Пучение - местная деформация поверхности грунта в результате его промерзания, набухания или выдавливания - выпирания.
Учёт морозного пучения при строительстве и проектировании
Морозное пучение будет иметь место, если у вас в наличии два из трех факторов и все меры при проектировании и строительстве по защите от морозного пучения направлены на устранение этих факторов:
- температура ниже 0С
- вода в грунте
- пучинистый грунт
Про то, как учитывать морозное пучение при проектировании и строительстве читайте здесь
Что такое морозное пучение
Морозное пучение грунтов - процесс образования выпуклых форм (поднятия, вспучивания) на поверхности грунта, вызванный промерзанием грунта (расширением промерзающего слоя), при котором происходит увеличение объема и деформирование дисперсных грунтов под влиянием миграции влаги в период промерзания грунта или воздействия напорной воды, поступающей к промерзающему слою со стороны.
(О том, какие грунты являются дисперсными - см. ГОСТ 25100)
Что такое пучинистые грунты
Пучинистые грунты - грунты, которые изменяют свой объем и свойства при промерзании - оттаивании.
Непучинистые грунты - грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании.
Наиболее подвержены морозному пучению пучинистые грунты (например, пылеватые), хорошо проводящие и удерживающие влагу, при промерзании которых вследствие миграции влаги образуются сегрегационные подземные льды и происходит относительное иссушение минеральных агрегатов.
Мало склонны к пучению песчаные и более грубые дисперсные грунты без мелкозёма, включающие преимущественно свободную влагу. Их объём при полном водонасыщении увеличивается при промерзании не сильно (~не более чем на 9%).
В соответствии с СП 50-101-2004 п.6.8.2 к пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (см. ГОСТ 25100).
Как происходит морозное пучение
Промерзание начинается с переходом температуры воздуха от положительного значения к отрицательному, до установления постоянного снежного покрова, защищающего грунт от охлаждения.
При этом верхняя часть грунта промерзает, и частицы влаги (поровой воды), содержащиеся в грунте, превращаются в лёд.
В первые 1-2 месяца скорость сезонного промерзания близка к постоянной, затем она резко снижается. К весне глубина промерзания достигает максимума.
Оттаивание мёрзлого грунта начинается после схода снега и осуществляется сверху (основная часть) в результате аккумуляции солнечного тепла и снизу - за счёт притока тепла из глубжележащих слоёв грунта.
Морозное пучение в природных условиях подразделяется на сезонное (при промерзании ежегодно оттаивающих приповерхностных слоев грунта) и многолетнее (при новообразовании толщ мёрзлых пород).
Глубина сезонного промерзания грунта - глубина, на которую промерзает грунт за весь зимний сезон.
Для различных грунтов глубина сезонного промерзания различна (для крупноскелетных грунтов - больше, чем для песчаных, супесчаных и суглинистых грунтов, глубина промерзания для которых больше, чем для торфянистых грунтов).
В инженерной практике определяют нормативную глубину промерзания, за которую принимают среднее из многолетних наблюдений значений глубины сезонного промерзания на открытой площадке, лишённой снежного и растительного покрова с глубоким залеганием уровня грунтовых вод.
В малоснежные зимы, при спуске водоёмов, сезонное промерзании может быть настолько значительным, что промёрзший слой не успевает за лето полностью оттаять.
Если потери тепла из грунта в атмосферу за холодный сезон из года в год превышают тепло-аккумуляцию, начинается многолетнее промерзании земной коры и образуется криолитозона.
Механизм влияния морозного пучения на сооружение:
При сезонном или многолетнем промерзании пучинистые грунты увеличиваются в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений.
Увеличение объема и деформирование дисперсных грунтов при промерзании происходит из-за образования и увеличения ледяных линз в результате расширения воды при переходе её в лёд и набухания содержащихся в грунте коллоидов, что сопровождается раздвиганием частиц скелета грунта.
При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.
(При замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта происходят подъемы, осадки и просадки основания, что в свою очередь приводит к дополнительным давлениям на подпорные конструкции)
Интенсивность этих воздействий зависит от фильтрационных показателей грунта.
Показатели пучения также зависят от:
При замерзании вода расширяется и давит на основание фундамента.
(Плотность воды при замерзании - около 0,9982 т/м3, плотность льда - около 0,917 т/м3 То есть при одном и том же количестве вещества (равных массах) объём льда будет больше, чем объем воды.)
Сила давления, возникающая при этом, велика и зачастую превышает силу давления сооружения на грунт.
Как правило, морозное пучение протекает неравномерно, вызывая недопустимую разность осадок в различных частях фундамента. В результате фундамент деформируется, что приводит, например, к растрескиванию стен дома.
Также морозное пучение создаёт неблагоприятные условия при освоении территории: положительные формы рельефа морозного пучения быстро разрушаются при изменении условий теплообмена на их поверхности при освоении и не используются как основания сооружений.
Учёт морозного пучения при строительстве и проектировании
Морозное пучение будет иметь место, если у вас в наличии два из трех факторов и все меры при проектировании и строительстве по защите от морозного пучения направлены на устранение этих факторов:
- температура ниже 0С
- вода в грунте
- пучинистый грунт
Про то, как учитывать морозное пучение при проектировании и строительстве читайте здесь
Что такое морозное пучение
Морозное пучение грунтов - процесс образования выпуклых форм (поднятия, вспучивания) на поверхности грунта, вызванный промерзанием грунта (расширением промерзающего слоя), при котором происходит увеличение объема и деформирование дисперсных грунтов под влиянием миграции влаги в период промерзания грунта или воздействия напорной воды, поступающей к промерзающему слою со стороны.
(О том, какие грунты являются дисперсными - см. ГОСТ 25100)
Что такое пучинистые грунты
Пучинистые грунты - грунты, которые изменяют свой объем и свойства при промерзании - оттаивании.
Непучинистые грунты - грунты, которые не изменяют свой объем и свойства при промерзании-оттаивании.
Наиболее подвержены морозному пучению пучинистые грунты (например, пылеватые), хорошо проводящие и удерживающие влагу, при промерзании которых вследствие миграции влаги образуются сегрегационные подземные льды и происходит относительное иссушение минеральных агрегатов.
Мало склонны к пучению песчаные и более грубые дисперсные грунты без мелкозёма, включающие преимущественно свободную влагу. Их объём при полном водонасыщении увеличивается при промерзании не сильно (~не более чем на 9%).
В соответствии с СП 50-101-2004 п.6.8.2 к пучинистым грунтам относятся глинистые грунты, пески пылеватые и мелкие, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем, имеющие к началу промерзания влажность выше определенного уровня (см. ГОСТ 25100).
Как происходит морозное пучение
Промерзание начинается с переходом температуры воздуха от положительного значения к отрицательному, до установления постоянного снежного покрова, защищающего грунт от охлаждения.
При этом верхняя часть грунта промерзает, и частицы влаги (поровой воды), содержащиеся в грунте, превращаются в лёд.
В первые 1-2 месяца скорость сезонного промерзания близка к постоянной, затем она резко снижается. К весне глубина промерзания достигает максимума.
Оттаивание мёрзлого грунта начинается после схода снега и осуществляется сверху (основная часть) в результате аккумуляции солнечного тепла и снизу - за счёт притока тепла из глубжележащих слоёв грунта.
Морозное пучение в природных условиях подразделяется на сезонное (при промерзании ежегодно оттаивающих приповерхностных слоев грунта) и многолетнее (при новообразовании толщ мёрзлых пород).
Глубина сезонного промерзания грунта - глубина, на которую промерзает грунт за весь зимний сезон.
Для различных грунтов глубина сезонного промерзания различна (для крупноскелетных грунтов - больше, чем для песчаных, супесчаных и суглинистых грунтов, глубина промерзания для которых больше, чем для торфянистых грунтов).
В инженерной практике определяют нормативную глубину промерзания, за которую принимают среднее из многолетних наблюдений значений глубины сезонного промерзания на открытой площадке, лишённой снежного и растительного покрова с глубоким залеганием уровня грунтовых вод.
В малоснежные зимы, при спуске водоёмов, сезонное промерзании может быть настолько значительным, что промёрзший слой не успевает за лето полностью оттаять.
Если потери тепла из грунта в атмосферу за холодный сезон из года в год превышают тепло-аккумуляцию, начинается многолетнее промерзании земной коры и образуется криолитозона.
Механизм влияния морозного пучения на сооружение:
При сезонном или многолетнем промерзании пучинистые грунты увеличиваются в объеме, что сопровождается подъемом поверхности грунта и развитием сил морозного пучения, действующих на фундаменты и другие конструкции сооружений.
Увеличение объема и деформирование дисперсных грунтов при промерзании происходит из-за образования и увеличения ледяных линз в результате расширения воды при переходе её в лёд и набухания содержащихся в грунте коллоидов, что сопровождается раздвиганием частиц скелета грунта.
При последующем оттаивании пучинистого грунта происходит его осадка.
(При замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта происходят подъемы, осадки и просадки основания, что в свою очередь приводит к дополнительным давлениям на подпорные конструкции)
Интенсивность этих воздействий зависит от фильтрационных показателей грунта.
Показатели пучения также зависят от:
- содержания глинистых частиц
- активности глиняных материалов при взаимодействии с водой
- гидрогеологических условий, в т.ч. положения уровня грунтовых вод,наличия в нижерасположенных слоях грунта большого количества свободной воды
- региона, длительности зимнего периода
- величины зимних температур
- степени текучести грунта
При замерзании вода расширяется и давит на основание фундамента.
(Плотность воды при замерзании - около 0,9982 т/м3, плотность льда - около 0,917 т/м3 То есть при одном и том же количестве вещества (равных массах) объём льда будет больше, чем объем воды.)
Сила давления, возникающая при этом, велика и зачастую превышает силу давления сооружения на грунт.
Как правило, морозное пучение протекает неравномерно, вызывая недопустимую разность осадок в различных частях фундамента. В результате фундамент деформируется, что приводит, например, к растрескиванию стен дома.
Также морозное пучение создаёт неблагоприятные условия при освоении территории: положительные формы рельефа морозного пучения быстро разрушаются при изменении условий теплообмена на их поверхности при освоении и не используются как основания сооружений.
Комментариев нет:
Отправить комментарий