Пучинистый грунт это: Что такое пучинистые грунты — SGround.ru – Какие грунты считаются пучинистыми, а какие нет

Содержание

Физика процесса пучения — SGround.ru

Как именно происходит морозное пучение грунтов?

Введение
Влияние влажности и уровня грунтовых вод
Влияние гранулометрического состава (размера частиц грунта) на процессы пучения 2
Влияние пористости на процессы пучения
Заключение
Связанные статьи

1. Введение

Почему песок не увеличивается в объеме даже в водонасыщенном обводненном состоянии? Почему разные грунты имеют разный показатель пучинистости? Почему пучение происходит неравномерно?

Суть процесса морозного пучения достаточно сложна и многообразна. Многим известно, что при замерзании определенного объема воды получается лед, занимающий больший объем и имеющий меньшую плотность (плотность льда 917 кг/м3, плотность воды ). Увеличение объема при этом составляет примерно 9 %. Но морозное пучение грунтов связано не только с этим свойством воды.

Пучение в полной мере проявляется только тогда, когда фронт промерзания достигает слоя капиллярного поднятия грунтовых вод – так называемой морозоопасной «каймы», которая в зависимости от дисперсности грунта меняется пределах от 0,3 до 3,5 м над уровнем грунтовых вод. Так же возможно появление техногенного источника замачивания, например прорыва водопровода.

[Чтобы произошел значительный подъем поверхности от пучения должно выполниться сразу несколько условий: наличие в пределах глубины промерзания зоны капиллярного поднятия грунтовых вод, наличие в составе грунта достаточного количества пылеватых и глинистых частиц (более 15%), проникновение отрицательных температур в толщу водонасыщенных грунтов]

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия дневной поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость их промерзания.

Экспериментально установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше величина пучения и, наоборот, при больших скоростях промерзания грунт меньше увеличивается в объеме.

Наблюдениями за глубиной промерзания грунтов установлено, что влажные глины и суглинки промерзают заметно меньше, чем супеси, пески мелкие и пылеватые, а пески крупные и крупнообломочные грунты промерзают еще больше, чем супеси и пылеватые пески.

[Чем более крупные частицы слагают грунт, тем больше будет глубина его промерзания при прочих равных условиях, однако крупнодисперсные грунты меньше или совсем не подвержены пучению]

2. Влияние влажности и уровня грунтовых вод

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3…4% (в закрытой системе). В то же время в природном залегании объем грунта при его промерзании увеличивается на 10—50 и даже 100%.

Пучение грунта достигает таких показателей вследствие кристаллизации в порах грунта воды и последующего поступления дополнительной влаги по капиллярам (миграции) к фронту промерзания из еще не промерзших нижележащих слоев (открытая система). Это сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз, прослоек, кристаллов и др. структур.

[Чем медленнее промерзает грунт, тем большее количество воды накапливается в нем в процессе промерзания за счет миграции влаги из нижележащих слоев, и тем сильнее он увеличится в объеме]

Фото: Кристалл льда

В процессе промерзания грунтов в области интенсивных фазовых переходов воды в лед (фронт промерзания с температурой от 0 до —3°), при наличии уровня грунтовых вод в зоне досягаемости капиллярного поднятия, происходит значительное перераспределение воды, содержащейся в грунте. Обычно в песках мелких и пылеватых, в пылевато-глинистых грунтах наблюдается подтягивание ее снизу вверх (миграция) к фронту охлаждения и промерзания.

Миграция воды в промерзающих грунтах — явление очень сложное. Перемещение воды происходит в том числе и за счет молекулярно-ионных связей.

На качественную сторону процесса миграции оказывают влияние многие факторы: гранулометрический и химико-минералогический состав грунтов, гидрофильность (смачиваемость) частиц грунта, влажность перед замерзанием и наличие подтока воды извне к промерзающему грунту, плотность грунта, скорость промерзания, наличие и значение нагрузки (давления) в слоях грунта, повторность циклов замерзания и оттаивания и др.

[Важнейшим фактором, влияющим на степень пучинистости грунта, является наличие и близость уровня грунтовых вод и возможность притока воды к фронту промерзания по капиллярам в течении зимы]

В грунтах так же присутствует небольшое количество связанной воды, то есть воды котора присоединена к частицам грунта силами молекулярных взаимодействий — эта вода замерзает при очень низких температурах и в обычных условиях не замерзает и не испаряется.

3. Влияние гранулометрического состава (размера частиц грунта) на процессы пучения

Миграция влаги наблюдается только в гидрофильных (смачивающихся водой) замерзающих системах. Наиболее интенсивное перемещение влаги по капиллярам происходит в грунтах с малой скоростью промерзания и с высоким содержанием пылеватых и глинистых частиц (частицы размером 0,05…0,005 мм). Это объясняется тем, что грунты, содержащие в своем составе преобладающее количество (более 50%) пылеватых и глинистых частиц, в природных условиях характеризуются высоким капиллярным поднятием и, следовательно, легкой отдачей воды и быстрым ее поглощением. Структурная связность этих грунтов очень слабая. Такие физические свойства грунтов создают наиболее благоприятные условия для образования льда в промерзающем грунте и, соответственно, пучения.

Наличие в глинистых грунтах большого количества коллоидных частиц (размером менее 0,005 мм) сильно затрудняет передвижение воды по капиллярам, что резко ограничивает возможность большого накопления льда, образующегося за счет подтягивания воды по капиллярам из нижних слоев грунта к фронту промерзания. Кроме того, мелкодисперсные глинистые грунты обладают большой удельной поверхностью частиц и за счет поверхностной энергии притягивают к себе воду; таким образом, эти грунты затрудняют передвижение воды по тонким капиллярам к слою промерзания и, следовательно, уменьшают возможность накопления линз и прослоек льда.

В крупнодисперсных грунтах (крупнообломочные грунты с песчаным заполнением, пески крупные и средние) миграция при промерзании практически отсутствует, что объясняется малой величиной удельной поверхности, наличием фильтрационных и других свойств (при любом положении уровня подземных вод). При промерзании таких грунтов происходит отжатие («поршневой эффект») воды из промерзающего слоя гидростатическими силами, развивающимися вследствие увеличения объема воды при замерзании, и незамерзшая еще вода перемещается от фронта промерзания вниз в талый грунт — отжимается.

Фото: Кристаллы льда в песчаном грунте

[Песчаные грунты с достаточно крупными частицами не позволяют влаге мигрировать при промерзании из-за отсутствия узких капилляров и малой поверхности смачивания, а наоборот создают условия для «отжатия» влаги в сторону еще не промерзших слоев, поэтому увеличение объема при промерзании в них практически отсутствует даже при полном водонасыщении. Очень мелкие частицы размером менее 0,005 мм так же затрудняют процесс миграции влаги и снижают пучинистость]

В свою очередь в крупнодисперсных грунтах при содержании в виде заполнителя частиц размером менее 0,1 мм более 10% по массе наблюдается интенсивная миграция влаги. В зависимости от положения уровня подземных вод эти грунты могут относиться к средне- и даже сильнопучинистым грунтам.

В мелкодисперсных грунтах (супесях, суглинках, глинах, песках пылеватых и мелких), промерзающих в условиях водонасыщения происходит активное перемещение влаги. Перечисленные грунты при промерзании дают деформации до десятков сантиметров (например, ленточные глины Карелии — до 20 см на 1 метр промерзания) и причиняют значительные повреждения фундаментам зданий и сооружений. Как правило чем ближе уровень подземных вод к границе промерзания, тем большей степенью пучинистости обладают пылевато-глинистые грунты при прочих равных условиях.

Наиболее пучинистыми грунтами являются грунты с содержанием пылеватых и глинистых частиц от 30 до 80%. Дело в том, что подобные грунты имеют слабо выраженную текстуру и незначительное сцепление между пылеватыми частицами, поэтому при промерзании ледяные кристаллы в таких грунтах образуются внутри структурных элементов и вызывают значительные деформации морозного пучения. При увлажнении пылеватые грунты теряют сцепление между частицами, при промерзании в них образуется большое количество ледяных прослоек и линз.

4. Влияние пористости грунта на процессы пучения

На величину морозного пучения грунтов большое влияние оказывает плотность их сложения. Так, если грунты очень плотные (с малым количеством пор), то при их промерзании наблюдается незначительное пучение (хотя все поры заполнены водой), поскольку такие грунты содержат малое количество воды и в них затруднена возможность ее передвижения при промерзании.

В очень пористых грунтах много пустот, которые обычно свободны от воды, и эти пустоты при промерзании грунта и образовании льда могут сжиматься, уменьшая деформации пучения. Таким образом наиболее пучинистыми являются грунты средней плотности.

5. Заключение

Увеличение объема грунта при промерзании происходит не только за счет увеличения при переходе в твердое состояние объема воды, содержащейся в порах грунта перед замерзанием, но и во многом за счет дополнительной влаги, мигрирующей в промерзающий грунт из нижележащих слоев.

На способность грунта перемещать влагу по капиллярам влияют в основном смачиваемость частиц грунта и количество пылеватых и глинистых частиц (размером 0,05…0,005 мм) – наиболее пучинистые грунты с содержанием таких частиц от 30 до 80%. Так же влияние оказывает пористость грунта – чем она ниже тем более затруднено капиллярное передвижение воды.

Всегда при проектировании фундаментов следует учитывать колебания уровня и возможность поднятия

грунтовых вод.

6. Связанные статьи

Что такое пучинистый грунт

Вспучивание относится к одному из негативных качеств, которым обладает грунт. За счет замерзания, вода, находящаяся в почве замерзает, что провоцирует повышение объема почвы.

Подробнее обо всех особенностях пучения можно узнать на сайте в интернете, который специализируется на подобной тематике. Там будет предоставлена вся необходимая информация.

Пучение

Почему же возникает процесс пучения? Это обусловлено высоким содержанием грунтовых вод.

В период наступления зимы жидкость постепенно преобразуется в лед. Это явление влияет на увеличения объема земли.

При содержании в ней большого количества воды пучения никак не удастся избежать. К таким видам грунта относятся те, в котором содержится глина.
Некоторые типы почвы слабо поддаются вспучиванию. Существуют виды, когда на грунт такое явление воздействует достаточно сильно.

Пучение может провоцировать усадку какого-либо здания. Поэтому если вы планируете строительство, то необходимо детально изучить все особенности почвы, чтобы в дальнейшем не возникало проблем.

Чтобы проверить глубину и насколько сильно происходит замерзания в холодный сезон, необходимо учитывать следующие факторы:

продолжительность периода зимы;
количество с дней с минусовой температурой;
осадки, величину их покровов;
уровень грунтовых вод;
рельеф территории.

После это вы сможете определить, возникнут ли проблемы после постройки здания. Если же пучения не избежать, тогда можно будет поспособствовать минимальному воздействию такого явления.

Как бороться со вспучиванием

Если же вы уже приступили к процессу строительства, то нужно использовать методы и способы, которые будут направлены на борьбу с таким явлением.
Во многих случаях специалисты рекомендуют произвести замену грунта. Для этого под конструкцию нужно засыпать щебенку и песок.

Фундамент и стены сооружения должны иметь повышенную гладкость. В этом случае для решения проблемы используются гидроизоляционные прослойки.

Для различных типов фундамента подходит такой способ как постройка основания с формой расширенного монолита.

Также можно заняться прокладкой гидроизоляции горизонтального типа. Она происходит по всему периметру участка, на грунтовые массы.

Последний способ хорошо подходит для зданий с отопительной системой. В таком случае вспучивание будет менее выраженным.

Что делать, чтобы справиться с пучинистым грунтом, смотрите на видео:

Твитнуть

пучинистый грунт — это… Что такое пучинистый грунт?

пучинистый грунт: 3.34 пучинистый грунт: Дисперсный грунт, который при переходе из талого состояния в мерзлое увеличивается в объеме вследствие образования льда.

Пучинистые грунты
пучины

Смотреть что такое «пучинистый грунт» в других словарях:

Грунт — получить на Академике рабочий купон на скидку Сити Тюнинг или выгодно грунт купить с бесплатной доставкой на распродаже в Сити Тюнинг
Грунт пучинистый — грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения… Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в действие… … Официальная терминология
Грунт (почва) — Грунт (нем. grund основа, почва) горные породы (включая почвы), техногенные образования, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом… … Википедия
Грунт — У этого термина существуют и другие значения, см. Грунт (значения). Грунт (нем. Grund основа, почва) любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные… … Википедия
грунт пучинистый — дисперсный грунт, который при переходе из талого в мерзлое состояние увеличивается в объеме вследствие образования кристаллов льда и имеет относительную деформацию морозного пучения efn>0,01. (Смотри: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация.)… … Строительный словарь
ГОСТ 25100-2011: Грунты. Классификация — Терминология ГОСТ 25100 2011: Грунты. Классификация оригинал документа: 3.1 антропогенный грунт (синоним антропогенно образованный): Образовавшийся естественно историческим образом (культурные слои) или созданный человеком разными способами грунт … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СТО НОСТРОЙ 2.25.25-2011: Автомобильные дороги. Строительство земляного полотна автомобильных дорог. Часть 3. Работы земляные при отрицательной температуре воздуха (зимнее время) — Терминология СТО НОСТРОЙ 2.25.25 2011: Автомобильные дороги. Строительство земляного полотна автомобильных дорог. Часть 3. Работы земляные при отрицательной температуре воздуха (зимнее время): 3.1 влажность грунта допустимая : Максимальная… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ПУЧИНА — искажение продольного или поперечного профиля земляного полотна, выражающееся в образовании горбов вследствие увеличения объема (пучения или набухания) глинистого, илистого и мелкозернистого песчаного грунта при замерзании пропитывающей его воды … Технический железнодорожный словарь
Пучины — горбы и впадины, образующиеся на дорогах от совокупного влияния сырости и мороза. На шоссейных дорогах, при глинистом, торфянистом или иловатом грунте, недостаточной выпуклости и плотности щебеночной одежды и отсутствии под ней песчаного слоя,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Пучение грунта

«Здравствуйте, уважаемые инженеры. Планирую построить небольшой двухэтажный коттедж из пенобетона (6*6 м). Столкнулся с проблемой пучинистой почвы — как говорят соседи, фундаменты своих домов им приходилось неоднократно укреплять, чтобы устранить деформации от выталкивающих нагрузок. Помогите пожалуйста разобраться, на каком фундаменте лучше строить здание на такой почве и чем вообще грозит фундаменту пучинистый грунт. Заранее спасибо»

Вы узнаете что такое пучение грунта, какие почвы склонны к пучению, а так же подробно о негативном влиянии пучения на грунт и как его уменьшить. Подробно о пучении грунтов на странице.

Пучение грунта — что это

Пучение — это сезонное увеличение объема грунта, спровоцированное заледенением грунтовых вод, которыми он пропитан.

В результате воздействия сил пучения на основание дома происходит выталкивание постройки из грунта, что становится причиной деформации стен — перекашивания дверных и оконных проемов, их растрескивание, разрушение цокольного перекрытия и самого фундамента.

Важно: исходя из научной точки зрения склонность к почвы к пучению объясняется тем, что в жидком состоянии плотность воды равна 1 тонне на м3, тогда как при переходе в замерзшее состояние ее плотность уменьшается до 0,917 т/м3.

Рис. 1.1: Пучение грунта

При промерзании грунтовых вод влага, не меняя своего удельного веса, увеличивается в объемах на 2-9.5%, вместе с ней расширяется и грунт. Поскольку глубинные пласты почвы имеют высокую плотность, и под воздействием давления они не сжимаются, единственный способ расширения для пучинистого пласта грунта — движение вверх. Под воздействием такого расширения фундамент, если силы пучения не уравновешиваются массой самого здания, попросту выжимается из грунта.

Рис. 1.2: Последствия пучения грунта

Все нагрузки от пучения почвы, которые переносит фундамент, в зависимости от характера воздействий классифицируются на две группы:

Вертикальные нагрузки — передаются на опорную подошву фундамента от расположенного под ней пласта почвы;
Касательные нагрузки — передаются на боковые стенки фундамента от соприкасающейся почвы.

Важно: наибольшее деструктивное воздействие на основание оказывают вертикальные нагрузки, их сила значительно превышает воздействия бокового пучения.

Рис. 1.3: Направления воздействия сил пучения на фундамент

Какие виды почвы имеют склонность к пучению

К почве, подверженной морозному пучению, относятся все виды грунта, в составе которых содержатся мелкие пылеватые частицы, склонные к связыванию и удерживанию грунтовой либо поверхностной влаги. В целом, чем более водонасыщенным является грунт, тем сильнее будет его пучение.

Представляется вашему вниманию классификацию пучинистости почвы в соответствии с ГОСТ №25100:

Группа пучинистости почвы	Тип почвы
Непучинистые грунты (расширение не более 1% от исходного объема)	· Высокоплотный глинистый грунт; · Сухие гравелистые породы; · Песчаная почва средних и крупных фракций; · Почва с большим количеством каменистых вкраплений.
Слабопучинистые грунты (расширение в пределах 1-4%)	· Среднеплотный глинистый грунт; · Мелкофракционная песчаная почва; · Глинистый пылеватый грунт с каменистыми вкраплениями 15-30% от общей массы;
Среднепучинистые грунты (расширение в пределах 4-7%)	· Низкоплотный глинистый грунт; · Супесь; · Суглинистая почва.
Сильнопучинистая почва (расширение свыше 7%)	· Мягкопластичный глинистые породы; · Пылеватый песчаный грунт насыщенный водой.

Важно: в Московском регионе более 85% всех типов почвы относятся к категории средне и сильнопучинистого грунта.

Отметим, что силы пучения могут быть дополнительно увеличены сторонними факторами, такими как сезонное поднятие грунтовых вод либо обильные атмосферные осадки в осеннее время, в результате которых влагой пропитывается более толстый пласт почвы.

Негативные влияния пучения грунта на фундамент

Деструктивное воздействие на основание дома оказывают не только выталкивающие нагрузки, провоцируемые морозным пучением, но и возвращение грунта к своим первоначальным объемам, которым сопровождается оттаивание влаги.

Рис. 1.4: Последствие неравномерного пучения грунта

При наступлении холодов содержащаяся в почве влага замерзает и увеличивает свой объем, что приводит к выталкиванию фундамента на поверхность и его деформации. Когда морозы заканчиваются вода оттаивает, плотность почвы уменьшается и она сседается до объемов, на 1-2% меньше первоначальных, из-за чего здание дополнительно просаживается.

Важно: проблема пучения также может усугубляться неравномерным промерзанием грунта, причиной которого является отличающаяся толщина снегового покрова по периметру здания. Снег выступает в качестве теплоизолятора — чем он тоньше, тем глубже будет промерзать грунт, и наоборот. Производя уборку участка никогда не формируйте насыпи снега под одной из стен дома.

Как уменьшить влияние пучения на фундамент дома

Зная , что на отведенном под строительство участке доминирует пучинистый грунт, крайне важно правильно подойти к выбору фундамента. Как уже было сказано, наибольшее деструктивное воздействие на основание дома оказывают вертикальные силы пучения, которые передаются на опорную подошву фундамента от расположенных под ней пластов почвы.

Пучению подвергается поверхностный шар грунта, промерзающий в зимний сезон. Для каждого региона глубина промерзания почвы будет разной, как правило она не превышает 1.5-2 м. Чтобы свести к нулю воздействие вертикального пучения на основание, опорную подошву фундамента необходимо закладывать ниже промерзающего пласта грунта.

Рис. 1.5: Карта промерзания почвы на территории России
В таком случае на фундамент дома будут действовать лишь касательные силы, которые уравновешиваются нагрузкой, исходящей от массы самого здания.

Проблема в том, что закладка ленточного либо плитного фундамента ниже глубины промерзания почвы — крайне затратный в финансовом плане процесс, поскольку на ленту высотой в 2 метра требуется огромное количество расходных материалов — бетона и арматуры.

Важно: решением проблемы является обустройство фундамента на железобетонных сваях, итоговая стоимость которого получается значительно меньшей, а несущие характеристики, устойчивость в грунте и долговечность превосходят аналогичные свойства как ленточного, так и плитного фундамента.

В низко и среднепучинистых грунтах допустимо закладывать фундаменты ленточного и плитного типа, однако их обустройство должно в обязательном порядке сопровождаться формированием под опорной подошвой основания уплотняющей подушки из песка и гравия.

Данная подсыпка заменяет пласт пучинистой почвы на грунт, не склонный к увеличению своего объема, что уменьшает силы действующего на фундамент вертикального пучения. Толщина подсыпки подбирается исходя из степени пучинистости почвы, она может варьироваться в пределах от 20 до 50 см.

Рис. 1.6: Песчано-гравийная подушка под фундамент

Чтобы уменьшить касательные нагрузки на фундамент в сильнопучинистом грунте, расширение которого превышает 7% от первоначального объема, производится замена почвы по контуру стенок фундамента на песок. Ширина заменяемого пласта — от 50 до 100 см. При этом стенки и дно котлована, в который засыпается песок, устилаются гидроизоляционным материалом — стеклохолстом либо геотекстилем, что предотвращает пропитывание подсыпки грунтовой влагой.

Рис. 1.7: Замена пучинистого грунта песком и обустройство дренажной системы

Полезные материалы

Несущая способность грунта

Такое свойство грунта как его несущая способность — это первоочередная информация, которую необходимо выяснить на подготовительном этапе строительства фундамента.