Главное меню

Степень пучинистости грунта


Пучинистость грунтов и фундамент

Глава из книги "Малозаглубленный ленточный фундамент"

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

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

Таблица. Пучинистость грунтов.

Степень пучинистости грунта   (ГОСТ 25100-95) / % расширения

Пример грунта требует исследований для принятия решения о классификации)

Практически непучинистые грунты < 1%

Твердые глинистые грунты, мало водонасыщенные гравелистые, крупные и средние пески, мелкие и пылеватые пески, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм. Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %

Слабопучинистые грунты <1-3,5 %

Полутвердые глинистые грунты, средне водонасыщенные  пылеватые и мелкие пески, крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе

Среднепучинистые грунты <  3,5-7 %

Тугопластичные глинистые грунты. Насыщенные водой  пылеватые и мелкие пески. Крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе

Сильнопучинистые и чрезмернопучинистые грунты > 7%

Мягкопластичные глинистые грунты.
Насыщенные водой пылеватые и мелкие пески.

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

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

Грунт

Дренажные возможности грунтов

Потенциал подъема уровня грунта при замерзании. (Вертикальные и касательные составляющие сил морозного пучения)

Потенциал расширения грунта при замерзании.   (Горизонтальные  составляющие сил морозного пучения)

Валунный, галечниковый, щебенистый, гравийный, дресвяный. Песок гравелистый и крупный.

Хорошие

Незначительный

Незначительный

Илистый гравий, илистые пески

Хорошие

Средний

Незначительный

Глинистый гравий,  песчано-глинистая гравийная смесь,  глинистые пески

Средние

Средний

Незначительный

Пылеватый и мелкий песок, мелкий глинистый песок,  неорганический ил, глинистый суглинок с умеренной пластичностью

Средние

Высокий

Незначительный

Низко-  и средне пластичные глины, гравелистые глины, илистые глины, песчанистые  глины, тощие глины

Средние

Средний

От незначительного к среднему

Пластичные и жирные глины

Плохие

Средний

Высокий

Неорганические илистые грунты, мелкие слюдянистые пески

Плохие

Высокий

Высокий

Органические непластичные илистые грунты, илистая тугопластичная глина

Плохие

Средние

Средние

Глина и илистая глина средней и высокой пластичности, пластичные илистые грунты, торф, сапропель.

Неудовлетворительные

Средние

Высокие

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уровнем грунтовых вод (УГВ). Чем выше стоят грунтовые воды, тем больше будет расширяться грунт при замерзании. Способность удерживать и «подсасывать» воду из нижележащих слоев обеспечивается наличием в структуре грунта капилляр и подсосом ими воды. Грунт при расширении замерзающей водой (льдом) начинает увеличиваться в объеме.
Происходит это из-за того, что вода увеличивается в объеме при замерзании на 9-12%. Поэтому, чем больше воды в грунте, тем он более пучинистый. Также выше пучинстость у грунтов с плохими дренажными характеристиками. При промерзании грунта сверху (от уровня земли или планировки) еще незамерзшая вода отжимается льдом в нижележащие слои грунта.
Если дренажные свойства грунта недостаточные, то вода задерживается и быстро промерзает, вызывая дополнительное расширение грунта. На границе раздела положительных и отрицательных температур могут намораживаться линзы льда, вызывая дополнительных подъем грунта.  Чем больше плотность грунта, тем меньше в нем капилляров и пустот (пор) где может задерживаться вода и, следовательно, меньше потенциал расширения при замерзании.
Малозаглубленный ленточный фундамент по определению закладывается на глубины сезоннопромерзающего слоя грунта. При замерзании грунта и начале его движения на фундамент начинает действовать сила, вектор которой приложен перпендикулярно к подошве фундамента (при условии, что подошва лежит в горизонте).
Под действием этой силы, приложение которой зачастую бывает  неравномерным по длине фундамента, фундамент и само здание может подвергаться также неравномерным перемещениям.   Кроме давления вверх, пучинистый грунт при замерзании может оказывать давление и по горизонтали, и по касательной к вертикальной плоскости ленты фундамента.

Сила морозного пучения зависит и от величины отрицательных температур и от продолжительности их действия. Максимальное морозное пучение грунта в России приходится на конец февраля –март.  Если вы строите ленточный малозаглубленный фундамент на сильнопучинстом грунте, вам придется думать, как снизить воздействие не только касательных составляющих сил морозного пучения, но также и их горизонтальных составляющих. Примерзающий к фундаменту грунт способен не только обеспечить боковое сжатие фундамента, но и его защемление силами бокового сцепления и подъем, что может вызвать деформацию фундамента (особенно критично для сборных ленточных  фундамент из блоков).  
Поэтому, если вы решаетесь строить малозаглубленный ленточный фундамент на сильно- или чрезмернопучинистом грунте, вам лучше выбрать в качестве фундамента жесткую монолитную железобетонную раму, а не сборный ленточный фундамент из блоков. К тому же придется повести ряд мероприятий по снижению силы трения между фундаментом и грунтом, и теплотехнические мероприятия для снижения сил морозного пучения.

Таблица. Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов, м.


Город

Суглинки, глины

Мелкие пески

Средние и крупные пески

Каменистый грунт

Москва

1,35

1,64

1,76

2,00

Владимир

1,44

1,75

1,87

2,12

Тверь

1,37

1,67

1,79

2,03

Калуга, Тула

1,34

1,63

1,75

1,98

Рязань

1,41

1,72

1,84

2,09

Ярославль

1,48

1,80

1,93

2,19

Вологда

1,50

1,82

1,95

2,21

Нижний Новгород, Самара

1,49

1,81

1,94

2,20

Санкт Петербург. Псков

1,16

1,41

1,51

1,71

Новгород

1,22

1,49

1,60

1,82

Ижевск, Казань, Ульяновск

1,70

 

1,76

 

Тобольск, Петропавловск

2,10

 

2,20

 

Уфа, Оренбург

1,80

 

1,98

 

Ростов-на- Дону, Астрахань

0,8

 

0,88

 

Пенза

1,40

 

1,54

 

Брянск, Орел

1,00

 

1,10

 

Екатеринбург

1,80

 

1,98

 

Липецк

1,20

 

1,32

 

Новосибирск

2,20

 

2,42

 

Омск

2,00

 

2,20

 

Сургут

2,40

 

2,64

 

Тюмень

1,80

 

1,98

 

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

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

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

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

ГОСТ 28622-2012 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

 

Грунты

МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СТЕПЕНИ ПУЧИНИСТОСТИ

 

Москва

Стандартинформ

2013

 

 

 

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, пра­вила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, приме­нения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-изыскательским и конструкторско-технологическим институтом оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова ОАО «НИЦ «Строительство»

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственной научно-технической комиссией по стандартизации, техническому нормированию и оценке соответствия в строительстве (протокол от 18 декабря 2012 г. № 41)

За принятие стандарта проголосовали:

Краткое наименование страны
по MK (ИСО 3166) 004-97

Код страны
по MK (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование органа государственного
управления строительством

Азербайджан

AZ

Госстрой

Армения

AM

Министерство градостроительства

Киргизия

KG

Госстрой

Молдова

MD

Министерство строительства и регионального развития

Россия

RU

Департамент регулирования градостроительной деятельности Министерства регионального развития

Таджикистан

TJ

Агентство по строительству и архитектуре при Правительстве

Узбекистан

UZ

Госархитектстрой

Украина

UA

Министерство регионального развития, строительства и ЖКХ

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 декабря 2012 г. № 2016-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 28622-2012 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 ноября 2013 г.

5 ВЗАМЕН

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.

ГОСТ 28622-90 Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости

ГОСТ 28622-90

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГРУНТЫ

МЕТОД ЛАБОРАТОРНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СТЕПЕНИ ПУЧИНИСТОСТИ

СТАНДАРТИНФОРМ
Москва

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ГРУНТЫ

Метод лабораторного определения степени пучинистости

Soils.
Laboratory method for determination of frost-heave degree

ГОСТ
28622-90

Дата введения 01.09.90

Настоящий стандарт распространяется на пылевато-глинистые, крупнообломочные (с содержанием пылевато-глинистого заполнителя более 10 % общей массы), песчаные (с содержанием частиц мельче 0,05 мм более 2 % общей массы), биогенные и искусственные грунты и устанавливает метод лабораторного определения степени их пучинистости при исследованиях грунтов для строительства.

Стандарт не распространяется на засоленные грунты.

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.

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.

лучших колледжей со степенью почвоведения и агрономии

Если вы хотите получить степень в области почвоведения и агрономии, вы найдете три разных степени, которые можно заработать.Специальность в области почвоведения и агрономии предлагается в небольшом количестве школ, все из которых перечислены ниже. Наш рейтинг лучших колледжей 2020 года, предлагающих степени почвоведения и агрономии, основан на о компиляции наших данных из надежных государственных источников, опросов студентов, выпускников колледжей интервью и редакционный обзор. Вы можете найти более подробную информацию о степени почвоведения и агрономии ниже вместе с обзором школ. которые предлагают онлайн-степени по почвоведению и агрономии.

.

Измерение степени уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью светового динамического пенетрометра

Для определения степени уплотнения грунтового основания, заполненного мелкозернистым грунтом, были проведены испытание на уплотнение и испытание светодинамическим пенетрометром (LDP) для слабой жидкости. -предельные образцы глины с различным содержанием воды в лаборатории. Затем было построено уравнение прогнозирования коэффициента проникновения (PR), определяемого как глубина падения молота LDP, степень уплотнения ( K ) и содержание воды ( ω ).После этого были выкопаны существующие мелкозернистые грунтовые основания по результатам полевых испытаний ТБД. Были получены значения PR на месте, содержание воды и степень уплотнения склонов. Расчетные степени уплотнения с использованием уравнения прогнозирования сравнивались с измеренными значениями степени уплотнения в полевых условиях. Результаты показывают, что между ними существует хорошая согласованность, и была получена ошибка в пределах 3,5%. Кроме того, сначала следует определить содержание воды при использовании уравнения прогноза, которое предлагается в этом исследовании.Поэтому был разработан численный метод определения влажности земляного полотна, и было проведено сравнение прогнозируемого и измеренного содержания воды, что показывает относительно высокую относительность. Затем степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана в соответствии с уравнением прогнозирования, которое включает коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды в качестве входных данных вместо измеренного значения в поле.

1. Введение

В гражданском строительстве исследование прочности и целостности каждого земляного полотна шоссе становится необходимым для оптимизации структурных характеристик и безопасности дорожного покрытия [1].Степень уплотнения является важным показателем исследования для достижения цели контроля качества на месте / обеспечения качества гранулированных слоев дорожного покрытия (земляного полотна, основания и основания) [2–4]. Если результаты исследования не соответствуют требованиям по уплотнению в конструкции, несущая способность земляного полотна будет ниже, и тогда возникнут некоторые нарушения, такие как оседание земляного полотна и растрескивание покрытия [5]. Традиционно одним из мероприятий во время исследования земляного полотна является определение степени уплотнения с помощью различных полевых и лабораторных испытаний, таких как метод песчаного конуса [6] и метод врезного кольца [7, 8].Хотя эти методы оценки являются лучшими и надежными, они включают относительно сложные этапы и требуют много времени для получения конечного результата [9]. Кроме того, образцы грунта при использовании этих методов необходимо просверлить или выкопать на земляном полотне, что является разрушительным и может существенно повлиять на характеристики дорожного покрытия [10]. Для преодоления этих недостатков было разработано множество неразрушающих и экономящих время методов и оборудования [11–13].

В качестве неразрушающего, эффективного, быстрого и надежного метода контроля динамический конусный пенетрометр (DCP) был введен в качестве критерия для проверки прочности фундамента в спецификациях Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) и Южной Африки. [14].Это устройство обеспечивает непрерывные и непрерывные стратиграфические данные, когда его конический зонд вводится в почву по вертикальной глубине. Данные, полученные с помощью DCP, получили широкое теоретическое признание и могут быть использованы для всесторонней оценки грунта основания. Применение DCP было дополнительно исследовано предыдущими исследователями. Siekmeier et al. [15], Джордж и др. [16] и Мукаби [17] построили эмпирическую формулу, сочетающую коэффициент проникновения (PR) DCP с модулем упругости и коэффициентом несущей способности (CBR) для Калифорнии.Mohammadi et al. [18], Альгамди [19], Эмре и др. [20], а также Ян и др. [21] получили некоторые полезные результаты для оценки плотности земляного полотна с помощью DCP, и была установлена ​​корреляция между степенью уплотнения, коэффициентом проникновения и содержанием воды. Преимущество использования DCP заключается в проверке свойств почвы при ее естественной плотности и влажности. Эти применения теории и метода DCP были приняты для различных почв, и они обеспечивают возможность эмпирических корреляций, основанных на статистическом анализе полевых испытаний и свойств почвы.

Световой динамический пенетрометр (LDP) также является неразрушающим методом оценки характеристик слоя почвы, принцип работы которого аналогичен принципу работы DCP. По сравнению с DCP его отбойный молоток легче, а расстояние падения меньше, что удобно и быстро для полевых испытаний земляного полотна с использованием LDP вместо DCP. Таким образом, цель данной статьи - проверить степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью LDP. Сначала были представлены принципы и этапы теста на основе LDP.Испытания на уплотнение и LDP типичной глины с низким пределом текучести были проведены в лаборатории, и квадратное уравнение прогнозирования между степенью уплотнения ( K ), коэффициентом пенетрации (PR) и содержанием воды ( ω ) был основан. Затем справедливость этого уравнения была проверена полевыми испытаниями мелкозернистых грунтовых оснований. Наконец, был предложен и апробирован численный метод расчета влагосодержания грунтовых оснований. Таким образом, степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана в соответствии с квадратным уравнением прогнозирования, которое использует коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды вместо измеренного значения в поле.

2. Устройство и метод испытаний LDP

Легкий динамический пенетрометр (LDP), малогабаритный портативный пенетрометр для испытания грунта на месте, состоит из молотка (вес 10 кг и расстояние падения 500 мм), проникающий стержень (длина 1000 мм, всего 4 стержня) и коническая головка (диаметром 40 мм и 60 ° на коническом наконечнике), как показано на Рисунке 1. Когда полевые испытания проводятся с использованием LDP, глубина и падения молотка LDP регистрируются, когда кончик конуса вбивается в грунт молотком.Коэффициент проникновения (PR), определяемый как глубина удара молота, может отражать свойства слоев почвы.


При проведении испытания с использованием LDP необходимо выполнить следующую процедуру: (1) Испытательная площадка должна быть плоской, и также должен быть подготовлен журнал записей. (2) Конический наконечник и стержень для проникновения со шкалой должны быть собраны и подключены. Проникающая штанга всегда должна быть перпендикулярна поверхности земли во время испытания. (3) Во время испытания штанга для проникновения должна удерживаться одним тестером.Молоток следует поднять и отпустить вдоль стержня проникновения. При этом необходимо регистрировать частоту и глубину проникновения.

3. Лабораторное испытание на основе LDP и прогноз степени уплотнения
3.1. Лабораторный тест на основе LDP

Образцы почвы были взяты в рамках проекта расширения скоростной автомагистрали Наньчан-Чжаншу в провинции Цзянси. Предел жидкости, предел пластичности, оптимальное содержание влаги, максимальная плотность в сухом состоянии и анализ размера частиц были проведены для классификации почвы и основных свойств.Их предел жидкости и предел пластичности составляют 35,8% и 22,8% соответственно. Согласно тесту на уплотнение, оптимальное содержание влаги и максимальная плотность в сухом состоянии составляют 13,0% и 1,954 г / см 3 соответственно. Анализ размера частиц показывает, что процент прохождения 0,075 мм образцов почвы составляет 82,2%. Таким образом, образец почвы был отнесен к категории глины с низким пределом жидкости в соответствии со стандартом Test Methods of Soils for Highway Engineering (JTG E40-2007) в Китае.

Для изучения влияния содержания воды на PR, измеренное LDP, были приготовлены различные образцы почвы с 5 начальными значениями влажности и 5 плотностями в сухом состоянии.Содержание воды в образцах почвы было установлено на 9%, 13%, 16%, 19% и 23%, что соответствует возможному диапазону влажности грунтов земляного полотна в Китае. Степень уплотнения земляного полотна составляет 96% и 93% соответственно, согласно требованиям действующей спецификации в Китае. Для повышения точности теста на основе LDP были выбраны степени уплотнения 82%, 86%, 90%, 94% и 98% образцов грунта. Образцы 152 мм × 220 мм (диаметр × высота) были приготовлены методом статического давления в 5 слоев, как показано на рисунке 2.Зависимости между содержанием воды и PR с различной степенью уплотнения были изогнуты на рисунке 3. На рисунке 3 видно, что минимальное значение PR находится рядом с оптимальным содержанием воды для той же степени уплотнения, а значения PR уменьшаются. с увеличением степени уплотнения значения при неизменном содержании воды. Как упоминалось выше, коэффициент проникновения (PR) LDP может отражать свойства плотности слоев почвы. Таким образом, зависимость между PR, степенью уплотнения ( K ) и влагосодержанием ( ω ) почв может быть построена в соответствии с результатами LDP [18–21], как показано в следующем уравнении: где - степень уплотнения почвы (%), - степень пенетрации (мм / капля), - влажность почвы (%).


3.2. Полевые испытания на основе LDP

Был выбран типичный участок K24 + 600, из которого были взяты образцы грунта. Испытания светодинамического пенетрометра (LDP) проводились в верхней части 96 зоны (т.е. степень уплотнения 96%), 94 зоны и 93 зоны существующего земляного полотна с глубиной проникновения 360 см, как показано. на рисунке 4. Данные испытаний были записаны для каждых 20 см глубины проникновения.

На рисунке 5 показаны значения PR для различных программ тестирования.Из рисунка 5 видно, что значения PR постепенно увеличиваются с увеличением глубины, что указывает на то, что степень уплотнения грунта откосов земляного полотна постепенно уменьшается с увеличением глубины. Значение PR составляет около 13 мм за удар молота на глубине 100 см откоса земляного полотна и распределяется относительно равномерно. Причина в том, что полевые испытания на основе ТБД проводились летом, и влажность поверхности склона была относительно низкой. Значения PR постепенно увеличиваются и составляют от 14 мм до 20 мм за удар на глубине от 100 см до 360 см.Кроме того, из рисунка 5 видно, что хотя V1, V2 и V3 начинались с вершины разных зон, их значения PR почти одинаковы на глубине 100 см. Это показывает, что очевидной разницы в свойствах земляного полотна в этом объеме нет, несмотря на то, что их начальные степени уплотнения различны. Кроме того, на Рисунке 5 показано, что значения PR для секции V3 больше, чем для двух других секций, что указывает на то, что содержание воды в нижнем земляном полотне больше, чем в верхнем земляном полотне.


3.3. Измерение степени уплотнения и влагосодержания откоса земляного полотна

Для исследования изменений степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна К24 + 600 вручную выкопали канаву шириной 50 см и шириной 510 см. глубина по сечению V1. Степень уплотнения и влагосодержание измеряли методом испытания врезного кольца в горизонтальных плоскостях с вертикальным расстоянием 20 см. Самая низкая горизонтальная плоскость находится на дне канавы.Для каждой горизонтальной плоскости были отобраны два образца грунта на расстоянии 20 см в продольном направлении (параллельно направлению движения транспорта), как показано на Рисунке 6. Их средние значения были приняты в качестве окончательных значений для этого местоположения.


На рис. 7 показаны измеренные значения содержания воды и степени уплотнения. На Рисунке 7 (а) видно, что содержание воды постепенно увеличивается с увеличением глубины и становится относительно стабильным ниже глубины 200 см. Содержание воды составляет от 18% до 27% на глубине 200 см и от 21% до 27% на глубине 200 см.Это связано с тем, что содержание воды на верхней глубине зависит от климата, а на нижней - от грунтовых вод. Первое резко меняется для разных сезонов, второе стабильно с сезонными изменениями. На Рисунке 7 (б) видно, что степень уплотнения резко изменяется от 80% до 93% на глубине 200 см. На глубине менее 200 см степень уплотнения относительно стабильна: от 82% до 88%.

3.4. Сравнение прогнозируемых и измеренных степеней уплотнения

Расчетные степени уплотнения с использованием (1) и измеренные значения показаны на рисунке 8.На рисунке 8 видно, что они относительно согласованы. Среднеквадратичные ошибки между расчетными и измеренными степенями уплотнения на вертикальных участках V1, V2 и V3 составляют 3,44%, 3,24% и 3,31% соответственно, а среднее значение среднеквадратичных ошибок составляет 3,33%. Следовательно, различия между расчетной и измеренной степенями уплотнения являются приемлемыми, что означает, что уравнение прогнозирования степеней уплотнения на основе PR и содержания воды имеет удовлетворительную точность.

4. Степень уплотнения согласно числовому содержанию влаги

Согласно вышеуказанному исследованию, степень уплотнения грунта откосного земляного полотна на разных глубинах может быть рассчитана на основе значения PR и измеренного содержания воды. Первое можно быстро получить с помощью LDP, а второе требует времени. Следовательно, быстрый метод определения содержания воды является ключом к вычислению степени уплотнения с использованием (1). Содержание воды в грунте откосов земляного полотна можно рассчитать с помощью численного моделирования, которое, как доказали некоторые исследователи с помощью программного обеспечения GeoStudio, является рациональным [22–25].

4.1. Параметры испытаний

Для этого моделирования требуются некоторые параметры, включая гидравлические свойства, термодинамические свойства, физиологические параметры и метеорологические параметры почвы. Все необходимые параметры приведены в таблице 1. Их значения можно найти в литературе [22].

тепло на единицу объема 90 076 D R

Категория параметров Соответствующий параметр Символ Агрегат

Гидравлические свойства Характеристическая кривая грунт-вода SWCC -
Коэффициент насыщенной инфильтрации k ws м / с

Термодинамические свойства Коэффициент теплопроводности λ t - Specific
λ v Дж / (м 3 · ° C)

Физиологические параметры вегетации Индекс площади листа LAI -
Индекс глубины корня M

Метеорологические параметры Среднесуточная температура T ° C
Суточная относительная влажность RH %
Суточная относительная скорость ветра U м / с
Среднесуточное количество осадков P r мм

4.2. Расчетные и измеренные значения влажности

Затем было выполнено численное моделирование откоса земляного полотна К24 + 600 по методике, описанной в литературе [22, 26, 27]. Содержание воды было рассчитано с использованием параметров, упомянутых выше, и результаты расчетов значений содержания воды в почве показаны на рисунке 9. Измеренные значения для участка K24 + 600 также показаны на рисунке 9. Это можно увидеть на рисунке 9. что рассчитанные и измеренные содержания воды в секциях V1, V2 и V3 в целом хорошо совпадают.Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые данные разрознены. Помимо дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между измеренными и расчетными значениями содержания воды в секциях V1, V2 и V3 составляют 1,19%, 1,53% и 1,34% соответственно, а их среднее значение составляет 1,35%. Он показывает относительно высокую точность для инженерной практики. Следовательно, влажность земляного полотна на разной глубине может быть рассчитана численным методом.

4.3. Степень уплотнения на основе рассчитанного и измеренного содержания воды

Кроме того, чтобы исследовать точность степени уплотнения из (1) с использованием рассчитанного и измеренного содержания воды, они показаны на рисунке 10.Из рисунка 10 видно, что расчетные степени уплотнения земляного полотна, основанные на численном содержании воды, как правило, существенно не отклоняются от измеренных значений. Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые контрольные точки разбросаны. Помимо трех дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между расчетной и измеренной степенями уплотнения составляют 2,80%, 3,53% и 2,46% для участков V1, V2 и V3 соответственно, а их среднее значение равно 2.93%. Он показывает, что для существующего земляного полотна эти степени уплотнения, оцененные по формуле (1) в соответствии с числовым и измеренным содержанием воды, почти эквивалентны. Поскольку содержание воды на любой глубине в земляном полотне может быть определено численным методом в данном исследовании без выемки откосов земляного полотна, что значительно экономит время, чем измерение в полевых условиях, PR и численное содержание воды можно использовать для прогнозирования степень уплотнения с помощью (1) быстро.

5.Выводы

Испытания на уплотнение и светодинамический пенетрометр (LDP) были проведены для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории. Содержание воды и степень уплотнения были измерены для типичного откоса земляного полотна K24 + 600 с помощью испытания LDP в полевых условиях. Затем было построено и проверено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), степени уплотнения ( K ) и содержания воды ( ω ). Чтобы избежать выемки грунта на откос для измерения его содержания воды, был предложен численный метод определения содержания воды в откосе земляного полотна.Его можно использовать для замены измеренного содержания воды. Некоторые основные выводы можно сделать следующим образом: (1) Была установлена ​​и проверена квадратичная функция между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, измеренными для глины с низким пределом текучести. Среднеквадратичная ошибка между расчетной и измеренной степенью уплотнения была в пределах 3,5%, что доказывает справедливость взаимосвязи, предложенной в данном исследовании. (2) Трудно измерить содержание воды без выемки откосов земляного полотна.Предложен и апробирован численный метод водности грунтов откосов земляного полотна. Результаты показывают, что они имеют относительно удовлетворительную точность. Следовательно, этот численный метод можно использовать для расчета содержания воды в грунтовом грунте, что позволяет сэкономить гораздо больше времени, чем измерение на месте. (3) В соответствии с числовым содержанием воды значение PR, полученное в ходе полевых испытаний на основе LDP. и взаимосвязь между степенью уплотнения, PR и влагосодержанием, построенная в этом исследовании, степень уплотнения может быть определена быстро.Эффективность этого метода была подтверждена сравнением рассчитанного и измеренного содержания воды.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, доступны у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Национальной программе ключевых исследований и разработок Китая (2017YFC0805307), Национальному фонду естественных наук Китая (51478054), Молодежному фонду естественных наук провинции Хунань (2018JJ1026), Ключевой проект Департамента образования провинции Хунань (17A008), Программа Департамента коммуникаций Цзянси (2013C0011) и Открытый исследовательский фонд Государственной инженерной лаборатории технологии содержания автомобильных дорог, Университет науки и технологий Чанша (kfj150103).

.

% PDF-1.6 % 159 0 объект > endobj xref 159 38 0000000016 00000 н. 0000002189 00000 п. 0000002272 00000 н. 0000002401 00000 п. 0000002889 00000 н. 0000003001 00000 п. 0000003658 00000 н. 0000004247 00000 н. 0000004881 00000 н. 0000005410 00000 н. 0000005497 00000 п. 0000006217 00000 н. 0000006931 00000 п. 0000007651 00000 н. 0000008392 00000 н. 0000009195 00000 н. 0000009920 00000 н. 0000010495 00000 п. 0000011158 00000 п. 0000012411 00000 п. 0000013647 00000 п. 0000013761 00000 п. 0000014858 00000 п. 0000015844 00000 п. 0000016405 00000 п. 0000016492 00000 п. 0000017008 00000 п. 0000017643 00000 п. 0000018623 00000 п. 0000019823 00000 п. 0000019937 00000 п. 0000021044 00000 п. 0000022099 00000 н. 0000027010 00000 п. 0000031874 00000 п. 0000039202 00000 п. 0000048069 00000 п. 0000001056 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 196 0 объект > поток xb``b``) f`c`3fd @

.

вопросов с множественным выбором по механике грунта и фундаменту

0 из 20 завершенных вопросов

Вопросы:

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16
  17. 17
  18. 18
  19. 19
  20. 20

Информация

Механика грунтов и фундаментостроение MCQ

Вы уже прошли тест раньше.Следовательно, вы не можете запустить его снова.

Вы должны войти в систему или зарегистрироваться, чтобы начать викторину.

Вы должны пройти следующую викторину, чтобы начать эту викторину:

0 из 20 вопросов ответил правильно

Ваше время:

Прошло времени

Вы набрали 0 из 0 баллов, (0)

Средний балл

Ваша оценка

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
  5. 5
  6. 6
  7. 7
  8. 8
  9. 9
  10. 10
  11. 11
  12. 12
  13. 13
  14. 14
  15. 15
  16. 16
  17. 17
  18. 18
  19. 19
  20. 20
  1. Вопрос 1 из 20

    1 балл

    При испытании на предел жидкости влажность при 10 ударах составляла 70%, а при 100 ударах - 20%.Предел жидкости почвы -

  2. Вопрос 2 из 20

    1 балл

    Известно минимальное содержание воды, при котором почва только начинает крошиться при намотке на нити диаметром 3 мм.

  3. Вопрос 3 из 20

    1 балл

    Какое из следующих утверждений верно?

  4. Вопрос 4 из 20

    1 балл

    Внутреннее молекулярное притяжение почвы, сцепление

  5. Вопрос 5 из 20

    1 балл

    Когда дренаж разрешен только при первоначально приложенном нормальном напряжении и допускается полное первичное уплотнение, испытание известно как

  6. Вопрос 6 из 20

    1 балл

    Минимальный размер частиц илистого грунта -

  7. Вопрос 7 из 20

    1 балл

    Максимальное значение эффективного стресса в прошлом, деленное на текущую стоимость, определяется как коэффициент чрезмерной консолидации (OCR).O.C.R. переуплотненной глины

  8. Вопрос 8 из 20

    1 балл

    Развернутые сваи обычно

  9. Вопрос 9 из 20

    1 балл

    Подобрать группу глинистых грунтов, не набухающих при намокании, из следующих:

  10. Вопрос 10 из 20

    1 балл

    Известно отношение объема пустот к объему твердых частиц грунта в данной массе грунта

  11. Вопрос 11 из 20

    1 балл

    Согласно теории клина Кулона, активное давление земли сдвигает клин

  12. Вопрос 12 из 20

    1 балл

    Степень насыщения естественной залежи грунта с влажностью 15%, удельный вес 2.50 и пустот 0,5 составляет

  13. Вопрос 13 из 20

    1 балл

    Коэффициент сжимаемости грунта - коэффициент

  14. Вопрос 14 из 20

    1 балл

    Если разрушение конечного наклона происходит через носок, он известен как

  15. Вопрос 15 из 20

    1 балл

    Влажность почвы определяется как соотношение

  16. Вопрос 16 из 20

    1 балл

    Точное определение влажности, производится по

  17. Вопрос 17 из 20

    1 балл

    Закон Стоука гласит, что скорость, с которой зерно выходит из суспензии, другие факторы остаются постоянными, зависит от

  18. Вопрос 18 из 20

    1 балл

    Предел жидкости и предел пластичности существуют в

  19. Вопрос 19 из 20

    1 балл

    Известно отношение веса данного объема твердых частиц почвы к весу равного объема дистиллированной воды при данной температуре.

  20. Вопрос 20 из 20

    1 балл

    Сила фильтрации в грунте составляет

.

Определение степени насыщения


Это процент воды, которая занимает поровые пространства, присутствующие в почве, и называется степенью насыщения. Как правило, почва состоит из трех фаз: твердой почвы, воды и воздуха. Если поры или пустоты в почве полностью заняты водой, то она полностью насыщена и степень насыщения составляет 100 процентов. Если пустоты в почве частично заняты водой, она считается частично насыщенной.
Значение степени насыщенности находится в диапазоне от нуля до 100 процентов.Если почва полностью высохла, то степень насыщения равна нулю процентов. Соотношение для определения степени насыщения приведено ниже.
Здесь термин S обозначает степень насыщения, Vw - объем воды и Vv - объем пустот.
Фазовая диаграмма показана на изображении ниже.
Степень насыщения почвы определяется в полевых условиях и не рассчитывается непосредственно путем тестирования почвы в лаборатории. Он рассчитывается косвенно с использованием значения содержания воды, удельного веса и коэффициента пустотности.
Соотношение между насыщением, влагосодержанием и соотношением пустот выражено ниже.
Если степень насыщения равна нулю, то для вычисления общего напряжения используется масса сухого блока. Когда оно находится в пределах от 0 до 100%, используется насыпной вес. Когда значение становится 100%, для вычисления используется насыщенный вес единицы. .

Degree Of Soil ▷ Испанский перевод

Degree Of Soil ▷ Испанский перевод - Примеры использования Degree of Soil в предложении на английском языке Выбирайте программу в соответствии с типом загрузки и степенью загрязнения . Seleccione el programa según el tipo de carga y el Grado de Suciedad .Степень загрязнения изменит количество моющего средства. La cantidad de detectgente depende del Grado de Suciedad .Программа применима для типа нагрузки и для степени загрязнения . Masha le enseña a ordenar la ropa por color y Grado de Suciedad .Погрузите посуду в воду на срок от 30 до 60 минут в зависимости от степени загрязнения . Sumergir los utensilios entre 30 и 60 минут зависит от Grado de Suciedad .Разбавляется в зависимости от степени загрязнения . Diluido según el Grado de Suciedad .Рассортируйте белье по типу ткани, цвету и степени загрязнения и допустимой температуре воды. Ordene la colada por tipo y color del tejido, grado de suciedad y temperatura admisible para el agua.Максимальная загрузка зависит от типа белья, степени загрязнения и желаемой программы стирки. La máxima Capacidad de Carga Dependence del Tipo de Colada, el Grado de Suciedad y el programa de lavado que desee utilizar..

Смотрите также