Ваш браузер устарел. Рекомендуем обновить его до последней версии.

Морозное пучение грунтов

Схема морозного пученияМорозное пучение - один из самых распространенных экзогенных геологических процессов в России. Почти каждый знаком с его последствиями: деформации фундаментов, выдавленные из земли столбы, даже валуны, которые вдруг появляются на некоторых полях, поднимаются под действием пучения. Без сомнения, процесс негативный для сооружений и с ним следует бороться. А чтобы побороть врага, надо знать его "в лицо".

Морозное пучение грунтов развивается в зоне сезонного промерзания, а в случае с вечной мерзлотой - в сезонно-талых слоях. Его причина проста - замерзает вода, содержащаяся в породе. Всем известно, что при замерзании вода увеличивается в объеме примерно на 10%. Только здесь есть одна тонкость - пучению подвержены исключительно глинистые и пылеватые грунты, и этому есть свое объяснение.

Грунты, подверженные пучению

Некоторые грунты подвержены пучению, а некоторые нет. Пески, скальные и грубообломочные грунты имеют пустоты (поры или трещины), в которых может содержаться вода. Однако пустоты имеют достаточно большие размеры, поэтому вода свободно в них проникает, но также свободно их покидает. Отсюда ее название - свободная гравитационная. Глинистые и пылеватые грунты состоят из гораздо более мелких частиц, соответственно и размеры пор в них намного меньше. При этом площадь поверхности частиц намного больше, чем, например, в песках. Вода проникает в поры и "прилипает" к их внутренней поверхности. Отсюда ее название - физически связанная. Чтобы ее извлечь, одной гравитации недостаточно, требуются дополнительные внешние силы.

Теперь представим себе, что грунт начал замерзать. Сила, возникающая при росте кристалла льда, очень велика. Свободная гравитационная вода легко вытесняется из крупных пустот растущими кристаллами (к тому же при температуре +4 градуса вода становится тяжелее), вместо воды в порах образуется лед, занимая тот же объем, что был заполнен водой. Криотекстура, которая получается при промерзании среднезернистого песка и грунтов, состоящих из более крупных фракций, называется массивная. Еще не стоит забывать, что из крупных пор вода легко испаряется.

С физически связанной водой дело обстоит иначе. Она удерживается на стенках пор "насильно", поэтому замерзает весь ее объем. При этом температура замерзания немного ниже нуля. Грунт неизбежно начинает увеличиваться в объеме. Чем больше в грунте физически связанной воды, тем сильнее он пучится.

Борьба с морозным пучением

Теперь о методах борьбы с морозным пучением. Чтобы процесс не происходил, надо устранить причину, либо одно из условий его возникновения. Причина - отрицательные температуры, поэтому первый способ борьбы - утепление, точнее консервация температуры. Для случая многолетнемерзлых пород грунт не должен оттаивать, а для обычных условий - не должен промерзать.

Можно избавиться от условий процесса. Во-первых, заменить грунт на непучинистый (песок), причем желательно до глубины промерзания. По справочникам (Основания и фундаменты, Механика грунтов) минимальная толщина песчаной подушки - 0.5м. Во-вторых, заглубление фундамента до глубины промерзания. При этом грунт не должен соприкасаться с боковой поверхностью фундамента, чтобы при смерзании касательные напряжения не подняли дом. Для этого делается обсыпка песком с боков, либо рубероид и т.п. Иногда фундамент делают с уширением к низу (получается трапеция). Это способствует снижению боковых сил пучения, а кроме этого снижает нагрузку на грунт за счет увеличения площади опоры.

Главная-->Инженерные изыскания-->Морозное пучение