Какво представляват вдлъбнатите почви. Какво е вдигаща се и невдигаща се почва? Изчисляване на интензивността на вдигане в района
Днес такава индустрия се развива много активно. Национална икономикакато частно строителство. Специално място в тази област заема изграждането на основата. Основата е основата на всяка сграда и структура, която осигурява стабилността и здравината на цялата сграда. Без познаване на естеството на почвата е практически невъзможно да се изгради фундамент правилно и безопасно. За да се изгради основа със собствените си ръце, е необходимо внимателно да се проучат хидрогеоложките особености на дадена част поземлен имот... Показатели като дълбочината на замръзване на почвата, влажността на почвата и нивото на подпочвените води са от голямо значение.
Такова свойство на почвата като вдигане зависи от тези показатели. Строителството е доста опасно. Впоследствие това може да причини изкривяване на основата и цялата сграда. Последното може да причини пукнатини и дефекти по стените. За да може основата да бъде защитена от силите на издигане, е необходимо да се издигне на сухи и нерешими земи. Нека разгледаме по -подробно какви функции нямат възвишена земя, какво се отнася до него, какви мерки могат да бъдат предприети, за да се осигури основата и самата сграда. Освен това тук можете да научите за използването на непореста почва.
Непорест тип почва
Изпитването на почвата е решаващ етап от цялата работа на строител. Преди да изградите директно основата за къща, трябва да знаете какво е вдигане. Така че, не-вдигането е почва, която не претърпява измръзване. Хевингът включва такова понятие като степента на надигане. Той показва колко почвата може да се разшири в обем в резултат на замръзване при ниски температури.
Невдъхващи - това са почви, които имат степен на вдигане по -малка от 0,01.
Това показва, че когато земята замръзне на дълбочина 1 m, почвата се увеличава с по -малко от 1 cm.
Защо се случва това явление? Това е доста просто. В студения сезон (есен или зима) водата, която е директно в почвата, започва да замръзва, превръщайки се в лед. Според законите на физиката ледът има по -ниска плътност от водата, така че обемът му се увеличава. Това се нарича вдигане. Увеличената в сравнение с първоначалното състояние почва е в състояние да окаже голям натиск върху основата и да промени нейното местоположение, същото важи и за цялата сграда. В допълнение, влагата, която попада директно в самата основа, е способна постепенно да я унищожи и да я направи неизползваема. Всичко това е типично за вдлъбнати почви. За непорестата почва всичко е различно.
Обратно към съдържанието
Класификация на почвата според степента на вдлъбване
Преди да го направите сами, трябва да знаете вида на почвата, в зависимост от способността й да се увеличава по размер при ниски температури. Има 4 вида почва: непореста, слаба, средна и силна. Класификацията се основава на стойността на показатели като коефициент на водонаситеност и индекс на флуидността на почвата. Към невдъхналите почви се отнасят тези, чиято степен на вдлъбване е по-малка от 0,01. Към слабо вдлъбнатите почви принадлежат глини със стойност на течливост от 0 до 0,25, тинести и фини пясъци с коефициент на водонаситеност от 0,6 до 0,8. Тази група включва и едрозърнеста земя с пълнител. Последният може да бъде фин и тинест пясък.
Освен това количеството му трябва да бъде в диапазона от 10 до 30% в съотношение на масата. Групата на средно-тежки почви включва почви със степен на вдлъбнатина от 0,035 до 0,7. Те включват глина с течливост от 0,25 до 0,5; фини и тинести пясъци с водонасищане от 0,8 до 0,95; груби почви с пълнител над 30% тегловни. Най -голямата опасност представлява високо вдлъбнатата почва. Той е представен от следните показатели: степента на надигане повече от 0,07; течливостта на глината е повече от 0,5; фини пясъци с водонаситеност над 0,95.
Обратно към съдържанието
Характеристики на непорестата почва и особености на конструкцията на основата
Както бе споменато по -горе, най -оптимално е основата да се изгради върху безопасни почви. Некаменистата почва включва скалиста и отломъчна почва.Последният се образува в резултат на разрушаването на скалите. тя включва чакъл и натрошен камък. В по-голямата си част това са грубозърнести материали. Те често се използват в строителството. Тази група почва включва както среден, така и едрозърнест пясък. Има известна връзка между и размера на частиците му. Колкото по -големи са те, толкова по -безопасен е този почвен слой и по -малко въздействие оказва върху основата.
Основата се полага с този тип почва по следната технология. Независимо от дълбочината на замръзване на почвата и съдържанието на влага, тя се издига плитко, тоест не дълбоко. Това спестява време и усилия за провеждане земни работи... При наличието на скала фундаментът изобщо не е необходимо да бъде оборудван. В някои европейски страни, например, в Черна гора, в някои региони на Германия и Финландия къщите се строят без фундамент поради точно тези особености на терена. При наличие на груба пясъчна почва, дебелината бетонна основае само около 20 см.
Без съмнение тези изчисления са уместни само за малки къщиа не за многоетажни конструкции. След изливането на бетона, когато се втвърди, можете веднага да издигнете мазето на сградата или стените. В други случаи, когато естеството на почвата е различно, се издърпва изкоп с дълбочина 50-70 см. След това се покрива с няколко слоя едър пясък, всеки с дебелина 15-20 см. Важно е всички слоеве се поливат обилно. Що се отнася до каква основа можете да изградите, тук няма ограничение. Тя може да бъде монолитна (плоча), колонна или лентова. За набъбваща почва най-оптималната е колонна основа или фундамент от тип котва, тъй като в този случай натоварването, включително действието на тангенциални сили, върху основата ще бъде минимално.
Всяко строителство започва с проучване на почвата. На вече застроена площ можете да пропуснете този етап и да използвате резултатите от изследванията, проведени за други сгради. Но често изграждането на обекта започва с гаража. Добър пример е рамкова гаражна къща, построена от нас като склад за строителни материали и временно жилище за строители.
Трябва да имате добра представа върху каква почва изграждате гаража си. Въз основа на неговите свойства се избира типът и се изчисляват параметрите на основата. Неправилно проектираната основа може да струва повече от необходимото в най -добрия случай и да се срути в най -лошия.
Вдигането на почвата е една от най -сериозните опасности, които очакват основи, построени без подходящи изследвания. Не трябва обаче да забравяте и за неправилното свиване.
Таблица за определяне на степента на набъбване на почвата. Z е стойност, която показва колко метра нивото на подземните води е под дълбочината на замръзване
Ако не искате да използвате услугите на специалисти, първо трябва да изкопаете дупка с дълбочина два метра с кокетни вертикални стени на мястото на бъдещото строителство. По този начин можете визуално да определите вида на почвата. Като алтернатива можете да направите прост експеримент, който ще ви помогне да разсеете съмненията си, ако имате такива.
Вземете шепа почва и добавете вода към нея. Навийте "наденицата" и, вниманието, най -решаващият момент, навийте франзела от нея. В зависимост от това, което се е случило с "наденицата", ние правим изводи:
- Резултатът е страхотен геврек - това е глина;
- „Колбас“ се разпадна на няколко части - глинеста почва;
- "Наденица" натрошен на малки парчета - пясъчен глинест;
- Дори не се получи да се направи "колбас" - пясък.
Ако е есен в двора, заедно с вида на почвата, можете да определите нивото на подземните води. Най -лошото е, че ако водата се появи на дъното на ямата. Ако е сухо, най -добре е да използвате ръчна бормашина и да увеличите дълбочината на знанията си за нивото на подземните води с още един и половина или два метра. Водата не се вижда - тя е достатъчно далеч от подземните води и дори можете да направите мазе или изба.
Но ние не се интересуваме от абсолютна стойностнивото на подземните води, но колко е под дълбочината на замръзване. Дълбочината на замръзване е нормативна стойност и се определя от таблицата. Струва си да се има предвид, че наскоро зимите са станали по -меки от преди, но веднъж на няколко години тя пада, напротив, по -сурова. Така че, ако включите допълнителен марж в изчисленията си, няма да сбъркате.
Свиване на основата
Сега имате всички необходими данни, за да изберете типа и дълбочината на основата. Остава да се изчисли ширината му. Тук трябва да се съсредоточите върху носещата способност на почвата. Ако хоризонталните сили на набиване могат да действат върху основата, трябва да се вземат предвид и ширината и конструкцията на основата, но тук не можете да кажете за изчислението накратко.
Ако сградата е рамкова, например гараж от сандвич панели, тогава натоварването върху основата е минимално и не се изисква мощна конструкция. Въпросът как най -добре да се направи фундамент се свежда по -скоро до избора на типа фон.
Но тежките капиталови сгради изискват сериозен подход към изчисляването на основата, тъй като натоварването на земята тук вече може да бъде сравнено с максимално допустимото.
Тежките явления са коварни и безцеремонни процеси, които се случват във влажни глинести, фини песъчливи и тинести почви по време на сезонното им замръзване. Те не могат да бъдат пренебрегнати, което е разбираемо за всеки, дори за разработчик, който е слабо запознат с строителството. Мнозина разбраха това, когато откриха пукнатина в тухлена стена през пролетта. Вила, като видя изкривените отвори на вратите и прозорците на рамкова селска къща, забелязвайки опасно наклонена ограда.
Натоварващите явления са не само големи деформации на почвата, но и огромни усилия - десетки тонове, които могат да доведат до големи разрушения.
Трудността при оценката на въздействието на вдигащите се явления на почвата върху сградите е в част от тяхната непредсказуемост поради едновременното въздействие на няколко процеса. За да разберем по -добре това, ще опишем някои от понятията, свързани с това явление.
Мразовито вдиганеКакто експертите наричат това явление, то се дължи на факта, че по време на процеса на замръзване мократа почва се увеличава в обем.
Това се случва поради факта, че водата се увеличава в обем при замръзване с 12% (поради което ледът плува по водата). Следователно, колкото повече вода има в почвата, толкова по -тясна е тя. И така, гора в близост до Москва, застанала на много тежки почви, се издига с 5 ... 10 см през зимата спрямо лятното си ниво. Външно това е незабележимо. Но ако една купчина се забие в почвата с повече от 3 м, тогава покачването на почвата през зимата може да бъде проследено от белезите, направени върху тази купчина. Повдигането на почвата в гората би могло да бъде 1,5 пъти повече, ако в нея нямаше снежна покривка, покриваща почвата от замръзване.
Почвите, според степента на вдлъбнатина, се делят на:
- силно вдигане - надигане 12%;
- средно тежко - надигане 8%;
- леко вдигане - вдигане 4%.
С дълбочина на замръзване 1,5 м, силно надигащата се почва е 18 см.
Вдлъбнатината на почвата се определя от нейния състав, порьозност, както и от нивото на подземните води (GWL). Така глинестите почви, фините и тинестите пясъци принадлежат към вдлъбнати почви, а едрозърнестите песъчливи и чакълести почви-към невълнуващи почви.
Нека разгледаме с какво е свързано това.
Първо.
В глините или финия пясък влагата, подобно на петното, се издига достатъчно високо от нивото на подземните води поради капилярния ефект и се задържа добре в такава почва. Тук се проявяват силите на намокряне между водата и повърхността на праховите частици. В едрите пясъци влагата не се повишава и почвата става влажна само на нивото на подземните води. Тоест, колкото по -тънка е структурата на почвата, толкова по -високо се вдига влагата, толкова по -логично е тя да бъде приписана на по -тежки почви.
Повишаването на водата може да достигне:
- 4 ... 5 м в глини;
- 1 ... 1,5 м в пясъчен глинест;
- 0,5 ... 1 м в тинест пясък.
В тази връзка степента на набъбване на почвата зависи както от нейния зърнен състав, така и от нивото на подземните или наводнените води.
Слабо рохкава почва
- с 0,5 м - в мътни пясъци;
- с 1 м - в пясъчен глинест;
- с 1,5 м - в глини;
- 2 м - в глини.
Средно пореста почва- когато нивото на подземните води се намира под изчислената дълбочина на замръзване:
- с 0,5 м - в пясъчен глинест;
- с 1 м - в глини;
- с 1,5 м - в глини.
Силно тежка почва- когато нивото на подземните води се намира под изчислената дълбочина на замръзване:
- с 0,3 м - в пясъчен глинест;
- с 0,7 м - в глини;
- с 1,0 м - в глини.
Прекомерно вдигаща се почва- ако нивото на подпочвените води е по -високо, отколкото при силно вдлъбнати почви.
Моля, обърнете внимание, че смесите от едър пясък или чакъл с прашен пясък или глина ще се прилагат напълно за вдлъбнати почви. Ако в грубата почва има повече от 30% от прахообразната глинеста съставка, почвата също ще бъде класифицирана като вдлъбнатина.
Второ.
Процесът на замръзване на почвата протича отгоре надолу, докато границата между влажна и замръзнала почва се спуска с определена скорост, определена главно от метеорологичните условия. Влагата, превръщайки се в лед, се увеличава в обем, измествайки се в долните слоеве на почвата, чрез нейната структура. Вдлъбнатината на почвата също се определя от това дали изцедената отгоре влага има време да проникне през структурата на почвата или не, дали степента на филтрация на почвата е достатъчна, за да може този процес да се осъществи със или без вдигане. Ако едрият пясък не създава никаква устойчивост на влага и той напуска безпрепятствено, тогава такава почва не се разширява при замръзване (Фигура 23).
Фигура 23. Почва на границата на замръзване:
1 - пясък; 2 - лед; 3 - граница на замръзване; 4 - вода
Що се отнася до глината, влагата няма време да напусне през нея и такава почва става вдлъбнатина. Между другото, едрата пясъчна почва, поставена в затворен обем, който може да е кладенец в глина, ще се държи като вдигане (Фигура 24).
Фигура 24. Пясък в затворен обем - вдлъбнатина:
1 - глина; 2 - ниво на подземните води; 3 - граница на замръзване; 4 - пясък + вода; 5 - лед + пясък; 6 - пясък
Ето защо изкопът под плитките основи е запълнен с едър пясък, което дава възможност да се изравни степента на влага по целия му периметър, за да се изгладят неравностите на вдигащите се явления. Ако е възможно, изкоп с пясък трябва да бъде свързан към дренажна система, която отвежда горната вода под основата.
Трето.
Наличието на натиск от тежестта на конструкцията също влияе върху проявлението на явления на вдигане. Ако слоят почва под основата на основата е силно уплътнен, тогава степента на набъбване ще намалее. Освен това, колкото по -голямо е самото налягане на единица площ на основата, толкова по -голям е обемът на уплътнена почва под подножието на основата и по -малко е размерът на вдлъбнатината.
Пример
В района на Москва (дълбочина на замръзване 1,4 м) е издигната сравнително лека къща от трупи върху средно натрупана почва върху плитка лентова основа с дълбочина 0,7 м. При пълно замръзване на почвата външните стени на къщата могат да се издигнат с почти 6 см (Фигура 25, а). Ако основата под една и съща къща със същата дълбочина е направена колонна, тогава натискът върху почвата ще бъде по -голям, нейното уплътняване ще бъде по -силно, поради което издигането на стените от замръзване на почвата няма да надвишава 2. 3 см (Фигура 25, б).
Фигура 25. Степента на набъбване на почвата зависи от налягането върху основата:
А - под лентовата основа; В - под колонен фундамент;
1 - пясъчна възглавница; 2 - граница на замръзване; 3 - уплътнена почва; 4 - ивична основа; 5 - колонна основа
Силно уплътняване на набъбналата почва под ивична плитка основа може да възникне, ако върху нея се издигне каменна къща с височина най -малко три етажа. В този случай можем да кажем, че надигащите явления просто ще бъдат смазани от теглото на къщата. Но дори и в този случай те пак ще останат и могат да причинят пукнатини по стените. Следователно, каменни стени на къща на подобна основа трябва да бъдат издигнати със задължителна хоризонтална армировка.
Защо вдлъбнатите почви са опасни? Какви процеси, които плашат разработчиците с тяхната непредсказуемост, се случват в тях?
Каква е природата на тези явления, как да се справим с тях, как да ги избегнем, може да се разбере, като се проучи самата природа на протичащите процеси.
Основната причина за предателството на вдлъбнати почви е неравномерното вдлъбване под една структура
Дълбочината на замръзване на почвата- това не е прогнозната дълбочина на замръзване и не дълбочината на основата, това е реалната дълбочина на замръзване на определено място, в определено време и при специфични метеорологични условия.
Както вече беше отбелязано, дълбочината на замръзване се определя от баланса на силата на топлината, идваща от недрата на земята, със силата на студа, проникваща в земята отгоре през студения сезон.
Ако интензитетът на топлината на земята не зависи от времето на годината и деня, тогава температурата на въздуха и влажността на почвата, дебелината на снежната покривка, нейната плътност, влажност, замърсяване и степента на затопляне от слънцето, развитието на обекта, архитектурата на структурата и характера на нейното сезонно използване (Фигура 26).
Фигура 26. Замразяване на строителната площадка:
1 - фундаментна плоча; 2 - прогнозна дълбочина на замръзване; 3 - дневна граница на замръзване; 4 - границата на замръзване през нощта
Неравномерността на дебелината на снежната покривка най -забележимо влияе върху разликата в надигането на почвата. Очевидно дълбочината на замръзване ще бъде толкова по -висока, колкото по -тънък ще бъде слоят от снежното покривало, толкова по -ниска ще бъде температурата на въздуха и толкова по -дълго ще продължи ефектът му.
Ако въведем такова понятие като продължителност на замръзване (време в часове, умножено по средната дневна минус температура на въздуха), тогава дълбочината на замръзване на глинеста почва със средна влажност може да бъде показана на графиката (Фигура 27).
Фигура 27. Зависимост на дълбочината на замръзване от дебелината на снежната покривка
Продължителността на замръзване за всеки регион е среден статистически параметър, който е много труден за отделен разработчик за оценка, тъй като това ще изисква почасово наблюдение на температурата през студения сезон. Въпреки това, при изключително приблизително изчисление, това може да се направи.
Пример
Ако средната дневна зимна температура е около -15 ° С, а продължителността й е 100 дни (продължителност на замръзване = 100 24 15 = 36000), тогава при снежна покривка с дебелина 15 см дълбочината на замръзване ще бъде 1 м, а при дебелина 50 см - 0, 35 м.
Ако дебел слой снежна покривка, подобно на одеяло, покрива земята, тогава границата на замръзване се издига нагоре; в същото време, както през деня, така и през нощта, нивото му не се променя много. При липса на снежна покривка през нощта границата на замръзване пада силно надолу, а през деня, когато слънцето се затопли, се издига нагоре. Разликата между нощните и дневните нива на границата на замръзване на почвата е особено забележима там, където има малко или никаква снежна покривка и където почвата е силно навлажнена. Наличието на къща се отразява и на дълбочината на замръзване, тъй като къщата е един вид топлоизолация, дори и да не живеят в нея (вентилационните отвори на подземния канал са затворени за зимата).
Мястото, на което се намира къщата, може да има много сложна картина на замръзване и издигане на почвата.
Например, средно пореста почва по външния периметър на къщата, когато замръзне на дълбочина 1,4 м, може да се издигне с почти 10 см, докато по-сухата и по-топла почва под средната част на къщата ще остане почти през лятото бележка.
Неравномерно замръзване също съществува по периметъра на къщата. По -близо до пролетта почвата от южната страна на сградата често е по -влажна, слоят сняг над нея е по -тънък, отколкото от северната страна. Следователно, за разлика от северната страна на къщата, почвата от южната страна се затопля по -добре през деня и замръзва повече през нощта.
От опит
През пролетта, в средата на март, реших да проверя как земята „върви“ под построената къща. В ъглите на фундамента (отвътре) в бетонната плоча бяха бетонирани пръти, с които проверих потъването на фундамента от тежестта на къщата. От северната страна почвата се издига с 2 и 1,5 см, а от юг - със 7 и 10 см. Нивото на водата в кладенеца по това време е 4 м под земята.
Така неравномерното замръзване в района се проявява не само в пространството, но и във времето. Дълбочината на замръзване е обект на сезонни и ежедневни промени в много големи граници и може да варира значително дори в малки площи, особено в застроените зони.
Почиствайки големи площи от сняг на едно място на обекта и създавайки снежни преспи на друго място, можете да създадете забележими неравности при замръзване на почвата. Известно е, че засаждането на храсти около къщата улавя снега, намалявайки дълбочината на замръзване с 2 - 3 пъти, което ясно се вижда на графиката (Фигура 27).
Изчистването на тесни пътеки от сняг няма особен ефект върху степента на замръзване на почвата. Ако решите да напълните пързалка близо до къщата си или да почистите зоната за колата си, тогава можете да очаквате големи неравности при замръзване на почвата под основата на къщата в тази зона.
Сили на страничното сцеплениезамръзналата почва със странични стени на основата е другата страна на проявлението на вълнообразни явления. Тези сили са много големи и могат да достигнат 5 ... 7 тона на квадратен метърстраничната повърхност на основата. Такива сили възникват, ако повърхността на стълба е неравна и няма хидроизолационно покритие. При такова силно сцепление на замръзналата почва с бетон, вертикална сила на плаваемост до 8 тона ще действа върху стълб с диаметър 25 см, положен на дълбочина 1,5 м.
Как възникват и действат тези сили, как се проявяват в реалния живот на фондацията?
Вземете, например, опора за основи на стълб под светла къща. При надигане на почвата дълбочината на опорите се извършва при изчислената дълбочина на замръзване (Фигура 28, а). С ниско тегло на самата конструкция, силите на замръзване могат да я повдигнат и по най -непредсказуемия начин.
Фигура 28. Повдигане на основата чрез странични сили на сцепление:
А - колонна основа; В - колонно-ивична основаНа TISE технологии;
1 - опора на основата; 2 - замръзнала земя; 3 - граница на замръзване; 4 - въздушна кухина
В началото на зимата линията на замръзване започва да намалява. Замръзналата твърда земя се хваща за върха на колоната с мощни сили на сцепление. Но в допълнение към увеличаването на силите на сцепление, замръзналата почва също увеличава обема си, поради което горните слоеве на почвата се издигат, опитвайки се да издърпат опорите от земята. Но теглото на къщата и силите на вградената в земята колона не позволяват това да се направи, стига замръзналият почвен слой да е тънък и зоната на сцепление на стълба към него да е малка. Тъй като границата на замръзване се движи надолу, площта на сцепление на замръзналата почва към стълба се увеличава. Идва момент, когато силите на сцепление на замръзналата почва със страничните стени на основата надвишават теглото на къщата. Замръзналата почва издърпва стълба, оставяйки кухина отдолу, която веднага започва да се пълни с вода и глинени частици. През сезона на силно вдлъбнати почви такъв стълб може да се издигне с 5 - 10 см. Повдигането на фундаментните опори под една къща, като правило, е неравномерно. След размразяване на замръзналата земя, фундаментният стълб, като правило, не се връща сам на първоначалното си място. С всеки сезон неравностите в изхода на опорите от земята се увеличават, къщата се накланя, влизайки в аварийно състояние. "Лечението" на такава основа е трудна и скъпа работа.
Тази сила може да бъде намалена с коефициент 4 ... 6 чрез изглаждане на повърхността на кладенеца с катранено хартиено яке, поставено в кладенеца, преди да се запълни с бетонна смес.
Вдлъбнатата ивична основа може да се повдигне по същия начин, ако няма гладка странична повърхност и не е натоварена отгоре от тежка къща или бетонни плочи (Фигура 4).
Основното правило за заровени лентови и колонови основи (без разширение в долната част): изграждането на фундамента и натоварването му с теглото на къщата трябва да се извърши за един сезон.
Основният стълб, направен по технологията TISE (Фигура 28, б), не се повдига от кохезионните сили на надигащата се замръзнала почва поради по -ниското разширение на стълба. Въпреки това, ако не се предполага да го натоварите с къща през същия сезон, тогава такъв стълб трябва да има надеждна армировка (4 пръта с диаметър 10 ... 12 mm), изключвайки отделянето на разширената част на стълб от цилиндричния. Безспорните предимства на опората TISE са високата й носеща способност и фактът, че може да се остави за зимата без натоварване отгоре. Никакви сили на измръзване няма да го повдигнат.
Силите на страничното сцепление могат да изиграят тъжна шега с разработчиците, които правят колонна основа голямо предлаганепо носеща способност. Допълнителните фундаментни стълбове наистина могат да бъдат излишни.
От практиката
Дървена къща с голяма остъклена веранда беше поставена върху фундаментни стълбове. Глината и високите нива на подпочвените води изискват основата да бъде положена под дълбочината на замръзване. Подът на широката веранда изискваше междинна опора. Почти всичко беше направено правилно. През зимата обаче подът се увеличи с почти 10 см (Фигура 29).
Фигура 29. Разрушаване на припокриването на верандата от силите на сцепление на замръзналата почва към опората
Причината за това унищожение е ясна. Ако стените на къщата и верандата са успели да компенсират силите на сцепление на фундаментните стълбове със замръзналата почва с тяхното тегло, тогава леките подови греди не са били в състояние да направят това.
Какво трябваше да се направи?
Значително намаляване или на броя на централните стълбове на основите, или на техния диаметър. Силите на сцепление могат да бъдат намалени чрез обвиване на фундаментните стълбове с няколко слоя хидроизолация (покривен филц, покривен филц) или чрез създаване на слой от едър пясък около стълба. Унищожаването може да бъде избегнато и чрез създаването на масивна грил лента, свързваща тези опори. Друг начин за намаляване на повдигането на такива опори е да ги замените с плитка колонна основа.
Екструзия- най -осезаема причина за деформация и разрушаване на основата, положена над дълбочината на замръзване.
Как може да се обясни?
Изисква се екструзия ежедневнопреминаването на границата на замръзване покрай долната опорна равнина на основата, което се случва много по -често от повдигането на опорите от страничните сили на сцепление, имащи сезоненхарактер.
За да разберем по -добре естеството на тези сили, ние представяме замръзналата почва под формата на плоча. Къща или друга структура през зимата се оказва надеждно замръзнала в тази каменна плоча.
Основните прояви на този процес се наблюдават през пролетта. Страната на къщата, обърната на юг, е достатъчно топла през деня (дори можете да слънчеви бани при спокойно време). Снежната покривка се е стопила, а земята е навлажнена с пролетна капка. Тъмната почва абсорбира добре слънчевата светлина и се затопля.
В звездна нощ в началото на пролеттаособено студено (Фигура 30). Почвата под стрехата на покрива замръзва силно. При плочата от замръзнала почва отдолу расте издатина, която със силата на самата плоча силно уплътнява почвата под нея поради факта, че влажната почва се разширява при замръзване. Силите на такова уплътняване на почвата са огромни.
Фигура 30. Плоча от замръзнала почва през нощта:
1 - плоча от замръзнала почва; 2 - граница на замръзване; 3 - посока на уплътняване на почвата
Плоча от замръзнала почва с дебелина 1,5 м с размери 10х10 м ще тежи повече от 200 т. Приблизително с това усилие почвата под перваза ще се уплътни. След такова излагане глината под перваза на "плочата" става много плътна и практически водоустойчива.
Денят дойде... Тъмната почва в близост до къщата се нагрява особено от слънцето (Фигура 31). С увеличаване на влажността топлопроводимостта му също се увеличава. Линията на замръзване се издига (това става особено бързо под перваза). С размразяването на почвата обемът й също намалява, почвата под опората се разхлабва и с размразяването пада под собственото си тегло на слоеве. В почвата се образуват много пукнатини, които отгоре се запълват с вода и суспензия от глинени частици. В същото време къщата се държи от силите на сцепление на основата с плочата от замръзнала почва и опората по останалата част от периметъра.
Фигура 31. Плоча от замръзнала почва през деня:
1 - плоча от замръзнала почва; 2 - граница на замръзване (нощ); 3 - граница на замръзване (ден); 4 - кухина за размразяване
С идването на нощтакухините, пълни с вода, замръзват, разширяват се и се превръщат в така наречените „ледени лещи“. С амплитудата на повдигане и спускане на границата на замръзване за един ден от 30 - 40 см, дебелината на кухината ще се увеличи с 3 - 4 см. Заедно с увеличаването на обема на лещата, нашата опора също ще се издигне. В продължение на няколко такива дни и нощи опората, ако не е силно натоварена, понякога се издига с 10 - 15 см, подобно на крик, опирайки се върху много уплътнена почва под плочата.
Връщайки се към нашата плоча, отбелязваме, че лентовата основа нарушава целостта на самата плоча. Изрязва се по страничната повърхност на основата, тъй като битумното покритие, с което е покрита, не създава добро сцепление на основата с замръзналата почва. Замръзналата почвена плоча, създавайки натиск върху почвата с издатината си, сама започва да се издига, а зоната на счупване на плочата се отваря, напълва се с влага и глинени частици. Ако лентата е заровена под дълбочината на замръзване, тогава плочата се издига, без да нарушава самата къща. Ако дълбочината на основата е по -висока от дълбочината на замръзване, тогава налягането на замръзналата почва повдига основата и тогава нейното разрушаване е неизбежно (Фигура 32).
Фигура 32. Плоча от замръзнала почва с прекъсване по фундаментната лента:
1 - плоча; 2 - грешка
Интересно е да си представим плоча от замръзнала земя, обърната с главата надолу. Това е относително равна повърхност, върху която през нощта на някои места (където няма сняг) израстват хълмове, които през деня се превръщат в езера. Ако сега върнем плочата в първоначалното й положение, тогава точно там, където е имало хълмове, в земята се създават ледени лещи. На тези места почвата под дълбочината на замръзване е силно уплътнена, а над нея, напротив, се разхлабва. Това явление се среща не само на строителните площи, но и на всяко друго място, където има неравномерност в нагряването на почвата и в дебелината на снежната покривка. Именно по тази схема ледените лещи, добре познати на специалистите, възникват в глинести почви. Произходът на глинените лещи в пясъчните почви е същият, но тези процеси отнемат много повече време.
Повдигане на плитък фундаментен стълб
Издигането на фундаментния стълб от замръзнала почва се извършва с ежедневното преминаване на границата на замръзване покрай дъното му. Ето как работи този процес.
До момента, в който границата на замръзване на почвата не е спаднала под опорната повърхност на стълба, самата опора е неподвижна (Фигура 33, а). Веднага след като линията на замръзване падне под основата на основата, "крикът" на процесите на набиване веднага се пуска в експлоатация. Слоят замръзнала почва под опората, като се увеличи по обем, я повдига (Фигура 33, б). Силите на замръзване нахлуват наситени с вода почвимного високи и достигат 10 ... 15 t / m². При следващото нагряване замръзналият почвен слой под опората се размразява и намалява в обем с 10%. Самата опора се държи в повдигнато положение от силите на прилепването си към замръзналата плоча. Водата с почвени частици се просмуква в пролуката, образувана под подножието на опората (Фигура 33, в). При следващото спускане на границата на замръзване, водата в кухината замръзва, а слоят замръзнала почва под опората, увеличавайки обема си, продължава издигането на фундаментната колона (Фигура 33, d).
Трябва да се отбележи, че този процес на повдигане на фундаментните опори е от ежедневен (многократен) характер, а екструдирането на опорите чрез сили на сцепление със замръзнала почва е сезонно (веднъж на сезон).
С голям вертикално натоварванепадайки върху стълба, почвата под опората, силно уплътнена от натиск отгоре, става слабо пореста и водата от под самата опора се изстисква през тънката си структура по време на размразяването на замръзналата почва. В този случай повдигането на опората практически не се случва.
Фигура 33. Повдигане на фундаментния стълб с вдигната почва;
A, B - горното ниво на границата на замръзване; B, D - долното ниво на границата на замръзване;
1 - грил лента; 2 - основен стълб; 3 - замръзнала земя; 4 - горно положение на границата на замръзване; 5 - долно положение на границата на замръзване; 6 - смес от вода и глина; 7 - смес от лед и глина
Прегледна статия за замръзване на почвите
1. Въведение
Силно почва:Дисперсна почва (т.е. състояща се от отделни малки частици), която при преминаване от размразено състояние в замръзнало се увеличава по обем поради образуването на лед (ГОСТ 25100-2011 Почви. Класификация).
Точката на замръзване за различните почви е различна и обикновено варира от 0 до -1,5 ° C, а при засолените почви е много по -ниска - до минус 21 ° C
Процесът на замръзване на такива почви през зимата е придружен от вертикално издигане на почвената повърхност спрямо нейното положение през лятото, а издигането на повърхността често е неравномерно. Това е придружено от развитието на сили за измръзване, действащи върху основите на сгради и конструкции. След размразяване през пролетта такива почви постепенно намаляват обема си и почвената повърхност се връща в предишното си положение (пропадане).
Съществуват и по -сериозни явления, свързани със замръзване, като например надигане на могили, достигащо огромни размери. Най -често обаче те са характерни за вечно замръзналите райони и блатата на северните ширини.
Вдигащи се могили За различните почви деформациите на вдлъбнатините не са еднакви и зависят от степента на съдържанието на влага в него преди замръзване, нивото на подземните води, количеството и размера на прашни частици в състава на почвата и дълбочината на замръзване. Максималното общо издигане на повърхността се постига до края на зимата (през този период дълбочината на замръзване е максимална) и може да бъде до 40 см (!), А в някои случаи дори повече.
2. Класификация на почвите според степента на вдлъбване
Класификацията на почвите според степента на напукване се намира в регулаторната литература за проектиране на основи, в ГОСТ за почви и в друга специална литература. В различни източници класификацията е малко по -различна, но същността е една и съща навсякъде. Таблицата показва класификацията въз основа на комбиниране на данни от , ГОСТ 25100-95, СП 22.13330.2016и други източници:
Класификация на почвите чрез вдигане според ГОСТ и СП| Разнообразие на почвата според степента на вдлъбване | Степента на вдигане ɛ fh,% ( относителна деформациявдигане) | Характеристики и описание на почвите от този сорт |
|---|---|---|
| Непорест | Глина в J L Чакълест, едър и среден пясък, независимо от Sr, Фини и прашни пясъци при Sr Фини пясъци със съдържание по -малко от 15% от масата на частици, по -фини от 0,05 мм (независимо от стойността на Sr) * Груб с пълнеж до 10% |
|
| Слабо неравен | 1,0-3,5 | Глина при 0 |
| Средно порест | 3,5-7,0 | Глина при 0,25 |
| Силно подпухнало | 7,0-10 | Глина с J L> 0,5, Фини и тинести пясъци със Sr> 0,95 |
| Прекалено тежък | >10 |
* - информация от ГОСТ 25100-95раздел. B.27, (в същия GOST 25100, но тази информация вече не се актуализира през 2011 г.)
Тук: Sr - степен на влага - съотношението на естествена (естествена) почвена влажност W към влага, съответстваща на пълното запълване на порите с вода (без въздушни мехурчета); JL - индикатор за течливостта на почвата (определя се само за глинести почви и показва колко почвата е „втечнена“ от проникнала в нея влага)
Степента на замръзване ɛfh определя колко почвената проба се увеличава по време на замръзване. Например, ако слой от почва с дебелина 1,0 м с индекс ɛfh от 7% замръзне, почвата ще се увеличи на височина със 7 см.
В този случай "непорестата" почва все още като правило ще се увеличава по обем, но с незначително количество - по -малко от 1%.
Има и таблица, която определя степента на вдигане на почвата в зависимост от положението на нивото на подпочвените води спрямо очакваната дълбочина на замръзване на почвата z (от "" НИИОСП на името на Н. М. Герсеванов):
Нивото на подземните води трябва да се вземе, като се вземе предвид прогнозата за промяната му в съответствие с изискванията на стандартите за проектиране.
3. Определете вдигащата се почва или не
Вдлъбнатите почви включват глинести почви, тинести и фини пясъци, както и едрозърнести почви с глинени и фино-песъчливи пълнители над 10%, със съдържание на влага над определено ниво в началото на замръзване (виж таблицата по-горе).
За възприятие това е по -лесна формулировка:
Гарантираният NON-Puffy включва само:
- пясъци със среден размер, едри и чакълести;
- натрошен камък и едрозърнести почви с глинен или фино пясъчен агрегат по-малко от 10% (запълва кухините между камъните);
- скалисти почви (водата не прониква в тях в достатъчно количество поради липсата на съобщаващи се пори и те имат висока плътност и здравина)
Ако имате такива основни почви, можете спокойно да забравите за измръзване За всички останали почви (пясъчна глинеста, глинеста, глинеста, фин и тинест пясък, както и натрошен камък и едрозърнеста почва с общ състав над 10%) твърдението е вярно-те могат да бъдат както вдлъбнати, така и невдъхнати и зависи от:
- количеството вода в почвата (влага) - всяка почва в абсолютно сухо състояние изобщо няма да покаже никакви вдлъбнатини по време на замръзване (въпреки че в природата има изключения), но когато се навлажняват, глинестите почви ще имат неприятното свойство, което ние говорят за. Тоест, същата почва може да се превърне от невълнуваща в средна, силна и дори прекалено вдлъбнатина, ако е правилно навлажнена (издигащи се подземни води, изтичаща водопроводна мрежа и други причини). Колкото по -висока е влажността, толкова по -силно ще се появи подуването.
При проектирането на основи върху основи, съставени от надигнати почви, трябва да се вземе предвид възможността за увеличаване на влажността на почвата поради повишаване на нивото на подземните води, инфилтрация на повърхностни води и пресяване на повърхността. (SP 22.13330.2016 г., стр. 6.8.2).
- гранулометричен състав на почвата - степента на набъбване се увеличава главно с увеличаване на броя (% от масата) на частиците с размер от 0,05 до 0,005 мм. По -големите и, което е интересно, по -малките частици имат по -малък ефект върху индекса на надигане.
- Наличието и близостта на нивото на подземните води и съответно възможността за навлизане на влага в замръзващата почва през капиляри.
Как да различим песъчливата почва от пясък и глина по визуални и косвени признаци и като цяло да определим вида на почвата, вж
4. Физика на процеса
Защо пясъкът не се увеличава в обем дори в състояние, наситено с вода? Защо различните почви имат различни скорости на вдигане?
Същността на процеса на измръзване е доста сложна и разнообразна. Много хора знаят, че когато определен обем вода замръзне, се получава лед, който заема по -голям обем и има по -ниска плътност (917 кг / м3). Увеличението на обема е приблизително 9%. Но мразовитото вдигане на почвите се свързва не само с това свойство на водата.
Когато дори цялата порова вода в почвата замръзне, увеличаването на нейния обем не надвишава 3 ... 4% (в затворена система). В същото време, в естествените легла, обемът на почвата по време на замръзването й се увеличава с 10-50 и дори 100%. Подуването на почвата достига такива показатели поради кристализацията на водата в порите на почвата и притока на допълнителна влага през капилярите (миграция) към фронта на замръзване от все още незамръзналите подлежащи слоеве ( отворена система). Това е придружено от рязко увеличаване на почвената влага с образуването на лед в нея под формата на лещи, междинни слоеве, кристали и други структури.
Песъчливите почви с достатъчно големи частици не позволяват на влагата да мигрира по време на замръзване поради липсата на тесни капиляри и малка намокряща повърхност, а напротив създават условия за „изстискване“ на влага към слоевете, които все още не са замръзнали, следователно , увеличение на обема при замръзване в тях практически липсва дори при пълно насищане с вода. Много малки частици с размер по -малък от 0,005 мм също възпрепятстват процеса на миграция на влага и намаляват надигането
По този начин влиянието се оказва не само от първоначалната влага и гранулометричния състав на почвата, но и от нейната порьозност, способността да преминава капилярна вода, количеството на свързаната вода, химичния състав и редица други фактори.
Физиката на процеса е разгледана подробно в
5. Дълбочина и скорост на замръзване на почвата
Някои от най -много значими фактори, определящи степента на издигане на повърхността (степента на надигане) по време на замръзване на почвите са дълбочината и скоростта на замръзване.
Дълбочината и скоростта на замръзване на почвите зависят от стойностите на отрицателната температура на външния въздух през зимата, от продължителността на зимния период, от дебелината и плътността на снежната покривка, топлопроводимостта на почвата, наличието на топлоизолационни покрития (има както естествени, например слой мъх или торф, така и изкуствени), интензивност на излагане на слънчева радиация, от промени в студеното време до размразяване.
V регулаторни документиза проектиране на основи се взема предвид само дълбочината на замръзване на почвата. Тази стойност се изчислява по формулите в зависимост от средните месечни температури през студения сезон и може да варира в широки граници в зависимост от региона и условията: от 0 до 6 m.
Подробности за влиянието на дълбочината и скоростта на замръзване върху основите и основите и методите за изчисляване на тези параметри са дадени в .
6. Какво е опасно при мразовито надигане на почвите
За съжаление много, дори опитни строители, подценяват опасността от измръзване поради факта, че влиянието му не се проявява веднага, разтяга се във времето и е твърде трудно да се предвиди. Но напразно ... В края на краищата, непредсказуемостта на измръзване, която го взема предвид при проектирането и строителството задължително.
Сложността на процеса на издигане и хетерогенността на основните почви причиняват неравномерно издигане на повърхността по време на замръзване. Въздействието на замръзване върху основите обикновено причинява много сериозно Отрицателни последици:
Пукнатина в основата под въздействието на измръзване (пролет). Оградната тръба е изпъкнала, основата се повдига на 7-9 см над земята, след размразяване през лятото тя не пада След елиминиране на челните сили е необходимо да се справите с останалите тангенциални сили на набиване. Мерки за борба с тангенциалните възходящи силипо принцип се свеждат до следния списък:
- Нанасяне на покрития от страничната повърхност на пилоти и колонови основи (боядисване, покритие, черупки), които намаляват силите на замръзване с почвата в замръзващия слой;
- Използването на винтови пилоти и пилоти с разширяване в долната част (RIT пилоти, пробити купчини с камуфлажна пета и др.), Гъбни основи и основи с развита основа за създаване на висока устойчивост на издърпване;
- Увеличаване на дължината на купчината въз основа на измръзване (така че силата, която държи купчината от изкривяване, е по -голяма от силата на набиване на замръзване);
- Запълване на синусите на ямите с непореста почва (пясък, ASG).
- Създаване на обратен наклон на основите в рамките на замръзващите пластове.
Подкрепящи меркиза повишаване на ефективността на решенията:
- Премахване на преовлажняване на почвите поради използването на повърхностни отточни и дренажни системи;
- Изключване или намаляване на дълбочината на замръзване на почвата поради повърхностна изолация;
- Въвеждането на вещества в почвата, които намаляват точката на замръзване на почвата (осоляване, импрегниране с нефтопродукти) - уврежда околната среда, поради което се използва рядко.
Специфични мерки против измръзване за различни видовеосновите се разглеждат подробно.
8. Заключение
В заключение отбелязваме, че:
- възможно е надеждно да се определи степента на надигане само по време на лабораторни тестове и такива тестове се извършват много рядко, дори по време на инженерни и геоложки проучвания за големи обекти - те са по -често взети от таблични данни въз основа на косвени признаци: последователност , влага и т.н., и ето защо:
- ако проба от почва, взета на строителната площадка, се окаже слаба или непореста, това не гарантира, че тя ще остане такава през целия експлоатационен живот на конструкцията. Както бе споменато по -горе, е възможно да се навлажни почвата по различни причини (включително обилни есенни дъждове) и съответно преходът й към категорията на вдигане.
Обобщавайки, може да се твърди, че всички почви трябва да се считат за възвишени, с изключение на няколко случая:
1) в основата на конструкцията има пясъци с големи или средни размери, натрошен камък или едрозърнести почви с пълнеж до 10% тегловни.
2) скални почви лежат в основата на структурата.
3) Почвите са в сухо състояние и няма опасност от накисването им (подземните води отсъстват или са на голяма дълбочина (3,5 м или повече под дълбочината на замръзване при максимум високо нивоподпочвени води), има всички условия за оттичане на повърхностните води и тези условия няма да се променят в бъдеще, наблизо няма водопроводни комуникации и те никога няма да се появят.
Точка 3 в повечето случаи трябва да бъде поставена под въпрос в дългосрочен план, тъй като не е възможно да се каже със сигурност какво ще се случи след 5, 10 или 20 години.
По този начин, ако не е гарантирано, че почвата е пореста, тогава винаги трябва да предвижда дейностиза предотвратяване на въздействието върху основата на замръзване
И помнете - ако основата не издържа на всички натоварвания и въздействия върху нея, тогава след завършване на строителството по правило нищо не може да бъде поправено. И спестените пари на фондацията ще се окажат огромни разходи ...
9. Свързани статии
- Изчисления на основите за ефекта от измръзване
Вдигащата се почва е почва, склонна към измръзване. Стойността, която показва колко е наклонена почвата да се издига, е степента на измръзване, която се определя като относителната промяна в обема на почвата по време на замръзване:
E = (H - h) / h,
Където E е степента на набъбване, H е височината на замръзналата (подута) почва, h е височината на почвата преди замръзване.
Степента на вдигане показва колко се променя обемът на почвата по време на замръзване. Вдлъбнати почви се наричат почви, в които степента на напукване е по -голяма от 0,01, т.е. това е почва, която при замръзване на дълбочина 1 m се увеличава в обем с повече от 1 cm.
Какви хълмисти почви?
Подуването се дължи на факта, че влагата, съдържаща се в почвата, замръзва и, както знаете, ледът има по -ниска плътност от водата и следователно заема по -голям обем. Увеличаването на обема вода по време на замръзване води до вдигане, следователно кои почви се надигат и кои не зависят от съдържанието на вода в тях: колкото повече е в почвата, толкова повече се подува. Всички принадлежат към хълма: глина, глинеста и пясъчна глинеста почва. За разлика от пясъка, глината има много пори и задържа добре влагата, водата не прониква между най -малките частици глина и не навлиза в по -дълбоките слоеве на земята. Следователно, колкото по -високо е съдържанието на глина, толкова по -тежка е почвата.
