Пучинистые грунты

Tweet

пучинистые грунты

Пучинистые явления – коварные и бесцеремонные процессы, возникающие во влажных глинистых и мелкопесчаных и пылеватых грунтах при их сезонном промерзании. Не учитывать их нельзя. Многие это поняли, обнаружив по весне трещину в кирпичной стене загородного дома или увидев перекошенные стены каркасной дачной постройки. Как же это происходит?

Морзное пучение, так называют это явление специалисты, связано с тем, что в процессе замерзания влажного грунта он увеличивается в объеме:

- сильнопучинистые грунты – почти на 10%;

- слабопучинистые грунты – меньше, чем на 5%.

Происходит это из-за того, что вода увеличивается при замерзании на 10%. Поэтому, чем больше в грунте воды, тем он более пучинистый.

Сложность в оценке воздействия пучинистого грунта на постройки обусловлена одновременным воздействием нескольких процессов, проявляющихся в различной степени. Чтобы лучше с этим разобраться, опишем несколько понятий, связанных с этим явлением.

Степень пучинистости грунта определяется составом грунта, его пористостью, а так же уровнем грунтовых вод. Так глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные – к непучинистым. С чем это связано?

Во-первых, в глинах и мелких песках влага достаточно высоко поднимается от уровня грунтовых вод за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте, как в губке. Здесь проявляются силы смачивания между водой и поверхностью пылеватых частиц. В крупнозернистых же песках влага не поднимается, и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. Обращаю внимание на то,  что смеси крупного песка или гравия с пылеватым песком или глиной, будут относиться к пучинистым в полной мере.

Во-вторых, процесс промерзания грунта происходит сверху вниз, при этом граница между влажным и мерзлым грунтом опускается с некоторой скоростью. Влага, превращаясь  лед, увеличивается в объеме, вытесняя сама себя в нижние слои грунта, сквозь его структуру. Так вот, серьезность пучинистого грунта определяется так же тем, успеет ли выдавливаемая сверху влага просочиться через структуру грунта или нет. Если крупнозернистый песок не создает влаге никакого сопротивления, и она беспрепятственно уходит, то такой грунт не расширяется при замерзании.

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

Глубина промерзания грунта.

Пучинистые явления – это не только большие деформации грунта, но и огромные усилия – в десятки тонн, способные привести к большим разрушениям, которых можно избежать, заложив фундамент ниже глубины промерзания грунта.

Расчетная глубина промерзания принимается для наиболее холодного времени года в вашем регионе, при максимальной влажности грунта и отсутствии снегового покрова.

Разумеется, реальная глубина промерзания несколько меньше, чем расчетная. Но на то она и расчетная, чтобы избежать возможных разрушений дома при самых неудачных стечениях обстоятельств, предложенных погодой.

При постоянном проживании грунт под домом зимой прогревается и расчетную глубину промерзания можно уменьшить на 15-20%;

Для мелких и пылеватых песков и супесей значение глубины промерзания следует увеличить в 1.2раза.

Зимой толстый слой снегового покрова, как одеяло, укрывает землю, и граница промерзания поднимается вверх. Днем граница промерзания выше, чем ночью. Разница особо ощутима там, где снеговой покров мал или вовсе отсутствует, где повышенная влажность грунта. Наличие дома также влияет на глубину промерзания грунта, ведь дом является своего рода теплоизоляцией, даже если в нем не живут. Правда, это в том случае, если окна вентиляции подпола (продухи) – закрыты на зиму.

Силы бокового сцепления мерзлого грунта с боковыми стенками фундамента – другая сторона проявления пучинистых явлений. Эти силы достаточно высоки и могут достигать 5…7т на метр квадратный боковой поверхности фундамента. Эти достаточно велики, если поверхность столба неровная и не имеет гидроизолирующего покрытия. В таком случае на столб диаметром 250мм, заложенный на глубину 1.5м, сила сцепления может достигать 8т .

Например, столб, являющийся одной из опор легкого домика, на сильно пучинистых грунтах за сезо способен подняться на 5…10см.

Силы сцепления можно уменьшить путем обертывания столба 2…3-мя слоями толя или пергамина. Но, тем не менее, основное правило столбчатого фундамента – его возведение и загрузку домом выполнить в один сезон.

Выдавливание фундамента, заложенного выше глубины промерзания, - наиболее ощутимая причина деформации и разрушения фундамента. Это связано с тем, что если пи действии сил сцепления столба с мерзлым грунтом подъем столба обязан сезонному движению границы промерзания, то в этом случае – суточному прохождению границы промерзания мимо нижней опорной плоскости фундамента, которое совершается значительно чаще.

Чтобы лучше понять природу этих сил, мерзлый грунт лучше представить в виде плиты. Дом надежно вморожен в эту камнеподобную плиту.

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

В звездную ночь ранней весной особенно холодно. Грунт под свесом крыши сильно промерзает. У плиты мерзлого грунта снизу возникает выступ. Этот выступ  достаточно сильно уплотняет грунт под собой за счет того, что влажный грунт при замерзании расширяется. Силы уплотнения грунта огромны.

Плита мерзлого грунта толщиной 1.5м с размером 10м*10м будет весить более 150т. Примерно с таким усилием будет уплотняться грунт под выступом. После подобного воздействия глина под выступом становится очень плотной  и практически водонепроницаемой.

Наступил день. Темный грунт у дома особенно сильно прогревается солнцем. С повышением влажности увеличивается и его проводимость тепла.  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.

Динамика пучинистых грунтов.день

 

Дом удерживается в грунте силами сцепления фундамента с плитой мерзлого грунта и опорой по остальному периметру дома.

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

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 не соответствует глубине промерзания, то давление мерзлого грунта приходится и на фундамент, и тогда деформации и разрушение фундамента – неизбежны.

Комментарии (1)

  • Валерий:

    Очень понравилась Ваша информация- очень нужная и полезная.
    Благодарю

Комментировать

Погода
Рассылка писем
Ваш e-mail: *
Ваше имя: *
мой твиттер
Страница 1 из 11