам:

• Для мерзлой почвы характерны термические просадки, возникающие при повышении температуры. Такие процессы происходят в многолетнемерзлых горных породах.
• Лессы и лессовидные грунты уменьшаются в объеме при замачивании. Причина кроется в недоуплотненном состоянии почвы. Она представляет собой пористую массу, частицы которой скреплены мельчайшими кристаллами соли. Прочность их связи резко уменьшается при повышении влажности, а поры способствуют легкому распространению воды в породе. Соль быстро растворяется и структура грунта рушится. В результате этого процесса образуются просадки. Такие почвы характерны для степных или полупустынных районов.
• Еще одной причиной являются динамические воздействия на грунт, они приводят к вибрационным просадкам.

Факторы влияния

На уровень промерзания влияют следующие природные показатели:

• Растительность на участке;
• Слой снежного покрова;
• Температура на поверхности;
• Тип поверхности;
• Интенсивность влажности почвы.

При нуле градусов промерзают галечные и грунты крупной фракции. Мелкодисперсные типы промерзают при более низких температурах, мелкозернистые пласты состоят из мелких жилок, соответственно, вбирают большее количество жидкости.

Усредненные данные, при идентичных дневных температурах глубина следующая:

• Суглинки — 130-140 сантиметров;
• Глина, насыпные пласты 135-145 сантиметров;
• Галечные почвы — 172-176 сантиметров;

Как сделать песчаную подушку?

Для нее понадобятся следующие материалы и инструменты:

• геоткань;
• вода;
• гравий;
• песок;
• лопата;
• строительный уровень;
• трамбовка;
• гидроизоляция.

Первым делом роется котлован либо траншея на глубину промерзания грунта. После этого вырытую яму следует выровнять и обложить в несколько слоев геотканью – она защитит от попадания к фундаменту жидкости из нижних слоев почвы. Затем проводится насыпка песка, тоже в несколько слоев. Каждый слой увлажняется и тщательно трамбуется. Между каждым слоем обязательно укладывается щебень. В результате получится подушка нужной высоты. Обычно её высота не превышает 200 мм. Поверх неё стелется гидроизоляционный слой. В заключение делается армирование опалубки и, наконец, заливается бетон.

Схема фундамента в разрезе