Пучинистые грунты — Блог Сергея Настаева

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.

Что такое пучинистые грунты, методы их определения, выбор типа фундамента

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.

[table id=245 /]

• 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.

[table id=246 /]

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.

Рекомендации по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах, от 01 января 1972 года

«Рекомендации по
проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах»
составлены по результатам научных исследований и обобщения
передового опыта фундаментостроения на пучинистых грунтах.

В
Рекомендациях изложены инженерно-мелиоративные,
строительно-конструктивные и термохимические мероприятия по борьбе
с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и
сооружений, а также даны основные требования к производству
строительных работ по нулевому циклу.

Рекомендации
предназначены для инженерно-технических работников проектных и
строительных организаций, которые осуществляют проектирование и
строительство фундаментов зданий и сооружений на пучинистых
грунтах.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Действие сил морозного
пучения грунтов ежегодно наносит народному хозяйству большой
материальный ущерб, заключающийся в снижении сроков службы зданий и
сооружений, в ухудшении условий эксплуатации и в больших денежных
затратах на ежегодный ремонт поврежденных зданий и сооружений, на
исправление деформированных конструкций.

В
целях снижения деформаций фундаментов и сил морозного выпучивания
Научно-исследовательским институтом оснований и подземных
сооружений Госстроя СССР на основании проведенных теоретических и
экспериментальных исследований с учетом передового опыта
строительства разработаны новые и усовершенствованы уже
существующие в настоящее время мероприятия против деформации
грунтов при их промерзании и оттаивании.

Обеспечение проектных
условий прочности, устойчивости и эксплуатационной пригодности
зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигается применением в
практике строительства инженерно-мелиоративных,
строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

Инженерно-мелиоративные
мероприятия являются коренными, поскольку они направлены на
осушение грунтов в зоне нормативной глубины промерзания и на
снижение степени увлажнения слоя грунта на глубине 2-3 м ниже
глубины сезонного промерзания.

Строительно-конструктивные
мероприятия против сил морозного выпучивания фундаментов направлены
на приспособление конструкций фундаментов и частично
надфундаментного строения к действующим силам морозного пучения
грунтов и к их деформациям при промерзании и оттаивании (например,
выбор типа фундаментов, глубины их заложения в грунт, жесткости
конструкций, нагрузок на фундаменты, анкеровки их в грунтах ниже
глубины промерзания и многие другие конструктивные
приспособления).

Часть предлагаемых
конструктивных мероприятий приведена в самых общих формулировках
без надлежащей конкретизации, как, например, толщина слоя
песчано-гравийной или щебеночной подушки под фундаментами при
замене пучинистого грунта непучинистым, толщина слоя
теплоизолирующих покрытий во время строительства и на период
эксплуатации и др.; более детально даются рекомендации по размерам
засыпки пазух непучинистым грунтом и по размерам теплоизоляционных
подушек в зависимости от глубины промерзания грунтов по опыту
строительства.

В
помощь проектировщикам и строителям приводятся примеры расчетов
конструктивных мероприятий и, кроме того, даны предложения по
заанкериванию сборных фундаментов (монолитное соединение стойки с
анкерной плитой, соединение на сварке и на болтах, а также
замоноличивание сборных железобетонных ленточных фундаментов).

Рекомендуемые для
строительства примеры расчетов по конструктивным мероприятиям
составлены впервые, а поэтому они не могут претендовать на
исчерпывающее и эффективное решение всех затронутых вопросов по
борьбе с вредным влиянием морозного пучения грунтов.

Термохимические
мероприятия предусматривают, главным образом, снижение сил
морозного выпучивания и величин деформации фундаментов при
промерзании грунтов. Это достигается применением рекомендуемых
теплоизоляционных покрытий поверхности грунта вокруг фундаментов,
теплоносителей для обогрева грунтов и химических реагентов,
понижающих температуру смерзания грунта и сил сцепления мерзлого
грунта с плоскостями фундаментов.

При назначении
противопучинных мероприятий рекомендуется руководствоваться в
первую очередь значимостью зданий и сооружений, особенностями
технологических процессов, гидрогеологическими условиями
стройплощадки и климатическими характеристиками данного района. При
проектировании предпочтение должно отдаваться таким мероприятиям,
которые исключают возможность деформации зданий и сооружений силами
морозного выпучивания как в период строительства, так и за весь
срок эксплуатации. Рекомендации составлены доктором технических
наук М.Ф.Киселевым.

1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие
Рекомендации содержат данные по проектированию и строительству
фундаментов зданий, промышленных сооружений и различного
специального и технологического оборудования на пучинистых
грунтах.

1.2. Рекомендации
разработаны в соответствии с основными положениями глав СНиП
II-Б.1-62 «Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования»,
СНиП II-Б.6-66 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на
вечномерзлых грунтах. Нормы проектирования», СНиП II-А.10-62 «Строительные конструкции и
основания. Основные положения проектирования» и СН 353-66
«Указания по проектированию населенных мест, предприятий, зданий и
сооружений в северной строительно-климатической зоне» и могут быть
использованы для инженерно-геологических и гидрогеологических
изысканий, выполняемых в соответствии с общими требованиями по
исследованию грунтов для строительных целей. Материалы
инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям
п.1.6 настоящих Рекомендаций.

Примечание. Рекомендации
не распространяются на площадки, где сезонное промерзание грунта
сливается с вечномерзлым грунтом.

1.3. Пучинистыми
(морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при
промерзании обладают свойством увеличиваться в объеме. Изменение
объема грунта обнаруживается в поднятии при промерзании и опускании
при оттаивании дневной поверхности грунта, в результате чего
наносятся повреждения основаниям и фундаментам зданий и
сооружений.

К
пучинистым грунтам относятся пески мелкие и пылеватые, супеси,
суглинки и глины, а также крупнообломочные грунты с содержанием в
виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм в количестве более
30% по весу, промерзающие в условиях увлажнения. К непучинистым
(неморозоопасным) грунтам относятся скальные, крупнообломочные с
содержанием частиц грунта диаметром менее 0,1 мм, менее 30% по
весу, пески гравелистые, крупные и средней крупности.

1.4. В зависимости от
гранулометрического состава, природной влажности, глубины
промерзания грунтов и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные
к деформациям при промерзании, по степени морозного пучения по
табл.1 подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые,
слабопучинистые и условнонепучинистые.

Таблица
1

Подразделение грунтов по степени морозной пучинистости

Примечания: 1.
Наименование грунта по степени пучинистости принимается при
удовлетворении одного из двух показателей или .

2. Консистенция глинистых
грунтов определяется по влажности грунта в слое
сезонного промерзания как средневзвешенное значение. Влажность
грунта первого слоя на глубину от 0 до 0,5 м в расчет не
принимается.

3. Величина , превышающая расчетную глубину промерзания
грунта в м, т.е. разность между глубиной залегания уровня грунтовых
вод и расчетной глубиной промерзания грунта, определяется по
формуле:

,

где — расстояние от планировочной отметки до
залегания уровня грунтовых вод в м;

— расчетная глубина промерзания грунта в м
по главе СНиП II-Б.1-62.

1.5. Приведенные в табл.1
подразделения грунтов по степени пучинистости на основании
показателя консистенции следует учитывать также возможные изменения
влажности грунта в слое сезонного промерзания как в период
строительства, так и за весь период эксплуатации зданий и
сооружений.

1.6. Основанием для
определения степени пучинистости грунтов должны служить материалы
гидрогеологических и грунтовых исследований (состав грунта, его
влажность и уровень грунтовых вод, которые могут охарактеризовать
участок застройки на глубину не менее удвоенной нормативной глубины
промерзания грунта, считая от планировочной отметки).

1.7. Основания и
фундаменты зданий и сооружений на пучинистых грунтах, подверженных
деформациям при промерзании и оттаивании, должны проектироваться с
учетом:

а) степени пучинистости
грунтов;

б) рельефа местности,
времени и количества выпадающих атмосферных осадков,
гидрогеологического режима, условий увлажнения грунтов и глубины
сезонного промерзания;

в) экспозиции
строительной площадки по отношению освещаемости солнцем;

г) назначения, срока
службы, значимости сооружений и условий их эксплуатации;

д) технической и
экономической целесообразности конструкций фундаментов,
трудоемкости и сроков возведения и экономии строительных
материалов;

е) возможности изменения
гидрогеологического режима грунтов, условий их увлажнения в период
строительства и за весь срок эксплуатации здания или
сооружения.

1.8. Объем и виды
гидрогеологических и грунтовых исследований предусматриваются в
зависимости от инженерно-геологических условий и стадии
проектирования общей программой изысканий, составляемой
проектно-изыскательской организацией и согласовываемой с
заказчиком.

2.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ

2.1. При выборе грунтов в
качестве оснований на строительной площадке следует отдавать
предпочтение непучинистым грунтам (скальным, щебенистым,
галечниковым, дресвяным, гравийным, пескам гравелистым, пескам
крупным и средней крупности, а также глинистым грунтам, залегающим
на возвышенных участках местности с обеспечением поверхностного
стока и с уровнем стояния грунтовых вод ниже планировочной отметки
на 4-5 м).

2.2. При проектировании
фундаментов под каменные здания и сооружения на сильно- и
среднепучинистых грунтах надлежит принимать столбчатые или свайные
фундаменты, заанкеренные по расчету на силу выпучивания и на разрыв
в наиболее опасном сечении, или же предусматривать замену
пучинистых грунтов непучинистыми на глубину сезонного промерзания.
Возможно также устройство подсыпки (подушки) из гравия, песка,
горелых пород и других дренирующих материалов под всем зданием или
сооружением слоем на расчетную глубину промерзания без удаления
пучинистых грунтов или только под фундаментами при надлежащем
технико-экономическом обосновании расчетом.

2.3. Основные
мероприятия, направленные против деформаций конструктивных
элементов зданий и сооружений при промерзании и пучении грунтов,
должны быть предусмотрены при проектировании оснований и
фундаментов.

В
тех случаях, когда проектом мероприятия против пучения не
предусмотрены, а гидрогеологические условия грунтов строительной
площадки в период выполнения работ по нулевому циклу изменились с
ухудшением свойств грунтов оснований, то авторский надзор должен
возбудить вопрос перед проектной организацией о назначении
мероприятий против пучения (осушение грунтов, уплотнение с
втрамбовыванием щебня и др.).

2.4. Прочность,
устойчивость и эксплуатационная пригодность зданий и сооружений на
пучинистых грунтах должны обеспечиваться инженерно-мелиоративными,
строительно-конструктивными и термохимическими мероприятиями.

3.
ИНЖЕНЕРНО-МЕЛИОРАТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

3.1.
Инженерно-мелиоративные мероприятия направлены на осушение грунтов
в слое сезонного промерзания и снижение влажности грунтов в
основании фундаментов в осенне-зимний период до их промерзания.

Примечание. При
проектировании и осуществлении мелиоративных работ необходимо
учитывать характер растительного покрова и требования к его
сохранению.

3.2. При проектировании
фундаментов на пучинистых грунтах надлежит предусмотреть надежный
отвод подземных, атмосферных и производственных вод с площадки
путем своевременной вертикальной планировки застраиваемой
территории, устройства ливневой канализационной сети, водоотводных
каналов и лотков, дренажа и других гидромелиоративных сооружений
сразу же после окончания работ по нулевому циклу, не дожидаясь
полного окончания строительных работ.

При составлении проектов
и выполнении в натуре работ по вертикальной планировке площадок,
сложенных пучинистыми грунтами, следует по возможности не изменять
естественных водостоков.

3.3. При планировочных
работах следует стремиться к минимальному нарушению природного
дерново-почвенного покрова, а на срезках, где позволяют условия,
поверхность грунта покрывать почвенным слоем толщиной 10-12 см с
последующим посевом многолетних дернообразующих трав.

3.4. Насыпной глинистый
грунт при планировке местности в пределах застройки должен быть
послойно уплотнен механизмами до объемного веса скелета не менее
1,6 т/м и пористости не более 40% (для глинистого
грунта без дренирующих прослоек). Поверхность насыпного грунта так
же, как и поверхность на срезке, должна покрываться почвенным слоем
и задерняться.

3.5. Уклон при твердых
покрытиях (отмостки, площадки, подъезды) должен быть не менее 3%, а
для задерненной поверхности — не менее 5%.

3.6. Для снижения
неравномерного увлажнения пучинистых грунтов вокруг фундаментов при
проектировании и строительстве рекомендуется: земляные работы
производить с минимальным объемом нарушения грунтов природного
сложения при рытье котлованов под фундаменты и траншей подземных
инженерных коммуникаций; тщательно послойно уплотнять грунты при
обратной засыпке пазух фундаментов и траншей ручными и пневмо- или
электротрамбовками; обязательно устраивать водонепроницаемые
отмостки шириной не менее 1 м вокруг здания с глиняными
гидроизолирующими слоями в основании или покрывать почвенным слоем
толщиной 10-12 см и задернять многолетними травами.

3.7. На строительных
площадках, сложенных глинистыми грунтами и имеющих уклон местности
более 2‰, при проектировании следует избегать устройства
резервуаров для воды, прудов и других источников увлажнения, а
также расположения вводов в здание трубопроводов канализации и
водоснабжения с нагорной стороны здания или сооружения.

3.8. Строительные
площадки, расположенные на склонах, должны быть ограждены от
стекающих со склонов поверхностных вод постоянной нагорной канавкой
с уклоном не менее 5‰ до начала земляных работ по рытью
котлованов.

3.9. Нельзя допускать при
строительстве скопления воды от повреждения временного водопровода.
При обнаружении на поверхности грунта стоячей воды или при
увлажнении грунта от повреждения трубопровода необходимо принять
срочные меры по ликвидации причин скопления воды или увлажнения
грунта вблизи расположения фундаментов.

3.10. При засыпке
коммуникационных траншей с нагорной стороны от здания или
сооружения необходимо устраивать перемычки из мятой глины или
суглинка с тщательным уплотнением для предотвращения попадания (по
траншеям) воды к зданиям и сооружениям и увлажнения грунтов вблизи
фундаментов.

3.11. Устройство прудов и
водоемов, которые могут изменить гидрогеологические условия
стройплощадки и повысить водонасыщение пучинистых грунтов
застраиваемой территории, не допускается. Необходимо учитывать
проектируемое изменение уровня воды в реках, озерах и прудах в
соответствии с перспективным генеральным планом.

3.12. Следует избегать
расположения зданий и сооружений ближе 20 м к действующим колонкам
для заправки тепловозов, обмывки автомашин, снабжения населения и
для других целей, а также не проектировать колонок на пучинистых
грунтах ближе 20 м к существующим зданиям и сооружениям. Площадки
вокруг колонок должны быть спланированы с обеспечением отвода
воды.

4.
СТРОИТЕЛЬНО-КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРОТИВ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИЙ И
СООРУЖЕНИЙ ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ И ПУЧЕНИИ ГРУНТОВ

4.1. Фундаменты зданий и
сооружений, возводимые на пучинистых грунтах, могут быть
запроектированы из любых строительных материалов, которые
обеспечивают эксплуатационную пригодность зданий и сооружений и
удовлетворяют требованиям прочности и долголетней сохранности. При
этом необходимо считаться с возможными вертикальными
знакопеременными напряжениями от морозного пучения грунтов
(поднятие грунтов при промерзании и осадка их при оттаивании).

4.2. При размещении
зданий и сооружений на строительной площадке необходимо по
возможности учитывать степень пучинистости грунтов с тем расчетом,
чтобы не могли оказаться под фундаментами одного здания грунты с
различной степенью пучинистости. При неизбежности строительства
здания на грунтах с различной степенью пучинистости следует
предусматривать конструктивные мероприятия против действия сил
морозного пучения, например, при ленточных сборных железобетонных
фундаментах устраивать по фундаментным подушкам монолитный
железобетонный пояс и др.

4.3. При проектировании
зданий и сооружений с ленточными фундаментами на сильнопучинистых
грунтах в уровне верха фундаментов надлежит предусматривать для
1-2-этажных каменных зданий по периметру наружных и внутренних
капитальных стен конструктивные железобетонные пояса шириной не
менее 0,8 толщины стены, высотой 0,15 м и над проемами последнего
этажа — армированные пояса.

Примечание.
Железобетонные пояса должны иметь марку бетона не менее 150,
арматуру с минимальным сечением, 3* диаметром 10 мм; с усиленным
стыкованием стержней по длине.
_______________
*
Текст соответствует оригиналу. — Примечание изготовителя базы
данных.

4.4. При проектировании
свайных фундаментов с ростверком на сильно- и среднепучинистых
грунтах необходимо учитывать действие нормальных сил морозного
пучения грунтов на подошву ростверка. Сборные железобетонные
подстеновые рандбалки должны быть монолитно связаны между собой и
уложены с зазором не менее 15 см между рандбалкой и грунтом.

4.5. Глубина заложения
фундаментов каменных гражданских зданий и промышленных сооружений
на пучинистых грунтах принимается не менее расчетной глубины
промерзания грунтов согласно табл.6 главы СНиП II-Б.1-62. В тех
случаях, когда влажность грунтов не повышается в период
строительства и эксплуатации зданий на слабопучинистых грунтах
(полутвердой и тугопластичной консистенции), глубина заложения
фундаментов должна приниматься при нормативной глубине
промерзания:

Какой фундамент на пучинистых грунтах лучше строить? |

Фундамент на пучинистых грунтах

Благодаря современным технологиям, которые применяются в возведении свайного фундамента, постройка зданий, учитывая при этом всем прочностные характеристики, выполняется в разы быстрее. Впрочем, вопрос о том, какой выбрать фундамент на пучинистых грунтах, все еще остается актуальным. Каждый отдельный вариант отличается, как преимуществами, так и своими недостатками. Впрочем, именно винтовые и железобетонные конструкции демонстрируют невероятную прочность и легко выдерживают оказываемые на них нагрузки.

Какой грунт относят к категории пучинистых? Пористые и содержащие много влаги. Весь процесс пучения начинается с того, что вода в почве замерзает. Вспоминаем школьную физику. Лед менее плотный, чем вода. Оттого занимает больший объем. Поэтому, чем больше влаги в почве, тем сильнее ее пучит. Представителями таких грунтов являются глина, суглинок, супесь. В них много пор. Вода через эти поры не просачивается, а задерживается. Один из объектов, где мы возводили фундамент на глине:

Компания Эндбери предполагает собственное производство металлических и железобетонных свай, поэтому о качестве составных материалов можно не волноваться. Пристальный контроль каждого отдельного этапа производства, а также использования лучших материалов, гарантирует исключительно лучший результат.

Особенности строительства на пучинистых грунтах

Пучинистые грунты – это почвенные массы, которые подвержены разрушением под воздействием низких температур. Разумеется, что это не может не оказывать разрушающее воздействие на будущие строения. Как правило, процессу разрушения в связи с низкими температурами подвержены рыхлые почвенные массы, в которых очень хорошо задерживается влага.

Перед началом строительства, необходимо исследователь почву и определить ее тип. Выделяют 5 типов почвы:

• Непучинистые. Сюда относится гравий, крупный песок, галька, а также те почвы, которые отлично фильтруют воду;
• Слабопучинистые. Наблюдаются на холмистых территориях, которые сильно увлажняются атмосферными осадками;
• Среднепучинистые. Местность с большими склонами, где очень хорошо задерживается большой объем влаги;
• Сильнопучинистые. Это заболоченная местность, где ситуация в разы усугубляется за счет воздействия грунтовых вод;
• Очень пучинистые. Это почвенные массы с чрезмерной пластичностью, которые находятся в обводненном состоянии.

Расчет интенсивности пучения

Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах начинается с подсчета интенсивности пучения почвенных масс на участке. Необходимые меры требуются для того, чтобы определить необходимую устойчивость основания, а также нейтрализовать разрушающее воздействие процесса пучения на основание и будущее строение.

Расчет осуществляется по следующей формуле – E = (H – h)/ h:

• Е – показатель пучения;
• Н – степень промерзания почвенных масс;
• h – уровень, где начинается промерзание.

Необходимые расчеты следует провести два раза – летом и зимой.

Выбор фундамента с учетом пучения грунта

Для строительства на пучинистых территориях рассматривают следующие виды оснований:

• Свайный – винтовой или ж/б. В данном случае крайне важно определить точную глубину промерзания. Стрежни устанавливаются ниже полученной отметки. Отлично подходит такое основание для возведения, как небольших строений, так и огромных промышленных объектов, которые могут располагаться, как на водянистых, так и на заболоченных участках;
• Столбчатый фундамент. Применяется исключительно для легких и очень легких построек, преимущественно хозяйственного назначения. Как правило, используется для этих целей мелкозагубленный ленточный фундамент под пучинистые грунты. Для жилого строительства такой вариант не подходит;
• Бетонный ленточный фундамент на пучинистых грунтах. Заглубляется ниже того уровня, где начинает промерзать грунт. Отличается небольшими затратами на возведение в сравнении с плитой. Применять его стоит очень осторожно. Крайне важно предварительно рассчитать абсолютно все возможные нагрузки. Только так удается исключить пучение грунта или снизить его до минимального уровня.

Винтовые и забивные сваи: какие лучше?

Основное преимущество свайных фундаментов заключается в том, что они позволяют возводить здания даже на той местности, где, казалось бы, сделать это просто невозможно. Конечно, незаглубенный ленточный фундамент на пучинистых грунтах или монолитный тип фундамента все еще востребован в строительстве, но ошибочно полагать, что здания на сваях менее устойчивы. К тому же, обустройство дома и даже огромного промышленного объекта, с использованием таких конструкций обойдется в разы дешевле. Плюс ко всему, выполнить все необходимые работы можно всего за один день.

Преимущества винтовых свай

Винтовые стержни выполнены в виде труб, которые производятся из стали. Имеют очень острый конус с лопастями, благодаря чему они могут легко ввинчиваться практически в любую почву. Исключением является только горная порода. Лопасти позволяют ускорить процесс сверления, а также способствуют уплотнению почвенных масс. Отличительная черта такого варианта – надежная фиксация элемента без дополнительных вмешательств. Возможно это благодаря тому, что в момент ввинчивания, никаких пустот вокруг установленных элементов не образовывается. Если доверить такую работу профессионалам, винтовые элементы продемонстрируют невероятную прочность.

К основным достоинствам винтовых свай можно отнести следующее:

• Простой монтаж;
• Доступная стоимость;
• Большой эксплуатационный период свай. Если была выполнена качественная обработка свай с использованием специальных составов, которые защищают сталь от возникновения коррозии, винтовые стержни смогут прослужить до 100 лет;
• Скорость монтажа. Достаточно одного дня, чтобы установить все необходимые элементы;
• Не требуется остановка процесса постройки для выполнения дополнительных работ. При ввинчивании свай, никаких пустот вокруг этих элементов не образовывается, поэтому можно сразу приступать к следующему этапу строительства;
• Выполнять работы можно в любое время года.

Преимущество забивных железобетонных свай

Железобетонные элементы способны создать очень прочную и надежную опору, которая защитит будущее строение от любых неприятностей. Устанавливаются железобетонные конструкции с помощью специальной техники, за счет чего они входят в почву без каких-либо трудностей. Отличительная особенность данного варианта заключается в том, что во время установки таких свай, поверхностный слой почвы не разрушается. Это значит, что тратить время и средства на вывоз строительного мусора не понадобится. Интересно, что одна такая свая способна выдержать колоссальные нагрузки – до 10 тонн веса. Благодаря этому, сомневаться в их прочности и выносливости не приходится.

К основным достоинствам таких свай можно отнести следующее:

• Невероятная несущая способность. Она в разы выше, чем у винтовых свай, так как всего один элемент способен выдержать колоссальную нагрузку – до 10 тонн;
• Здания, возведенные на ж/б сваях способы стоять столетия;
• Фундамент под пучинистые грунты на данных сваях обходится в разы дешевле, чем заливка монолитного фундамента;
• Если речь идет о небольшом строении, то возвести свайное поле можно буквально за один день;
• Применять ж/б стержни можно на любых типах грунта. Исключение – горная порода;
• Нет привязки к времени года. Возводить фундамент можно, как летом, так и зимой;
• Ж/б сваи не подвержены воздействию коррозии;
• Благодаря использованию специальной техники, такие сваи входят в поверхность, словно гвозди, а глубина достигает ниже отметки промерзания. Благодаря этому, в разы увеличивается устойчивость будущего строения.

Как снизить пучение грунта?

Когда строительство осуществляется на пучинистых грунтах, стоит рассматривать такой фундамент, для которого такой разрушающий процесс не будет представлять опасности. Впрочем, можно воспользоваться и альтернативным вариантом, а именно провести ряд особых мероприятий, которые будут направлены на снижение вспучивание грунта. К таким действиям можно отнести следующее:

• Заменить грунт на песок крупной фракции. Это эффективный, но очень трудоемкий процесс. Требуется не только вырыть глубокий котлован, но и закупить большое количество подходящего грунта. В итоге все выльется в очень большие затраты;
• Возвести ленточный фундамент ниже уровня промерзания грунта. Впрочем, процессы вспучивания все еще будут оказывать свое негативное воздействие, хоть в данном случае это будет наблюдаться только на боковые поверхности фундамента. Чтобы полностью исключить пагубное воздействие, потребуется хорошо утеплить основу дома. Разумеется, что это тоже повлечет за собой дополнительные расходы;
• Организовать отвод воды от дома. Делается это методом оборудования дренажной системы. Чтобы сделать это, необходимо будет изготовить отмостки и ливневую канализацию. Как и в случае с двумя предыдущими вариантами, это тоже станет причиной дополнительных трат.

Как видим, мероприятия по предотвращению пучинистости грунта требуют дополнительных затрат, что в свою очередь и растянет период строительства. Именно поэтому, лучше всего воспользоваться таким фундаментом, для которого процессы промерзания грунта не будут играть никакой роли.

Компания «Эндбери» занимается производством и установкой надежных свай, которые идеально подойдут для каждого отдельного объекта. Клиентам предлагается лучшее качество изделий, а также их установка с учетом всех требований в самые сжатые сроки.

Заключение

Сегодня винтовые и железобетонные сваи считаются более надежным вариантом для создания прочного основания под будущее здание. Впрочем, выбирая из этих двух вариантов, большинство специалистов отдают свое предпочтение именно второму. Несмотря на то, что железобетонные сваи сопровождаются дополнительными расходами, в итоге они способы обеспечить большую несущую способность. С их помощью можно возводить не только небольшие строения, но и многоэтажные здания, которые оказывают на почву очень большую нагрузку. Именно по этой причине ж/б сваи применяются и для возведения больших промышленных объектов.

Пучинистые грунты. Что это такое?

Грунты различного состава имеют различные способности накапливать влагу.

Наверняка, каждый сталкивался с тем, что глина становится вязкой и пластичной, впитывая в себя воду и задерживая ее, а песок, как и скальные составы пород, пропускают через себя воду достаточно свободно. Кристаллическая решетка воды при замерзании увеличивает ее объем, и грунт, содержащий большое количество воды, также приобретает дополнительный объем. В этом смысл понятия «морозное пучение».

Действие морозного пучения наносит значительный вред фундаментам сооружений и сокращает сроки эксплуатации зданий, возведенных на пучинистых грунтах. Отрицательное воздействие на фундамент проявляется только при стечении сразу всех факторов из перечисленных: грунт — пучинистый, температура — отрицательная, влажность грунта — определенная.

Отсюда и меры, которые необходимо принимать. Ведь действие морозного пучения, когда оно уже взаимодействует с фундаментом, сложно побороть. Среди мероприятий по снижению пучинистости грунта выделяют внесение добавок, изменяющих состав грунта, веществ, меняющих температуру замерзания грунта, изменение структуры грунта, а также полную замену грунта. Для изменения влажности грунтов применяют дренаж, мероприятия по снижению уровня грунтовых вод, вывод высоты участка из-под их воздействия (отсыпка), обеспечение оттока воды естественными способами. Снижения порога промерзания добиваются утеплением, обогреваемыми коммуникациями или подведенным обогревающим кабелем.

Кроме того, правильными решениями по изменению фундаментов и несущих элементов добиваются адаптации основания и здания в целом к восприятию сил морозного пучения. Поэтому, при оценке грунтов, подборе типа фундамента, его конфигурации, лучше выполнить необходимые анализы и расчеты. Это позволит на самом важном этапе возведения фундамента не совершить фатальных ошибок.

Источник: Пресс-служба компании «Fundament Prime»

Материалы по теме: ИГИ. Что это и зачем?

Как своими силами определить пучинистость грунта

Явления пучинистости грунта – очень опасные для фундаментов малоэтажных зданий процессы. Возникают они во влажных и влагонасыщенных пылеватых, мелкопесчаных и глинистых грунтах (глинах, суглинках, супесях) при их сезонном промерзании. Насыщенная водой масса при замерзании увеличивается. Это увеличение грунта называют морозным пучением грунта.

В глинах или мелких песках вода, из-за капиллярного эффекта, поднимается от уровня залегания грунтовых вод.

Поднятие воды достигает:

• в песках пылеватых – 0,51,1м;
• в супесях – 11,8м;
• в суглинках – 45,5м.

В крупнозернистых песках, гальке, щебне, гравии капиллярный эффект отсутствует, т.е. вода не поднимается, а грунт остаётся влажным строго на уровне грунтовых вод. Такие грунты считаются непучинистыми.

По степени пучинистости грунты делятся на:

• слабопучинистые – пучение около 4%;
• среднепучинистые – пучение около 8%;
• сильнопучинистые – пучение около 12%.

Так, при глубине промерзания 1,3м для сильнопучинистого грунта пучение составит: 1,3х12/100=0,16м, т.е. 16см. Пучинистость грунта зависит как от его состава, так и от уровня подземных вод.

Для того, чтобы определить на участке строительства уровень грунтовых вод (УГВ), необходимо откопать шурф глубиной до 2м. Если, со временем, вода в шурфе отсутствует, то садовым буром бурят скважину ещё на 1,5м. Если вода в скважине появилась, замеряют обычной планкой расстояние от поверхности грунта до УГВ.

Зная тип грунта (который также определяется визуально) и УГВ, можно определить степень пучинистости любого грунта.

Итак, слабопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для пылеватых песков – на 0,5м и менее;
• для супесей — на 1,0м и менее;
• для суглинков – на 1,5м и менее;
• для глин — на 2,0м и менее.

Среднепучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для супесей — на 0,5м и менее;
• для суглинков – на 1,0м и менее;
• для глин – на 1,5м и менее.

Сильнопучинистыми грунтами являются грунты, если УГВ находится ниже расчётной глубины сезонного промерзания:

• для супесей – на 0,3м и менее;
• для суглинков – на 0,7м и менее;
• для глин – на 1,0м и менее.

Следует обратить внимание, что смесь гравия или крупного песка с глиной или пылеватым песком будет в полной мере относиться к пучинистым грунтам.

Похожие материалы:

Новые материалы:

Предыдущие материалы:

Пучинистость грунтов и фундамент

Глава из книги «Малозаглубленный ленточный фундамент»

Пучинистость грунтов, вызывания способностью грунта удерживать воду в своей структуре,  является серьезным врагом ленточных фундаментов. Особенно критична неравномерная пучинистость подлежащих грунтов, приводящая к неравномерным нагрузкам на фундамент.  Чаще всего неравномерная пучинистость грунтов может быть вызвана наличием разнородных подлежащих грунтов под малозаглубленным ленточным фундаментом. Также неравномерная пучинистость может быть вызвана неравномерным прогревом почвы от солнца, разницей в утеплении грунта (в том числе при неравномерном укрытии грунта рядом с домом снегом), наличием отапливаемых и неотапливаемых помещений на одном фундаменте. Кроме глинистых грунтов, к пучинистым грунтам относятся пылеватые и мелкие пески, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу сезона промерзания влажность выше определенного уровня.

Перечень пучинистых грунтов по ГОСТ 25100-95 приведен в таблице: 

Таблица. Пучинистость грунтов.

Для обзора важнейших свойств грунтов и их пригодности для строительства мы предлагаем обратиться  к сводной таблице: 

Таблица. Характеристики грунтов (Таблица адаптирована из раздела R406.1 Международного строительного кода для жилых домов International Residential Code — 2006)

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Чем выше стоят грунтовые воды, тем больше будет расширяться грунт при замерзании. Способность удерживать и «подсасывать» воду из нижележащих слоев обеспечивается наличием в структуре грунта капилляр и подсосом ими воды. Грунт при расширении замерзающей водой (льдом) начинает увеличиваться в объеме.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 9-12%. Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Также выше пучинстость у грунтов с плохими дренажными характеристиками. При промерзании грунта сверху (от уровня земли или планировки) еще незамерзшая вода отжимается льдом в нижележащие слои грунта.

Если дренажные свойства грунта недостаточные, то вода задерживается и быстро промерзает, вызывая дополнительное расширение грунта. На границе раздела положительных и отрицательных температур могут намораживаться линзы льда, вызывая дополнительных подъем грунта.  Чем больше плотность грунта, тем меньше в нем капилляров и пустот (пор) где может задерживаться вода и, следовательно, меньше потенциал расширения при замерзании.

Малозаглубленный ленточный фундамент по определению закладывается на глубины сезоннопромерзающего слоя грунта. При замерзании грунта и начале его движения на фундамент начинает действовать сила, вектор которой приложен перпендикулярно к подошве фундамента (при условии, что подошва лежит в горизонте).

Под действием этой силы, приложение которой зачастую бывает  неравномерным по длине фундамента, фундамент и само здание может подвергаться также неравномерным перемещениям.   Кроме давления вверх, пучинистый грунт при замерзании может оказывать давление и по горизонтали, и по касательной к вертикальной плоскости ленты фундамента.

Сила морозного пучения зависит и от величины отрицательных температур и от продолжительности их действия. Максимальное морозное пучение грунта в России приходится на конец февраля –март.  Если вы строите ленточный малозаглубленный фундамент на сильнопучинстом грунте, вам придется думать, как снизить воздействие не только касательных составляющих сил морозного пучения, но также и их горизонтальных составляющих. Примерзающий к фундаменту грунт способен не только обеспечить боковое сжатие фундамента, но и его защемление силами бокового сцепления и подъем, что может вызвать деформацию фундамента (особенно критично для сборных ленточных  фундамент из блоков).  

Поэтому, если вы решаетесь строить малозаглубленный ленточный фундамент на сильно- или чрезмернопучинистом грунте, вам лучше выбрать в качестве фундамента жесткую монолитную железобетонную раму, а не сборный ленточный фундамент из блоков. К тому же придется повести ряд мероприятий по снижению силы трения между фундаментом и грунтом, и теплотехнические мероприятия для снижения сил морозного пучения.

Таблица. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, м.

Что можно сделать для уменьшения воздействия сил морозного пучения грунта на фундамент:

• Устроить хороший дренаж сезоннопромерзающего грунта вблизи фундамента.
• Обеспечить водоотведение ливневых и талых вод с помощью твердой или мягкой отмостки.
• Утеплить поверхность промерзающего грунта вблизи фундамента.
• Рассмотреть возможность засоления грунтов веществами, не вызывающими коррозии бетона и арматуры.

Самым простым и недорогим способом является горизонтальное утепление грунта  вокруг здания (о котором мы поговорим подробно ниже)  и вертикальное утепление ленточного фундамента.  Кроме снижения теплопотерь дома  (от 10 до 20%), утепление пенополистиролом подземной части фундамента играет еще и важную роль в снижении трения между грунтом и фундаментом при пучении и компенсации расширения грунта.

Важную роль в снижении пучинистости грунтов играет правильное дренирование. Для снижения сил морозного пучения требуется как можно сильнее обезводить грунт в непосредственной близости к малозаглубленному ленточному фундаменту. Для этого траншеи  для ленточного фундамента выкладываются геотекстилем, после отливки фундамента и выполнения гидроизоляции и утепления фундамента, на дно укладываются дренажные трубы кольцевого дренажа вокруг всего дома, и засыпаются дренажной смесью из песка и керамзита, либо просто песком.  Пристеночная дренажная мембрана также помогает отводить воду вглубь – к дренажным трубам.

В особо тяжелых грунтовых условиях можно прибегнуть к полной или частичной замене грунта, подлежащего и прилегающего к малозаглубленному ленточному фундаменту.

В отечественной строительной литературе вообще не рассматривается роль крупных лиственных деревьев в подвижках пучинистых грунтов. Между тем лиственные деревья способны серьезно влиять на режим водонасыщения грунтов.

ПОГОДА

ПОГОДА

ГЛАВА 6 (Выветривание и почва)

1. Выветривание — это термин, который описывает общий процесс разложения горных пород на поверхности Земли на такие вещества, как отложения, глины, почвы и вещества, растворенные в воде.

2. Процесс выветривания обычно начинается, когда земная кора поднимается тектоническими силами. После физического разрушения и химического разложения обнаженных горных пород в результате выветривания разрыхленные фрагменты горных пород и продукты преобразований уносятся в процессе эрозии .

3. Эрозия зависит от переносчиков, таких как ветер, реки, лед, снег и нисходящее движение материалов, которые уносят выветрившиеся продукты от области источника. По мере того как выветрившиеся продукты уносятся, свежие породы подвергаются дальнейшему выветриванию. Со временем гора или холм постепенно разрушаются.

4. Существует два типа выветривания:

(a) Химическое выветривание возникает в результате химических реакций между минералами в горных породах и внешними факторами, такими как воздух или вода.Кислород окисляет минералы до продуктов изменения, тогда как вода может превращать минералы в глины или полностью растворять минералы.

(b) Физическое выветривание — это когда горные породы разрушаются в результате механических процессов, таких как разрушение горных пород, замерзание и таяние или разрушение во время транспортировки по рекам или ледникам.

Факторы, влияющие на скорость выветривания

Свойства материнской породы

1. Минералогия и структура породы влияют на ее подверженность выветриванию.

2. Различные минералы выветриваются с разной скоростью. Основные силикаты, такие как оливин и пироксен, склонны к выветриванию намного быстрее, чем кислые минералы, такие как кварц и полевой шпат. Различные минералы демонстрируют разную степень растворимости в воде, так как одни минералы растворяются намного легче, чем другие. Вода растворяет кальцит легче, чем полевой шпат, поэтому кальцит считается более растворимым, чем полевой шпат.

3. Структура породы также влияет на ее подверженность выветриванию.Массивные породы, такие как гранит, обычно не содержат плоскостей ослабления, в то время как слоистые осадочные породы имеют плоскости напластования, которые можно легко разложить и пропитать водой. Поэтому выветривание в граните происходит медленнее, чем в слоистых осадочных породах.

Климат

1. Осадки и температура могут влиять на скорость погодных условий в скалах. Высокие температуры и обильные осадки увеличивают скорость химического выветривания.

2. Скалы в тропических регионах, подверженные обильным дождям и жарким температурам, выдерживаются намного быстрее, чем аналогичные породы, обитающие в холодных и засушливых регионах.

Почва

1. Почвы влияют на скорость выветривания горных пород. Почвы удерживают дождевую воду, поэтому камни, покрытые почвой, подвергаются химическим реакциям с водой намного дольше, чем камни, не покрытые почвой. Почвы также являются домом для разнообразной растительности, бактерий и организмов, которые создают кислую среду, которая также способствует химическому выветриванию.

2. Минералы в горной породе, закопанной в почву, поэтому разрушаются быстрее, чем минералы в горной породе, находящейся на воздухе.

Продолжительность воздействия

1. Чем дольше порода подвергается воздействию факторов выветривания, тем выше степень изменения, растворения и физического разрушения. Потоки лавы, которые быстро погребаются последующими потоками лавы, менее подвержены выветриванию, чем поток, который остается открытым для элементов в течение длительных периодов времени.

Химическое выветривание

Химическое выветривание — это процесс, при котором минералы в горной породе могут превращаться в глины, окисляться или просто растворяться.

Некоторые примеры химического выветривания

(а) Преобразование силикатов в глины

(б) Растворение полезных ископаемых

(c) Окисление

Преобразование силикатов в глины

1. Силикаты составляют почти все минералы магматических пород, а также являются важными компонентами метаморфических пород. Однако не все силикаты выдерживают процессы выветривания и переходят в осадочные породы.

2.Силикаты + вода = Глины + растворенный SiO ₂ и растворенные катионы (K ⁺ , Na ⁺ и т. Д.)

Силикаты = полевой шпат, слюда и амфибол (но не кварц)

3. Рисунок 6.3 : Химическое выветривание может включать разрушение породы на фрагменты из-за превращения силикатов в глины. Например, взаимосвязанные силикатные зерна в свежем граните постепенно разлагаются вдоль границ кристаллов из-за превращения в глины.Со временем вокруг границ открываются трещины, порода ослабевает и легко распадается.

4. Рис. 6.4 : Процесс разложения силикатов аналогичен завариванию кофе. Вода растворяет часть твердого вещества, оставляя после себя измененный материал и образуя раствор, содержащий вещества, извлеченные из исходного твердого вещества (кофейная гуща).

5. Тип образовавшейся глины зависит от состава исходного силиката

(a) Полевые шпаты + вода = глины, богатые алюминием (каолинит) + SiO ₂ + K ⁺ + Na ⁺

(b) Силикаты с высоким содержанием железа, магния + вода = глины с высоким содержанием железа и магния + растворенные компоненты

6. Рис. 6.6 : Превращение силикатов в глины увеличивается, когда вода слегка кислая. Угольная кислота образуется в результате смешивания дождевой воды с диоксидом углерода в атмосфере в результате реакции CO ₂ + H ₂ O = H ₂ CO ₃ . Кислотная дождевая вода вступает в реакцию с минералами на обнаженной поверхности скалы.

7. При реакции силикатов с угольной кислотой и водой образуются глины, а также выделяются Si и некоторые катионы в воду в виде растворенных компонентов:

силикат + угольная кислота + вода = глина + растворенный SiO ₂ + растворенные катионы (K ⁺ , Na ⁺ и т. Д.) + растворенный бикарбонат

8. Растворенные катионы уносятся дождевыми и речными водами и в конечном итоге переносятся в океаны.

9. В тропических регионах глины могут далее реагировать с водой с образованием боксита (гидроксида алюминия), руды, которая является основным источником алюминия.

силикаты + вода = глины + больше воды = бокситы

10. Рисунок 6.5 : По мере того, как выветривание разрушает породу на более мелкие частицы, площадь поверхности увеличивается, так что процесс химического выветривания ускоряется.

Растворение минералов

1. Слабокислая дождевая вода может также вступать в реакцию с несиликатами в горных породах или почве. Например, угольная кислота может растворять карбонаты, такие как кальцит, так что все составляющие переходят в раствор.

CaCO ₃ + H ₂ CO ₃ = Ca ²⁺ 2HCO ₃ ^—

2. Галит растворяется непосредственно в воде

NaCl = Na + + Cl-

Химическое выветривание посредством окисления

1.Окисление включает в себя соединение определенных металлов (в частности, Fe) с кислородом в процессе похищения электронов. Во время окисления такие металлы, как Fe, теряют один или несколько электронов на кислород.

металл + кислород = оксид металла

4Fe + 3O ₂ = 2Fe ₂ O ₃

2. Железо также может растворяться в воде в виде катионов. Растворенный Fe может существовать в двух степенях окисления; Fe ²⁺ — Fe ³⁺ (высший).

3. Рисунок 6.8 : Fe-содержащие силикаты, такие как пироксен, при растворении в воде выделяют Fe ²⁺ в раствор. Затем Fe ²⁺ окисляется O ₂ в воде до Fe ³⁺ , который, в свою очередь, соединяется с кислородом в воде и осаждается из раствора в виде гематита оксида железа.

4. Рис. 6.9 : Минералы оксида железа широко распространены и имеют характерные красные и коричневые цвета, которые можно увидеть в отложениях пустынь и красных почвах во влажных регионах.

Устойчивость обычных минералов в условиях атмосферных воздействий

1. Таблица 6.2. : Оксиды железа, гидроксиды алюминия, глинистые минералы и кварц являются наиболее стабильными продуктами выветривания, тогда как хорошо растворимые минералы, такие как галит, являются наименее стабильными. Силикаты попадают в средний диапазон. Стабильность силикатов противоположна серии реакций Боуэна, в которой последние кристаллизовавшиеся минералы (кварц и полевые шпаты с высоким содержанием калия и натрия) более стабильны, чем ранние кристаллизованные минералы (оливин и пироксен).

2. Наиболее распространенными силикатами в обломочных осадочных породах являются кварц, калиевые, натриевые полевые шпаты и слюды. Амфиболы, пироксен, оливин и кальциевый полевой шпат почти никогда не встречаются в осадочных породах.

Физическое выветривание

Физическое выветривание — это когда горные породы разрушаются механическими процессами.

Механические процессы

(a) Рис. 6.11 : Естественные зоны слабости: плоскости напластования, трещины, суставы.При эксгумации камни иногда расширяются.

(b) Рис. 6.12 : Активность организмов: корни деревьев могут проникать в трещины в скале и расширять их.

(c) Рис. 6.13: Морозный клин — это разрыв, возникающий в результате расширения замерзающей воды в трещинах.

(d) Кристаллизация минералов: минералы (кальцит, гипс и т.д.) кристаллизуются из растворов в трещинах горных пород, заставляя трещины расширяться.

(e) Чередование тепла и холода: часто встречается в пустынных регионах, где бывают жаркие дни и холодные ночи.Многократное расширение и сжатие породы во время нагрева и охлаждения.

(f) Рис. 6.14 : Отслоение — это физический процесс, при котором большие плоские или изогнутые пласты породы разрушаются и отделяются от обнажения.

(g) Рис. 6.15 : Сфероидальное выветривание включает растрескивание и расщепление изогнутых слоев от сферических валунов. Иногда эти изогнутые слои отпадают, как кожица с лука.

Почвы

1.Почвы могут образовываться на месте в виде остатков, оставшихся после выветривания.

2. Почвы могут также образовываться из транспортируемого материала, полученного из других мест и отложенного в низине или бассейне.

3. Остаточные почвы развиваются на равнинах и низинах с умеренными или пологими склонами и состоят из рыхлого неоднородного материала, оставшегося после выветривания. Этот материал может включать частицы материнской породы, глинистые минералы, оксиды металлов и органические вещества. Этот рыхлый материал в совокупности называется реголит , тогда как термин почва зарезервирован для самого верхнего слоя, который содержит органическое вещество.

Профиль почвы

1. Рис. 6.17 : Почвы можно сгруппировать в три основных горизонта.

2. Горизонт А является самым верхним слоем и обычно имеет толщину в метр или два. Верхняя часть горизонта А часто богата органическими веществами, называемыми гумусом , и может также содержать неорганические вещества, такие как нерастворимые глины и кварц. Для развития горизонта А могут потребоваться тысячи лет, в зависимости от климата и активности растений и животных.Это слой, который поддерживает посевы и другие типы растительности.

3. Растворимые минералы, выщелоченные из горизонта A, осаждаются в горизонте B, горизонт в виде кальцита, кварца, гипса, солей и / или оксидов железа. Эти осажденные минералы часто накапливаются в небольших стручках, линзах и покрытиях. В горизонте B органическое вещество мало.

4. Самый нижний слой составляет С-горизонт и состоит из трещин и разного выветривания коренных пород, смешанных с глинами.

Различные типы почв

1. Почвы могут значительно различаться по цвету и составу. Конкретный тип почвы, производимой в регионе, зависит от доступных материалов, климата, а также времени.

Латерит

1. Рис. 6.18a : Латерит — темно-красная почва, встречающаяся в тропических регионах и часто встречающаяся на основных вулканических породах.

2. Высокие температуры, обильные осадки и влажность в тропических регионах привели к экстремальному химическому выветриванию.В результате полевые шпаты и другие силикаты полностью изменились, в то время как кремнезем и кальцит интенсивно вымываются из почвы.

3. Верхняя зона латерита состоит из нерастворимого осажденного железа и других оксидов, а также небольшого количества кварца.

4. В лучшем случае, только очень тонкий слой органического вещества находится в верхней части почвы, чтобы поддерживать растительность джунглей. Когда растительность джунглей очищается, гумус быстро окисляется и вскоре исчезает. По этой причине латерит можно интенсивно выращивать только в течение нескольких лет после расчистки, а затем от него нужно отказаться.

Педокали

1. Рис. 6.18c : Цветоносы — преобладающие почвы в засушливых регионах, где осадки и растительность редки. В результате происходит очень незначительное химическое выветривание, изменяющее первоначальную минералогию. Почвы почв в целом очень редкие.

2. Горизонт А обычно выщелачивается и может поддерживать только ограниченную пустынную растительность.

3. Большая часть почвенной воды всасывается у поверхности и испаряется между дождями, оставляя после себя выпавшие в осадок конкреции и гранулы карбоната кальция в основном в горизонте B.

Педальферы

1. Рис. 6.18b : Педальферные почвы встречаются в умеренном климате с умеренным и большим количеством осадков. Относительно толстый, богатый органическими веществами слой делает педали удобными для сельского хозяйства. Педальферы обычно образуются на гранитной коренной породе, основном типе скал в этих регионах.

2. Верхний и средний слои педалей содержат большое количество нерастворимых минералов, таких как кварц, глинистые минералы и продукты изменения железа. Все растворимые материалы, особенно карбонат кальция, были выщелочены.

Общая классификация

1. Классификация почв на самом деле сложнее, чем представлено, особенно с учетом значительных различий в коренных породах. Некоторые из этих категорий могут быть связаны с ранее обсужденными типами почв.

.

2 MHCTEPCTBO OEO POECCOHAHOO OPAOBAH POCCCO EEPA BOPOHEC OCAPCTBEHH HBEPCTET aepa acoo a Meoece yaa no aucoy

Страниц: | 1 || 3 | 4 |

Чтение текста ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ И ВЛИЯНИЕ ПАРНИК Атмосфера — это слой газа, окружающий Землю. Состав атмосферы зависит от расстояния от поверхности земли. Слой у поверхности — тропосфера — содержит воздух, которым мы дышим, который на 78 процентов состоит из азота, 2,1 процента кислорода, 0,03 процента диоксида углерода и 1 процент инертных газов, таких как аргон.

Также присутствуют водяной пар, мелкие частицы пыли и незначительное количество других газов, таких как гелий, озон, закись азота и метан. Стратосфера (от 15 до километров над уровнем моря) содержит разреженный холодный воздух с меньшим количеством кислорода и без пыли и водяного пара. Ионосфера содержит очень тонкий воздух и электрически заряжает частицы, отражающие электромагнитные волны. Мы используем ионосферу для отправки радиосигналов вокруг Земли.

В нижней части стратосферы находится полоса теплого газа, называемая озоновым слоем (на высоте от 15 до 40 километров над уровнем моря.Озон поглощает очень коротковолновое ультрафиолетовое излучение — вредные, жгучие лучи солнца. Эти лучи убивают растения и вызывают ожоги, рак кожи и катаракту у животных и человека. Озоновый слой защищает нас от этих разрушительных воздействий. Хлорфторуглероды, созданные человеком, расщепляют молекулы озона. ХФУ присутствуют в некоторых аэрозолях (таких как дезодоранты, лаки для волос и чистящие жидкости, а также в охлаждающем механизме холодильников. ХФУ уже создали большую дыру в озоновом слое. ХФУ также способствуют парниковому эффекту.Производство новых продуктов, содержащих ХФУ, медленно сокращается в большинстве стран, но это происходит недостаточно быстро.

Другой экологической проблемой атмосферы является парниковый эффект. Энергия солнца приходит в виде коротковолнового излучения; часть этого отражается в облаках и верхних слоях атмосферы, а часть поглощается землей. Около 5 процентов энергии отражается от поверхности Земли в виде длинноволнового излучения. Определенные газы в верхних слоях тропосферы — особенно углекислый газ, метан и CFC — отражают это длинноволновое излучение обратно на Землю.Парниковый эффект очень важен, если бы его не было вообще, температура на планете была бы на 40 градусов ниже, а океаны замерзли бы.

Но усиление парникового эффекта (вызванное увеличением концентрации парниковых газов в атмосфере) может привести к глобальному предупреждению с катастрофическими последствиями. Более высокие средние температуры, вызванные глобальным потеплением, могут вызвать резкие изменения погоды. Повышение средней температуры Земли всего на один или два градуса, вероятно, растопит большие ледяные пространства в Арктике и Антарктике и повысит уровень моря, любые густонаселенные регионы будут навсегда затоплены.Многие крупные населенные пункты мира могут стать непригодными для проживания.

Около миллиарда человек потеряют свои дома и станут экологическими беженцами. На двуокись углерода приходится 55 процентов парникового эффекта. ХФУ составляют 17 процентов; метан на 15 процентов и закись азота на 5 процентов. Двуокись углерода естественным образом присутствует в атмосфере. Но он также образуется при горении живых существ, поэтому он является побочным продуктом промышленных процессов, в которых используются ископаемые виды топлива (уголь, газ или нефть), и автомобилей, которые сжигают бензин или дизельное топливо.Метан также является природным газом, который образуется при разложении живых существ в отсутствие кислорода. Метан в атмосфере распадается относительно быстро. Закись азота в атмосфере поступает от бактерий, находящихся под поверхностью земли, которые превращают нитраты в почве в азот и закись азота. Уровни закиси азота в воздухе будут продолжать расти в течение многих лет, потому что в почве уже есть большой резервуар искусственных нитратов.

Мы не можем видеть, слышать, ощущать вкус или запах земной атмосферы, но она обеспечивает жизненно важный кислород, защищает нас от вредного солнечного излучения и стабилизирует земной климат.

Загрязнение уже вызвало большую дыру в озоновом слое и увеличило глобальное потепление. Мы должны попытаться сократить выбросы парниковых газов сегодня, а не ждать еще 10–15 лет, пока явление глобального предупреждения не станет абсолютно очевидным.

Активный словарь:

тропосфера po ocepa [tr psfi] азот ao [naitrid n] кислород copo [ksid n] диоксид углерода ye ca [ka: bn daiksaid] аргон апо [a: qn] пар c ap c [veip] метан ea [meein] [strt usfi] стратосфера c pa ocepa [ainsfi] ионосфера o ocepa хлорфторуглерод [kl ffluor ka: bn] xop opyepo fluid [flu: id] oc deg степень payc [diqri:] густонаселенные регионы yc o acee e pa о [хевили п пьюлейтид рид нс] беженец ээ э [refju: di:] учет ака [каунт ф] ископаемое топливо co aeoe oo [фосл фьюл] [брейк даун] разбей папья Упражнения:

1.Найдите английские эквиваленты русских слов:

1. a) пыль b) дымка c) мокрый снег 2. aa) замерзание b) таяние c) прохладное 3. po oc oa) производство b) производство c) выход 4. ac aa) count б) счет в) бесчисленное количество 5. ааа) смотреть б) защищать в) протектор 2. Сопоставить следующие слова и словосочетания с русскими эквивалентами из столбца напротив:

1. окружить а) ас а 2. поверхность б) по cxo, cya c 3. частица c) oo poy 4. искусственно созданная d) oec ea 5. встречается e) poxa 6. средняя f) cc 7.побочный продукт g) paaa a coc ae ac 8. ископаемое топливо h) время работы 9. обеспечивает i) epoe oo 10. выбросы j) cpe 11. отсутствие k) цикл 12. разложение l) opya 13. cool oepx oc 3. Найдите правильное определение следующих слов:

1. парниковый эффект а) температура земли 2. глобальная температура б) постепенное повышение температуры воздуха в нижних слоях атмосферы в результате накопления таких газов, как двуокись углерода, метан, закись азота, хлорфторуглероды 3.ископаемое топливо c) большой переток воды 4. выбросы d) изменение в другую форму 5. наводнение e) произойдет, произойдет 6. преобразование f) любое природное топливо, такое как природный газ, нефть, уголь 7. возникнет g ) выброс в атмосферу какого-либо вещества, тепла, света, газа, излучения и т. д.

3. Внимательно прочитав текст, скажите, верны ли следующие утверждения или нет:

1. Воздух, которым мы дышим, состоит в основном из кислорода.

2. В ионосфере воздух тоньше, чем в стратосфере.

3. Хлорфторуглероды являются основным фактором парникового эффекта.

4. Без парникового эффекта климат на Земле был бы намного холоднее.

5. Солнечная энергия достигает Земли в виде инфракрасного излучения.

6. Если температура поднимется на один или два градуса, уровень моря будет повышаться примерно на 2 миллиметра в год.

5. Ответьте на вопросы:

1. Что такое атмосфера 2. Что содержит тропосфера 3. Стратосфера содержит разреженный, холодный воздух с меньшим количеством кислорода, без пыли или водяного пара, не так ли 4.Что поглощает озон 5. Какой слой защищает нас от разрушительного воздействия 6.

Какие лучи убивают растения и вызывают ожоги, рак кожи и катаракту у животных и человека 7.

Где бессмысленно возникают СХУ 8. Что такое парниковый эффект 9 . Какова причина парникового эффекта 10. Где в природе встречается углекислый газ 11. Что дает нам атмосфера 12. Нужно ли нам ждать еще 15 лет, пока явление глобального предупреждения станет абсолютно определенным 6. Скажите, какие факты приводятся в тексте были для вас новыми.

7. Перескажите текст, используя в качестве плана следующие утверждения:

1. Состав атмосферы;

2. озоновый слой;

3. Хлорфторуглероды химического происхождения расщепляют молекулу озона;

4. Другой экологической проблемой атмосферы является парниковый эффект;

5. более высокие средние температуры, вызванные глобальным потеплением, могут вызвать резкие изменения погоды;

6. Земная атмосфера обеспечивает жизненно важный кислород, защищает нас от вредного излучения.

8. Укажите количество связей между озоновым слоем и парниковым эффектом.

Чтение текста ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУХА В прошлом загрязнение воздуха в промышленно развитых странах вызывало видимую дымку, называемую смогом. Смог — это смесь различных загрязняющих веществ (в основном газообразного диоксида серы и частиц сажи) и водяного пара в неподвижном холодном воздухе. Это происходит в необычных погодных условиях, когда есть температурная инверсия, то есть слой холодного воздуха у земли с слоем более теплого воздуха над ним.В нормальных погодных условиях воздух у земли теплее, чем воздух выше; теплый воздух поднимается вверх, и воздух циркулирует. При инверсии температуры воздух не циркулирует, поэтому загрязняющие вещества задерживаются у земли. Когда эти загрязнители соединяются с туманом, они образуют видимую взвесь в воздухе, известную как смог. Основными источниками диоксида серы являются сажа и ископаемое топливо, особенно уголь. Нефть, природный газ и каменный черный уголь производят гораздо меньше диоксида серы, чем мягкий бурый уголь.Смог на основе серы редко возникает в развитых странах, но он является основным источником загрязнения в новых индустриальных странах. Диоксид серы также испускается вулканами при их извержении; этот природный диоксид серы может вызвать те же экологические проблемы, что и промышленные выбросы.

Смог очень вреден для здоровья. Водяной пар соединяется с диоксидом серы с образованием серной кислоты и с монооксидом азота с образованием азотной кислоты. Загрязнение воздуха в верхних слоях атмосферы не вызывает смога, но имеет другие вредные последствия.Серная и азотная кислоты переносятся воздушными потоками на большие расстояния и становятся кислотными дождями. Кислотные дожди наносят вред посевам и лесам, уничтожают водную жизнь в озерах, реках и разрушают здания. В регионах из песчаника или известняка определенные химические вещества в породе (например, карбонат кальция) снижают кислотность воды. Это называется естественной буферизацией. Но если озеро расположено на нерастворимой или кислой породе, такой как гранит, естественной буферизации не будет, и кислотность воды останется высокой.Ученые пытались искусственно снизить кислотность озер, добавляя в воду химические вещества, но это намеченное средство иногда еще больше нарушает экологический баланс. Кислотный дождь разрушает здания, разъедая металл и растворяя камень; некоторые важные исторические памятники смываются кислотными дождями.

Озоновый слой в верхних слоях атмосферы защищает нас от солнечной радиации, но озон на уровне земли является основным загрязнителем воздуха. Он вызывает заболевание грудной клетки, особенно астму, и раздражает глаза и кожу.Озон на уровне земли исходит от автомобилей. Углеводороды и оксиды азота в выхлопных газах транспортных средств соединяются друг с другом в солнечном свете с образованием озона. Фотохимический смог наиболее сильно проявляется в загруженных автомобильным транспортом городах в жаркие и засушливые летние дни, тогда как смог на основе серы возникает в холодные влажные зимние дни. Фотохимический смог особенно распространен, когда двигатели автомобилей старые и находятся в плохом состоянии. Токсичные выбросы выхлопных газов автомобилей можно значительно снизить, установив на двигатели каталитические нейтрализаторы.Еще один токсичный компонент выхлопных газов автомобилей — это свинец. До недавнего времени весь бензин содержал соединение на основе свинца (тетраэтилсвинец), которое заставляло бензин гореть более плавно. Свинец — очень ядовитый металл. Люди не могут выводить свинец из организма, поэтому он накапливается в организме.

Даже в крошечных концентрациях (25 миллиграммов на литр) он может вызывать головные боли, боли в животе, выкидыши и общую усталость. Свинец особенно токсичен для растущих клеток мозга. Загрязнение свинцом выхлопных газов автомобилей, вероятно, снижает интеллект детей, живущих в многолюдных городах.

Воздух, которым мы дышим, уже не чистый и чистый. События, которые сделали наш образ жизни более комфортным (например, индустриализация, урбанизация и использование личных автомобилей), загрязняют земную атмосферу. Загрязнение воздуха сегодня часто незаметно, но мы не должны игнорировать опасность, которую оно создает для нашего собственного здоровья, здоровья наших детей и здоровья планеты. Снижение загрязнения воздуха должно быть приоритетом для всех стран.

Активный словарь:

haze e ya, a [heiz] pollunant ap e [p lu: tnt] soot caa [su: t] инверсия epeep y oc [inv: n] циркулируют py poa [s: kjuleit] суспензия oe ae, p oc a oa [sspenn] [ha: mful] вредный pe, ay [krnt] воздушный поток oy oe ee e кислотный дождь [sid rein] coo aquatic o, oo [kwtik] известняк ec [laimst un] растворить pac op [diz lv] выхлопные газы xo ea [iqzst fjums] [exkri: t] excrete e, epa [bri:] вдыхать [p izns] ядовитый o [intelid ns] интеллект y, ee урбанизация [benaizein] ypa a Упражнения:

1.Найдите английские эквиваленты русских слов:

1. oa) токсичный b) вредный c) яд 2. cea) silver b) медь c) свинец 3. op poa a) забыть b) игнорировать c) пренебречь 4. caa) вырезать b ) сократить c) уменьшить 5. aaa) машины b) грузовик c) транспортное средство 6. xo a) выпадение осадков b) выхлоп c) буфер 7. ea) масло b) бензин c) бензин 2. Сопоставьте следующие слова и словосочетания с Российские эквиваленты из колонки напротив:

1. дышать a) папаа 2. туман b) ec 3. здоровье c) co e ce 4.инверсия d) aa a 5. известняк e) опое 6. кислотность f) ca 7. смесь g) epc, epeep y oc 8. нерастворимый h) a 9. раздражает i) ya 10. солнечный свет j) co oc 11. ожог k ) epac op 12. накопить l) cec 3. Найдите правильное определение следующих слов:

1. кислотный дождь a) газ, который вырабатывается и выходит из двигателя транспортного средства, когда он работает 2. выхлоп б) осаждение разбавленных растворов сильных минеральных кислот из атмосферы. 3. каталитический нейтрализатор. в) устройство, которое химически превращает вредные углеводороды и оксид углерода в выхлопных газах автомобилей на диоксид углерода и водяной пар 4.буфер d) очень маленький кусок или количество чего-то 5. частица e) что-то, что препятствует тому, чтобы что-то было вредным 6. корродировать f) причинять или может причинить вред 7. вредно g) когда металл корродирует, он постепенно разрушается химическим или по ржавчине 4. Ответьте на вопросы:

1. Что вызвало загрязнение воздуха в промышленно развитых странах 2. Что такое смог 3.

Что происходит при инверсии температуры 4. Каковы основные источники диоксида серы 5. В каких странах существует смог основной источник загрязнения 6.Из чего образуется серная кислота 7. Что разрушает кислотный дождь 8. Что такое естественная буферизация 9. Что является одним из основных загрязнителей воздуха 10. Откуда исходит озон на уровне земли 11.

Как можно уменьшить токсичные выбросы от автомобиля 12. Что является основным компонентом выхлопных газов автомобилей? 13 Является ли воздух, которым мы дышим, чистым и прозрачным? 14. Мы не должны игнорировать опасность загрязнения воздуха, если мы? 5. Просмотрите текст и скажите, какой из его абзацев дает информацию о :

а) основные источники диоксида серы;

б) кислотные дожди уничтожают водную флору и фауну в озерах;

в) свинец — очень ядовитый металл;

г) застройки загрязняют атмосферу земли 6.Составьте список основных причин загрязнения воздуха.

7. Прочтите следующий абзац. Выберите подходящие слова и словосочетания, чтобы завершить текст:

1. Выхлопные газы 2. Повреждения 3. Город 4. раздражает 5. зелень 6. испаряется 7. подвергается 8. переносят 9. источники 10. реакции A верхняя часть Список **** загрязнения городского воздуха *** — это автомобиль, который является не только слугой человека, но и опасным противником. Автомобиль **** *** много вредных веществ, таких как озиды азота, соединения свинца, диоксид серы, оксид углерода, остаточные углеводороды, канцерогенный бензопирен и так далее.Кроме того, значительный процент автомобильного топлива *** попадает в атмосферу. *** до солнечного тепла остаточные углеводороды вступают в химические реакции *** в воздухе и производят смог, который **** вызывает у людей глаза, дыхательные пути и *** растения. **** играет большую роль в борьбе с пылью и другими загрязнителями в городах.

8. Предложите возможное название этого абзаца на английском языке.

Текст для чтения ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОДЫ Одной из самых актуальных экологических проблем в современном мире является нехватка чистой воды.Между странами существуют большие различия в потреблении воды на душу населения. Комфортный образ жизни (туалеты со смывом, стиральные машины и общественные бассейны) требует много воды. Так что даже если рост населения остановится, нехватка воды будет только усугубляться.

Страниц: | 1 || 3 | 4 |

.