Главное меню

Пучинистый грунт что это такое


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:

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:

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:

Среднепучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

Сильнопучинистый грунт — когда УГВ расположен ниже расчетной глубины промерзания:

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.

Строительство на пучинистых грунтах. Методы решения проблемы морозного пучения грунтов

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

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

Посмотрите видео о строительстве на пучинистых грунтах

Что такое пучинистый грунт?

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

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

В чем опасность пучинистого грунта для здания?

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

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

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

Особенности пучинистых грунтов

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

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

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

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

Факторы, влияющие за силу пучинистости

1. Глубина залегания первого водоносного слоя.

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

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

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

3. Типы почв.

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

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

Методы решения проблемы морозного пучения при строительстве здания

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

1. Полная замена грунта в месте строительства здания.

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

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

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

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

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

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

3. Круглогодичное отопление здания.

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

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

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

4. Общее утяжеление постройки.

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

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

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

5. Строительство плитного фундамента под дом.

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

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

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

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

6. Дренаж грунта.

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

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

7. Использование скользящих материалов.

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

8. Утепление фундамента.

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

        Поделиться:

Пучение грунта что это, виды пучения, 🔨 как уменьшить влияние пучения грунта на фундамент

Из данного материала вы узнаете, что такое морозное пучение грунта и какую опасность оно представляет для фундамента. Мы рассмотрим классификацию пучинистости грунтов согласно строительным нормативам и разберемся, какие меры необходимо принимать, чтобы уменьшить негативное воздействие пучения почвы на основание дома.

Виктор, 29 лет, г.Москва
"Здравствуйте! Нуждаюсь в совете квалифицированных специалистов - недавно мне удалось приобрести небольшой земельный участок в Подмосковье, на котором я планирую возвести одноэтажную дачу из сруба. Опыт в практических строительных работах у меня имеется, однако осуществляя проектирование фундамента я зашел в тупик. Новые соседи говорят, что в нашей местности очень сильно проявляется морозное пучение грунта - большинство из них потратило на укрепление фундаментов баснословные деньги, а некоторые дома стоят перекошенные с трещинами. Подскажите пожалуйста, чем грозит морозное пучение легкому дому из сруба и существуют ли какие-либо способы уменьшения воздействия сил пучения на фундамент здания?"

Мы решили ответить Виктору полноценной статьей, посвященной проблеме морозного пучения и способами борьбы с ней.

Что такое пучение грунта

Перекошенные дверные коробы, трещины на стенах и щели в оконных коробах - следствие деформационных влияний, оказываемых грунтом на основание дома.

Деформационные нагрузки почвы на основание происходят в результате сезонного промерзания грунта - так называемого морозного пучения.


Рис 1.1: Трещины в цоколе - характерный признак воздействия сил пучения на фундамент дома


Пучение - это изменение объема почвы, происходящее в следствии замерзания грунтовых вод, которыми она пропитана.

Совет эксперта! Расширение объема почвы обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда - 917 кг/м3.

При наступлении сезонных морозов происходит следующее: согласно законам физики масса жидкости после замерзания остается неизменной, однако ее объем расширяется почти на 9%, в результате это расширения влага оказывает давление на почву - поскольку движение почвы вниз невозможно, из-за высокой плотности нижерасположенных слоев грунта, грунт движется вверх и поднимает фундамент здания.


Рис. 1.2: Почва, увеличившаяся в объеме в результате морозного пучения

Выделяют два характера воздействий морозного пучения на основание дома:

Какие виды почвы подвергаются пучению

Пучение характерно для большинства видов почвы, особенно данной проблеме подвергаются следующие типы грунта:

Вышеуказанные виды почвы обладают одной общей чертой - в их составе содержатся мельчайшие пыльные частицы. Та же песчаная почва, не содержащая пылеватых частиц (гравелистая либо песок крупных фракций) практически не подвергается воздействиям сезонного пучения.

Совет эксперта! Наличие пылеватых частиц в грунте способствует тому, что почва приобретает свойство связывать и удерживать контактирующую с ней воду (это могут быть как впитавшиеся в землю атмосферные осадки, так и грунтовая влага).

Пропитанный водой пласт почвы, в процессе замерзания расширяется в объемах (до 9-12% от первоначального объема) и давит на основания зданий и построек, оказывая на них выталкивающую нагрузку.

Рис 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

Силы пучения почвы могут быть увеличены разнообразными сопутствующими факторами, основной из них - постоянные атмосферные осадки. Если осенью регулярно будут идти дожди, то пропитавшаяся осадками почва будет оказывать более сильную деформационную нагрузку на фундамент. Также к усиливающим пучение факторам можно отнести повышение уровня залегания грунтовых вод и их капиллярное поднятие.

Совет эксперта! Свыше 82% всех видов грунтов В Москве и области классифицируются как пучинистые.

При возведении построек на пучинистых грунтах нужно предпринимать дополнительные меры защиты фундамента от выталкивающих воздействий почвы, о которых более детально мы поговорим в соответствующем разделе статьи.

С классификацией пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100 вы можете ознакомится в таблице 1.1.

Класс пучинистости, % Виды грунта
Грунты, не подвергающиеся морозному пучению;
Расширения объема менее 1%
  • Твердая глинистая почва;
  • Гравелистые грунты не насыщенные водой;
  • Пески крупных и средние;
  • Грунты с большим содержанием горных пород.
Грунты, слабо подвергающиеся морозному пучению;
Расширение объема от 1 до 3.5%
  • Глинистая почва средней плотности;
  • Мелко-песчаные грунты;
  • Пылеватая глинистая почва с вкраплением горных пород в пределах 10-30% от массы глины.
Грунты со средней склонностью к пучению; Расширение объема от 3.5 до 7%
  • Пластичная глинистая почва;
  • Глинистая почва, суглинок и супесь с вкраплением горных пород свыше 30% от массы.

Грунты с высокой склонностью к пучению;

Расширение объема от 7%

  • Мягкопластичная глининистая почва;
  • Мелкие и пылеватые песчаные грунты с высоким уровнем грунтовых вод.

Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов

Узнай почему свайный фундамент помогает избежать проблем с морозным пучением: узнать

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Для оснований любого вида - ленточных, плитных и свайных, опасным является не только сам процесс вспучивания почвы, но и последствия ее оттаивания.

При наступлении зимы, когда температура понижается ниже нуля и грунт промерзает на глубину одного-двух метров, почва расширяет и начинает выталкивать фундамент здания. Происходит вертикальная деформация основания. При наступлении оттепели, замершие грунтовые воды оттаивают, почва теряет свою плотность и под давлением массы здания уменьшается до объемов, на несколько процентов меньших ее первоначальных размеров - в результате этого происходит дополнительная усадка фундамента.

Совет эксперта! Наиболее опасным для фундаментов является неравномерное пучение грунта, которое может наблюдаться при разной толщине снежного покрова - чем он толще, тем выше поднимается граница промерзания почвы и тем больший ее пласт подвергается пучению.


Рис. 1.4: Результат морозного пучения грунта


Строительная практика показывает, что конкретный земельный участок может иметь крайне сложную схему промерзания и пучинистого поднятия почвы.

К примеру: грунт вокруг здания, расположенного на среднепучинистой почве, по внешнему периметру постройки может иметь глубину промерзания до полутора метров и при сезонном пучении подниматься до 10 см. вверх, тогда как грунт, расположенный под домом всегда будет более теплым и сухим, и пучению может не подвергаться вообще.

Только так можно решить проблему и не допустить разрушения здания в результате пучения: посмотреть

Неравномерное пучение также может стать следствием оттаиванием снежного покрова на южной стороне здания - почва, пропитанная влагой из оттаявшего снега, при наступлении следующих заморозков будет подвергаться увеличенным силам пучения, в сравнении с силами на северной стороне здания.

Совет эксперта! В результате неравномерного пучения почвы фундамент здания перекашивается, это же происходит и со стенами постройки - в результате перекоса по ним идут трещины, конструкция деформируется, теряет прочность и приходит в аварийное состояние.

Рис. 1.5: Недостроенное здание, пришедшее в аварийное состояние из-за пучения грунта


Самую высокую опасность сезонное пучение представляет для легких домов, возведенных из пенобетона, дерева либо каркасных панелей. Обуславливается это неспособностью компенсации давлением массы здания оказываемых на фундамент выталкивающих нагрузок.

Строение обладающее достаточно большой массой (к примеру, дом из кирпича), будет давить на фундамент, и если давление от тяжести конструкции превысит выталкивающее давление грунта, почва из-за невозможности расширения будет уплотняться и воздействия пучения ослабятся к минимуму.

Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент

Строительство ленточных и плитных фундаментов на пучинистых грунтах должно обязательно сопровождаться обустройством уплотняющей подсыпки.

Такая подсыпка состоит двух слоев - крупного песка и гравия либо щебня. Толщина слоев подсыпки должна быть одинаковой, при этом общая толщина уплотнения начинается с 20 сантиметров для слабопучинистых грунтов, и увеличивается до 35-40 сантиметров для сильнопучинистой почвы.

Рис. 1.6: Схема уплотняющей подсыпки под ленточный фундамент

Совет эксперта! Подсыпка для уменьшения вертикальных выталкивающих воздействий выполняется под основанием фундаментной ленты, на дне выкопанной под фундамент траншеи. Для уменьшения касательных сил пучения подсыпка делается по внешнему периметру стенок уже возведенного фундамента.

Однако данная мера является недолговечной ввиду того, что подсыпка, в период повышения уровня грунтовых вод, которое происходит осенью и во время оттаивания снежного покрова, полностью окружается водой. При пропитывании влагой в песок и гравий из грунта проникают пылеватые частицы. В результате этого со временем непучинистые материалы подсыпки приобретают склонность к пучению и теряют свою защитную функцию.

Уменьшить данный негативный фактор позволяет использование специальных противозаиливающих рулонных материалов, которыми покрываются стенки подсыпки. Такие материалы (оптимальный вариант - Стеклохолст) пропускают воду, однако фильтруют все находящиеся в ней мельчайшие частицы ила и пыли.

Рис. 1.7: Комплексная защита фундамента от пучения грунта

Также высокую эффективность демонстрирует практика обустройства дренажа. Такая система представлена дренажными трубами, расположенными по периметру фундамента в подсыпанном слое гравия, выполняющего функцию фильтра. Трубы располагаются под уклоном, что позволяет скопившимся в них грунтовым водам самотеком стекать в специально отведенный накопительный резервуар.

Наши услуги

Мы предоставляем следующие услуги: забивка свай и лидерное бурение. У нас есть собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и мы готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

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 /]

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:

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.

Как определить тип грунта. Как определить пучинистый грунт

Любое строительство начинается с исследования грунта. На уже застроенной территории этот этап можно пропустить и воспользоваться результатами исследований, проведенных для других построек. Но часто застройка участка начинается именно с гаража. Хороший пример – каркасный гараж-дом, который был построен нами в качестве склада стройматериалов и временного жилища для строителей.

Нужно хорошо представлять, на каком грунте вы строите гараж. Исходя из его свойств выбирается тип и рассчитываются параметры фундамента. Неправильно спроектированный фундамент в лучшем случае может обойтись дороже, чем это необходимо, а в худшем – разрушиться.

Пучение грунта – одна из самых серьёзных опасностей, подстерегающих построенные без проведения должных исследований фундаменты. Впрочем, о неправильной усадке тоже не стоит забывать.

Таблица для определения степени пучинистости грунта. Z – величина, показывающая на сколько метров уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания

Если вы не хотите воспользоваться услугами специалистов, для начала придётся выкопать на месте будущей постройки яму два метра глубиной с аккуратными вертикальными стенками. Так вы сможете визуально определить тип грунта. Кроме того, вы можете провести простой эксперимент, который поможет развеять ваши сомнения, если они у вас будут.

Берёте горсть грунта и добавляете в неё воды. Скатываете «сосиску» и, внимание, самый ответственный момент, сворачивате из неё бублик. В зависимости от того, что произошло с «сосиской», делаем выводы:

Если на дворе осень, заодно с типом грунта вы можете определить уровень подземных вод. Хуже всего, если на дне ямы появилась вода. Если сухо – лучше всего воспользоваться ручным буром, и увеличить глубину своих знаний об уровне грунтовых вод еще метра на полтора-два. Воды не видно – до грунтовых вод достаточно далеко и вы даже можете сделать подвал или погреб.

Эта таблица поможет определить, какая глубина фундамента для гаража требуется

Но нас интересует не абсолютное значение уровня грунтовых вод, а то, насколько он находится ниже глубины промерзания.  Глубина промерзания – величина нормативная, и определяется из таблицы. Тут стоит учесть, что зимы в последнее время стали мягче, чем раньше, но раз в несколько лет выпадает наоборот, более суровая. Так что если в расчётах предусмотрите дополнительный запас – не ошибётесь.

Не забывайте о том, что сделать фундамент на пучинистом грунте будет гораздо проще, если вы сможет уменьшить воздействие на грунт факторов, вызывающих пучение. Например, сделаете дренаж и утеплите отмостку.

При промерзании грунта, влага из замерзших слоёв выдавливается вниз. И если она не успевает выдавливаться, как раз и происходит пучение.

 

https://stroy-frost.ru/blog/kak-luchshe-zalit-lentochnyj-fundament-raschyot/

Усадка фундамента

Теперь у вас есть все необходимые данные для того, чтобы выбрать тип и глубину фундамента. Осталось рассчитать его ширину. Тут нужно ориентироваться на несущую способность грунта. Если на фундамент могут воздействовать горизонтальные силы пучения – ширина и конструкция фундамента это тоже необходимо учитывать, но тут в двух словах о расчёте не расскажешь.

Расчётное сопротивление грунта поможет определить минимальную площадь фундамента для гаража

Если постройка каркасная, например, гараж из сэндвич-панелей, то нагрузка на фундамент создаётся минимальная и мощная конструкция не требуется. Вопрос, как лучше сделать фундамент, сводится скорее к выбору типа фундамента.

А вот тяжелые капитальные постройки требуют серьёзного подхода к расчёту фундамента, так как нагрузка на грунт тут уже может оказаться вполне сопоставима с предельно допустимой.

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

Степень пучинистости грунтов при консистенции

Положение уровня грунтовых вод в м для грунтов

песков мелких

песков пылеватых

супесей

суглинков

глин

I. Сильнопучинистые при 0,5

-

-

0,5

1

1,5

II. Среднепучинистые при 0,250,5

-

0,6

0,51

11,5

1,52

III. Слабопучинистые при 00,25

0,5

0,61

11,5

1,52

23

IV. Условнонепучинистые при 0

1

1

1,5

2

3


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:

до 1 м - не менее 0,5 м от планировочной отметки

до

1,5

"

"

"

0,75

"

"

"

"

от

1,5

до

2,5 м

"

1

"

"

"

"

"

2,5

"

3,5

"

1,5

"

"

"

Что такое почва?

Профиль почвы до глубины
около 50 см

Почва представляет собой смесь битых пород и минералов, живых организмов и разлагающегося органического вещества, называемого гумусом. Гумус темный, мягкий и богат питательными веществами. Почва также включает воздух и воду.

Организмам в почве для выживания нужны воздух и вода. Наличие этих необходимых материалов - воздуха, воды и органических веществ - делает его возможно, что растения, бактерии, грибки и мелкие животные, такие как дождевые черви и насекомые, могут жить в почве.

Все живые существа в почве, а также основные материалы, которые эти организмы используют для выживания, образуют почвенная экосистема. Ученые изучают почвенную экосистему, потому что хотят понять, как организмы связаны друг с другом и с окружающей их средой.

Как мы изучаем почву?

Ученые, изучающие почвенную экосистему - почву и живое в ней живое, - называются почвенными экологами. Почвенные экологи изучают почвенную экосистему по-разному.Все эти способы объединяет то, что они основаны на тщательном наблюдении. и измерения.

С помощью геодезии ученые подробно наблюдают за небольшой частью природной территории, производя наблюдения и измерения. такие вещи, как температура почвы и влажность. Затем они могут вернуться в это место позже или же перебраться в соседний район. Съемка позволяет ученым получать подробные наблюдения, но эти измерения представляют собой несколько моментальных снимков, поэтому ничего не говорится о том, как изменения площади.

С помощью экспериментов ученые контролируют некоторые части окружающей среды и наблюдают, как другие части изменение окружающей среды в результате. Почвенные экологи проводят эксперименты либо в поле, либо в лаборатории. В полевых экспериментах ученые сравнивают близлежащие районы под разные условия. В лабораторных экспериментах ученые собирают почву и приносят ее в свои лаборатории, где они могут лучше контролировать условия. внимательно. Эксперименты позволяют ученым контролировать окружающую среду и проводить тщательные измерения, но эксперименты могут работать иначе, чем произошло бы естественно в районе исследования.

С помощью проб ученые собирают почву или организмы в поле и возвращают их в лабораторию. Они могут идентифицировать и подсчитывают различные типы организмов, или они могут исследовать почву в лаборатории. Один из видов отбора проб - изучение ДНК собранных образцов. Подобно съемке, отбор проб может предоставить подробную информацию об организмах, но дает лишь несколько временных снимков.

При долгосрочном мониторинге ученые смотрят на природную территорию в течение длительного периода времени и фиксируют то, что они увидеть.Они измеряют состояние почвы и регистрируют любые находящиеся там организмы. Долгосрочный мониторинг позволяет ученым наблюдать за организмами в их естественной среде в течение длительного периода времени. время, но мониторинг может быть дорогостоящим, а присутствие ученого нарушает среду, которую они пытаются изучить.

Члены команды Разван и Лиджун создали сенсорную сеть в Leakin Park в Балтиморе, Мэриленд, США

Мы исследуем новый метод долгосрочного мониторинга, который называется сенсорными сетями.В датчике сети, небольшие датчики помещаются в землю для автоматического измерения таких условий, как температура и влажность почвы, напрямую в почве. Эти измерения проводятся каждые несколько часов в течение нескольких месяцев. Затем измерения загружаются на компьютеры с которые их можно поддерживать и искать. Сенсорные сети позволяют проводить регулярные измерения в течение длительного периода времени, не нарушая исследуемую область. См. Раздел «О датчиках» для получения дополнительной информации о датчике. сети.

.

Что в почве? - Центр научных исследований

Что в почве? Что вы видите, когда поднимаете горсть земли?

Вся почва состоит из неорганических минеральных частиц, органических веществ (включая живые существа), воздуха и воды.

Неорганические минеральные частицы

Неорганические минеральные частицы составляют более половины объема почвы. Эти частицы происходят из горных пород - исходного материала, из которого сформирована почва. Частицы минеральных частиц почвы делятся на три группы в зависимости от их размера - песок, ил и глина.Частицы песка самые большие, а частицы глины самые маленькие. Если растереть землю между пальцами, частицы песка сделают ее более песчаной. Иловые почвы кажутся гладкими и мучнистыми. Глина становится гладкой или липкой.

Органическое вещество (живое и неживое)

Если в вашей кучке почвы нет дождевого червя или сланца, оно кажется мертвым. На самом деле почва является домом для удивительного количества жизни. Некоторые живые существа большие, поэтому мы можем их видеть, но большинство - нет.Почва полна жизни - миллиардов бактерий, грибов и других микроорганизмов. Ученые считают, что в одной чайной ложке здоровой почвы больше жизни, чем людей, живущих на Земле!

Другой компонент органического вещества - гумус. Он происходит от мертвых растений и животных, а также продуктов жизнедеятельности живых существ. Когда мы добавляем в почву компост, мы добавляем перегной.

Органические вещества составляют небольшую часть почвы, но они играют очень важную роль. Живые организмы перерабатывают питательные вещества.Гумус хранит питательные вещества и воду для растений. Органические вещества облегчают обработку почвы.

Воздух и вода

Вы не поверите, но воздух и вода часто составляют примерно половину объема почвы! Воздух и вода находятся в небольших промежутках, называемых порами между частицами почвы. Растения и почвенные животные нуждаются в воздухе и воде для жизни и роста.

Различные комбинации приводят к разным почвам

Ученые-почвоведы группируют почвы по типам минеральных частиц и органических веществ, которые они содержат.Различные количества и разные комбинации придают почвам особые свойства.

Свойства почвы помогают нам решить, как ее использовать. Взгляните, например, на площадку для игры в крикет. Поле для крикета сделано из глинистой почвы. Сухая глина имеет твердую поверхность, идеально подходящую для игры в боулинг и ватин. Окружающее поле будет иметь другой тип почвы. Это обеспечивает более безопасную игровую поверхность для полевых игроков и лучший дренаж в случае дождя.

Свойства почвы также помогают нам решить, где разместить дороги и здания и где выращивать различные виды сельскохозяйственных культур.

Nature of Science

Ученые-почвоведы используют наблюдения и измерения для определения компонентов в почве. Наблюдение может быть таким же простым, как растирание почвы, чтобы определить, является ли она песчаной или липкой. Более точные тесты включают измерение процентного содержания минеральных частиц.

Идея деятельности

Что составляет почву? использует интерактивный или бумажный графический органайзер для изучения представлений учащихся о компонентах почвы.

.

Что такое морозное волнение? (с иллюстрациями)

Морозное пучение является результатом давления, создаваемого комбинацией отрицательных температур и размораживания почвы. Неустойчивые условия замерзания и оттаивания поднимают или поднимают почву, что часто характеризуется глубоким растрескиванием почвы. Также можно выкорчевывать растения из земли. Для многих садоводов это может стать серьезной проблемой, так как весь урожай может быть потерян или поврежден. Растения могут быстро засохнуть и погибнуть, когда их корни подвергаются воздействию низких температур.Это вспучивание почвы также может вызвать структурные повреждения в виде трещин на дорогах, зданиях и фундаментах. Этот ущерб может варьироваться от незначительного до серьезного в зависимости от местоположения, погодных условий и структуры почвы.

Морозное пучение возникает, когда условия замерзания и оттаивания поднимаются и растрескиваются.

Морозное пучение обычно происходит ранней весной, но может случиться и поздней осенью. Это время, когда сезонные температуры наиболее подвержены колебаниям. Морозное пучение благоприятно при обилии холодного воздуха и влажности почвы. Замерзание почвы является результатом сочетания холодного воздуха и влажности почвы. Когда он опускается на землю, холодный воздух заставляет воду в почве замерзать. Любая дополнительная влага, например, от размораживания почвы, отводится вверх, также замерзая.Когда вода замерзает, она расширяется, создавая давление - как вверх, так и вниз. Именно это давление вызывает морозное пучение. Пучки также более вероятны в удерживающих влагу почвах, таких как суглинок, ил и глина. Хорошо дренируемая почва, например, крупный песок, редко, если вообще когда-либо, страдает от проблем с морозным пучением.

Морозное пучение может стать серьезной проблемой для садоводов, потому что многие растения могут быть повреждены.

Хотя морозное пучение нельзя полностью искоренить, поскольку это просто стихийное бедствие, его можно предотвратить. Большинство проблем подъема возникают в низинных участках ландшафта. Провалы или углубления в земле удерживают воду. При правильной почве и отрицательных температурах морозное пучение неизбежно. Поэтому часто помогает разгребать или разгладить эти участки, чтобы минимизировать угрозу морозного пучения.Влажность почвы также можно уменьшить, добавив в нее компост. Это не только улучшит дренаж, но и улучшит структуру почвы. Кроме того, хорошо дренируемая почва нагревается быстрее, что еще больше снижает вероятность возникновения морозного пучения. Другой способ утеплить почву - нанести там, где это возможно, мульчу. Мульча помогает изолировать почву, регулируя колебания температуры и уменьшая промерзание.

.

Экспериментальные исследования характеристик морозного пучения гравийного грунта и прогноз многофакторной регрессии

Гравийный грунт обычно считается нечувствительным к морозному пучению. Однако многочисленные деформации фундамента в результате морозного пучения в сезонных промерзших регионах указывают на то, что гравийный грунт может также вызывать морозное пучение при определенных особых условиях. Чтобы получить более полное представление о характеристиках морозного пучения гравийного грунта, была проведена серия лабораторных экспериментов по одномерному морозному пучению в условиях пополнения запасов открытой и закрытой воды с использованием усовершенствованной экспериментальной установки.Проанализировано влияние различных факторов, включая начальную влажность, глинистость, плотность, перекрывающую нагрузку и водовыполнение, на коэффициент морозостойкости гравийного грунта. Были проанализированы основные характеристики морозного пучения, включая количество морозного пучения, скорость морозного пучения, глубину промерзания, скорость промерзания и распределение влажности после промерзания в образце гравийного грунта. Обсуждались также соответствующие механизмы. Результаты показали, что в условиях пополнения открытой воды существует линейная зависимость между исходной влажностью, перекрывающей нагрузкой и коэффициентом морозного пучения, а также квадратичная полиномиальная зависимость между содержанием глины, плотностью и коэффициентом морозного пучения.Можно обнаружить, что коэффициент морозостойкости в условиях пополнения открытой воды увеличивается более чем в три раза, чем в условиях пополнения закрытой воды. Эмпирическая формула многофакторной регрессии была получена путем множественного регрессионного анализа для прогнозирования коэффициента морозостойкости гравийного грунта при определенном совмещении факторов и уровней при закрытых условиях пополнения запасов воды. Значительное влияние на коэффициент морозостойкости было, по порядку, пополнением воды> начальным содержанием влаги> содержанием глины> компактностью> перекрывающей нагрузкой.

1. Введение

Крупнозернистые грунты, которые могут показывать выдающиеся характеристики уплотнения, интенсивности сдвига, водопроницаемости и разжижения при динамической нагрузке, а также обладают такими преимуществами, как богатые запасы, легкий доступ и экономичность, широко используются в качестве натуральные фундаментные материалы при строительстве фундаментов, таких как шоссе, железные дороги, аэропорты, плотины и земляные работы. Традиционно крупнозернистые почвы обычно идентифицируются как материалы, нечувствительные к морозному пучению из-за большого размера зерна, небольшой поверхностной энергии зерна, слабых гидрофильных характеристик, небольшого количества воды в пленке, большой пористости, незаметной капиллярности и слабой миграции воды, а вода легко поддается вмерзнуть в лед на месте [1–4].Однако, основываясь на наблюдениях за морозным пучением земляного полотна высокоскоростной железной дороги Харбин-Далянь в Северо-Восточном Китае и фундамента дорожной одежды аэропорта Гуолуо, расположенного в аэропорту Цинхай, Китай, Лю и др. [5, 6], Чжан [7], Лю и др. [8] обнаружили, что крупнозернистые почвы также могут вызывать явное явление морозного пучение при сочетании определенного содержания глины (массовая доля частиц диаметром менее 0,075 мм), начального содержания влаги и температуры в сезонных промерзших регионах. .Таким образом, актуальным является комплексное исследование характеристик морозного пучения крупнозернистого грунта для эффективного предотвращения морозных деформаций крупнозернистого грунтового основания.

Это всегда было центром внимания и горячей точкой для проведения исследований характеристик морозного пучения почвы. С тех пор, как Эверетт [9] предложил первую теорию инея, а Миллер [10] выдвинул вторую теорию инея, было проведено множество исследований [11–19] в области механизма морозного пучения, и были достигнуты определенные результаты.По мере углубления представлений о механизме морозного пучения в вечной мерзлоте, также исследуются наполнители морозного пучения, особенно характеристики морозного пучения крупнозернистого грунта. После этого, в 1988 г., экспериментальные исследования Chen et al. [20] показали, что в условиях пополнения открытой воды коэффициент морозостойкости песчаного гравия увеличивается с уменьшением скорости замерзания как степенная функция, поскольку это способствует криосакции [21, 22]. Кроме того, поскольку небольшое количество измельченной глины было смешано с песчаным гравием, чувствительность гравия к морозному пучению в условиях пополнения открытой воды увеличивается с увеличением вязкости частиц.Винсон и др. [23] и Чен и Ван [24] обнаружили, что увеличение содержания мелкозернистой почвы и содержания глинистых минералов увеличивает чувствительность крупнозернистой почвы к морозному пучению. Среди них Винсон и др. [23] далее изучили влияние мелкодисперсных частиц на восприимчивость крупнозернистого грунта к морозному пучению, установили корреляцию между коэффициентом морозного пучения и потенциалом сегрегации, а затем указали, что чем меньше размер частиц, тем больше корреляция коэффициент.В ходе лабораторного эксперимента Сюй [25] указал, что при содержании порошка и глины в зернистом грунте менее 12% даже в условиях полного водонасыщения коэффициент морозостойкости не превышает 2%. При содержании порошка и глины более 12% коэффициент морозостойкости заметно увеличивается. Викландер [26] обнаружил, что пористость является важным фактором, влияющим на морозное пучение, при исследовании характеристик морозного пучения горных пород в цикле замерзания-оттаивания. Конрад и Лемье [27, 28] полагают, что при содержании мелкозернистой почвы в крупнозернистой почве менее 7% морозное пучение крупнозернистой почвы относительно невелико, но количество добавки воды очень очевидно. , а коэффициент морозостойкости 1% является стандартом для определения чувствительности крупнозернистого грунта к морозному пучению при лабораторных испытаниях на замерзание.Аренсон и Сего [29] определили положение пленки незамерзшей воды в процессе промерзания крупнозернистого грунта с помощью метода флуориметрического отслеживания. Согласно классификационным характеристикам материала для засыпки земляного полотна и критерию технического обслуживания железнодорожного пути Ye et al. [30] указали, что гравий с содержанием мелкого зерна менее 15% относится к материалам, нечувствительным к морозному пучению, и может быть использован для создания антизамерзающего слоя земляного полотна. Lai et al. [31] исследовали характеристики морозостойкости и оттаивания насыпи нового типа и крупнозернистой насыпи.В ходе экспериментов с морозным пучением в помещении Nie et al. [32] указали на то, что характеристики морозостойкости отсортированного щебня в качестве наполнителя на поверхности фундамента зависят от содержания влаги, пористости и содержания мелких частиц, а содержание влаги является доминирующим фактором, влияющим на морозное пучение сортированный щебень. Благодаря ортогональному эксперименту и серому корреляционному анализу градации щебня в холодном регионе Zhao et al. [33], а также Wang et al.[34] указали, что основным фактором, влияющим на коэффициент морозостойкости сортированного щебня, было содержание влаги, за которым следовали содержание мелких частиц, плотность и температура холодного конца, и степень корреляции между ними не была значимой.

Подводя итог, можно сказать, что сочетание некоторых факторов и уровней крупнозернистого грунта также вызывает определенное морозное пучение. Факторы, влияющие на морозное пучение крупнозернистого грунта, включают следующие аспекты: градацию почвенных частиц, содержание мелких частиц и их минеральный состав, влажность, плотность, коэффициент проницаемости, капиллярное действие и внешнюю нагрузку [35–37 ].Однако результаты исследований закономерностей воздействия различных факторов на морозное пучение крупнозернистых грунтов и их интерпретация сильно различаются. В частности, недостаточно ясны представления о характеристиках морозного пучения при различных факторах. Необходимы дальнейшие исследования взаимодействия и корреляции между различными факторами, влияющими на коэффициент морозостойкости крупнозернистого грунта. Необходимо усилить взаимосвязь между результатами исследований и реальной инженерией. Поэтому необходимо систематически исследовать характеристики морозостойкости крупнозернистого грунта.Исследовательская группа в течение многих лет посвятила изучению повреждений от заморозков в сезонных промерзших регионах Цинхай-Тибетского плато, особенно систематическому и непрерывному мониторингу морозного пучения в гравийном грунтовом основании конструкции дорожного покрытия аэропорта Гуолуо [8, 38]. Поэтому гравийный грунт в сезонном мерзлоте региона Цинхай-Тибетского плато был выбран в качестве репрезентативного объекта исследования для изучения характеристик морозного пучения крупнозернистого грунта. Основываясь на уникальных климатических и почвенных характеристиках местности (см. Раздел 2.1 раздел подробно), была проведена серия лабораторных экспериментов по морозостойкости гравийного грунта в условиях пополнения открытой и закрытой воды с использованием усовершенствованной экспериментальной аппаратуры для систематического исследования характеристик морозного пучения. Обобщены и обсуждены законы влияния факторов, включая начальную влажность, глинистость, плотность, перекрывающую нагрузку и водовыполнение, на коэффициент морозостойкости. Были проанализированы и обсуждены основные характеристики морозного пучения, включая величину морозного пучения, скорость морозного пучения, глубину промерзания, скорость промерзания и распределение влажности после замерзания в образце гравийного грунта.Для прогнозирования коэффициента морозостойкости гравийного грунта при определенном совмещении факторов и уровней в условиях замкнутого пополнения воды эмпирическая формула многофакторной регрессии была получена с помощью множественного регрессионного анализа. Наконец, были выдвинуты эффективные предложения по предотвращению морозного пучения и борьбе с крупнозернистым грунтом на сезонных промерзших участках.

2. Материалы и методы
2.1. Подготовка образцов почвы

Аэропорт Гуолуо, расположенный в районе сезонного мерзлого грунта Цинхай-Тибетского плато, был выбран в качестве основы исследования и прототипа в этой статье [39].Климат аэропорта Гуолуо характеризуется низкой температурой воздуха (среднегодовая температура около −4 ° C), обильным количеством осадков (снега) (среднегодовое количество осадков составляет 400–760 мм, а годовое количество дней с осадками составляет 118–175 дней). ), длительный период отрицательных температур (даже более 8 месяцев), большая глубина промерзания (максимальная глубина промерзания около 2,5 м), малая скорость охлаждения и длительное время удержания фронтов промерзания в почве. Соответственно, такие региональные климатические условия могут усилить миграцию влаги и морозное пучение.Все образцы почвы были собраны в секции полевых экспериментов в аэропорту Цинхай Гуолуо. Заливная секция аэропорта Гуолуо была в основном заполнена естественным гравием, но, как обычно в процессе строительства, в него может примешиваться некоторый поверхностный ил, что приводит к неравномерному распределению содержания глины. Поскольку при взятии, транспортировке и сохранении образцов нетронутой почвы возникли некоторые трудности, в этом исследовании было принято изменение формы нарушенной почвы путем упаковки в мешки, перевозки, фильтрации примесей и сушки на воздухе.В качестве основного объекта эксперимента мы выбрали природный гравийный грунт, а в качестве эталонного объекта - поверхностный ил. В результате скринингового теста содержание глины в грунте из природного гравия составляет 6,9%, а содержание глины в поверхностном иле - 50%. Среднее содержание глины в почвенной основе дорожного покрытия аэропорта Гуолуо составляло 9,7%, содержание глины в некоторых измеренных точках даже достигало около 20%. Поэтому мы выбрали четыре типа глины с содержанием 10%, 15%, 20%, 25% для изучения влияния содержания глины на характеристики морозного пучения гравийного грунта и выбрали 45% в качестве группы сравнения.Пять видов образцов почвы с содержанием глины 10%, 15%, 20%, 25% и 45% были получены путем равномерного смешивания двух образцов почвы (естественный гравий и поверхностный ил) в соответствии с различными пропорциями.

2.2. Испытание физических характеристик гравийного грунта

В соответствии с требованиями к испытаниям (Методы испытаний грунтов для дорожного строительства) кривая градации двух вышеуказанных образцов грунта была получена с помощью испытания на анализ размера зерен, которое показано на рисунке 1. Известно Из рисунка 1 видно, что содержание мелких частиц в грунте из природного гравия меньше, в то время как содержание мелких частиц в поверхностном иле больше.Более того, можно было получить, что коэффициент неоднородности и кривизна природного гравийного грунта (значения 47 и 2,1) больше, чем у поверхностного ила (значения 25 и 1,4). Коэффициент неоднородности поверхностного ила составляет не менее 5, а кривизна находится между 1 и 3, что указывает на хорошую градацию поверхностного ила. Однако коэффициент неоднородности природного гравийного грунта слишком велик, что свидетельствует об отсутствии промежуточных частиц и плохой градации.В фактическом процессе строительства поверхностный ил имеет тенденцию быть легированным в естественный гравийный грунт и не только увеличивает содержание глины в грунтовом основании, но также в некоторой степени для заполнения недостающего природного гравийного грунта среднего диаметра. Этот эффект усугубляет явление морозного пучения песчаного грунтового основания.


В соответствии с методами, описанными в разделе «Подготовка образцов почвы», было подготовлено пять видов образцов почвы, содержащих 10%, 15%, 20%, 25% и 45% ила, соответственно, и результаты показаны в таблице 1.Из таблицы 1 можно было получить, что оптимальное начальное содержание влаги увеличивалось с увеличением содержания глины, тогда как стандартная максимальная плотность в сухом состоянии снижалась с увеличением содержания глины.


Содержание глины (%) Стандартная максимальная плотность в сухом состоянии (г / см 3 ) Оптимальная начальная влажность (%)

10 2,36 6,69
15 2.33 7,00
20 2,29 7,66
25 2,25 8,27
45 2 13,02

Относительная плотность двух типов образцов почвы составляла 2,71, что указывает на то, что влияние состава зерна на относительную плотность зерна почвы было очень небольшим, и для всех видов глинистости гравийной почвы можно использовать одно и то же значение (2.71). Относительная плотность образца почвы с содержанием глины 10% измерялась сосудом, а образец почвы с содержанием глины 45% измерялся пикнометром.

2.3. Принцип эксперимента

Величина морозного пучения и коэффициент морозного пучения являются основными параметрами для измерения характеристик морозного пучения почвы. Величина морозного пучения - это вертикальное смещение почвы, вызванное промерзанием почвы. В то время как последний (также известный как коэффициент морозного пучения) представляет собой отношение приращения продольной высоты к исходной высоте образца в условиях небоковой деформации и одномерного замораживания.Коэффициент морозостойкости обычно выражается следующим образом:

.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Лёссовое поле в Германии ( лёсс - переносимая ветром пыль, в основном ил)

Почва - рыхлый материал, образующий тонкий поверхностный слой Земли. Его формирование связано с материалом материнской породы, рельефом, климатом и растительностью. Это смесь множества разных вещей, включая камни, минералы, воду и воздух. В почве также есть живые и мертвые существа. Мы называем живое и мертвое «органическим веществом».Почва важна для жизни на Земле.

Поскольку почва содержит воду и питательные вещества, она является идеальным местом для роста растений. [1] Почва удерживает корни и позволяет растениям стоять над землей, собирая свет, необходимый им для жизни. Это помогает растениям расти. В почве обитают также грибы и бактерии. Они едят мертвые растения и животных. Разрушенный материал становится пищей для растений (питательными веществами). [2]

Многие животные закапываются в землю и делают ее своим домом.Крупные животные используют почву для создания берлог для сна и родов. Мелкие животные большую часть жизни живут в почве. Дождевые черви славятся улучшением почвы. Это потому, что отверстия, которые они делают, пропускают воздух в почву. Отверстия также пропускают воду.

В почве также обитает много микроорганизмов. Многие из них поедают органические вещества почвы. Они используют кислород и выделяют углекислый газ. Они также выделяют в почву минеральные питательные вещества. [3]

В разных местах Земли почва разная.Это потому, что климат и породы на Земле различаются в разных местах на Земле. Почвы обычно более толстые в местах, где ледяные щиты покрывали землю во время ледникового периода плейстоцена. Это потому, что ледяные щиты измельчали ​​скалу в порошок, медленно перемещаясь по поверхности.

Земля состоит из четырех частей.

  1. В нем есть обломки горных пород, и камни состоят из минералов,
  2. Имеет мертвые и живые существа (органические вещества, перегной),
  3. Есть вода.
  4. Имеет воздух.

Компоненты суглинка по объему Вода (25%) Газы (25%) Песок (18%) Ил (18%) Глина (9%) Органические вещества (5%)

В почве есть куски камней, которые уменьшились под действием ветра, дождя, солнца и снега. Камни состоят из минералов, и некоторые из них растворяются в воде. Некоторые из минералов, растворенных в воде, могут использоваться растениями в пищу. В почве также есть мертвые и живые существа (органические вещества).Когда растение умирает, его поедают животные, включая бактерии в почве. Когда бактерии съедают, то, что остается, называется гумусом. Когда бактерии умирают, растительная пища (минералы) возвращается в почву. Корм для растений называется «питательным веществом для растений». Есть много видов питательных веществ для растений. В почве много пустых мест. Половина почвы - это космос. Пространства наполнены водой и воздухом. Вода может проникать в пустоты в почве. Растения пьют воду и содержащиеся в ней минералы.Корням растений для жизни нужен воздух. Если в корнях растений нет воздуха, корни погибнут. Если корни растения погибнут, растение погибнет. [4] Умирающее растение съедается бактериями и снова становится питательными веществами для растений.

Есть много видов почв. В каждом виде почвы есть большие и маленькие камни и немного гумуса. Если камни в почве размером с ваши пальцы, мы называем их «гравием». Более мелкие камни называются песком. Очень маленькие камни называются илом. Очень и очень маленькие камни называются глиной.Вы можете увидеть песок глазами. Ощущение шероховатости песка между пальцами ног. Иловая порода очень мала, и вы должны использовать линзу, чтобы увидеть ил. Гладкий ил между пальцами ног. Глиняный камень слишком мал, чтобы его можно было увидеть в объектив. Чтобы увидеть мельчайшие детали, вы должны использовать большой микроскоп. Вы должны использовать большой микроскоп, чтобы увидеть глину. Глиняный камень кажется скользким между пальцами ног. Большинство почв содержат все виды мелких камней. Три лучших камня для создания почвы - это песок, ил и глина.

Текстура почвы [изменить | изменить источник]

Каждая почва содержит разное количество песка, ила и глины.Смесь песка, ила и глины - это «текстура» почвы. Мы также можем сказать, что смесь имеет «текстуру почвы». Почва с большим количеством песка называется «песчаная почва». Почва с большим количеством ила называется «иловой почвой». Почва с большим количеством глины называется «глинистой почвой». Фермеры любят выращивать продукты на самой лучшей почве. Лучшая почва - это половина песка, немного ила и немного глины. Органическое вещество, содержащееся в почве, не учитывается в структуре почвы. Когда мы определяем структуру почвы, учитываются только камни.Текстура почвы очень важна.

Глина и перегной - особые части почвы. Они помогают удерживать воду и растительную пищу (питательные вещества для растений) в почве. Вода и питательные вещества для растений прилипают к глине и перегною. Вода прилипает ко всем камням в почве. Но лучше всего вода липнет к глине. Вода впитывается (впитывается) в перегной, как губка впитывает воду. Гумус содержит много воды и питательных веществ для растений. Глина и перегной удерживают воду и питательные вещества для растений в почве. Песок удерживает в почве лишь немного воды.Если в почве слишком много песка, вода будет стекать в землю. Стекающая вода также забирает питательные вещества для растений. Корни растений не могут получить воду и питательные вещества, если они заходят слишком глубоко. Лучше всего, чтобы в почве было немного глины и перегноя для выращивания растений.

Структура почвы (комки) [изменить | изменить источник]

Самые мелкие части почвы - песок, ил и глина. Эти маленькие части соединяются в более крупные, которые мы называем «сгустками» или «агрегатами».Глыбы образуются, когда песок, ил и глина слипаются. Гумус, глина и минералы в почве подобны клею. Клей склеивает песок, ил и глину и образует комки. Глыбы сами по себе образуют формы. Некоторые почвы имеют небольшие круглые комочки. Другие почвы имеют большие, твердые и плоские комки. Лучше всего подходит почва с небольшими круглыми комками, потому что она пропускает воздух и воду. Лучше всего немного клея. Если в почве мало клея, будет место для воды и воздуха, и почва будет мягкой.Если в почве слишком много клея, почва будет твердой. Если в почве нет клея, в ней не останется места для воздуха и воды. Почва без пробелов нездорова. Черви в почве делают клей скользким. Когда черви проделывают отверстия в почве, они оставляют в ней немного клея. Корни растений также оставляют места в почве. Когда корни отмирают, они оставляют отверстия в почве.

Почвенные горизонты (слои) [изменить | изменить источник]

Почвенные горизонты возникают в результате комбинированного биологического, химического и физического воздействия.

Почва имеет «структуру почвы» (песок, ил и глина), и в ней смешаны органические вещества.Но погода меняет почву. На Земле у северного и южного полюсов холодно. У экватора Земли жарко. В некоторых местах на Земле бывает много дождя, а в некоторых нет. Жаркая и влажная погода - один вид почвы. Холодная и сухая погода - еще один вид почвы. Дождевая вода заставляет мелкие предметы в почве опускаться вместе с водой. Когда вещи в воде застревают в почве, они образуют слой в почве. Если вы закопаете почву, вы можете обнаружить в ней много слоев.Слои могут иметь разные цвета. Слои могут иметь различную «текстуру почвы». В верхней части почвы может быть много перегноя и песка. Ниже этого слоя может быть слой ила. Ниже этого слоя может быть слой глины.

Песок остается сверху, потому что он большой. Ил немного опускается с водой и образует слой, потому что он небольшой. Ил меньше некоторых пространств в почве. Глина может опускаться с водой еще ниже, потому что она самая маленькая.Песок будет одним слоем, ил - другим, а глина - другим. Гумус может опускаться с водой и образовывать слой. Ил, глина и перегной могут опускаться вниз из-за пустот в почве. Но ил, глина и перегной заполнят пустоты в почве. Когда пространства в почве закрыты, воздуху трудно проникать в почву. Корни растений не уходят туда, где нет воздуха. Когда мы копаем землю, мы находим слои почвы.

Мы называем эти слои «горизонтами почвы».Верхний горизонт может иметь толщину в дюйм (25 мм). Мы называем этот слой горизонтом «О» или иногда «верхним слоем почвы». Следующий слой (горизонт) - горизонт «В». Следующий нижний слой почвы - горизонт «С». В нижнем слое много горных пород, и его можно назвать коренной породой или горизонтом «R» от слова «скала». В глубине души всегда есть коренная порода. Но вам, возможно, придется копнуть на милю (км) или больше. Когда почва высыхает, она может дать усадку, и в ней образуются трещины. Почва в верхнем слое может провалиться в трещины.Это вызывает изменение слоев почвы, потому что они перемешаны. Там, где вы живете, может быть много типов почвы или только один тип почвы. Различные породы создают различную структуру почвы. Разная погода делает разные текстуры почвы разными. Итак, во всем мире есть разные почвы.

  1. ↑ Brady and Weil 2008. Природа и свойства почв . 14-е изд.
  2. ↑ Chesworth, Ward, ed. 2008. Энциклопедия почвоведения . Дордрехт, Нидерланды: Springer.ISBN 1-4020-3994-8
  3. ↑ Вороней Р.П. 2006. Почвенная среда обитания. In Paul, Eldor A. Микробиология, экология и биохимия почвы . ISBN 0-12-546807-5
  4. ↑ Learn Science, промежуточный, 5-6 классы Майка Эванса и Линды Эллис
.

почвы | Определение, значение, профиль, состав и факты

Почвы сильно различаются по своим свойствам из-за геологических и климатических изменений на расстоянии и во времени. Даже простое свойство, такое как толщина почвы, может варьироваться от нескольких сантиметров до многих метров, в зависимости от интенсивности и продолжительности выветривания, эпизодов осаждения и эрозии почвы и закономерностей эволюции ландшафта. Тем не менее, несмотря на эту изменчивость, почвы обладают уникальной структурной характеристикой, которая отличает их от простых земных материалов и служит основой для их классификации: вертикальная последовательность слоев, образованная совместным действием просачивающихся вод и живых организмов.

Профиль подзолистой почвы

Профиль подзолистой почвы из Ирландии, демонстрирующий обесцвеченный слой, из которого были выщелочены гумус и оксиды металлов и впоследствии отложились в обычно красноватом горизонте ниже.

© ISRIC, www.isric.nl Получите эксклюзивный доступ к контенту нашего 1768 First Edition с подпиской. Подпишитесь сегодня

Эти слои называются горизонтами, и полная вертикальная последовательность горизонтов составляет почвенный профиль (см. Рисунок).Почвенные горизонты определяются особенностями, отражающими почвообразовательные процессы. Например, самый верхний слой почвы (не считая поверхностной подстилки) называется горизонтом А. Это выветренный слой, который содержит скопление гумуса (разложившееся, темное, богатое углеродом вещество) и микробную биомассу, которая смешивается с мелкозернистыми минералами с образованием агрегатных структур.

Профиль почвы

Профиль почвы, показывающий основные слои от горизонта O (органический материал) до горизонта R (консолидированная порода).Педон - это наименьшая единица земной поверхности, которую можно использовать для изучения характерного почвенного профиля ландшафта.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Ниже A находится горизонт B. В зрелых почвах этот слой характеризуется скоплением глины (мелкие частицы диаметром менее 0,002 мм [0,00008 дюйма]), которые либо отложились из просачивающихся вод, либо выпали в результате химических процессов с участием растворенных продуктов выветривания. Глина наделяет горизонты B множеством разнообразных структурных особенностей (блоков, колонн и призм), образованных из мелких частиц глины, которые могут быть связаны друг с другом в различных конфигурациях по мере развития горизонта.

Ниже горизонтов A и B находится горизонт C, зона небольшого накопления гумуса или развития структуры почвы или отсутствия такового. Горизонт C часто состоит из рыхлого материнского материала, из которого сформировались горизонты A и B. Он лишен характерных черт горизонтов А и В и может быть либо относительно невыветренным, либо глубоко выветренным. На некоторой глубине ниже горизонтов A, B и C залегает консолидированная порода, составляющая горизонт R.

Эти простые буквенные обозначения дополняются двумя способами (см. Таблицу буквенных обозначений почвенного горизонта).Сначала определяются два дополнительных горизонта. Подстилка и разложившиеся органические вещества (например, останки растений и животных), которые обычно лежат на поверхности земли над горизонтом A, обозначаются как горизонт O, тогда как слой непосредственно под горизонтом A, который подвергался интенсивному выщелачиванию (т. Е. медленно вымывается от определенного содержимого под действием просачивающейся воды) получает отдельное обозначение E - горизонт или зона элювиации (от латинского ex «из» и lavere «промывать»).Развитию горизонтов E способствуют обильные осадки и песчаный материнский материал - два фактора, которые помогают обеспечить обширную просачивание воды. Твердые частицы, потерянные в результате выщелачивания, откладываются в горизонте В, который затем можно рассматривать как зону иллювиации (от лат. il , «in» и lavere ).

Буквенные обозначения горизонта почвы
Базовые обозначения для поверхностных горизонтов
O органический горизонт, содержащий подстилку и разложившееся органическое вещество
А Минеральный горизонт, затемненный скоплениями гумуса
Базовые обозначения геологических горизонтов
E минеральный горизонт светлее горизонта A или O и обеднен глинистыми минералами
AB или EB переходный горизонт больше похож на A или E, чем на B
BA или BE переходный горизонт больше похож на B, чем на A или E
B Накопленная глина и гумус ниже горизонта А или Е
BC или CB переходный горизонт от Б до С
С Рыхлый грунт ниже горизонта А или В
R уплотненная порода
Добавлены суффиксы для особенностей горизонтов
a сильно разложившееся органическое вещество
б погребенный горизонт
в конкреции или твердые узелки (железо, алюминий, марганец или титан)
e Органическое вещество промежуточного разложения
f мерзлый грунт
г серый цвет с сильными пятнами и плохим дренажем
ч накопление органических веществ
i Слабо разложившееся органическое вещество
к скопление карбоната
м цементация или уплотнение
n накопление натрия
или Накопление оксидов железа и алюминия
п. вспашка или другое нарушение антропогенного характера
q скопление кремнезема
r Выветрившаяся или мягкая коренная порода
с Накопление оксидов металлов и органических веществ
т скопление глины
в плинтит (твердый обогащенный железом материал недр)
Вт проявление цвета или структуры
x характер фрагипана (высокая плотность, хрупкость)
y Накопление гипса
z накопление солей

Комбинированная последовательность горизонтов A, E, B называется солумом (лат. «Пол»).Солум является истинным очагом почвообразовательных процессов и основной средой обитания почвенных организмов. (Переходные слои, имеющие промежуточные свойства, обозначаются двумя буквами соседних горизонтов.)

Второе усовершенствование номенклатуры почвенных горизонтов (также показанное в таблице) - это использование суффиксов в нижнем регистре для обозначения особенностей, которые важны для развитие почвы. Наиболее распространенные из этих суффиксов применяются к горизонту B: г для обозначения пятнистости, вызванной переувлажнением, h для обозначения иллювиального накопления гумуса, k для обозначения карбонатных минеральных осадков, o для обозначения остаточных оксидов металлов , s для обозначения иллювиального скопления оксидов металлов и гумуса и t для обозначения скопления глины.

Педоны и полипедоны

Почвы - естественные элементы выветренных ландшафтов, свойства которых могут варьироваться в пространстве. Однако для научных исследований полезно рассматривать почвы как объединения модулей, известных как педоны. Педон - это мельчайший элемент ландшафта, который можно назвать почвой. Его предел глубины - это несколько произвольная граница между почвой и «не почвой» (например, коренной породой). Его поперечные размеры должны быть достаточно большими, чтобы позволить изучить любые существующие горизонты - как правило, площадь от 1 до 10 квадратных метров (от 10 до 100 квадратных футов), с учетом того, что горизонт может иметь переменную толщину или даже прерывистый.Если горизонты цикличны и повторяются с интервалом от 2 до 7 метров (от 7 до 23 футов), педон включает половину цикла. Таким образом, каждый педон включает в себя диапазон изменчивости горизонта, который происходит на небольших площадях. Если цикл меньше 2 метров или все горизонты непрерывны и имеют одинаковую толщину, площадь педона составляет 1 квадратный метр.

Почвы встречаются на ландшафте в виде групп одинаковых педонов, называемых полипедонами, которые имеют достаточную площадь, чтобы считаться таксономической единицей.Полипедоны ограничены снизу «непочвой» и сбоку педонами разного качества.

.

Смотрите также