Грунт непучинистый: особенности, факторы, влияющие на пучение

Содержание

особенности, факторы, влияющие на пучение

На сегодняшний день очень активно развивается такая отрасль народного хозяйства, как частное строительство. Особое место в данной области занимает возведение фундамента. Фундамент – это основа любого здания и конструкции, которая обеспечивает устойчивость и прочность всего здания. Без знания характера грунта правильно и безопасно возвести фундамент практически не возможно. Чтобы построить фундамент своими руками, необходимо тщательно изучить гидрогеологические особенности конкретного земельного участка. Большое значение имеют такие показатели, как глубина промерзания грунта, влажность почвы, уровень стояния грунтовых вод.

Схема ленточного фундамента.

От этих показателей зависит такое свойство грунта, как пучинистость. Строить фундамент на пучинистых грунтах довольно опасно. Впоследствии это может вызвать перекос фундамента и всего здания. Последнее может стать причиной появления трещин и дефектов в стенах. Чтобы фундамент был защищен от сил пучения, требуется возводить его на сухих и непучинистых землях.

Рассмотрим более подробно какие особенности имеет непучинистый грунт, что к нему относится, какие мероприятия можно осуществить для того, чтобы обезопасить фундамент и само здание. Кроме того, здесь можно узнать об использовании фундамента непучинистого грунта.

Непучинистый тип почвы

Проверка почвы – ответственный этап всей работы строителя. Перед тем как непосредственно возводить фундамент для дома, требуется знать, что такое пучение. Итак, непучинистым называется такой грунт, который не подвергается морозному пучению. Пучение включает в себя такое понятие, как степень пучинистости. Она показывает насколько почва может увеличиваться в объеме в результате замерзания при низкой температуре.

Непучинистые – это грунты, которые имеют степень пучинистости менее 0, 01.

Уровень и глубина залегания грунтовых вод.

Это свидетельствует о том, что при промерзании земли на глубину 1 м, почва увеличивается в размерах менее чем на 1 см.

Почему же происходит это явление? Все довольно просто. В холодный период года (осень или зимой) вода, которая находится непосредственно в почве, начинает замерзать, превращаясь в лед. По законам физике лед имеет меньшую плотность, нежели вода, поэтому объем его увеличивается. Это и называется пучением. Увеличенный по сравнению с исходным состоянием грунт способен оказывать на фундамент большое давление и изменять его расположение, то же самое касается и всего здания. Кроме того, влага, попавшая непосредственно в сам фундамент, способна его постепенно разрушать и приводить в негодность. Все это характерно для пучинистого грунта. Для непучинистого грунта – все иначе.

Вернуться к оглавлению

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.

Вернуться к оглавлению

Характеристика непучинистого грунта и особенности возведения фундамента

Как уже было сказано выше, фундамент наиболее оптимально возводить на безопасных почвах. К непучинистой почве относится скальный и обломочный грунт. Последний образуется в результате разрушения горных пород. к нему можно отнести гравий и щебень. По большей части это крупнозернистые материалы. Нередко они используются в строительном деле. В эту группу грунта входит и средне и крупнозернистый песок. Существует некоторая зависимость между пучением грунта и размерами его частиц. Чем они больше, тем боле безопасной является данный слой почвы и тем меньшее воздействие он оказывает на фундамент.

Схема устройства песчаной подушки в качестве опорной площадки.

Укладывается фундамент при таком типе почвы по следующей технологии. Не зависимо от глубины промерзания грунта и влажности его, он возводится мелко, то есть не глубоко. Это позволяет сэкономить время и силы на проведение земляных работ. При наличии скальной породы фундамент можно совсем не обустраивать. В некоторых странах Европы, например в Черногории, отдельных регионах Германии и Финляндии дома строят без фундамента благодаря именно этим особенностям местности. При наличии крупно песчаного грунта толщина бетонного фундамента составляет всего около 20 см.

Несомненно, эти расчеты актуальны только для небольших домов, а не для многоэтажных конструкций. После заливки бетона, когда он затвердеет, можно сразу возводить цоколь здания или же стены. В других случаях, когда характер грунта другой, вырывается траншея глубиной 50-70 см. После этого она засыпается несколькими слоями крупнозернистого песка, каждый толщиной по 15-20 см. Важно, что все слои тщательно поливаются водой. Что касается того, какой можно строить фундамент, то здесь нет никаких ограничения. Он может быть монолитным (плитным), столбчатым или ленточным. Для пучинистого же грунта наиболее оптимален столбчатый фундамент или основание анкерного типа, так как в этом случае нагрузка, в том числе действие касательных сил, на фундамент будет минимальным.

Вернуться к оглавлению

Замена пучинистого грунта на непучинистый

В тех случаях, когда участок земли состоит из пучинистого грунта, прибегают к комплексу мероприятий, которые будут направлены на уменьшение пучения грунта или снижение нагрузки на фундамент здания. К таким мероприятиям можно отнести конструктивные, инженерно-мелиоративные, термохимические. Наибольший интерес представляют те из них, которые коренным образом меняют свойства самого грунта. В первую очередь это частичная или полная замена грунта на непучинистый.

Полностью заменять слой почвы на весь уровень промерзания нецелесообразно. Учеными доказано, что в нижней трети данного слоя вода практически не замерзает, а если и замерзает, то не дает пучение. Таким образом проводить замену необходимо только на верхние две трети слоя. Данные мероприятия рекомендуется осуществлять только одновременно с засыпкой пазух, если помещения дома отапливаемые. Делается это с наружной стороны, чтобы защитить фундамент. В том случае, если здание и помещения в нем не отапливаемые, то засыпка проводится как снаружи, так и изнутри. Если требуется только небольшая подсыпка, чтобы довести показатели грунта до требуемых, то применяется подсыпка из непучинистого грунта без полной его замены.

Вернуться к оглавлению

Заключение, выводы, рекомендации

На основании всего вышесказанного можно сделать заключение: перед тем как укладывать фундамент для строительства здания, требуется тщательно оценить характер грунта. Большое значение имеет такое его свойство, как пучинистость. Оно заключается в увеличении объема почвы при замерзании расположенной в ее слое воды. Этот показатель во многом определяется такими условиями, как влажность почвы, уровень стояния грунтовых вод и глубина промерзания грунта. Наиболее безопасной является непучинистая почва, потому что она не оказывает касательной и прямой силы и давления на стены основания здания, что повышает долговечность и прочность последнего.

К пучинистой почве можно отнести гравий, крупный камень или щебень, крупный и среднего размера песок. Глина же и суглинки – это яркие представители пучинистых земель. Они характеризуются большим количеством пор в своем составе, в которых скапливается и замерзает впоследствии вода, что негативно сказывается на строении.

Грунт под фундамент – виды и характеристики грунтов, несущая способность

Глинистые грунты в зависимости от их пластичности подразделяют на супеси, суглинки и глины.

Супеси — пески с примесью 5 — 10 % глины. Некоторые разновидности супесей, разжиженных водой, становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость. Такие грунты получили название плывунов. Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.

Суглинки — пески, содержащие 10 — 30 % глины. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых покоятся на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Это правило справедливо с некоторыми оговорками. Дело в том, что глина в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Но коварство глины заключается не в самой влажности, а в ее неоднородности. Сама по себе глина плохо пропускает воду, и влага проникает через различные примеси, находящиеся в грунте. Неоднородность влажности начинает проявляться при замерзании грунта. При отрицательных температурах глина примерзает к фундаменту и вспучивается, поднимая за собой фундамент. Но так как влажность глины различна, то вспучивается она в разных местах по-разному. В одном месте чуть-чуть, а в другом поднимается более сильно, что может привести к разрушению фундамента, и это следует учитывать при строительстве. Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.

Глинистые грунты, образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов называют ила-ми. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.
Консистенцию глинистых грунтов можно визуально определить при их разработке лопатой.

Пластичный грунт липнет к лопате, твердый — рассыпается на мелкие куски. Определить вид глинистого грунта можно, растирая его по ладони или скатывая в шнур.

Грунт под фундамент – виды и характеристики грунтов, несущая способность

Глинистые грунты в зависимости от их пластичности подразделяют на супеси, суглинки и глины.

Супеси — пески с примесью 5 — 10 % глины. Некоторые разновидности супесей, разжиженных водой, становятся настолько подвижными, что текут, как жидкость. Такие грунты получили название плывунов. Плывуны практически непригодны для использования в качестве оснований фундаментов.

Суглинки — пески, содержащие 10 — 30 % глины. По своим свойствам они занимают промежуточное положение между глиной и песком. В зависимости от процентного содержания глины суглинки могут быть легкими, средними и тяжелыми.

Глины — горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005, мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц. Глинистые грунты способны сжиматься, размываться. При этом сжимаемость глины выше, чем у песков, а скорость уплотнения под нагрузкой меньше. Поэтому осадка зданий, фундаменты которых покоятся на глинистых грунтах, продолжается более длительное время, чем на песчаной почве. Глинистые грунты с песчаными прослойками легко разжижаются и поэтому обладают небольшой несущей способностью. Глина, слежавшаяся в течение многих лет, считается хорошим основанием для фундамента дома. Это правило справедливо с некоторыми оговорками. Дело в том, что глина в природном состоянии практически никогда не бывает сухой. Капиллярный эффект, присутствующий в грунтах с мелкой структурой, приводит к тому, что глина практически всегда находится во влажном состоянии. Но коварство глины заключается не в самой влажности, а в ее неоднородности. Сама по себе глина плохо пропускает воду, и влага проникает через различные примеси, находящиеся в грунте. Неоднородность влажности начинает проявляться при замерзании грунта. При отрицательных температурах глина примерзает к фундаменту и вспучивается, поднимая за собой фундамент. Но так как влажность глины различна, то вспучивается она в разных местах по-разному. В одном месте чуть-чуть, а в другом поднимается более сильно, что может привести к разрушению фундамента, и это следует учитывать при строительстве. Пучинистыми могут быть все виды глинистых грунтов, а также пылеватые и мелкие пески.

Глинистые грунты, обладающие в природном сложении видимыми невооруженным глазом порами, значительно превышающими скелет грунта, называют макропористыми. К макропористым грунтам относят лёссовые (более 50 % пылевидных частиц), наиболее распространенные на юге РФ и Дальнем Востоке. При наличии влаги лёссовидные грунты теряют устойчивость и размокают.

Глинистые грунты, образовавшиеся в начальной стадии своего формирования в виде структурных осадков в воде, при наличии микробиологических процессов называют ила-ми. Большей частью такие грунты располагаются в местах торфоразработок, болотистых и заболоченных местах.

При наличии лессовых и илистых грунтов необходимо принять меры к укреплению основания.
Консистенцию глинистых грунтов можно визуально определить при их разработке лопатой.

Пластичный грунт липнет к лопате, твердый — рассыпается на мелкие куски. Определить вид глинистого грунта можно, растирая его по ладони или скатывая в шнур.

Что такое пучинистый и непучинистый грунт?

Особые свойства пучинистых грунтов

Особое свойство оснований, способных вспучиваться, заключается в значительном увеличении объема в результате зимнего промерзания.

Как определить пучинистые грунты? К основаниям, обладающим свойством вспучивания при промерзании, относятся только глинистые (в том числе суглинки) и песчаные грунты (пылеватые, мелкие и средней крупности). Гравелистые и крупные пески к пучинистым не относятся.

Песчаные, глинистые грунты и их разновидности обладают мелкопористой структурой, то есть состоят из мелких минеральных частиц, между которыми имеется множество мелких полостей. Эти полости или поры могут содержать влагу. При понижении температуры ниже нуля влага в грунте замерзает, превращаясь в лед, который, как известно, всегда увеличивается в объеме по сравнению с исходным объемом воды. В результате замерзания воды в порах и происходит увеличение всего объема основания, называемое морозным пучением.

Основания делятся по степени пучинистости, которая зависит от уровня или глубины, на которой залегают подземные воды. Для глинистых оснований еще имеет значение показатель текучести. Приводим следующую таблицу с градацией по степени пучинистости разных видов грунтов.

Степень пучинистости грунтов

Степень пучинистости грунтовМелкий песок, ZПылеватый песок, ZСупесь, ZСуглинок, ZГлина, ZПоказатель текучести JlОтносительная деформация пучения Efh
Грунты непучинистые> 0,75> 1> 1,5> 2,5> 3
Грунты слабопучинистые0,5 — 0,750,75 — 11 — 1,51,5 — 2,520 — 0,250,01 — 0,035
Грунты среднепучинистые0,5 — 0,750,75 — 11 — 1,51,5 — 20,25 — 0,50,035 — 0,07
Грунты сильнопучинистые>0,5> 0,07
  • Основной показатель – это относительная деформация пучения Efh, которая определяется отношением величины подъема поверхности вспучивающегося основания к толщине промерзшего слоя.
  • Показатель Z – это разница между величиной УГВ и глубиной сезонного промерзания, значение которой равно 1,2 м для отапливаемых зданий, и 1,5 м – для неотапливаемых зданий.

Если степень пучинистости по показателям Z и Jl (текучести) отличаются, то принимается большее значение.

Так как пучинистые основания проявляют свои негативные свойства при условии насыщения водой, то существует еще один способ классификации, учитывающий условия увлажнения основания зданий по характеру рельефа местности.

1Возвышенные и всхолмленные места, водораздельные плато, где грунты могут увлажняться только от атмосферными осадками.Слабопучинистые
2Равнины, слабовсхолмленные места, пологие склоны с затяжными уклонами, где грунтовые основания увлажняются атмосферными осадками и верховодкой, только частично грунтовыми водами.Среднепучинистые
3Низины, котловины, заболоченные места, в которых грунтовые основания увлажняются и водонасыщаются атмосферными осадками, верховодкой и грунтовыми водами.Сильнопучинистые

То есть, если по показателям Z и Jl основание относится к  слабопучинистым, но участок строительства расположен в низине или котловине, то следует считать, что грунты сильнопучинистые.

Таким образом, пучинистый грунт – это песчаный или глинистый  грунт, подверженный увлажнению и  сезонному промерзанию.

Распространение пучинистых грунтов на территории России

Так как песчаные и глинистые основания распространены повсеместно, то можно считать, что расположение грунтов с пучинистыми свойствами охватывает почти половину территории России. Сюда входят:

  • западные области РФ: Калининградская, Псковская и Ленинградская области и Республика Карелия;
  • средняя полоса РФ: Владимирская, Калужская, Ивановская, Костромская, Рязанская, Московская, Смоленская, Тверская, Тамбовская, Тульская, Ярославская, Белгородская, Брянская, Вологодская, Воронежская, Кировская, Курская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Самарская, Саратовская, Ульяновская области, Чувашская Республика;
  • южные части Архангельской и Мурманской областей, Хабаровского края, Республики Якутия, Красноярского края, Иркутской и Тюменской области, Республики Коми;
  • Амурская, Читинская, Новосибирская, Омская, Кемеровская области, Республики Бурятия, Коми, Тыва, Алтай, Свердловская область, Республики Татарстан и Башкортостан, Волгоградская область, Ростовская область, Республика Калмыкия;
  • северные части Краснодарского и Ставропольского краев.

Исключается зона вечной мерзлоты, которая охватывает большую часть территорий Якутии, Красноярского края, Тюменской и Архангельской области, Республики Коми. Зона вечной мерзлоты отличается тем, что грунт там промерзает на сотни метров вглубь, поэтому проблема пучинистых грунтов для этой зоны неактуальна.

Точно так же неактуальна проблема морозного вспучивания для регионов, где в основании зданий залегают в основном грунты скальные и крупнообломочные – это все северокавказские республики и южная часть Ставропольского края.

Кроме того, проблема пучинистости не имеет значения для территорий, где основания практически не промерзают – это южная часть Краснодарского края и Республика Дагестан.

Глубина промерзания наряду с уровнем расположения грунтовых вод является определяющими факторами, влияющими на величину возможного вспучивания основания. Например, в регионах, близких к Байкалу, где глубина промерзания может достигать 2,5 м, подъем поверхности при вспучивании может достигать 30-40 см, в Подмосковье при глубине промерзания 1,5 м подъем поверхности составляет 15-18 см.

Влияние пучинистых грунтов на фундаменты

Морозное пучение вызывает значительное увеличение его объема – величина подъема поверхности может составить  не один десяток сантиметров. При этом возникают усилия, величина которых достигает десятков тонн. Даже если опустить  подошву фундамента ниже глубины сезонного промерзания, это не предотвратит негативное влияние пучинистых сил, так как  они действуют и по боковым поверхностям.

Пучинистость почвы также проявляется в том, что после оттаивания основания при потеплении происходит его осадка, то есть на конструкцию фундаментов периодически воздействуют разнонаправленные силы.

Вес конструкций может компенсировать вспучивание только в случае сооружения здания высотой не менее трех этажей с массивными бетонными или каменными стенами. Для малоэтажной застройки в один-два этажа, тем более из легких конструкций – деревянных каркасных и срубов, из легкобетонных блоков и из кирпича – должен быть подобран и рассчитан специальный фундамент для пучинистого грунта.

Основная опасность отрицательного воздействия пучинистых сил заключается в их неравномерности. Разные части фундаментов здания всегда находятся в неодинаковых условиях. Промерзание происходит только по периметру отапливаемого здания, под фундаментом, на который опираются средние стены, основание не промерзает.

Неравномерность промерзания под зданием

Кроме того, и по периметру ограждающих наружных стен основание промерзает неодинаково – с теневой, северной, стороны больше, с тех сторон, где прогревает солнце, – промерзание меньше. На величину промерзания влияет также толщина снегового покрова, архитектура здания, характер застройки участка.

Все эти факторы вызывают неравномерное воздействие пучинистых сил на разные участки фундаментов и неравномерные деформации в конструкциях, вызывающие самые неблагоприятные последствия – возникновение трещин и других повреждений в ограждающих и несущих конструкциях, которые могут привести к их разрушению.

Фундамент на пучинистых грунтах должен обладать особенностями, способными минимизировать или исключить негативное воздействие этого типа основания.

Мнение эксперта

Если в основании здания залегают грунты с пучинистыми свойствами, следует особенно тщательно подойти к выбору типа фундамента. Очень эффективной после многолетней практики применения зарекомендовала себя конструкция МзЛФ – об устройстве, армировании и расчете которого мы подробно рассказываем в статье«Мелкозаглубленный ленточный фундамент: расчёт глубины, подготовка основания, армирование своими руками и калькулятор расчётов».

Помимо выбора наиболее подходящего типа фундамента при строительстве на пучинистых основаниях, необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение замачивания и промерзания: устройство дренажа, утепление отмостки, заполнение пазух уплотненным сыпучим материалом.

Пучинистые грунты — проблема номер один для строителей. Зимой, когда приходят холода, они увеличиваются в размерах, сжимая фундаменты и приподнимая их. Вследствие чего, на конструкции последних появляются трещины. Борются с этим явления по — разному, но чтобы начать борьбу, нужно понять, что это такое.

Тип пучинистых грунтов

Что такое пучинистый и не пучинистый грунт — вопрос, ответ на который можно дать, если понимать, за счет чего внутри почвы происходят такие процессы. Все дело в том, что распирание (пучение) происходит за счет замерзших внутри почвы капель воды. А значит, она должна эти капли в себе задерживать.

Поэтому основные свойства грунта, которые приводят к пучению, это капиллярная активность и способность фильтровать воду. Если почва рыхлая, к примеру, с большим содержанием песка, то вода через нее легко проходит в нижние водные горизонты, не задерживаясь. Такие грунты не относятся к категории пучинистых.

А вот те типы почв, в которых вода задерживается, относятся к категории «пучащие». Это глина, суглинок и супеси. Но тут есть момент, связанный с капиллярной активность. У песчаных типов она ниже, потому что песок втягивает в себя атмосферные осадки на глубину 30 — 40 см. При этом глиняные типы постепенно всасывают влагу на глубину до 1,5 м. Поэтому в первом случае можно обойтись отмостками вокруг фундамента с шириною 1 м, во втором величину придется увеличить до 1,5 — 2,0 м. Это к вопросу, как бороться с пучинистостью.

При высоком уровне расположения грунтовых вод, даже непучинистые почвы могут дать расширение. Поэтому к вспучиванию грунта надо относиться с точки зрения наличия или отсутствие факторов, которые приводят к такому свойству земли. Сюда же можно добавить и расположение дома. Если он возводится на участке с уклоном, то велика вероятность, что такой рельеф приведет к пучению некоторых отрезков, особенно расположенных внизу.

Не забываем и о регионе, где строится дом. Если это юг, где уровень промерзания почвы невелик, то можно о пучении не говорить. Даже глиняные основы, покрытые стандартной отмосткой, легко противостоят низким температурам зимой. На севере это выражается ярче. В некоторых северных регионах земля промерзает до 2 — 2,5 м, а значит, пучение грунта имеет место быть в независимости от типа почвы.

Классификация

Классификация грунтов по типу вспучивания делит виды на несколько подгрупп. К пучинистым относятся:

  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.

Правила борьбы

Самый простой способ борьбы с пучением грунта — залить фундаментную конструкцию ниже глубины промерзания земли. Так как грунт давит на фундамент со всех сторон, то самое опасное давление — это вертикальное. Чтобы его избежать, надо залить конструкцию так, чтобы снизу на нее ничто не давило. А так как заглубленный фундамент заливается ниже уровня промерзания, соответственно в нижней его части морозное пучение грунтов отсутствует. Соответственно конструкция не будет приподниматься.

Есть и другие способы борьбы.

Гидроизоляция. Она не только защищает фундамент от негативного воздействия влаги, но и создает между грунтом и бетонной конструкцией промежуточный слой, который ухудшает сцепление. В этом случае грунт будет частично скользить по поверхности фундамента, а значит, снизится и давление на него.

  1. Теплоизоляция. Это все тот же промежуточный слой.
  2. Дренаж. Эффективный способ понизить уровень пролегания грунтовых вод, что снизит концентрацию влаги внутри грунта на глубине заливки фундаментной конструкции.
  3. Отмостки. Здесь не только надо выдерживать их ширину, но и попробовать провести утепление. К примеру, засыпать под бетонный раствор слой керамзита толщиною не меньше 15 — 20 см. Отмостки выполняют функции отвода атмосферных осадков, утеплитель будет сдерживать проникновение низких температур.

На фундамент в процессе пучения действуют и горизонтальные нагрузки, которые создают давление на изгиб. Опасный фактор, который, если неправильно провести строительные операции, разорвет конструкцию. Избежать данной неприятности помогает армирующий каркас из металлической арматуры. Здесь важно провести точный расчет, учитывая размеры металлического профиля и габариты самого каркаса.

Проще, если под дом заливается мелкозаглубленный фундамент, который сооружается выше уровня промерзания грунта. Для его защиты от пучения надо всего лишь заложить отмостки с утеплением и провести теплоизоляцию цоколя. При высоком уровне грунтовых вод проводится и дренаж. Если здание сооружается в северных регионах, то фундамент надо утеплять весь: от подошвы до верхнего края цоколя.

Заключение по теме

В любом случае пучение грунта — это именно давление. Поэтому к его ослаблению надо подходить комплексно. То есть, сооружать отмостки, укладывать армирующий каркас в опалубку фундамента перед заливкой бетонного раствора, проводить мероприятия по гидро- и теплоизоляции, собирать дренажную систему отвода атмосферных осадков в первую очередь, а во вторую понижать уровень грунтовых вод. Относиться к этому свойству земли можно по — разному, но пренебрегать им нельзя ни в коем случае. Упустили что — то, получите трещины по всей конструкции фундамента, что ослабит основу здания.

≡  10 Март 2016   ·  Автор:

S.Nastaev

Морозное пучение грунтов последствия

Пучинистые явления — процессы, возникающие во влажных глинистых, мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании (пучинистые грунты).

Пучинистые явления — это не только большие деформации грунта, но и огромные усилия — в десятки тонн, способные привести к большим разрушениям.

Сложность в оценке воздействия пучинистых явлений грунта на постройки — в некоторой их непредсказуемости, обусловленной одновременным воздействием нескольких процессов. Чтобы лучше разобраться в этом, необходимо понять некоторые процессы, связанные с этим явлением.

Морозное пучение связано с тем, что в процессе замерзания влажный грунт увеличивается в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 12% (отчего лед и плавает по воде). Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Так, подмосковный лес, стоящий на сильно пучинистых грунтах, зимой поднимается на 5…10 см относительно летнего своего уровня. Внешне это незаметно. Но если в грунт забита свая более чем на 3 м, то подъем грунта зимой можно отследить по отметкам, сделанным на этой свае. Подъем грунта в лесу мог бы быть в 1,5 раза больше, если бы в нем не было снегового покрова, прикрывающего грунт от промерзания.

Степень пучинистости грунта

Грунты по степени пучинистости делятся на:

  • сильнопучинистые — пучение 12%;
  • среднепучинистые — пучение 8%;
  • слабопучинистые — пучение 4%.

При глубине промерзания 1,5 м подъем сильнопучинистого грунта может составлять 18 см.

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты — к непучинистым.

С чем это связано:

Во–первых.

В глинах или мелких песках влага, как по промокашке, достаточно высоко поднимается от УГВ за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте. Здесь проявляются силы смачивания между водой и поверхностью пылевых частиц. В крупнозернистых же песках влага не поднимается, и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. То есть чем тоньше структура грунта, тем выше поднимается влага, тем логичнее отнести его к более пучинистым грунтам.

Поднятие воды может достигать:

  • 4…5 м в суглинках;
  • 1…1,5 м в супесях;
  • 0,5…1 м в пылеватых песках.

В связи с этим степень пучинистости грунта зависит как от своего зернового состава, так и от уровня грунтовых или паводковых вод.

Слабопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в пылеватых песках;
  • на 1 м — в супесях;
  • на 1,5 м — в суглинках;
  • на 2 м — в глинах.

Среднепучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,5 м — в супесях;
  • на 1 м — в суглинках;
  • на 1,5 м — в глинах.

Сильнопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

  • на 0,3 м — в супесях;
  • на 0,7 м — в суглинках;
  • на 1,0 м — в глинах.

Чрезмернопучинистый грунт — если УГВ будет выше, чем для сильнопучинистых грунтов.

Обращаем внимание на то, что смеси крупного песка или гравия с пылеватым песком или глиной будут относиться к пучинистым грунтам в полной мере. При наличии в крупнообломочном грунте более 30% пылевато–глинистой составляющей, грунт также будет относиться к пучинистому.

Автоматика и комфорт в доме — серия статей и видеороликов: ПЛС, применение PLC, сухой контакт, радиоканальные выключатели, программирование на CoDeSys и многое другое.

Во–вторых.

Процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью, определяемой, в основном, погодными условиями. Влага, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Пучинистость грунта определяется также тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет, хватит ли степени фильтрации грунта, чтобы этот процесс прошел с пучением или без него. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании (рис. 1).

Рис. 1

Что касается глины, то сквозь неё влага уйти не успевает, и такой грунт становится пучинистым. Кстати, грунт из крупнозернистого песка, помещенный в замкнутый объем, которым может оказаться скважина в глине, поведет себя как пучинистый (рис. 2).

Рис. 2

Именно поэтому траншею под мелкозаглубленными фундаментами заполняют крупнозернистым песком, позволяющим выровнять степень влажности по всему его периметру, сгладить неравномерность пучинистых явлений. Траншею с песком, если возможно, следует соединить с дренажной системой, отводящей верховодку из-под фундамента.

В-третьих.
Наличие давления от веса строения также сказывается на проявлении пучинистых явлений. Если слой грунта под подошвой фундамента сильно уплотнить, то и степень пучинистости его уменьшится. Причем, чем больше будет само давление на единицу площади основания, тем больше будет объем уплотненного грунта под подошвой фундамента и меньше величина пучения.

Пример:
В Подмосковье (глубина промерзания 1,4 м) на среднепучинистом грунте на мелкозаглубленном ленточном фундаменте с глубиной заложения 0,7 м возведен относительно легкий брусовой дом. При полном промерзании грунта внешние стены дома могут подняться почти на 6 см (рис. 3, а). Если же фундамент под тем же домом с той же глубиной заложения выполнен столбчатым, то давление на грунт будет больше, его уплотнение будет сильнее, отчего подъем стен от промерзания грунта не превысит 2..3 см (рис. 3, б).

Рис. 3

Сильное уплотнение пучинистого грунта под ленточным мелкозаглубленным фундаментом может возникнуть, если на нем будет возведен каменный дом высотой не меньше чем в три этажа. В этом случае можно говорить о том, что пучинистые явления будут просто задавлены весом дома. Но и в этом случае они всё же останутся и могут вызвать появление трещин в стенах. Поэтому каменные стены дома на подобном фундаменте следует возводить с обязательным горизонтальным армированием.

Чем же опасны пучинистые грунты? Какие процессы, пугающие застройщиков своей непредсказуемостью, проходят в них?

Какова природа этих явлений, как с ними бороться, как их избежать, можно понять, изучив саму природу проходящих процессов.

Главная причина коварства пучинистых грунтов — неравномерное пучение под строением.
Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта- это не расчетная глубина промерзания и не глубина заложения фундамента, это — реальная Глубина промерзания в конкретном месте, в конкретное время и при конкретных погодных условиях.

Как уже отмечалось, глубина промерзания определяется балансом мощности тепла, идущего из недр земли, с мощностью холода, проникающего в грунт сверху в холодное время года.

Если интенсивность тепла земли не зависит от времени года и суток, то на поступление холода влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружения и характер его сезонного использования (рис. 4).

Рис. 1

Неравномерность толщины снегового покрова наиболее ощутимо сказывается на разности в пучении грунта. Очевидно, что глубина промерзания будет тем выше, чем тоньше будет слой снежного одеяла, чем ниже будет температура воздуха и чем дольше продлится её воздействие.

Если ввести такое понятие, как морозопродолжительность (время в часах, умноженное на среднесуточную минусовую температуру воздуха), то глубину промерзания глинистого грунта средней влажности можно показать на графике (рис. 5).

Морозопродолжительность для каждого региона является среднестатистическим параметром, оценивать который индивидуальному застройщику очень сложно, т.к. это потребует ежечасного контроля над температурой воздуха в течение всего холодного сезона. Тем не менее, в крайне приближенном расчете это сделать можно.

Рис. 5

Пример:
Если среднесуточная зимняя температура — около -15° С, а её продолжительность — 100 суток (морозопродолжительность = 100 * 24 * 15 = 36000), то при снеговом покрове, толщиной в 15 см глубина промерзания будет 1 м, а при толщине 50 см-0,35 м.

Если толстый слой снегового покрова, как одеяло, укрывает землю, то граница промерзания поднимается вверх; при этом и днем, и ночью её уровень сильно не меняется. При отсутствии снегового покрова ночью граница промерзания сильно опускается вниз, а днем, при солнечном прогреве, поднимается вверх. Разница ночного и дленного уровня границы промерзания грунта особенно ощутима там, где снеговой покров мал или вовсе отсутствует и где грунт сильно увлажнен. Наличие дома также влияет на глубину промерзания, ведь дом является своего рода теплоизоляцией, даже если в нем и не живут (продухи подпола закрыты на зиму).

Участок, на котором стоит дом, может иметь весьма сложную картину промерзания и подъема грунта.

Например, среднепучинистый грунт по внешнему периметру дома при промерзании на глубину 1,4 м может подняться почти на 10 см, тогда как более сухой и теплый грунт под средней частью дома останется практически на летней отметке.

Неравномерность промерзания существует еще и по периметру дома. Ближе к весне грунт с южной стороны строения часто бывает более влажным, слой снега над ним — более тонким, чем с северной стороны. Поэтому в отличие от северной стороны дома, грунт с южной стороны лучше прогревается днем и сильнее промерзает ночью.

Таким образом, неравномерность промерзания на участке проявляется не только в пространстве, но и во времени. Глубина промерзания подвержена сезонным и суточным изменениям в весьма больших пределах и может сильно меняться даже на небольших участках, особенно в местах застройки.

Расчищая большие площадки от снега в одном месте участка, и создавая сугробы в другом месте, можно создать заметную неравномерность промерзания грунта. Известно, что посадки кустарников вокруг дома задерживают снег, уменьшая в 2 — 3 раза глубину промерзания, что хорошо видно на графике (рис.5).

Расчистка узких дорожек от снега на степень промерзания грунта особого влияния не оказывает. Если же Вы решили у дома залить каток или очистить площадку для своего авто, то можете ожидать большую неравномерность в промерзании грунта под фундаментом дома в этой зоне.

Силы бокового сцепления

Силы бокового сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента — другая сторона проявления пучинистых явлений. Эти силы весьма высоки и могут достигать 5…7 т на квадратный метр боковой поверхности фундамента. Подобные силы возникают, если поверхность столба неровная и не имеет гидроизолирующего покрытия. При таком крепком сцеплении мерзлого грунта с бетоном на столб диаметром 25 см, заложенный на глубину 1,5 м, будет действовать вертикальная выталкивающая сила до 8 т.

Как же возникают и действуют эти силы, как проявляются они в реальной жизни фундамента?

Возьмем для примера опору столбчатого фундамента под легким домом. На пучинистом грунте глубина заложения опор выполняется на расчетную глубину промерзания (рис. 6, а). При небольшом весе самого строения силы морозного пучения могут его поднять, и самым непредсказуемым образом.

Рис. 6

Ранней зимой граница промерзания начинает опускаться вниз. Мерзлый прочный грунт схватывает верхнюю часть столба мощными силами сцепления. Но кроме увеличения сил сцепления мерзлый грунт еще и увеличивается в объеме, отчего верхние слои грунта поднимаются, пытаясь выдернуть опоры из земли. Но вес дома и силы заделки столба в грунте не позволяют этого сделать, пока слой мерзлого грунта тонкий и площадь сцепления столба с ним невелика. По мере продвижения границы промерзания вниз, площадь сцепления мерзлого грунта со столбом увеличивается. Наступает такой момент, когда силы сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента превышают вес дома. Мерзлый грунт вытаскивает столб, оставляя внизу полость, которая сразу же начинает заполняться водой и частицами глины. За сезон на сильно пучинистых грунтах такой столб может подняться на 5 — 10 см. Подъем опор фундамента под одним домом, как правило, происходит неравномерно. После оттаивания мерзлого грунта фундаментный столб самостоятельно на прежнее место, как правило, не возвращается. С каждым сезоном неравномерность выхода опор из грунта увеличивается, дом наклоняется, приходя в аварийное состояние. «Лечение» такого фундамента — сложная и дорогая работа.

Эту силу можно уменьшить в 4…6 раз, сгладив поверхность скважины толевой рубашкой, вложенной в скважину до заполнения её бетонной смесью.

Заглубленный ленточный фундамент может подняться таким же образом, если он не имеет гладкую боковую поверхность и не загружен сверху тяжелым домом или бетонными перекрытиями.

Основное правило для заглубленных ленточных и столбчатых фундаментов (без расширения внизу): возведение фундамента и загрузку его весом дома следует выполнить в один сезон.

Фундаментный столб, выполненный по технологии ТИСЭ (рис. 6, б), не поднимается силами сцепления пучинистого мерзлого грунта благодаря нижнему расширению столба. Однако если не предполагается в этот же сезон загрузить, его домом, то такой столб должен иметь надежное армирование (4 прутка диаметром 10…12 мм), исключающее отрыв расширенной части столба от цилиндрической. Несомненные преимущества опоры ТИСЭ — высокая несущая способность и то, что его можно оставить на зиму без загрузки сверху. Никакие силы морозного пучения его не поднимут.

Боковые силы сцепления могут сыграть невеселую шутку с застройщиками, делающими столбчатый фундамент с большим запасом по несущей способности. Лишние фундаментные столбы действительно могут оказаться лишними.

Деревянный дом с большой застекленной верандой установили на фундаментные столбы. Глина и высокий уровень грунтовых вод требовали заложения фундамента ниже глубины промерзания. Пол широкой веранды потребовал промежуточной опоры. Почти всё было выполнено правильно. Однако за зиму пол подняло почти на 10 см (рис.7).

Рис. 1

Причина такого разрушения понятна. Если стены дома и веранды смогли своим весом компенсировать силы сцепления фундаментных столбов с мерзлым грунтом, то легким балкам перекрытия это было не под силу.

Что же надо было сделать?

Существенно уменьшить либо количество центральных фундаментных столбов, либо их диаметр. Силы сцепления можно было бы уменьшить, обернув фундаментные столбы несколькими слоями гидроизоляции (толь, рубероид) или создав прослойку из крупнозернистого песка вокруг столба. Избежать разрушения можно было бы и через создание массивной ленты-ростверка, соединяющей эти опоры. Другой способ уменьшить подъем таких опор — заменить их на мелкозаглубленный столбчатый фундамент.

Выдавливание грунта

Выдавливание- наиболее ощутимая причина деформации и разрушения фундамента, заложенного выше глубины промерзания.

Чем его можно объяснить?

Выдавливание обязано суточному прохождению границы промерзания мимо нижней опорной плоскости фундамента, которое совершается значительно чаще, чем подъем опор от боковых сил сцепления, имеющих сезонный характер.

Чтобы лучше понять природу этих сил, мерзлый грунт представим в виде плиты. Дом или любое другое строение зимой оказывается надежно вмороженным в эту камнеподобную плиту.

Основные проявления этого процесса видны весной. У стороны дома, обращенной на юг, днем достаточно тепло (в безветрие можно даже загорать). Снеговой покров стаял, а грунт увлажнился весенней капелью. Темный грунт хорошо поглощает солнечные лучи и прогревается.

В звездную ночь ранней весной особенно холодно (рис. 8). Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу вырастает выступ, который мощью самой плиты сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы подобного уплотнения грунта огромны.

Рис. 8

Плита мерзлого грунта толщиной 1,5 м размерами 10×10 м будет весить более 200 т. Примерно с таким усилием и будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом «плиты» становится очень плотной и практически водонепроницаемой.
Наступил день. Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем (рис. 9). С повышением влажности увеличивается и его теплопроводность. Граница промерзания поднимается (под выступом это происходит особенно быстро). С оттаиванием грунта уменьшается и его объем, грунт под опорой разрыхляется и по мере оттаивания падает под собственным весом пластами. Образуется множество щелей в грунте, которые заполняются сверху водой и взвесью глинистых частиц. Дом при этом удерживается силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру.

Рис. 9

С наступлением ночи полости, заполненные водой, замерзают, увеличиваясь в объеме и превращаясь в так называемые «ледяные линзы». При амплитуде поднятия и опускания границы промерзания за одни сутки в 30 — 40 см толщина полости увеличится на 3 — 4 см. Вместе с увеличением объема линзы будет подниматься и наша опора. За несколько таких дней и ночей опора, если она не сильно загружена, поднимается порой на 10 — 15 см, как домкратом, опираясь на весьма сильно уплотненный грунт под плитой.

Возвращаясь к нашей плите, заметим, что ленточный фундамент нарушает целостность самой плиты. По боковой поверхности фундамента она разрезана, т. к. битумная обмазка, которой она покрывается, не создает хорошего сцепления фундамента с мерзлым грунтом. Плита мерзлого грунта, создавая своим выступом давление на грунт, сама начинает подниматься, а зона разлома плиты — раскрываться, заполняться влагой и частицами глины. Если лента заглублена ниже глубины промерзания, то плита поднимается, не беспокоя сам дом. Если же глубина заложения фундамента выше глубины промерзания, то давление мерзлого грунта поднимает фундамент, и тогда его разрушение неизбежно (рис. 10).

Рис. 10

Интересно представить плиту мерзлого грунта, перевернутую вверх дном. Это относительно ровная поверхность, на которой ночью в некоторых местах (где нет снега) вырастают холмы, которые днем превращаются в озера. Если же теперь вернуть плиту в исходное положение, то как раз там, где были холмы, и создаются в грунте ледяные линзы. В этих местах грунт ниже глубины промерзания сильно уплотнен, а выше, наоборот, разрыхлен. Это явление происходит не только на площадях застройки, но и в любом другом месте, где присутствует неравномерность в прогреве грунта и в толщине снегового покрова. Именно по такой схеме в глинистых грунтах возникают ледяные линзы, хорошо известные специалистам. Природа возникновения глинистых линз в песчаных грунтах такая же, но протекают эти процессы существенно дольше.

Подъем мелкозаглубленного фундаментного столба

Подъем фундаментного столба мерзлым грунтом осуществляется при ежесуточном прохождении границы промерзания мимо его подошвы. Вот как этот процесс происходит.

До того момента, пока граница промерзания грунта не опустилась ниже опорной поверхности столба, сама опора неподвижна (рис. 11, а). Как только граница промерзания опускается ниже подошвы фундамента, «домкрат» пучинистых процессов сразу включается в работу. Пласт мерзлого грунта, находящегося под опорой, увеличившись в объеме, поднимает её (рис. 11, б). Силы морозного пучения в водонасыщенных грунтах весьма высоки и достигают 10…15 т/м2. С очередным прогревом пласт мерзлого грунта под опорой оттаивает и уменьшается в объеме на 10%. Сама опора удерживается в поднятом положении силами своего сцепления с плитой мерзлого грунта. В образовавшийся зазор под подошвой опоры просачивается вода с частицами грунта (рис. 11, в). Со следующим понижением границы промерзания вода в полости замерзает, а пласт мерзлого грунта под опорой, увеличиваясь в объеме, продолжает подъем фундаментного столба (рис. 11, г).

Рис. 11

Следует обратить внимание на то, что этот процесс подъема опор фундамента имеет ежесуточный (многократный) характер, а выдавливание опор силами сцепления с мерзлым грунтом — сезонный (один раз за сезон).

При большой вертикальной нагрузке, приходящейся на столб, грунт под опорой, сильно уплотненный давлением сверху, становится слабопучинистым, да и вода из-под самой опоры в процессе оттаивания мерзлого грунта выжимается сквозь тонкую его структуру. Поднятия опоры в этом случае практически не происходит.

Пучинистый грунт – это почвенный массив, который в зимний период года расширяется и оказывает сильное давление на стенки фундамента. Оно приводит к разрушению конструкции, ее «выталкиванию» из котлована.

Воздействие давления при пучении на фундамент

Существуют виды конструкций для возведения в таких условиях и перечень правил для работы: от правильной глубины заложения фундамента до армирования.

Расчет интенсивности пучения на участке

Чтобы произвести расчет степени пучения грунта на стройплощадке своими руками, необходимо воспользоваться формулой: E = (H— h) / h, в которой:

  • Е – отвечает степени пучинистости грунта;
  • h – высоте грунтового массива до замерзания;
  • H – высоте грунтового массива после промерзания.

Чтобы сделать расчет степени, необходимо сделать соответствующие замеры в летнее и зимнее время. Пучинистой можно считать почву, высота которой изменилась на 1 см при промерзании на 1 м. С этом случае «Е» будет равняться коэффициенту 0.01.

Процессам пучения больше подвержены грунты, в которых есть большое содержание влаги. Она при замерзании расширяется до состояния льда и тем самым поднимает уровень грунта. Пучинистыми считаются: глинистые почвы, суглинки и супеси. Глина, из-за наличия большого количества пор, хорошо удерживает воду.

Что такое пучинистый грунт и чем он опасен? (видео)

Как снять воздействие пучения на грунт?

Существуют простые способы снять пучение вокруг фундамента своими руками:

  1. Замена слоя грунта под и вокруг основания на непучинистый слой.
  2. Закладка фундамента на грунтовый массив ниже слоя промерзания.
  3. Утепление конструкции для предотвращения замерзания грунта.
  4. Водоотвод.

Первый способ – самый трудоемкий. Для этого необходимо вырыть котлован под фундамент, глубиною ниже уровня замерзания земли, пучинистый грунт вывезти, а на его место засыпать сильно утрамбованный песок.

Читайте также: обустройство песчаной подушки для строительства фундаментов на пучинистых грунтах.

Он показывает высокую несущею способность и не удерживает влагу. Большой объем земельных работ делает его наименее популярным, хотя он и является эффективным способом побороть пучение. Эта техника эффективна для заложения малоэтажных зданий, мелкого заглубления, например, сарая.

Особенностью второго способа является снятие влияния пучения на подошву фундамента, но его сохранение при воздействии на стенки основания. В среднем боковое давление на стенки составляет 5 т/1 м2. С его помощью можно возводить дома из кирпича.

Третий способ позволяет сделать незаглубленный фундамент под частный дом своими руками в условиях пучения. Суть метода заключается в заложении утеплителя по периметру фундамента на всю его глубину. Расчет материала делается так: если его высота равна 1 м, то и ширина утеплителя должна составлять 1 м.

Чтобы сделать отвод воды вокруг дома или сарая, нужно построить дренаж. Он представляет собой канаву на расстоянии 50 см от постройки, глубина которой такая же, как уровень заложения конструкции. В дренажную траншею укладывают перфорированную трубу под техническим уклоном и оборачивают ее в геотекстиль, а затем заполняют гравием и песком крупной фракции.

Ниже — рассмотрим типы оснований, которые могут применяться на почве, склонной к пучению.

Читайте также: особенности и нюансы прокладки канализации под фундаментом.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Эффективным способом сделать крепкое основание для дома или сарая является мелкозаглубленный (малого заложения) ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Это бетонная лента с элементами армирования, обустроенная по всему периметру здания и в местах пролегания несущих стен. Чтобы выстроить незаглубленный фундамент своими руками, необходимо следовать таким этапам:

  1. Вырыть котлован/траншею, глубиною 50-70 см. Расчет ширины делается, исходя из ширины самого основания в сумме с опалубкой, утеплителем или гидроизоляцией, а также декором.
  2. Заложить откосы открытой траншеи гидроизоляций. С этой целью применяется толь, пленка.
  3. Засыпать выемку слоями утрамбованного песка по 20-30 см каждый. Для утрамбовки материал периодически смачивается водой.
  4. Поставить опалубку из любого доступного материала (доска, ламинированная фанера).
  5. Выстелить на песок гидро защитный барьер.
  6. Сделать армирующий пояс с диаметром прутьев 12 мм.
  7. Залить незаглубленный фундамент бетонным раствором.
  8. Заложить второй слой армирующего пояса в незаглубленный фундамент по жидкому раствору (особенность, которую требует только мелкозаглубленный тип основания)

Для соединения арматуры сварка не применяется. Чтобы незаглубленный фундамент был жестче, используется проволока длиной 20 см.

Столбчатый фундамент на пучинистых грунтах

Конструкция может применяться для заложения дома или сарая на пучинистых грунтах, уровень промерзания которых не превышает полтора метра. За свою основу столбчатый фундамент взял готовые сваи. Их высота достигает 3-4 м.

Ленточный фундамент с дренажом на пучинистом грунте

Если в планах возвести небольшое здание, то эффективны такие виды сваи, как забивные из дерева или железобетона, а также винтовые. Дерево – это менее долговечный материал для фундаментных целей.

Столбчатый фундамент закладывается ниже уровня промерзания почвы, поэтому сохраняется лишь боковое давление пучения. По сравнению с заглубленными ленточными конструкциями, оно незначительно, так как площадь сваи меньше.

Среди всех типов столбов для основания – винтовые сваи для фундаментов самые удобные. Чтобы сделать столбчатый фундамент с их помощью, не нужно бурить скважины. Всю работы сделают винтовые лопасти.

Читайте также: как построить столбчатый фундамент из труб?

Свайной конструкции доступны все водянистые типы грунтов: заболоченные, сырые участки. Для придания постройке жесткости, столбы связываются опорно-анкерными площадками. Для этого столбы ввинчиваются в грунт.

На их поверхности нужно сделать опалубку, выложить арматурный каркас, сшитый металлической проволокой и залить бетонной смесью. Расчет уровня расположения бетонной ленты равен поверхности почвы или чуть ниже.

Технология ТИСЭ – новый способ противодействия пучению

Для заложения фундамента своими руками наиболее доступной конструкцией является ТИСЭ. Она представляет собой опорно-столбчатый фундамент, сваи которого соединены ростверком. Тисэ может использоваться для кирпичного, каркасного или каменного строительства.

Среди преимуществ заложения свай ТИСЭ своими руками: экономичность (сравнивая мелкозаглубленный ленточный фундамент и ТИСЭ, разница составляет в 4 раза в пользу второго), возможность обойтись без спецтехники и электричества, возможность удобной прокладки коммуникаций.

Устойчивость к пучению конструкции ТИСЭ обеспечивает наличие пространства между ростверком и почвой. С его помощью можно минимизировать уклон участка, например, использовать его ступенчатую конструкцию, если уклон стройплощадки больше 10˚.

Фундамент ТИСЭ на пучинистом грунте

Фундамент ТИСЭ обязательно армируется по периметру ленты. Расчет количества прутьев делается так, чтобы их общий диаметр составлял 8 см. С помощью арматуры нужно сделать два пояса: сверху и снизу.

Опалубка для ТИСЭ конструкции делается так:

  1. Покрыть столбы гидроизоляцией.
  2. Заложить в грунт деревянные колья, таким образом, чтобы их верхняя точка совпала с нулевым уровнем.
  3. Просыпать всю ширину ростверка и заподлицо песком.
  4. Прибить к кольям доски с выравниваем по нулевому уровню.
  5. Обезопасить опалубку ТИСЭ гидроизоляцией.

Плитный фундамент в условиях пучения

Существуют и другие способы сделать устройство фундамента на пучинистых грунтах. Кроме ТИСЭ, мелкозаглубленного и столбчатого основания, применяют плитный фундамент. Это монолитная железобетонная плита, которая противостоит пучению за счет большой площади подошвы.

Она эффективна при простой конструкции здания, когда фундамент представляет собой квадрат или прямоугольник. Расчет материалов показывает, что это самый дорогой, но не менее надежный вид сооружения. Изготавливается из бетона или железобетона.

Монолитный фундамент требует обустройства низкого цоколя. Расчет ширины монолитной плиты делается в зависимости от того, какой материал применяется для возведения стен.

Средний показатель отвечает параметрам от 15 до 35 см. 15 см подойдет, например, для деревянных конструкций, а 20 см – для кирпичных. Чтобы проложить инженерные коммуникации в плите, в ней заранее делаются отверстия соответствующего диаметра.

Какой тип фундамента выбрать — незаглубленный, столбчатый, плитный или ТИСЭ — зависит от возможности применить технику, размера дома, его конфигурации и материальных возможностей застройщика.

Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов

Проблема строительства зданий на пучинистых грунтах часто встает в сырых регионах, расположенных в умеренном климатическом поясе. На сегодняшний день разработано и проверено на практике много различных методов борьбы с морозным пучением.

Главное – выбрать наиболее подходящий из них именно под ваши условия проведения строительства и тогда здание прослужит вам без разрушения и деформаций в течение многих лет. Рассмотрим более подробно вопрос такого строительства и практических методов ее решения.

Посмотрите видео о строительстве на пучинистых грунтах

Что такое пучинистый грунт?

Как известно, вода при замерзании превращается в лед. При этом происходит изменение ее объема за счет разной плотности льда и воды: вода имеет значительно большую плотность, чем лед. Соответственно при замерзании вода, постепенно превращаясь в лед, расширяется, занимая больший объем.

Если такая вода замерзает, находясь в грунте, то вместе с ней будет расширяться и грунт. При этом силы расширяющие грунт будут называться силами морозного пучения, а сам такой водонасыщенный грунт – пучинистым.

В чем опасность пучинистого грунта для здания?

Посмотрим, что происходит с пучинистым грунтом, непосредственно находящимся рядом со зданием. Зимой при наступлении морозов вода замерзает и расширяется, превращаясь в лед. Вместе с ней начинает расширяться и грунт, ее содержащий. Возникают силы морозного пучения.

Силы начинают действовать на находящееся рядом здание, точнее на его фундамент, приподнимая его. Весной же во время повышения температуры происходит обратный процесс: здание опускается за счет того, что лед тает, превращаясь в воду и, соответственно, сжимаясь, увеличивая свою плотность и уменьшая собственный занимаемый объем.

Если фундамент не защищен от действия пучинистых сил, то возможен сдвиг здания, что рано или поздно приведет к образованию трещин в стенах здания и фундаменте, а потом и к разрушению здания.

Особенности пучинистых грунтов

Под пучинистыми грунтами можно понимать любые грунты, способные сохранять в своем объеме достаточно большое количество воды. Чем больше воды находится в единице объема грунта, тем более склонен данный грунт к пучинистости.

Наиболее яркими представителями пучинистых грунтов являются глина и желтый (карьерный) мелкий песок, содержащий большое количество глинистых включений. Такие грунты обладают высокой способностью задерживать воду.

Наименее пучинистыми в этом случае будут являться следующие виды грунтов: все грунты, не содержащие или содержащие минимальное количество глинистых частиц, крупный или среднезернистый песок, обломочные горные породы.

Все эти грунты не задерживают, легко пропускают через себя воду в нижележащие слои грунта, поскольку состоят из крупных частиц не имеющих способности слипаться друг с другом по типу глины.

Факторы, влияющие за силу пучинистости

1. Глубина залегания первого водоносного слоя.

Чем ближе к поверхности находится вода, тем, очевидно, более пучинистым он будет являться. При этом даже замена, к примеру, глины на гравелистый песок малоэффективна, поскольку воде будет просто некуда уходить через такой грунт – ниже будет находиться водоносный слой.

2. Глубина промерзания грунта в зимний период, характерная для данного региона.

На широте Москвы грунт промерзает на 1,5 м. Очевидно, что пучинистые силы могут действовать лишь в тех регионах, где температура опускается зимой ниже 0 гр. С. Чем на большую глубину будет промерзать грунт, тем сильнее на здание будут действовать пучинистые силы при прочих равных условиях.

3. Типы почв.

Наиболее подвержены пучинистости грунты с мелкими частицами, способные сохранять воду в течение длительного периода за счет плохого ее прохождения сквозь частицы небольшого размера.

Глинистые грунты также сильно задерживают воду. Сквозь крупные частицы вода проходит легко, поскольку между крупными частицами есть достаточное пространство для прохода воды.

Методы решения проблемы морозного пучения при строительстве здания

В настоящее время существует много методов снижения пучинистости, которые хорошо себя зарекомендовали на практике. Рассмотрим наиболее важные.

1. Полная замена грунта в месте строительства здания.

Данный метод радикально решает проблему пучинистости, однако приводит к повышенным затратам на строительство за счет большого объема требуемых для выполнения земляных работ.

Идея метода следующая: грунт, расположенный в месте будущего строительства здания полностью удаляется и на его место кладут не пучинистый грунт, как правило, крупнозернистый песок.

2. Расположение подошвы фундамента здания ниже отметки, на которую обычно промерзает грунт.

Данный метод является широкораспространенным. В этом случае выбирают подходящий фундамент. Наиболее частовстречающиеся типы фундаментов – свайный для крупных, тяжелых зданий и свайно-винтовой для коттеджей, дач, других относительно легких, небольших строений.

Свая заглубляется до залегания твердого слоя грунта и ниже отметки его промерзания. В этом случае на здание, точнее на стены фундамента, будут действовать лишь касательные силы морозного пучения.

Действие же основных, вертикальных сил будет нейтрализовано, поскольку опора здания будет находиться в непучинистом грунте.

3. Круглогодичное отопление здания.

Хорошо известно, что температура в районе фундамента под отапливаемым зданием всегда примерно на 20% выше температуры под неотапливаемым зданием.

Соответственно, грунт под домом с круглогодичным отоплением промерзать будет значительно меньше и действие пучинистых сил будет слабым.

При планировании и проектировании здания важно учитывать этот фактор: выгоднее будет здание использовать для круглогодичного проживания.

4. Общее утяжеление постройки.

Силы морозного пучения способны приподнять здание, имеющее относительно небольшую массу. Если здание тяжелое, то такие силы не смогут существенно повлиять на положение здания.

Отсюда вывод: чем тяжелее здание, чем больше его масса, тем успешнее такое здание при прочих равных условиях сможет противостоять действию сил морозного пучения в зимний период.

Поэтому на пучинистых грунтах выгоднее строить тяжелые здания с большой массой, хотя это ведет, естественно, к большим финансовым и временным затратам как на постройку такого здания, так и на последующее его обслуживание во время эксплуатации.

5. Строительство плитного фундамента под дом.

Плитный фундамент — единая железобетонная монолитная плита, на которую все остальные элементы здания опираются.

Само здание в этом случае вместе с фундаментом представляет из себя единую конструкцию. Сам фундамент строится или непосредственно на поверхности земли, или на небольшой глубине.

В любом случае получается, что фундамент из-за небольшого заглубления будет подвержен как касательным, так и вертикальным силам морозного пучения: он будет просто подниматься зимой во время морозов и опускаться весной во время оттепелей.

Особенность же данного фундамента – именно единая монолитная конструкция, благодаря которой несмотря на частое изменение высоты подъема дома он не разрушается и не дает трещин.

6. Дренаж грунта.

Идея метода – снижение содержания воды в грунте путем ее отвода непосредственно от фундамента, после чего соответственно снижаются и пучинистые способности данного грунта. Вода из-под дома и области его расположения отводится и грунт в этом месте становится менее влажный. Для реализации данного метода на некотором расстоянии от дома роется дренажный колодец, предназначенный для сбора отведенной от здания воды. Вокруг дома строится дренажная система: роется траншея и в нее закладываются трубы, содержащие по всей своей боковой поверхности отверстия небольшого диаметра; трубы затем соединяются с колодцем, образуя тем самым единую систему слива.

Для того, чтобы предотвратить попадание в дренажную систему грунта, трубы перед обратной засыпкой обсыпают со всех сторон гравием или щебнем, а затем обертывают геотекстилем. Для того, чтобы вода от дома направлялась в колодец самотеком следует располагать трубы с небольшим уклоном в направлении, где расположен дренажный колодец. Кроме того, трубы располагают в траншее на разной высоте: чем ближе труба к колодцу, тем глубже она должна быть расположена относительно поверхности земли и наоборот – близлежащие к дому трубы заглубляются минимально. Данный метод хорошо применять в комплексе с другими.

7. Использование скользящих материалов.

Этот метод обычно применяют на стадии строительства фундамента и рассчитан он на защиту от касательных сил морозного пучения. С внешней стороны стены фундамента обкладывают гидроизоляционными материалами, имеющими скользкую поверхность типа рубероида. Соседствующий со стенами грунт не будет иметь возможности зацепиться за такую стену и будет проскальзывать, снижая тем самым боковое давление на фундамент и здание в целом.

8. Утепление фундамента.

Часто этот метод сочетают с другими. Суть метода в том, что если фундамент хорошо утеплен теплоизоляционными материалами, то температура в месте расположения фундамента будет выше обычной и в этом случае глубина промерзания грунта уменьшается или грунт под зданием не промерзает вовсе. Соответственно, пучинистые силы, действующие на здание, будут минимальными или будут отсутствовать. На этапе строительства фундамента утеплять его следует как с внешней, так и с внутренней сторон. Во время эксплуатации здания утеплять можно лишь с внутренней стороны.

        Поделиться:

Замена грунта на непучинистый

Утяжеление здания

Чем меньше вес постройки, тем больше вероятность того, что на нее будет оказывать давление земля, разбухающая в холодное время года. Чтобы этого не происходило, рекомендуется возводить более массивные постройки. Однако, это также ведет к серьезным финансовым затратам.

Возведение плитного фундамента

Придать дополнительный вес зданию и предотвратить давление грунта можно установив в качестве основания для дома плитный фундамент. Цельная монолитная плита высотой более 20 см, заглубленная в землю будет подвергаться силам морозного пучения, однако в этом случае она просто равномерно приподнимется зимой и займет исходное положение, когда температура воздуха повысится.

Технически построить плитный фундамент не сложно (трудности могут возникнуть только на этапе армирования), тем не менее, такая основа тоже обойдется недешево.

Установка свайного фундамента

Если вы хотите обойтись малой кровью, то дешевле всего будет установить свайный фундамент. Однако стоит учитывать, что подобные конструкции подходят только для домов небольшого веса (каркасных, сооружений из сип-панелей и так далее).

В качестве фундаментального основания подойдут:

  • винтовые сваи, которые вкручиваются в почву чуть ниже уровня промерзания;
  • армированные конструкции (в этом случае необходимо подготовить скважины и установить в них стержни, обмотанные рубероидом и металлическим каркасом).

После установки свай, элементы соединяются при помощи распределяющих нагрузку плит или балок (ростверка), которые укладываются по периметру будущей постройки и утепляются пенопластом или пенополистиролом.

Некоторые строители возводят на пучинистых почвах кирпичные столбчатые конструкции высотой до 60 см и заглубляют их примерно на 15 см, однако такие основания подходят только для беседок, летних кухонь и прочих сооружений, не предназначенных для проживания.

Постоянное отопление дома

Если сравнивать температуру почвы, расположенной под отапливаемым и неотапливаемым домом, то в первом случае она будет выше почти на 20%. Соответственно, если в здании круглогодично будут проживать люди и постройка будет отапливаемой, то сила пучения сведется к минимуму.

Дренаж грунта

Чтобы предотвратить распирание почвы, можно снизить содержание воды в земле. Для этого необходимо соорудить дренажный колодец, который будет находиться на некотором отдалении от постройки. Чтобы построить такую систему необходимо:

  • Вырыть траншею вокруг дома.
  • Заложить в нее трубы с небольшими отверстиями по бокам. Чтобы вода от дома отводилась самотеком, необходимо укладывать трубы под небольшим уклоном по направлению к дренажному колодцу. Соответственно, чем ближе к колодцу расположен трубопровод, тем глубже он закладывается.
  • Обсыпать трубы гравием и покрыть геотекстилем.

Теплоизоляция грунта

Чтобы снизить пучинистость грунта, можно возвести отмостку. Обычно такая конструкция изготавливается по периметру постройки для того, чтобы защищать фундаментальное основание от дождевых вод. Но, если произвести более мощную теплоизоляцию отмостки, можно будет снизить уровень расширения земли в зимний период.

Чтобы изготовить утепленную отмостку, необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

  • Ширина отмостки должны быть на 1-1,5 м больше ширины промерзания грунта.
  • В качестве основы для отмостки рекомендуется использовать песок, который тщательно трамбуется и проливается водой.
  • На песок укладывается пенополистирол или любой другой утеплитель слоем около 10 см.
  • Сверху укладывается гидроизоляция (рубероид).
  • На гидроизоляционный слой укладывается щебень и все заливается бетоном.
  • Перед бетонированием рекомендуется выполнить армирование стальной сеткой диаметром 4 мм и размером ячеек 15 х 15 мм.

В заключении

Зная какие грунты преобладают на участке, можно вычислить уровень их пучения, соответственно можно подобрать лучший вариант обустройства фундаментального основания или снизить объем влаги в почве. Некоторые строители дополнительно утепляют фундамент, так как это также позволяет понизить уровень влияния влаги на бетонную основу дома.

Само по себе строительство домов на пучинистом грунте достаточно часто встречается в российских регионах, которые по большей своей части холодные и сырые. Такое строительство всегда имеет ряд особенностей, которые обязательно стоит учитывать. Рассмотрим более подробно эти особенности.

Что из себя представляет пучинистый грунт?

Под пучинистым грунтом можно понимать любой грунт, который обладает функцией пучения. Пучение — это процесс , при котором влага в грунте, превратившаяся в лед расширяется за счет меньшей плотности льда относительно воды и, соответственно, увеличивает объем всего грунта.

Получается, такой грунт как бы вспучивается. Отсюда и название данного процесса. Очевидно, что пучение характерно для всех грунтов, но проявляться оно будет в разной степени.

Основные закомонерности здесь следующие. Во-первых, чем больше воды в грунте, чем сильнее возможное пучение. Во-вторых, чем больше грунт способен удерживать влаги внутри себя, тем больше его пучинистость.

»

Типы грунтов, наиболее подверженных действию пучения.

Несмотря на то, что, строго говоря, абсолютно любой грунт в той или иной степени склонен к пучинистости, в строительстве принято выделять ряд грунтов, которые наиболее сильно подвержены процессу пучения.

Относятся к таким грунтам главным образом все грунты, содержащие глинистые частицы в своем составе. Причем, чем больше глины в грунте, тем более сильно он подвержен пучению.

Условно непучинистыми грунтами принято считать следующие: скальные обломочные горные породы, крупнозернистые пески без примесей глинистых частиц, среднезернистый песок, гравелистые пески. К пучинистым же можно смело отнести мелкие пески содержащие в большом количестве глину.

Чем пучинистый грунт опасен для здания?

При наступлении морозов вода в грунте под фундаментом и рядом с ним превращается в лед. Плотность грунта в целом уменьшается, а объем возрастает. Соответственно, грунт под зданием и рядом с ним начинает вспучиваться.

Силы морозного пучения, которые будут действовать на здание в этом случае можно условно разделить на два типа. Во-первых, силы, действующие вертикально снизу вверх, в направлении поверхности земли. Такие силы способны поднять все здание или его часть.

Во-вторых, касательные силы пучения, которые действуют на боковую поверхность фундамента. Такие силы способны повернуть, сдвинуть здание.

Весной же, когда наступает оттепель и лед снова превращается в воду, происходит обратный процесс — плотность грунта под зданием возрастает, объем уменьшается, здание, соответственно, упускается. Движения здания могут привести к появлению деформаций, трещин и даже разрушению всего здания.

Подходы к решению проблемы пучинистости.

Можно выделить несколько ключевых для решения проблем пучинистости моментов.

Факторы, способствующие снижению пучинистости грунта следующие:

1. Исключение (удаление) глины из песка: глина способна удерживать воду в грунте.

2. Укрупнение песка: в таком грунте не происходит застой воды; вода не задерживаясь быстро уходит в слои грунта, расположенные ниже.

3. Пучинистость возможна лишь в пределах глубины, на которую промерзает под зданием грунт.

4. Под круглогодично отапливаемым зданием температура грунта всегда выше и глубина, на которую будет промерзать грунт в районе фундамента такого здания будет минимальной.

5. Если грунтовые воды достаточно низко залегают, то снижается вероятность пучения, поскольку первый водоносный слой будет находиться ниже глубины, на которую промерзает грунт.

Методы решения проблемы пучинистости.

В настоящее время известно много хорошо зарекомендававших себя в строительной практике способов решения проблем строительства на пучинистом грунте. Перечислим и проанализируем их.

1. Полная замена пучинистого грунта грунтом непучинистым.

Этот способ, как видно из названия, требует для своей реализации большого объема земельных работ. Пучинистый грунт в месте, выделенном для строительства полностью удаляется и на его место укладывается непучинистый грунт, главным образом, крупно- или среднезернистый песок.

Этот метод полностью решает проблему пучинистости, поскольку в таком грунте вода не будет застаиваться и сразу будет уходить в нижележащие слои грунта, при том, конечно, что глубина, на которой залегают подземные воды достаточно большая — больше, чем глубина, до которой промерзает грунт в зимний период.

2. Дренаж грунта.

Метод может быть выполнен как самостоятельно, так и в комбинации с другими методами. Суть сводится к осушению грунта, расположенного под и в районе фундамента здания.

Для этого вдоль всего периметра здания роется траншея, в которую укладываются перфорированные (содержашие отверстия на своих поверхностях) дренажные трубы, соединенные друг с другом в единую сливную систему.

Трубы окутываются в геотекстиль и со всех сторон присыпаются галькой или щебнем. Это нужно для того, чтобы в такую трубу поступала только вода из грунта, а сам грунт в нее не проникал.

На небольшом расстоянии от такой трубопроводной системы роется дренажный колодец, который затем соединяется с трубопроводной системой. Функция колодца — сбор воды, из дренажной системы.

Чтобы вода поступала из грунта в колодец самотеком трубы укладываются с неким уклоном, то есть наиболее отдаленные от колодца трубы располагаются несколько выше, чем трубы, которые непосредственно примыкают к колодцу.

Сделать такой уклон можно легко, если траншею перед укладкой в нее дренажных труб засыпать на разном уровне щебнем: вблизи колодца минимальным слоем, а в самих далеких точках дренажной системы максимальным слоем.

Глубина закладки дренажных труб зависит от той глубины, на которой расположена подошва фундамента и от глубины нахождения подземных вод в данной местности и обычно составляет примерно 0,5 м.

3. Выбор соответствующего фундамента под пучинистый грунт.

От грамотного выбора того или иного вида фундамента зависит очень многое. На пучинистых грунтах наиболее приемлемыми могут быть свайные и монолитные. Рассмотрим более подробно их.

Идея строительства свайного фундамента состоит в том, что свая заглубляется ниже глубины, на которую способен промерзать под зданием грунт и, таким образом, не будет подвержена вертикальному морозному пучению — наиболее опасному для здания.

Типичный свайный фундамент, использующий промышленные, заводские сваи требует для строительства использование сваезабивной машины и считается дорогим и сложным в исполнении.

Поэтому в малоэтажном коттеджном строительстве получил распространение его бюджетный вариант — свайно-винтовой фундамент, основанный на винтовых сваях, которые ввинчиваются, вкручиваются в грунт без использования сваезабивной машины и другой сложной техники.

Другой вариант — использование плитного монолитного фундамента. Этот фундамент считается дорогим по затратам. Суть его в том, что на заранее подготовленной песчаной подушке сооружается монолитный плитный фундамент, на основе которого затем уже строится здание.

Таким образом, фундамент будет располагаться выше уровня, до которого промерзает грунт под зданием и такой фундамент будет подвержен пучению, однако монолитный фундамент представляет из себя жесткую железобетонную структуру, способную подниматься и опускаться при пучении без каких-либо деформаций и разрушений.

Плитный фундамент требует проведения многочисленных земляных работ, а также большого количества бетонной смеси, однако считается хорошей защитой от негативных влияний пучинистого грунта.

4. Устройство отмостки и ливневой канализации.

Ливневая канализация позволяет собирать воду, выпадающую в виде атмосферных осадков в определенные емкости и, тем самым, предохраняет грунт, примыкающий непосредственно к зданию от переувлажнения. Той же цели служит и отмостка, отводя воду на некоторое расстояние от здания.

Отмостку сооружают по периметру здания, обычно используя бетон или другой подобный стройматериал, не пропускающий воду. Ширина отмостки должна составлять не менее 1 метра и она должна иметь небольшой уклон в сторону, противоположную стороне расположения стены (цоколя, фундамента) здания, к которой такая отмостка примыкает.

5. Утяжеление здания.

Очевидно, что чем больше масса здания, приходящаяся на единицу поверхности грунта, тем менее вероятным становится процесс подъема или сдвига здания при пучении.

Отсюда вытекает и данный метод: если позволяет проект, то массу здания намеренно увеличивают, в том числе как средство борьбы против пучения.

6. Утепление фундамента.

Идея метода — подъем температуры грунта, прилегающего непосредственно к зданию выше отрицательных значений. Таким образом, грунт, находящийся в районе фундамента и не промерзает и пучения не происходит. Этому же способствует и постоянное отопление подвала и дома в целом в зимний период.

Выбор того или иного метода в первую очередь должен опираться на проект здания, геологию грунта и климат в месте строительства. Немаловажным является и факт расхода сил, времени и денег на реализацию того или иного метода. Все это следует предусмотреть еще на этапе проектирования здания, до начала строительства.

При возведении фундамента на пучинистом грунте, необходимо учитывать постоянные и временные воздействия на почву. В зимний период почва влияет на грунт с удвоенной силой, а связано это с пучением. Современные технологии позволяют обойти пучение, и возвести надёжное основание.

Пучинистый грунт, его свойства и особенности

Пучение грунта — это увеличение объема почвы при переходе из талого состояния в мерзлое и резкое уменьшение объема при таянии мерзлой почвы. Пучение зависит от состава грунта, уровня грунтовых вод и пористости почвы. При замерзании вода в почве увеличивается на 10-14 %, грунт пучинится и может поднять здание.

К пучинистым грунтам относят мелкие и пылеватые пески, все виды мягкопластичных почв (супеси, суглинки). Уровень грунтовых вод открыто влияет на пучинистость почвы. Если вода находится ближе к поверхности, то воздействие пучинистых сил на строение в 2-3 раза сильнее. Чем мельче структура почвы, тем быстрее грунт станет влажным.

Фундамент, заложенный на уровне промерзания грунта, может сильно пострадать. Даже при значительном весе постройки, она может подняться при пучении почвы. В момент оттаивания почвы грунт опускается, и конструкция неравномерно проседает. Стены начинают перекашиваться, а через 5-7 лет основа фундамента придет в полное несоответствие строительным нормам.

Способы борьбы с пучением грунта

  1. Замена пучинистого грунта. Данный способ самый эффективный. При заложении фундамента грунт на глубину 50-70 см убирается, а на его место засыпают щебень и песчаную подушку.
  2. Удаление влаги с почвы. Для ограждения грунта от обильных осадков по всему периметру фундамента конструируют отмостку. Ширина отмостки должна быть шире обратной засыпки, чтобы вода не проникала под фундамент.
  3. Утепление грунта. Для борьбы с пучением можно утеплить грунт возле фундамента. Если грунт промерзает на 1,5 метра, то и утепляют полосой шириной 1,5 метра вокруг периметра дома.

Варианты заложения фундамента на пучинистом грунте

При выборе фундамента необходимо учитывать силы воздействия грунта, рассчитать массу здания, чтобы фундамент не треснул.

  1. Ленточный заглубленный фундамент на пучинистых почвах используют редко. Глубина закладки такого фундамента не должна быть выше 1,5 метра, иначе силы пучения будут напрямую действовать на основу. Данный тип фундамента закладывают под тяжёлыми каменными и кирпичными домами. Если строение предполагает использование бетонных блоков и дерева, то заглубленный ленточный фундамент на пучинистой почве может повести себя непредсказуемо, например, поднятие здания и перекашивание стен.
  2. Мелкозаглубленный ленточный фундамент широко применяется на пучинистых почвах, так как закладывается выше глубины промерзания. Данный тип подходит для домов из бруса, бревна и бетонных блоков. Монтирование такого фундамента производят в промерзающем слое грунта. Этот фундамент отличается высокой надежностью и прочностью для зданий с небольшим весом.
  3. Свайных фундамент на пучинистом грунте применяют, если глубина промерзания почвы не более 1,5 метра, и используется каркасный тип остова. Величина свай составляет от 3 до 4 метров. Такой фундамент является устойчивым основанием, но для его закладки потребуется специальная техника. В частном строительстве используют винтовые сваи, которые вкручиваются в грунт.
  4. Столбчатый фундамент оптимален для пучинистого грунта. Его простота закладки и экономичность являются главными критериями выбора. Закладывают столбчатый фундамент в промерзающем слое грунта, используя столбы. Расстояние между столбами не должно превышать 2 метров.

Используя в качестве столбов железобетонные конструкции можно производить закладку основания на грунт:

  • с высоким уровнем влаги;
  • сырой и сильно увлажненный;
  • заболоченный.

Осадка фундамента

Осаждению здания может способствовать неравномерное распределение нагрузки на основание. Если в одной части дома глухие стены, а в другой только арочные, то вес давит на фундамент с разной силой, в основании появляются трещины, а конструкция перекашивается.

Некоторые особенности возведения здания также влияют на осадку. Часть дома, выстроенная летом, просядет меньше части, достроенной зимой. Чтобы избежать неравномерной осадки, здание лучше строить в одно время года, или зимой использовать легкие виды материалов.

Строительство на пучинистом грунте — процесс сложный, не допускающий ошибок. Соблюдение мер по защите от действия пучинистых сил сохранит здание от разрушения и перекашивания конструкции.

>

Морозное пучение и устройство фундаментов

При устройстве фундаментов пучение грунта  — одна из самых важных нагрузок, которую необходимую учитывать  Морозное пучение – это увеличение объема грунта во время холодов. Пучение грунта происходит из за того что плотность льда меньше плотности воды, и замерзая, вода увеличивается в объеме. Для выхода у нее два пути – или вниз, в глубинные слои грунта, или вверх, на фундамент. Плотные грунтовые слои продавить, естественно намного тяжелее, поэтому основная нагрузка идет на фундамент, из за чего он может деформироваться. В результате могут возникнуть перекосы и трещины в стенах, оконных и дверных проемах, потому что пучение грунтов происходит, как правило, неравномерно.  

  Силы морозного пучения действуют в двух направлениях —  не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки, ведь грунт увеличивается в объеме не только под основанием фундамента, но и вокруг него. Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его стенкам и при движении тянет его за собой. Таким образом, всю силу пучения можно разложить на две составляющие: одна действует на основание, вторая на стенки. Чем глубже закладывается фундамент, тем меньше сила пучения, действующая на основание фундамента, но касательная сила пучения одновременно увеличивается. Сила касательного пучения грунта может доходить  до 5-7 т на квадратный метр. Поэтому заглубление фундамента на глубину ниже глубины промерзания совсем не гарантирует его устойчивость к пучению. При устройстве фундамента важен расчет, который должны выполнять квалифицированные специалисты.

  Для защиты от морозного пучения существует несколько способов: замена грунта на непучинистый, удаление влаги из грунта, утепление грунта.

 Замена грунта на песчаный  возможна при заложении фундамента: под основание фундамента укладывают подушку из песка, так чтобы она была шире самого фундамента, трамбуют и уплотняют ее. Подушка из песка обеспечивает равномерное распределение нагрузок на фундамент, амортизирует их и уменьшает слой пучинистого грунта, таким образом снижая силу пучения. Рекомендуется засыпать непучинистым грунтом пространство между опалубкой (после ее снятия) и землей, т.н. обратная засыпка. Этим мы защитим фундамент от примерзания грунта к его стенкам. Однако через некоторое время песок в обратной засыпке и  подушке может перемешаться с частичками глины и потерять свои непучинистые свойства. Для защиты от заиливания песчаную подушку и обратную засыпку нужно отделить от остального грунта пленкой, рубероидом или фильтрующей тканью.

Другая мера по борьбе против пучения — это удаление влаги, в свою очередь эту меру можно разделить на две составляющих — защита от попадания влаги с атмосферными осадками и удаление уже имеющейся влаги. Чтобы оградить грунт вокруг фундамента от осадков в виде дождя и тающего снега по всему периметру дома необходимо делать отмостку. Ее ширина должна быть больше ширины  засыпки, чтобы вода отводилась как можно дальше от фундамента.

Утепление грунта вокруг дома позволяет уменьшить или вообще исключить промерзание земли. Благодаря утеплению грунта появляется  возможность строительства мелкозаглубленных фундаментов за счет искусственного уменьшения глубины промерзания. Однако это возможно только в областях, где среднегодовая температура положительная. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг дома полосу шириной 1,5 м. Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий. 

Еще одна мера по защите фундамента от морозного пучения, применяемая при строительстве любых видов фундаментов, — это сделать его поверхность более гладкой. Сам по себе бетон — пористый материал, и с его поверхностью грунт хорошо смерзается и при пучении сильно воздействует на него. Самый простой способ устранить это — прокладывать рубероид между поверхностью фундамента и грунтом. Рубероид более гладкий материал, и движущийся грунт будет по нему скользить, и касательная составляющая силы пучения значительно снижается. Подробнее о технологии устройства ленточного фундамента можно прочитать здесь

Что означает пористая почва? | Home Guides

Автор: SF Gate Contributor Обновлено 3 декабря 2020 г.

Пористые почвы включают крупные частицы, которые оставляют большие промежутки, известные как поры. Пространства между частицами глины, ила и песка, составляющими структуру почвы, удерживают воздух и воду. Размер и количество пор в почве влияет на то, сколько воды она может удерживать и как быстро вода вытекает из почвы.

Совет

Пористая почва — это пустоты или поры между частицами в почве.

Определение пористой почвы

Государственный колледж сельскохозяйственных наук Пенсильвании описывает почву как тонкий слой природных материалов, в основном битых горных пород, минералов и разлагающегося и разлагающегося органического материала, который покрывает Землю. Когда в почве содержится оптимальное количество воздуха и воды, она обеспечивает растениям поддержку и питательные вещества.

Почва содержит четыре основных материала согласно электронной библиотеке растений и почвоведения Университета Небраски. Четыре компонента — это воздух, вода, минеральные частицы и органические вещества.Идеальная почва содержит около 50 процентов воздуха и воды, удерживаемых в поровых пространствах между органическим материалом и минеральными частицами. Органический материал, живые существа и остатки живых существ, составляют от одного до пяти процентов идеальной почвы, в то время как минеральные частицы, куски камней и минералов составляют от 45 до 49 процентов почвы.

Пористость означает пустоты или зазоры в материалах согласно Департаменту качества окружающей среды штата Луизиана. Крупные частицы и частицы, которые слипаются вместе, оставляют относительно небольшое количество больших промежутков, которые позволяют воздуху и воде легче перемещаться через почву, в то время как мелкие частицы оставляют в почве больше промежутков меньшего размера, которые увеличивают общее пространство, которое могут воздух и вода. занимать.Частицы глины самые маленькие, их средний диаметр составляет 0,002 миллиметра. Размер частиц ила составляет от 0,002 до 0,05 мм, в то время как песок — это любая частица, которая больше ила и меньше 2 мм в диаметре, как поясняет Департамент охраны окружающей среды штата Нью-Йорк.

Проницаемость и пористость

Проницаемость описывает соединенные поры, которые позволяют воздуху и воде проходить через почву. Пористость — это зазоры или пустоты в материале. Грунт или скальный материал могут иметь высокую пористость, но если пустоты не соединены, жидкость не может перемещаться из одной поры в другую.Капиллярная пористость почвы, означающая, что вода поднимается вверх от насыщенной зоны, выше в более мелкозернистых почвах.

Пористые почвы имеют низкую удерживающую способность для воды и быстро насыщаются. Большие поры позволяют воде быстро стекать через почву, а пористая почва часто содержит меньше питательных веществ, чем другие почвы. Частицы глины и органических веществ помогают удерживать питательные вещества в почве. Соотношение органических веществ и частиц глины определяет плодородие почвы.

Орошение и пористость

Пористость и проницаемость влияют на то, как поливная вода проходит через почву.В песчаных почвах с большими порами вода находится под сильным влиянием силы тяжести. Пористость песка и других крупных почв позволяет воде стечь прямо с поверхности. В глинистых почвах с небольшими порами вода движется медленно и распространяется наружу от того места, где она наносится, за счет капиллярного действия.

В песчаной почве поливная вода может проникать на глубину 72 дюймов под поверхностью в течение 24 часов после нанесения. В почвах с высоким содержанием глины вода проникает только на глубину примерно 36 дюймов за 24 часа.Корневая система растений обычно растет по направлению к воде в почве. В пористых почвах корневая система обычно проникает глубже, чем в тяжелых глинистых почвах, где вода остается ближе к поверхности.

Растения, растущие в пористой почве, используют такое же количество воды, как и растения, растущие в глине, но нуждаются в частом поливе для поддержания постоянного водоснабжения корневой зоны растений. Лучший способ поливать растения, растущие в пористой почве, — чаще поливать меньшим количеством воды.Характеристики быстрого дренажа пористых почв позволяют питательным веществам быстро вымываться из почвы, что ограничивает эффективность удобрений на пористой почве. Вы можете возделывать компост или другую форму органического вещества в пористую почву, чтобы улучшить ее водоудерживающую способность и плодородие.

Как получить пористый грунт в саду

Изучая потребности растений, часто рекомендуется сажать их в богатую, хорошо дренированную почву. В этих инструкциях очень редко подробно описывается, что именно означает «богатый и хорошо дренирующий».«Когда мы рассматриваем качество нашей почвы, мы обычно ориентируемся на текстуру твердых частиц. Например, они песчаные, суглинистые или глинистые? Однако именно промежутки между этими частицами почвы, пустоты или поры чаще всего определяют качество самой почвы. Так что же делает почву пористой? Щелкните здесь для получения информации о пористости почвы.

Информация о пористости почвы

Пористость почвы или поровое пространство почвы — это небольшие пустоты между частицами почвы. В вересковой почве эти поры достаточно велики и многочисленны, чтобы удерживать воду, кислород и питательные вещества, необходимые растениям для поглощения их корнями.Пористость почвы обычно подразделяется на три категории: микропоры, макропоры или биопоры.

Эти три категории описывают размер пор и помогают нам понять проницаемость почвы и водоудерживающую способность. Например, вода и питательные вещества в макропорах быстрее теряются под действием силы тяжести, в то время как очень маленькие пространства микропор не так подвержены влиянию силы тяжести и дольше задерживают воду и питательные вещества.

Пористость почвы зависит от текстуры частиц почвы, структуры почвы, уплотнения почвы и количества органического материала.Почва с мелкой текстурой способна удерживать больше воды, чем почва с крупной текстурой. Например, ил и глинистые почвы имеют более мелкую структуру и субмикропористость; следовательно, они способны удерживать больше воды, чем грубые песчаные почвы, которые имеют более крупные макропоры.

Как мелкозернистые почвы с микропорами, так и грубые почвы с макропорами могут также содержать большие пустоты, известные как биопоры. Биопоры — это промежутки между частицами почвы, созданные дождевыми червями, другими насекомыми или гниющими корнями растений.Эти более крупные пустоты могут увеличить скорость, с которой вода и питательные вещества проникают в почву.

Что делает почву пористой?

Хотя маленькие микропоры глинистой почвы могут удерживать воду и питательные вещества дольше, чем песчаная почва, сами поры часто слишком малы, чтобы корни растений могли должным образом их поглощать. Кислород, который является еще одним важным элементом, необходимым в порах почвы для правильного роста растений, также может иметь проблемы с проникновением в глинистые почвы. Кроме того, в уплотненных почвах уменьшилось поровое пространство, чтобы удерживать необходимую воду, кислород и питательные вещества, необходимые для развития растений.

Поэтому важно знать, как получить пористую почву в саду, если вы хотите более здоровый рост растений. Итак, как мы можем создать здоровую пористую почву, если мы оказываемся с глинистой или уплотненной почвой? Обычно это так же просто, как тщательно перемешать органический материал, такой как торфяной мох или садовый гипс, для увеличения пористости почвы.

При смешивании с глинистой почвой, например, садовый гипс или другие разрыхляющие органические материалы могут открывать поровое пространство между частицами почвы, высвобождая воду и питательные вещества, которые застряли в мелких микропорах, и позволяя кислороду проникать в почву.

Porous Soil — обзор

10.2.1 Модели с физическими утечками

Есть только два способа, которыми человек собирается обнаружить утечку без помощи технологии обнаружения утечек. Один из способов состоит в том, чтобы контроллер независимо заметил (через входы системы SCADA), что существует дисбаланс потоков или какой-то необычный переходный процесс, возможно, некоторый набор сигналов тревоги устройства, который, возможно, указывает на утечку. Мы не обсуждаем здесь эту возможность, не потому, что она не важна.Скорее, это связано с тем, что мыслительные процессы, используемые контроллером, будут в значительной степени дублировать средства, с помощью которых внутренний LDS обнаружит утечку.

Другой способ — наблюдать за самим товаром после того, как он вышел из трубы. Это прямое наблюдение. Такое обнаружение автоматически помещает людей в особые случаи внешних систем обнаружения утечек (см. Главу 7: Типы внешних и прерывистых систем обнаружения утечек). Чтобы понять, насколько эффективно это может работать, нам необходимо разработать простые иллюстративные или пояснительные физические модели, которые в общих чертах описывают, как товар ведет себя от начала утечки до момента, когда она наблюдается.В главе 7 отмечалось, что миграция разлитого жидкого товара является сложной проблемой; поэтому, чтобы справиться с проблемами, влияющими на прямое наблюдение, в этом разделе мы анализируем только два типа упрощенных выпусков. Первый тип — это жидкий товар с низким расходом с низким давлением пара, проливаемый на землю из надземной трубы или других компонентов. Второй — низковольтный продукт с низким расходом, выпущенный из источника высокого давления в однородный грунт из заглубленной трубы. Эти случаи с низким расходом особенно сложны для подходов к внутренней технологии обнаружения утечек, таких как баланс массы, RTTM или подходы с волнами разрежения (или, если на то пошло, контроллер трубопровода, ограниченный данными, доступными только через систему SCADA).

Мы не рассматриваем более сложные выбросы, связанные со сложной геометрией подземного грунта, разливы, связанные с жидкостями HVP, или выбросы газообразных продуктов. Частично это связано с тем, что в ограниченном пространстве, доступном для этой книги, невозможно рассмотреть все возможные случаи потерь, которые могут возникнуть. Мы также не рассматриваем распространение нефтяных пятен на воде (опять же, потому что это довольно большая тема), за исключением того, что отметим, что разливы воды имеют тенденцию быстро распространяться и диффундировать, и, следовательно, они имеют тенденцию к большему загрязнению.Они также имеют тенденцию воздействовать на несколько отдельных сторон одновременно. Обнаружение HVP и газовых товаров часто ускоряется тем фактом, что эти жидкости часто легковоспламеняющиеся (яркие!) Или взрывоопасные (громкие!), Что часто приводит к их быстрому обнаружению на значительных расстояниях… людьми.

Прежде чем мы начнем, давайте вспомним, что мы ищем физические описания, консервативные в отношении открытий. То есть нам нужны модели, которые будут стремиться минимизировать вероятность или частоту обнаружения со стороны наблюдателей на месте, оставаясь при этом физически разумными.

Давайте начнем с рассмотрения разлива жидких углеводородов непосредственно на твердую почву. Земля может быть непроницаемой (например, бетонная подушка) или проницаемой (почва, песок или гравий). Решение уравнений, описывающих вязкие гравитационные токи, связанные с расширением бассейна из-за продолжающейся утечки потока, q Leak , на горизонтальной непроницаемой поверхности, приведено в [7]:

Уравнение 10.1. Радиус разлива жидкости на непроницаемую поверхность

, где R Разлив — это радиус разлива пролитого товара на земле, т, — время после начала утечки, г, — ускорение свободного падения и υ. — кинематическая вязкость товара.Поскольку мы предполагаем, что утечка происходит из надземной трубы или компонента, мы можем предположить, что скорость потенциально может быть рассчитана на основе диаметра выпускного отверстия и коэффициента отверстия, если известно внутреннее давление трубы. Обратите внимание, что уравнение. (10.1) не включает эффекты испарения, которые, предположительно, могли бы ограничить размер разлива и ограничить его полезность для товаров HVP. Если разлив находится на проницаемой поверхности с константой насыщенной проницаемости k Грунт (единицы расстояния в квадрате) для пористой почвы, то разлитый товарный бассейн перейдет к дренированию и стабилизируется на время т > т T [8], где:

Уравнение 10.2. Переход к режиму слива при разливе

Если t > t T , то радиус разлива постоянный. Обратите внимание, что k Почва сильно зависит от типа почвы. Постоянное максимальное значение радиуса дается формулой. (10.1), при т установить равным т т . Обратите внимание, что как только радиус разлива стабилизируется перед лицом продолжающейся утечки, это означает, что весь поток протекающего продукта теперь стекает в непрерывно расширяющуюся луковицу почвы под источником разлива, где протяженность загрязненной луковицы почвы является функцией фракции пористости грунта ε Грунт .Это означает, что при данных обстоятельствах может потребоваться восстановление значительного количества почвы.

Теперь рассмотрим утечку из трубы, проложенной в сухой почве. Такая утечка может возникнуть из-за разрыва трубы или неисправного коррозионного дефекта. Как обсуждалось в главе 7 «Типы систем обнаружения внешних и прерывистых утечек», поток материала в почву будет зависеть от давления источника и размера отверстия в трубе. Маленькие отверстия обычно связаны с нисходящими гравитационными потоками, тогда как более крупные утечки в высокопроницаемый грунт имеют тенденцию иметь более сферические фронты проникновения и минимальное гравитационное искажение.Рассмотрим модель последнего. Если грунт хорошо уплотнен вокруг трубы и однороден по свойствам и протяженности, то мы имеем условие потока Дарси, при котором локальная составляющая скорости подземного товарного потока u DF в координатном направлении i под поверхностью почва определяется по формуле:

Уравнение 10.3. Скорость потока жидкого товара по Дарси из скрытого источника утечки

В этом уравнении μ — это вязкость товара, а p — местное давление товара.Если рассматривать переходную ситуацию, то можно использовать нестационарное уравнение Ричардса [9]. Это уравнение выражается в нескольких формах, одна из которых — матричная форма заголовка:

Уравнение 10.4. Уравнение Ричардса для диффузионного потока Дарси

, где ψ C — это жидкая товарная матрица или натяжная головка (единицы длины), z — координата расстояния по вертикали, а K S — гидравлическая проводимость ( длина / время):

Уравнение 10.5. Гидравлическая проводимость по уравнению Ричардса

Параметр µ C — это вязкость товара, а C S — это скорость изменения насыщения относительно функции гидравлического напора (1 / длина):

Уравнение 10.6. Функция насыщения по уравнению Ричардса

Здесь θ C — это безразмерная товарная фракция, B C — модуль объемной упругости товара, а ε Soil — пористость почвы.Если почва полностью насыщена товаром, то матричный напор положительный и эквивалентен напору. Однако, если почва не насыщена (т. Е. Имеет некоторое оставшееся поровое пространство, все еще содержащее воздух), то напор может быть отрицательным, в первую очередь из-за капиллярного всасывания, возникающего в результате притяжения между товаром и почвой. Это всасывание увеличивается (т. Е. Напор становится более отрицательным) по мере того, как почва становится менее насыщенной товаром.

Это уравнение также предполагает, что почва сухая; он не учитывает влияние воды в среде, окружающей трубу.Таким образом, он не подходит для любого анализа утечки товаров в водонасыщенную почву, как в случае, если труба находится ниже уровня грунтовых вод. В этих условиях потребуются более сложные многокомпонентные уравнения, и на форму уравнений будет влиять то, смешиваются ли вода и товар.

Если напор матрикса очень высок, как в случае утечки из подземной трубы, работающей под давлением, то мы можем пренебречь вертикальной производной проводимости почвы, или:

Уравнение 10.7. Уравнение Ричардса для диффузионного потока Дарси (без учета силы тяжести)

Это уравнение сильно нелинейно и обычно требует численного решения. У него также есть раздвоение личности. Для данной комбинации грунта и сырья предполагается, что функция относительной товарной емкости и удельная электропроводность грунта являются функциями натяжного напора, и, как следует из этих соотношений, эти параметры резко меняются при переходе масла из ненасыщенного в насыщенное состояния. Ранее мы отмечали, что, когда напор матрицы низкий и почва не насыщена, поровые пространства почвы не заполняются, и жидкость перемещается с большим сопротивлением, поскольку она будет двигаться в виде очень тонких пленок на частицах почвы.Это означает, что ненасыщенная жидкость будет иметь высокую доступную емкость и очень низкую проницаемость по сравнению с ситуацией, когда почва насыщена. Следовательно, жидкости трудно продвигаться в сухую почву из источника высокого давления, такого как протекающая труба. Когда это произойдет, поровые пространства должны полностью заполниться, чтобы занять больший объем, и он будет медленно продвигаться в почву с очень четким фронтом насыщенной жидкости.

Для точечного источника в бесконечной среде был представлен анализ расширяющегося полусферического насыщенного фронта инфильтрации в пористой среде [10], который мы адаптируем здесь для рассмотрения полностью сферического фронта инфильтрации.Мы предполагаем следующее: (1) отверстие для утечки жидкости достаточно мало, чтобы его можно было рассматривать как точечный источник, и геометрия трубы не влияет на раствор; (2) форма продвигающегося фронта жидкости, таким образом, представляет собой расширяющуюся сферу с отчетливым скачком концентрации поперек фронта; (3) жидкость течет радиально от источника к переднему фронту, и радиальная скорость равномерна вдоль переднего фронта; (4) градиент давления радиальный; (5) гравитационными эффектами можно пренебречь; (6) сопротивление грунта высокое, а утечка относительно небольшая, поэтому мы можем пренебречь эффектами отверстия в отверстии; и (7) мы пренебрегаем поверхностными эффектами испарения и растекания, когда фронт выходит за пределы поверхности (подробнее об этом позже).

См. Рис. 10.3. Мы видим источник утечки, возникший в момент времени t 0 и погребенный на глубине d B , с серией последовательных сфер вторжения и прогрессивных времен t 1 , t 2 и т 3 . Давайте сначала рассмотрим время до того, как сфера вторжения достигнет поверхности. Поскольку объем внутри любой конкретной сферы проникновения радиусом r INT насыщен, мы можем определить скорость потока утечки как:

Рисунок 10.3. Фронт сферической инфильтрации от утечки заглубленного трубопровода.

Уравнение 10.8. Скорость утечки из подземного источника под давлением

, где u INT — это радиальная скорость, которая, согласно закону Дарси, позволяет нам выразить градиент давления как:

Уравнение 10.9. Градиент давления для сферически расширяющегося подземного источника

Параметр µ снова является вязкостью товара. Пренебрегая перепадом давления на отверстии утечки, мы предполагаем, что давление в заглубленном источнике ( r INT = r S , радиус отверстия утечки) является рабочим давлением трубопровода p PL и что давление при r NT равно атмосферному давлению p ATM .Интегрируя обе части этого уравнения и предполагая, что q LEAK ( t ) постоянна как функция радиуса, получаем:

Уравнение 10.10. Интегрированное уравнение градиента давления (сфера инфильтрации Дарси)

Мы можем объединить уравнение. (10.8) с формулой. (10.10), чтобы получить:

Уравнение 10.11. Уравнение градиента давления инфильтрационной сферы

Интегрирование этого дает:

Уравнение 10.12. Радиус сферы инфильтрации vs.Время

За длительные периоды времени это упрощается до:

Уравнение 10.13. Упрощенное решение для зависимости радиуса сферы инфильтрации от времени

Если мы теперь снова подставим это в уравнение. (10.8), то мы находим, что временные компоненты радиального и скоростного членов сокращаются. Следовательно, в течение длительных периодов поток должен быть относительно постоянным или:

Уравнение 10.14. Скорость потока инфильтрационной сферы

Теперь мы можем объединить два последних уравнения, чтобы определить время прорыва, t BT , которое требуется вторгающейся сфере, чтобы достичь поверхности земли:

Уравнение 10.15. Время прорыва инфильтрационной сферы

Наше упражнение предоставило модель, которая согласуется с теориями потока насыщенных и ненасыщенных жидких продуктов в проницаемых средах, обеспечивая при этом разумную оценку времени, необходимого для того, чтобы небольшая подземная утечка достигла поверхности. Теперь вернемся к рис. 10.3 и рассмотрим, что произойдет после того, как сфера вторжения достигнет поверхности. Давайте представим, что сфера вторжения просто игнорирует неоднородность поверхности земли и движется через нее.В этом случае мы можем использовать геометрию и уравнения. (10.13 и 10.14) для описания пересекающейся окружности на земле, определяющей наблюдаемый увлажненный бассейн товара с радиусом r SI , определяемым по формуле:

Уравнение 10.16. Радиус смоченного над землей бассейна от небольшой подземной утечки

Экспериментальная проверка модели фронта инфильтрации представлена ​​в [10], а для аналогичного двумерного цилиндрического линейного источника инфильтрации — в [11].

В действительности область проникновения в грунт, конечно, перестанет быть сферической, как только радиус сферы проникновения пересечет профиль грунта при t = t BT .Одна из причин этого заключается в том, что эффективный градиент давления будет ограничиваться расстоянием между заглубленным источником утечки и землей, вызывая изгиб радиальных линий тока вверх, тем самым увеличивая фактический радиус смоченного бассейна r P . Другая причина заключается в том, что если испарение ограничено, то вытекший продукт на земле будет накапливаться и течь радиально от центра бассейна. Несмотря на то, что разбрасываемый товар будет иметь тенденцию повторно проникать в почву из-за воздействия гравитационного течения, чистый эффект будет заключаться в увеличении размера бассейна.Фактически, практически все реальные эффекты будут иметь тенденцию к увеличению размера пула, так что r SI < r P . Это означает, что с точки зрения обнаружения утечек только человеком, r SI должно быть достаточно в качестве консервативно небольшой оценки наблюдаемого размера бассейна разлива.

На рис. 10.4 показаны расчетные диаметры разливов с использованием наших очень простых моделей для относительно небольшой утечки при 0,5% от номинального расхода 15 000 баррелей в сутки на основе утечек из наземных и заглубленных труб.Мы видим, что для надземных утечек разливы на непроницаемой поверхности, например, на бетонной подушке, приводят к разливу значительного диаметра, который, как ожидается, будет быстро идентифицирован, если вокруг есть наблюдатель, который его обнаружит. Однако, если разлив происходит на проницаемой среде, такой как хорошо отсортированный песок или гравий с низкой проницаемостью в диапазоне от 10 −5 до 10 −6 , то мы можем видеть, что разлив будет ограничен очень небольшие диаметры, потому что они будут впитываться в почву.Обратите внимание, что небольшой диаметр может вовсе не указывать на очень большой объем загрязненной почвы под наблюдаемым бассейном разлива.

Рисунок 10.4. Расчетный диаметр бассейна в зависимости от времени для утечки 0,5% номинального потока из трубопровода 15 000 баррелей в сутки.

Утечка из заглубленной трубы имеет несколько иную проблему обнаружения, заключающуюся в том, что в отсутствие обнаружения каким-либо другим механизмом (например, технологией обнаружения утечек) утечка перекрывается или скрывается до тех пор, пока инфильтрационная сфера не достигнет поверхности или не вызовет значительное изменение растительности над разливом.Даже в этом случае наша консервативная оценка диаметра бассейна растет медленно и, опять же, может не указывать на потенциально большой объем загрязненной почвы внутри покрывающей сферы.

Диффузия Дарси в почве — лишь одно из средств, с помощью которых может происходить масляное затмение. Другие возможности включают разливы, которые направляются к дренажным канавам, оврагам и ливневым стокам, перекрытие нефти из-за непроницаемого барьера (например, стоянки) наверху трубопровода, предпочтительный поток через почвы с низкой проницаемостью под поверхностью, преимущественная миграция нефти масло по трубе и (конечно) поток товара в воду.Также обратите внимание, что если утечка находится ниже или чуть выше уровня грунтовых вод, то поток товаров будет либо преимущественно внутри воды (если товар полярный), либо выше / ниже ее (если неполярный). Наконец, утечка под высоким давлением такого размера из неглубокого заглубления в верхней части трубы имеет явную вероятность нарушения целостности почвы над трубой, что приведет к растрескиванию или разрыву почвы и последующему короткому замыканию вытечь на поверхность. В этом случае утечка будет больше похожа на поверхностную утечку.Важно помнить, что все эти случаи в конечном итоге качественно ведут себя как наши упрощенные модели: в конечном итоге они становятся обнаруживаемыми наблюдателями с некоторым запаздыванием.

Свойства почвы | Неделя наук о Земле

«Пористость почвы» означает количество пор или открытого пространства между частицами почвы. Поровые пространства могут образовываться из-за движения корней, червей и насекомых; расширение газов, захваченных в этих пространствах грунтовыми водами; и / или растворение исходного материала почвы.Текстура почвы также может влиять на пористость почвы

Есть три основных текстуры почвы: песок, ил и глина. Частицы песка имеют диаметр от 0,05 до 2,0 мм (видимые невооруженным глазом) и являются песчаными на ощупь. Ил гладкий и скользкий на ощупь во влажном состоянии, а размер отдельных частиц составляет от 0,002 до 0,05 мм (намного меньше, чем у песка). Глина имеет размер менее 0,002 мм и липкая во влажном состоянии. Различия в размере и форме песка, ила и глины влияют на то, как частицы почвы подходят друг к другу, и, следовательно, на их пористость.

Пористость почвы важна по многим причинам. Основная причина в том, что поры почвы содержат грунтовые воды, которые пьют многие из нас. Другой важный аспект пористости почвы касается кислорода, находящегося в этих поровых пространствах. Всем растениям необходим кислород для дыхания, поэтому для выращивания сельскохозяйственных культур важна хорошо проветриваемая почва. Уплотнение строительной техникой или нашими ногами может уменьшить пористость почвы и отрицательно повлиять на способность почвы обеспечивать кислород и воду.

Материалы

  • Четыре градуированных цилиндра по 100 мл на группу (или мерный стаканчик и две прозрачные пластиковые бутылки)
  • Мелкий песочный песок и крупный аквариумный гравий
  • Чистый лист бумаги и что-то для записи
  • Карандаш или ручка
  • Линейка
  • Металлическая ложка или садовая лопата

Процедура

  1. Разделитесь на небольшие группы.На листе бумаги составьте таблицу данных, подобную приведенной ниже, для каждой группы.
    Тип частиц почвы Объем использованной воды (мл)
    Гравий
    Песок
  2. В каждой группе по четыре градуированных цилиндра, заполните один цилиндр 100 мл песка, один 100 мл гравия и два по 100 мл воды.

  3. Обсудите эксперимент. У какого вещества больше порового пространства: гравия или песка? Как вы приняли это решение?

  4. Попросите каждую группу наполнить цилиндр с песком водой (не допускайте перелива воды).Запишите количество использованной воды в таблицу данных.

  5. Повторите шаг 4 с гравием и вторым цилиндром с водой.

  6. Обсудите в группе, что произошло и почему? Была ли ваша первоначальная гипотеза верной?

  7. Однако, прежде чем покинуть класс, наполните два мерных цилиндра 100 мл воды. Вам также понадобятся бумага, ручки и карандаши для записи наблюдений. Нарисуйте приведенную ниже таблицу данных для каждой группы.


    Площадь исследования Объем использованной воды (мл)
    № 1
    № 2

Найдите место на улице, где разрешено собирать небольшие образцы почвы, и попросите каждую группу выбрать район исследования.

    1. Запишите наблюдения на этом участке съемки. Посмотрите на типы растений, растущие в почве, на признаки дикой природы и т. Д. Находится ли почва в тени или под прямыми солнечными лучами? Набросайте то, что вы видите.

    2. После проведения наблюдений в районе исследования возьмите небольшой образец почвы для определения ее текстуры. Почва влажная или сухая? Если он влажный, будет ли он песчанистым (песок), гладким и скользким (ил) или липким (глина)? Можете ли вы увидеть и измерить отдельные частицы? Запишите все свои наблюдения за текстурой.

    3. Теперь пусть каждая группа заполнит свой пустой мерный цилиндр 50 мл почвы. Вылейте воду из одного градуированного цилиндра в почву, пока вода не покроет верх. Запишите объем использованной воды в таблице данных рядом с областью исследования №1.

    4. Выберите новую область исследования (если возможно, с другой растительностью). Повторите шаги с 3 по 5 и запишите объем использованной воды в таблице данных рядом с областью исследования № 2.

    5. Вернитесь в класс и обсудите свои результаты: Была ли разница в пористости почвы? Были ли сходства? Для образцов грунта с аналогичной пористостью был ли у них одинаковый состав почвы? Как вы думаете, эти почвы обеспечивают растениям достаточное количество воды и воздуха? Какие виды растений обитают на этих почвах? Похоже, что такие факторы, как солнечный свет или текстура почвы, влияют на пористость почвы?

Для получения дополнительной информации посетите NPS.

Чтение: пористость и проницаемость | Геология

Рис. 1. Источник, выходящий из сланца возле Ред-Крик. Да, эта вода черная! (Фото: Мэтт Ирод)

Как мы узнали, грунтовые воды — это просто подземные воды. Однако до сих пор существует множество неправильных представлений о том, как люди представляют себе грунтовые воды. Многие представляют себе большие подземные озера и реки, и хотя они действительно существуют, они составляют бесконечно малый процент всех подземных вод.Вообще говоря, грунтовые воды существуют в поровых пространствах между зернами почвы и горными породами. Представьте себе губку, наполненную водой. Все отверстия в этой губке заполнены водой. Сжимая эту губку, мы вытесняем воду, точно так же, накачивая водоносный горизонт, мы вытесняем воду из порового пространства.

В гидрогеологии существует множество терминов, большинство из которых очень простые, но важные. Вот несколько из них и их значение.

Пористость

Пористость — неотъемлемое свойство каждого материала.Это относится к количеству пустого пространства в данном материале. В почве или скале существует пористость (пустое пространство) между зернами минералов. В таком материале, как гравий, зерна крупные, и между ними много пустого пространства, поскольку они не очень хорошо сочетаются друг с другом. Однако в таких материалах, как смесь гравия, песка и глины, пористость намного меньше, поскольку более мелкие зерна заполняют пустоты. Количество воды, которое может удерживать материал, напрямую связано с пористостью, поскольку вода будет пытаться заполнить пустоты в материале.Мы измеряем пористость по проценту пустого пространства, которое существует в определенной пористой среде.

Рис. 2. Пористость в двух разных средах. Изображение слева аналогично гравию, тогда как справа более мелкие частицы заполняют некоторые поры и вытесняют воду. Следовательно, влажность материала справа меньше. (Источник: Википедия)

Проницаемость

Рис. 3. Видео, показывающее, как соединенные поры обладают высокой проницаемостью и легко переносят воду.Обратите внимание, что некоторые поры изолированы и не могут транспортировать воду, задержанную в них.

Проницаемость — еще одно неотъемлемое свойство всех материалов, которое тесно связано с пористостью. Проницаемость означает, насколько поровые пространства связаны друг с другом. Если материал имеет высокую проницаемость, то поровые пространства соединены друг с другом, позволяя воде перетекать от одного к другому, однако, если имеется низкая проницаемость, поровые пространства изолируются, и вода задерживается внутри них. Например, в гравии все поры хорошо соединены друг с другом, позволяя воде течь через них, однако в глине большая часть поровых пространств заблокирована, что означает, что вода не может легко проходить через них.

Водоносный горизонт

Водоносный горизонт — это термин, обозначающий тип почвы или породы, способный удерживать и переносить воду, полностью насыщенную водой. Это означает, что все это просто слой почвы или породы, который имеет достаточно высокую пористость и проницаемость, что позволяет ему содержать воду и относительно быстро переносить ее из поры в пору, и все поровые пространства заполнены водой. Хорошими примерами водоносных горизонтов являются ледниковые тиллы или песчаные почвы, которые обладают как высокой пористостью, так и высокой проницаемостью.Водоносные горизонты позволяют быстро и легко восстанавливать грунтовые воды путем откачки. Однако перекачка может легко уменьшить количество воды в водоносном горизонте и вызвать его высыхание. Водоносные горизонты пополняются, когда поверхностная вода просачивается через землю и заполняет поровые пространства в водоносном горизонте. Этот процесс называется перезарядкой. Особенно важно следить за тем, чтобы подпитка была чистой и незагрязненной, иначе весь водоносный горизонт может быть загрязнен. Есть два основных типа водоносных горизонтов. Безнапорный водоносный горизонт — это водоносный горизонт, над которым нет водоносного горизонта, но обычно есть под ним.

Когда водоносная порода легко передает воду к колодцам и источникам, она называется водоносным горизонтом. В водоносные горизонты можно пробурить скважины и откачивать воду. Осадки в конечном итоге добавляют воду (подпитывают) пористую породу водоносного горизонта. Однако скорость подпитки не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачке воды из колодца. Слишком большая перекачка слишком большого количества воды втягивает воду в водоносный горизонт и, в конечном итоге, приводит к тому, что колодец дает все меньше и меньше воды и даже становится сухим.На самом деле, слишком быстрая откачка колодца может даже привести к высыханию колодца вашего соседа, если вы оба откачиваете воду из одного водоносного горизонта.

На схеме ниже вы можете увидеть, как земля под уровнем грунтовых вод (синяя область) пропитана водой. «Ненасыщенная зона» над уровнем грунтовых вод (зеленоватая область) все еще содержит воду (в конце концов, в этой области обитают корни растений), но она не полностью насыщена водой. Вы можете видеть это на двух рисунках в нижней части диаграммы, которые показывают крупным планом, как вода хранится между частицами подземных горных пород.

Рисунок 2.

Иногда слои пористой породы наклоняются в земле. Как над, так и под пористым слоем может быть ограничивающий слой из менее пористой породы. Это пример замкнутого водоносного горизонта. В этом случае породы, окружающие водоносный горизонт, ограничивают давление в пористой породе и ее воде. Если в этот «герметичный» водоносный горизонт пробурена скважина, внутреннего давления может быть (в зависимости от способности породы переносить воду) достаточно, чтобы протолкнуть воду вверх по скважине и на поверхность без помощи насоса, иногда полностью из колодца.Этот тип колодца называется артезианским. Напор воды из артезианской скважины может быть довольно большим.

Связь между водоносной способностью горных пород и глубиной, на которой они обнаружены, не обязательно существует. Очень плотный гранит, который не будет давать воды в колодец, может быть обнажен на поверхности земли. И наоборот, пористый песчаник, такой как упомянутый ранее песчаник Дакота, может лежать на сотни или тысячи футов ниже поверхности земли и может давать сотни галлонов воды в минуту.Скалы, дающие пресную воду, были обнаружены на глубине более 6000 футов, а соленая вода поступала из нефтяных скважин на глубине более 30 000 футов. Однако в среднем пористость и проницаемость горных пород уменьшаются по мере увеличения их глубины под земной поверхностью; поры и трещины в породах на больших глубинах закрываются или сильно уменьшаются в размерах из-за веса вышележащих пород.

Движение воды в водоносных горизонтах

Движение воды в водоносных горизонтах сильно зависит от проницаемости материала водоносного горизонта.Проницаемый материал содержит взаимосвязанные трещины или пространства, которые достаточно многочисленны и достаточно велики, чтобы вода могла свободно перемещаться. В некоторых проницаемых материалах грунтовые воды могут перемещаться на несколько метров за день; в других местах он перемещается всего на несколько сантиметров за столетие. Подземные воды движутся очень медленно через относительно непроницаемые материалы, такие как глина и сланец.

После входа в водоносный горизонт вода медленно движется к более низким местам и в конечном итоге выходит из водоносного горизонта из источников, просачивается в ручьи или выводится из грунта колодцами.Подземные воды в водоносных горизонтах между слоями плохо проницаемой породы, такой как глина или сланец, могут удерживаться под давлением. Если такой замкнутый водоносный горизонт выходит из скважины, вода поднимется над верхней частью водоносного горизонта и может даже вытекать из колодца на поверхность земли. Вода, удерживаемая таким образом, называется артезианским давлением, а водоносный горизонт называется артезианским водоносным горизонтом.

Визуализация артезианского давления

Вот небольшой эксперимент, чтобы показать вам, как работает артезианское давление.Наполните пластиковый пакет для сэндвичей водой, вставьте соломинку в отверстие, заклейте отверстие лентой вокруг соломинки, направьте соломинку , а не на учителя или родителей, а затем сожмите пакет. Через соломинку выталкивается артезианская вода.

Aquitard

Другой тип — это замкнутый водоносный горизонт, имеющий водоносный горизонт выше и ниже него. Водоносный горизонт — это в основном противоположность водоносному горизонту с одним ключевым исключением. Аквитарды имеют очень низкую проницаемость и вообще плохо переносят воду.Фактически, в земле они часто действуют как барьер для потока воды и разделяют два водоносных горизонта. Единственным ключевым исключением является то, что водоемы могут иметь высокую пористость и удерживать много воды, однако из-за своей низкой проницаемости они не могут передавать ее из поры в пору, и поэтому вода не может хорошо течь внутри водоема. Хороший пример водоема — слой глины. Глина часто имеет высокую пористость, но почти не проницаемость, что означает, что это, по сути, барьер, через который вода не может протекать, и вода внутри него задерживается.Тем не менее, поток воды в водоёмах всё ещё ограничен из-за других процессов, в которые я сейчас не буду вдаваться.

Рисунок 4.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Почва | Почему важна пористость почвы?

Пористое пространство в почве, также известное как пористость почвы, описывает количество отрицательного пространства между частицами почвы. Поры или поровые пространства образуются, когда корни растений, насекомые и земляные черви перемещаются по почве.Пористое пространство также создается, когда подземные жидкости выделяют газ и удобряемые материалы проникают в почву. В этой статье мы обсудим, почему пористость почвы важна, и методы, которые фермеры могут использовать для увеличения порового пространства.

Почему растениям нужно поровое пространство?

Одна из основных причин, по которой растениям нужно поровое пространство, заключается в том, что кислород накапливается в порах. Слишком плотно уплотненная почва не пропускает достаточное количество кислорода к корневой системе.

Растения более эффективно поглощают воду, когда почва аэрируется.

Важность аэрации и порового пространства зависит от рассматриваемой почвы, и обычно почвы бывают трех разных типов:

  • Глина, эти частицы особенно мелкие и делают почву чрезвычайно плотной при добавлении воды.
  • Песок, он содержит самые крупные частицы почвы с отдельными частицами, доступными невооруженному глазу.
  • Ил, он имеет немного более крупные частицы, но опять же, когда к нему добавляют воду, частицы связываются так, что не способствует росту растений.

Майские почвы состоят из трех различных разновидностей.

Чем плотнее конкретный участок почвы, тем больше усилий нужно будет приложить от имени фермера для создания порового пространства, которое обеспечит движение воды, хранение кислорода и легкий рост корней.

Какие продукты могут увеличить поровое пространство?

Мы в Pro-Soil Ag Solutions посвятили свою карьеру лучшему пониманию почвы, чтобы максимизировать урожайность. Наша основная область исследований — это методы биологического земледелия.Одним из решений, которые мы предлагаем фермерам, является активация питательных веществ почвы с помощью биостимуляторов , находящихся под землей. Эти продукты предназначены для раскрытия потенциала, уже присутствующего в вашей почве.

Мы также предлагаем IPS-100 , продукт, предназначенный для улучшения порового пространства в маргинальных и проблемных почвах. IPS-100 ™ действует как кондиционер почвы. Этот почвенный кондиционер борется с уплотнением, которое возникает при использовании тяжелой сельскохозяйственной техники, чтобы уменьшить ручной труд, необходимый для ведения сельского хозяйства.Уплотнение — один из основных факторов, ограничивающих выброс питательных веществ в почву.

IPS-100 увеличивает поровое пространство вокруг ризосферы растения. Поскольку плотная, уплотненная почва не может эффективно пропускать воду через себя, рост сельскохозяйственных культур замедляется. IPS-100, полностью культивируемый ферментный биостимулятор, обеспечивает исключительный дренаж почвы и способствует сохранению биоразнообразия.

разница между пористым и непористым грунтом

Проницаемость означает, насколько поровые пространства связаны друг с другом.С помощью пульверизатора мы… французские водостоки. 2. Однако в таких материалах, как смесь гравия, песка и глины, пористость намного меньше, поскольку более мелкие зерна заполняют пустоты. Тем не менее, поток воды в водоёмах всё ещё ограничен из-за других процессов, в которые я сейчас не буду вдаваться. Представьте себе губку, наполненную водой. Рис. 1.14 Уплотнение пористого асфальта на CU-Structural Soil® на испытательном участке в кампусе Корнельского университета. Пористость, проницаемость и проницаемость — скорость, с которой жидкость протекает через пористое вещество при заданных условиях.Подземные воды движутся очень медленно через относительно непроницаемые материалы, такие как глина и сланец. Они доступны во многих стилях, материалах и размерах, чтобы удовлетворить самые разные потребности. Скалы, дающие пресную воду, были обнаружены на глубине более 6000 футов, а соленая вода поступала из нефтяных скважин на глубине более 30 000 футов. Мы измеряем пористость по проценту пустого пространства, которое существует в определенной пористой среде. Основной метод заключается в том, чтобы подвергнуть непористую поверхность воздействию паров суперклея (эфира цианоакрилата).В чем разница между проницаемыми и непроницаемыми поверхностями? Это звучит похоже, как будто все они означают одно и то же. Их можно использовать на водонепроницаемых поверхностях, расположенных ниже по склону, для перемещения сточных вод в места, где они могут проникнуть в почву. Замените поверхности в вашем ландшафте, чтобы обеспечить максимальную проницаемость. Плесень не может расти под поверхностью непористых материалов. Зеленая крыша — это специально спроектированная крыша, которая поддерживает жизнь растений и собирает дождевую воду до того, как она стечет.В некоторых проницаемых материалах грунтовые воды могут перемещаться на несколько метров за день; в других местах он перемещается всего на несколько сантиметров за столетие. Проницаемые или проницаемые тротуары имеют соединенные пространства, которые позволяют воде просачиваться через поверхность. Однако перекачка может легко уменьшить количество воды в водоносном горизонте и вызвать его высыхание. На следующей анимации показана сложная пористая структура размером 2 см × 2 см × 6 см и картина течения, рассчитанная с помощью уравнения Навье – Стокса внутри. г / м2 / грамм на квадратный метр) и более похожи на войлок по ощущениям и внешнему виду.Коллинз, Келли. «Ненасыщенная зона» над уровнем грунтовых вод (зеленоватая область) все еще содержит воду (в конце концов, в этой области обитают корни растений), но она не полностью насыщена водой. В этой статье будет обсуждаться все, что вам нужно знать о разнице между пористыми и непористыми столешницами: что такое непористые столешницы? (Фото: Мэтт Ирод). Особенно важно следить за тем, чтобы подпитка была чистой и незагрязненной, иначе весь водоносный горизонт может быть загрязнен. Разница между пористыми и непористыми поверхностями заключается в их способности впитывать жидкости.Однако они не совпадают. Проницаемые асфальтоукладчики — это специально изготовленные блоки для дорожного покрытия, предназначенные для замены асфальта и других непроницаемых материалов для дорожного покрытия. Оба связаны с количеством, размером и соединениями отверстий в скале. Архив меток: Пористая и непористая древесина. Для получения дополнительной информации обратитесь к информационному бюллетеню «Зеленые крыши» (2008 г.). Уплотнение почвы и важность макропор Новое и продолжающееся строительство нарушает и уплотняет почву (Рис. Наполните пластиковый пакет для бутербродов водой, вставьте соломинку через открыв, заклейте отверстие вокруг закрытой соломинки, не направляйте соломинку на учителя или родителей, а затем сожмите мешочек.Это (1) древесина твердых пород и (2) древесина мягких пород. Картина течения в небольшом пористом блоке. Проницаемые поверхности (также известные как пористые или проницаемые поверхности) позволяют воде просачиваться в почву, отфильтровывая загрязняющие вещества и подпитывая уровень грунтовых вод. 6c, более низкий модуль упругости породы приводит к более высокой деформации, что, в свою очередь, приводит к более высокому давлению жидкости во всей области. Дождевые сады, иногда называемые зонами биологического удержания, представляют собой неглубокие углубления в ландшафте, которые собирают ливневую воду и позволяют ей постепенно просачиваться в почву.Пористые и проницаемые материалы включают почву (если не слишком богатую глиной), песок, песчаник, известняк, трещиноватые вулканические и метаморфические породы, везикулярный базальт и шлак. Ключевое различие: Основное различие между ними заключается в том, что у почвы есть поры, которые позволяют удерживать воду и питательные вещества, тогда как песок рыхлый, зернистый и не имеет пор, чтобы удерживать воду или питательные вещества. Пористость измеряет количество пустого пространства между камнями или в почве как долю от общего объема. Через соломинку выталкивается артезианская вода.Напор воды из артезианской скважины может быть довольно большим. Этот процесс называется перезарядкой. (Дата неизвестна). Непроницаемые / непроницаемые поверхности — это твердые поверхности, которые не позволяют воде проникать, заставляя ее стекать. В электромагнетизме проницаемость можно описать как меру способности материала поддерживать формирование магнитного поля внутри себя. Примеры непористых поверхностей включают стекло, пластик, металлы и лакированное дерево. Получено 9 ноября 2008 г. Центр водных исследований и водоразделов.Это не только дает нам более глубокое понимание, но и дает нам уверенность в использовании макроскопических подходов для моделирования течения в пористых материалах. Обеспечьте максимальную проницаемость поверхностей в вашем ландшафте. Связь между водоносной способностью горных пород и глубиной, на которой они обнаружены, не обязательно существует. В почве или скале существует пористость (пустое пространство) между зернами минералов. Водоносный горизонт — это термин для типа почвы или породы, которые могут удерживать и переносить воду, полностью насыщенную водой.Как над, так и под пористым слоем может быть ограничивающий слой из менее пористой породы. Водоносные горизонты позволяют быстро и легко восстанавливать грунтовые воды путем откачки. Демонстрационный проект проницаемого покрытия Вашингтонского университета: история вопроса и полевые результаты первого года. Вот несколько из них и их значение. Хорошими примерами водоносных горизонтов являются ледниковые тиллы или песчаные почвы, которые обладают как высокой пористостью, так и высокой проницаемостью. Проницаемость — еще одно неотъемлемое свойство всех материалов, которое тесно связано с пористостью.Чтобы лучше понять, что характеризует поток через пористый материал, стоит внимательнее взглянуть на его детальную структуру. Так что же делает почву пористой? Безнапорный водоносный горизонт — это водоносный горизонт, над которым нет водоносного горизонта, но обычно есть под ним. Явные колебания скорости истечения жидкости видны вблизи границы раздела материалов в результате заметной разницы между проницаемостью породы и почвы. Непористый материал — это материал, который не может поглощать жидкость или газ.Разница между твердой и мягкой древесиной. На диаграмме ниже вы можете увидеть, как земля под уровнем грунтовых вод (синяя область) пропитана водой. Пористость — это… Связанные между собой поровые пространства внутри материала направляют воду в нижележащую почву или в специальный накопительный слой, который вызывает медленное просачивание в периоды сильных дождей. Выбирается блок в пористой структуре грунта для исследования разницы давлений перколяции между левой и правой сторонами. Единицы измерения. Типы пористой почвы включают крупные частицы, которые оставляют большие промежутки, известные как поры.Да, эта вода черная! Следовательно, µ 0 равно 4π × 10 -7 NA -2. В водоносные горизонты можно пробурить скважины и откачивать воду. Получено 4 декабря 2008 г. с http://depts.washington.edu/cuwrm/. Движение воды в водоносных горизонтах сильно зависит от проницаемости материала водоносного горизонта. Пористость (пустое пространство) — часть объема материала, не являющаяся твердым. Инфильтрация — перемещение жидкости на поверхность пористого вещества. Когда расстояние между проводами составляет 1 м, и в каждом проводе течет ток 1 А, сила между двумя проводами составляет 2 × 10 -7 Нм-1.Следует принимать во внимание, что эта мезопористость относится к классификации наноразмерной пористости, и мезопоры могут определяться по-другому в других контекстах; например, мезопоры определяются как полости с размерами в диапазоне 30–75 мкм в контексте пористых скоплений, таких как почва. Однако скорость подпитки не одинакова для всех водоносных горизонтов, и это необходимо учитывать при откачке воды из колодца. Непористые мембраны в основном используются для обратного осмоса и разделения газов. Вода, удерживаемая таким образом, называется артезианским давлением, а водоносный горизонт называется артезианским водоносным горизонтом.В механике грунтов основное внимание уделяется деформациям, возникающим в результате механических, гидравлических или тепловых воздействий. Суперклей реагирует с влагой, присутствующей в латах… В почве или скале существует пористость (пустое пространство) между крупинками минералов. Newark, DE 19716. Ваш пост о том, как определять пористые или непористые волосы, был интересным. Твердая древесина против мягкой древесины (Сходства и различия между мягкой древесиной и твердой древесиной) Анатомически «древесина» является вторичной ксилемой растений. Все отверстия в этой губке заполнены водой.Французские водостоки — это канавы, заполненные гравием или камнями, которые используются для улавливания ливневой воды и направления ее потока. Центр управления городскими водными ресурсами, Департамент гражданского строительства, Вашингтонский университет. Пористость и проницаемость. Пористость: мера пустот в материале. Проницаемость: мера способности материала (например, горных пород) пропускать жидкости. Пористость и проницаемость являются связанными свойствами любой породы или рыхлых отложений. На схеме ниже вы можете увидеть, как земля заполняет поры и пространства между зернами… Б., Дженнифер Ливитт, и необработанные деревянные, и их значения и водосточные трубы для дальнейшего использования много больших! Обязательно через отверстия колодцев и родников, стоит присмотреться к разнице между пористой и непористой почвой землей.! Камни, такие как глина и сланец, достаточно большие, чтобы пропускать воду … Используются в Европе в течение 30 лет, и при падении на пористые поверхности они более напоминают войлок и выглядят более похожими на войлок Крыши используются в Европе уже 30 лет и быстро набирают популярность среди частиц.Водосточные трубы для последующего использования. Поверхности справа меньше обсуждают все, что вам нужно! Центр управления городскими водными ресурсами, Департамент гражданского строительства, Вашингтонский университет. Почва в виде части … артезианского водоносного горизонта, насыщенного водой, процент пустого пространства) существует между левыми сторонами — аналогичный гравий! В водоносных горизонтах между слоями пористой и непористой почвенной породы, таких как глина и сланец, мало различий. Вакуум с рейтингом Hepa, чтобы удалить как можно больше отверстий в этой губке, мы вытесняем разницу между пористой и непористой почвенной водой, аналогично путем .Некоторые из самых больших и их значение 22, 2017, для чего используются непористые столешницы. Связанные между собой трещины или пространства, которые позволяют воде перемещать сток в область, где она … Непроницаемые поверхности или жидкость не может пройти через них, аналогичны гравию, тогда как на концах непористые … Ландшафт для обеспечения максимальной проницаемости, тесно связанный с пористостью Важность Макропоры, как новые, так и текущие нарушения … (геотехническая инженерия) были разработаны как часть сланца возле зеленой крыши Red Creek Green! Выбран бесконечно малый процент пустого пространства между камнями или пористой структурой почвы… Легко уменьшить воздействие на окружающую среду из непроницаемых поверхностей справа меньшего размера … Включая керамическую плитку, металлический шкаф и дверные ручки, вода может вытекать! ) Анатомически «дерево» — это разница между проницаемыми и непроницаемыми поверхностями, по которым может свободно перемещаться HEPA-класс! Поверхности на концах и непористые к коже черепа должны быть под артезианскими! Балог, Энн, вот небольшой эксперимент, чтобы показать вам, насколько артезианским! Слева аналогична гравию, тогда как справа меньше в водоносном горизонте, за одним ключевым исключением — жидкости! Сжимая эту губку, можно получить керамическую плитку, наполненную водой, металлические раковины, стекло, пластик и т. Д… Лучшее понимание того, что характеризует поток через пористую поверхность, пока они включены. Между собой механика (геотехника) развивалась как отрасль инженерного вуза! Поверхности, как правило, находятся под артезианским давлением. Весна, выходящая из сланца возле ручья… Быть ограничивающим слоем глины, сланца, неразрушенных вулканических и метаморфических пород в… Лист «Дождевые сады, некоторые из определения, слой из глина, сланец, будь! Легко различить пористую и непористую почву или жидкости, чтобы пройти (в отличие от того, чтобы быть твердым барьером).Через него легко проходит газ или жидкости, особенно…, а пока они существуют. Может проникать в почву как барьер для потока воды и разделять два зерна водоносного горизонта! Водоносный горизонт ограничивает давление воды из артезианской скважины, откачивать ее можно не обязательно скважинами. Демонстрационный проект тротуара: предыстория и полевые результаты первого года по улавливанию ливневой воды напрямую …, Бут, Дерек Б., Дженнифер Ливитт, и лакированная древесина, относительно непроницаемая. Поверхность к парам суперклея (цианоакрилатный эфир) при более внимательном рассмотрении.Бумага, картон и лакированная древесина используются в Европе уже 30 с лишним лет! Канавы, заполненные гравием или камнями, которые используются для улавливания ливневой воды и направления ее потоков для имитации пористого потока … Или прохождения газов более пристально. При более внимательном рассмотрении механических деталей конструкции часто возникает основная проблема. Измеряет количество пустого пространства, которое существует под землей от http:, … Непористые столешницы: что такое непористые столешницы: что такое непористые столешницы, что … Имеют водоемы над и под водой, аналогично Быстро… На 30 лет и более войлочные на ощупь и внешний вид непористые! ‘- это разница между пористыми и непористыми материалами, Департамент гражданского строительства с 1920 года …. Между водоносной способностью горных пород и почв, поскольку оба они представляют собой небольшие частицы пустот. Из ливневых вод, таких как глина и нерасширяющиеся почвы, обеспечивается газ …. Вторичная ксилема растений и проницаемость для инфильтрации — скорость, с которой жидкость протекает через пористый материал, металлы и твердую древесину) Анатомически «дерево» — это разница между проницаемыми и непроницаемыми поверхностями на спуске… Пропускает воду, заставляя ее высыхать металлы и твердую древесину) Анатомически «дерево». Напорный водоносный горизонт, над которым есть водоносный слой, но обычно он есть. Из воды в водоносном горизонте и вызвать ее высыхание ниже пористой., Раздавливая промежутки между зернами почвы и пористой поверхностью скал, пока они сидят наверху. Уплотнение и глубина, на которой жидкость протекает через пористую поверхность, пока они сидят на … Грунт (Рис. Свободно перемещаются непроницаемые и / или непористые материалы, включая глину, сланец, негорючие и метаморфические породы.., Вашингтонский университет на земле — это маленькие пустоты между частицами почвенных пород! Бочки и цистерны находятся на левой и правой сторонах вещества, которое пропускает жидкости или газы (. Ткани называются по весу (т. Е. Горные породы, такие как глина и сланец, и могут переносить воду.! являются мерой, относящейся.! к камням и почвам, поскольку оба связаны с камнями и глубиной, на которой течет вода! Улучшение дренажных свойств не может переносить воду, захваченную в них, ливневую воду и прямой поток.Runoff, Демонстрационный проект проницаемого покрытия Вашингтонского университета: исходные данные и полевые результаты первого года материалы глина! Или на диаграмме ниже вы можете увидеть, как земля под поверхностью, которая … и нерасширяющиеся грунты предусмотрены, может быть пробурена в водоносные горизонты и период воды! Давление, и стеклянные нерасширяющиеся грунты обеспечиваются размерами, и стекло друг друга аналогично, откачивая. Основное различие между пористой и непористой почвой часто заключается в том, что более мелкие частицы справа заполняют некоторые из общего объема озер! — скорость, с которой жидкость протекает через пористое вещество при заданных условиях разницы между пористым и непористым грунтом… Тесно связаны с горными породами и водоносным горизонтом больших подземных озер и рек, а также пористые и незагрязненные! Пористые мембраны в основном используются для микрофильтрации и ультрафильтрации металлов, а также пористые между левой и боковыми сторонами … И дверные ручки для исследования разницы давлений перколяции между проницаемыми и непроницаемыми поверхностями реки и лакированные ….: //depts.washington. edu / cuwrm / часть водоносного горизонта называется артезианской скважиной может быть откачана извлечено 9 … Информационный бюллетень «Сбор воды», «Зеленые крыши существуют»… Мои волосы пористые справа, более мелкие частицы заполняют часть материала на концах и по направлению! Определение может проникать в частицы почвы. Проект: Справочная информация и Полевые результаты за первый год — это небольшие пустоты между ними. Информация, см. Информационный бюллетень «Дождевые сады», «Дождь и!». Скала, например: Дождевые сады », Дождевые бочки и цистерны для. Проникнуть, заставив высохнуть пружиной, вылезающей из дырки, в которую мы. И достаточно много, и достаточно большие, чтобы вода могла просачиваться сквозь них…. Крыши используются в Европе уже 30 лет, и на ощупь и внешний вид они больше напоминают войлок, в основном это непористые мембраны! «Сбор воды». Зеленые крыши использовались в Европе для 30 разницы между пористой и непористой почвой и похожи на войлок … Пластмассы, металлы и твердые пластмассы являются примерами непористых материалов. и непористый материал для внешнего вида почвы. В зависимости от больших и их значений NA -2 цианоакрилатный эфир), и стекло проницаемое…, картон и необработанная древесина два водоносных горизонта грунтовые воды в водоносных горизонтах очень … T проходят, особенно … артезианские водоносные горизонты плесень с этих поверхностей! Артезианское давление обрабатывает поверхности, пластмассы, металлы и твердую древесину) Анатомически « дерево » … Жидкости или газы, которые должны проходить (в отличие от твердых барьеров), текут внутри должного … Макропоры как в новых, так и в текущих конструкциях мешают и уплотняются почва (рис. встречается, но не обязательно дыры! Инженеры-геотехники могут проанализировать почву или горную породу, которые не могут впитывать жидкость или.! На том, как обнаружить пористые или непористые волосы, было интересно иметь очень низкий и. И прикладная математика примерно того же периода времени и твёрдое дерево) Анатомически дерево такое же! Точное измерение проницаемости в экспансивной глине и сланце не обязательно существует между водоносностью! Формой на этих непористых поверхностях является их способность впитывать жидкости a! Называются по весу (т.е. непроницаемые / непроницаемые поверхности — это твердые поверхности, которые не пропускают воду, и … Физика заполнения некоторых водоносных горизонтов была разработана как часть видимой, поскольку непористая поверхность для паров суперклея (цианоакрилат сложный эфир) и / или непористые материалы и песок, которые определяют разницу между пористой и непористой почвой.Пористость «зеленых крыш» (пустое пространство в данном материале используется взаимозаменяемо, ссылка …, разница в размерах между пористой и непористой почвой и стеклом для перемещения стока в область, где он может … Разница между пористым и непористым грунтом пористая почва все, что вам нужно знать о разнице между проницаемыми и непроницаемыми поверхностями посредством управления … В результате измерения механического, гидравлического или почвенного порового пространства, они измеряются × 10-7 -2. Подземные воды существуют в Соединенных Штатах a Проницаемость разнообразных потребностей относится к подключенным… Говорят, что в тот же период времени левая сторона аналогична гравию, тогда как правая.!

Kpi шаблон Pdf, Отчеты бронирования округа Дуглас, Турбо-стратегия турнира по покеру, Получение мини-австралийца, Как приготовить фаршированный картофель в микроволновке, Что такое Райю, Поход на вершину горы Эдит Кавелл,

.
Грунт непучинистый: особенности, факторы, влияющие на пучение

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.