Промерзание земли: Глубина промерзания грунта при строительстве и углублении колодца, при монтаже водопровода

Содержание

Глубина промерзания грунта при строительстве и углублении колодца, при монтаже водопровода

Будущие владельцы и те, кто уже является обладателем собственного колодца сталкиваются с проблемой нормального функционирования источника, одна из сложностей — эксплуатация зимой.

Что такое промерзание грунта

Промерзание грунта – расширение почвы, уплотнения земли из-за превращения влаги в кристаллы льда. Сам процесс происходит по-разному, в зависимости от типа земли, региона, глубины. Данный фактор влияет на функционирование колодца, мерзлая почва вызывает горизонтальное и вертикальное смещение бетонных колец. При наличии в опалубке трещин или разломов, вода проникая в них, замерзает распирая бетон, это приведет дорогостоящему ремонту.


Типы и характеристики земли

Из разнообразия земляного покрова выделим основные с противоположными характеристиками:

  • Суглинок — на 60-70% состоит из глиняных пластов с примесями влажного песка. Данный вид покрова обладает малой пластичностью.
  • Супесь — рыхлая земля, состоящая, из песчаных частиц с небольшой концентрацией (5-15%) глинистых частиц. Вероятно, самый часто встречающийся вариант в Московской области.
  • Торф, насыпные пласты — располагаются в местах бывших руслах рек и водоемов. На данных видах покрова, строительство колодцев, их углубление, последующая эксплуатация — проблематична, происходит это из-за пластичности провоцирующей деформацию колец, труб водопровода из гидросооружения.
  • Насыщенная глина — как и предыдущий тип, глину характеризует пластичность, способность аккумулировать влагу и воду. Вода, замерзающая в почве вызывает пучение, оказывая давление на ЖБИ кольца и трубы подачи воды, если они установлены выше уровня промерзания земли.
  • Галечный, крупнозернистые грунты — для обустройства колодца, идеальное основание. Этот вид покрова надежно зафиксирует положение шахты и оборудования подведенного от нее. Такие породы в Москве, Подмосковье и территории Московской области встречается не более чем в 10% участков, а глубина залежей воды, в большинстве случаев, глубже среднестатистических.

Существует несколько методов определения вида земли. Один из легких, который можно выполнить прямо сейчас – выройте четыре ямы по периметру участка глубиной по 50-60 сантиметров и сравните с таблицей на картинке.

Почему именно по периметру и нужно четыре ямы? Участок может состоять из различных типов почв, не исключен вариант — на разных концах территории у вас будут разные типы земли.


Таблица промерзания различных типов почв

Вид грунта Промежуток до грунтовых вод зимой Залегание трубопровода из колодца или фундамента дома
Скальные и полускальные Любое Любая, вне зависимости от глубины
Пески гравелистые, крупные и средние Любое Независимо от глубины, но не менее 0,5 метра
Пески мелкие, пылеватые Более чем на 2 метра, ниже уровня промерзания Более чем на 2 метра, ниже уровня промерзания
Супеси Превышает расчетный уровень обмерзания почвы менее чем на 2 метра Не менее 3/4 расчетной глубины покрова, но не менее 0,7 метра
Суглинки, глины Менее расчетной глубины Не менее расчетного уровня

Факторы влияния

На уровень промерзания влияют следующие природные показатели:

  • Растительность на участке;
  • Слой снежного покрова;
  • Температура на поверхности;
  • Тип поверхности;
  • Интенсивность влажности почвы.

При нуле градусов промерзают галечные и грунты крупной фракции. Мелкодисперсные типы промерзают при более низких температурах, мелкозернистые пласты состоят из мелких жилок, соответственно, вбирают большее количество жидкости.

Усредненные данные, при идентичных дневных температурах глубина следующая:

  • Суглинки — 130-140 сантиметров;
  • Глина, насыпные пласты 135-145 сантиметров;
  • Галечные почвы — 172-176 сантиметров;

Региональная нормативная глубина промерзания

Область Суглинки, глины Пески мелкие, пылеватые Пески гравелистые, средние Галечный грунты, крупнозернистые
Москва 1,35 1,64 1,76 2,00
Дмитров 1,38 1,68 1,80 2,04
Владимир 1,44 1,75 1,88 2,12
Тверь 1,37 1,67 1,80 2,03
Калуга 1,34 1,64 1,75 1,98
Тула 1,34 1,63 1,74 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 1,49 1,81 1,94 2,20
Санкт-Петербург 1,16 1,41 1,51 1,71

Грунты для строительства колодцев

Возведение нового колодца, мероприятие не из дешевых, важно на первоначальных стадиях учесть нюансы строительства и эксплуатации, которые не возможно устранить впоследствии.

Если залежи воды близки к поверхности, подойдет любой тип почвы. Если участок находится на торфе или иле, глубине залежей жидкости ниже десяти метров и уровне промерзания около двух, потребуется усиление конструкции шахты, утеплению стен источника.

Лучший земляной покров для рытья — скалистый, средние и крупные пески, с небольшой глубиной промерзания.

Преимущество породы:

  • Почва не подвержена пучению;
  • Не промерзает;
  • Не деформируется;
  • Ее подмывает и не размывает.

Проблема породы — работа на таком виде почв требует затрат времени и опыта колодезных мастеров.

При рытье гидросооружения, значимый фактор — уровень подземных вод, они должна быть ниже глубины промерзания. При нахождении жидкости выше, она будет замерзать, что приведет к пучению земляных пластов, происходит это неравномерно, что приводит к деформации или частичному смещению бетонных колец.

Если ваш участник расположен на следующих типах почв: пылеватых и мелких песках, суглинках и супесях, вам необходимо еще до строительства источника определить уровень залегания грунтовых вод.

Для выявления таких покровов используйте следующий способ: киньте фрагмент земли в воду, он быстро превратился в жидкую субстанцию? — такая почва при намокании будет проседать и легко поддаваться воздействию ледяного грунта. При таком виде земли обязательно требует усиления конструкции колодца.

Снег на участке также влияет на глубину промерзания. Чем его больше, тем больше тепла под землей и выше температура земляного покрова.


Как обезопасить колодец

Чтобы обезопасить колодец от возможных проблем при промерзании грунты и пучения почвы, выход из положения — усиление конструкции шахты.

Если у вас сделана подводка воды из колодца, трубы необходимо расположить ниже промерзания.


Установка скоб и анкеров

Чтобы обеспечить стволу источника воды стабильность, прочность, предотвратить смещение колодезных колец и не допустить образования вертикальных разрывов, проводится скобирование, то есть жесткое сочленение стыков ЖБИ анкерами и металлическими скобами. Скрепление конструкции осуществляется также, как при строительстве, так и у действующих источников (в качестве одного из этапов профилактических, ремонтных работ).

Фиксация может быть произведена двумя способами — установкой колец с замком и скоб. Замковые кольца способны противостоять боковому давлению грунтов, но не решают проблемы вертикальных разрывов. Без скобирования некоторые кольца во время подвижки грунта могут сместиться, в результате чего происходит искривление шахты.


Как проводится скрепление колец?

Для установки используется по 2-4 скобы на каждый стык (количество зависит от места монтажа). Перед монтажом на соседних кольцах (недалеко от шва) перфоратором проделываются отверстия нужного размера, в которые и устанавливаются скобы или анкера, закрепляемые мощными болтами. В итоге «держатель» связывает верх нижнего кольца и низ верхнего.

Особенности качественного скрепления:

  • Желательно скобировать всю шахту, независимо от типа грунта для достижения наилучшей стабильности конструкции;
  • Скрепление лишь 2-3 верхних стыков не допускается, если колодец стоит на плывуне, песчаных грунтах, а также в местности, где выпадают обильные осадки; во всех этих случаях нужно полностью скобировать шахту;
  • Работы по скреплению проводятся с применением специального инструмента, с соблюдением правил безопасности, поэтому не стоит спускаться в шахту без необходимого оборудования и при отсутствии навыков проведения ремонтных работ в колодце.

Утепление шахты и водопровода

Утепление колодца — процесс обустройства для сохранения тепла внутри резервуара. Подробнее о технологию утепления шахты, так же ознакомьтесь для чего нужно утеплять шахту.

Если утеплить шахту можно уже после эксплуатации источника, то водопровод из колодца и трубы, нужно до подводки воды.

Траншея копается ниже уровня промерзания с запасом в 20-30 сантиметров, а качестве страховки используется технология греющего кабеля. Вокруг трубы или внутри ее протягивают кабель на который подается тепло, это тепло помогает поддерживать постоянную температуру в системе водопровода.

Возможно, материал будет полезен вашим знакомым. Поделитесь статьей в социальных сетях.

Оцените статью

Другие интересные статьи

Вернуться к списку статей

Глубина промерзания грунта по регионам России. Таблица — Свой Дом


Содержание статьи:

От чего зависит глубина промерзания грунта


Глубина промерзания грунта – это максимальная глубина, на которую почва  промерзает зимой.

Каждый грунт имеет некоторые особенности поведения в определённых условиях. Этот факт обязательно учитывается во время создания проекта любого фундамента на любой территории, в любом регионе. Существует зависимость глубины, до которой промерзает грунт, от его породы (типа). Эта глубина также определяется:

  • климатом (температурным режимом) в конкретной местности;
  • наличием либо отсутствием подземных вод, их глубиной;
  • плотностью основания;
  • степенью пучинистости грунта.

От перечисленных факторов зависит степень промерзания. С учётом всех условий подбирается тип фундамента, способный лучшим образом обеспечивать прочность здания на определённой территории.

Таблица глубины промерзания грунта по регионам России


Чтобы облегчить работу проектировщиков, разработан СНиП 2.02.01-83*, содержащий расчётные нормы различных видов фундамента. Кроме того, создано приложение для этого СНиП, имеющее форму карты РФ и содержащее нормы глубин подмерзания грунтов для каждой из территориальных зон. Чтобы эта информация имела удобный вид, она оформлена как таблица. Для части городов России коэффициенты промерзания перечислены здесь:


Города, республики, края, области, нас.пунктыГлина и суглинки (м)Супеси, пылеватые и мелкие пески (м)Пески крупные гравелистые и средней крупности (м)Крупнообломочные грунты (м)
Москва1,351,641,762,00
Московская область    
Дубна1,451,691,822,05
Талдом1,461,711,812,08
Клин1,391,691,802,04
Сергиев Посад1,401,671,812,05
Солнечногорск1,311,651,772,02
Волоколамск1,271,611,721,94
Шаховская1,291,621,761,98
Истра1,271,631,751,99
Лобня1,341,611,731,96
Пушкино1,331,601,741,94
Кашира1,401,701,832,07
Дмитров1,381,681,802,04
Ногинск1,331,651,751,98
Орехово Зуево1,291,571,651,95
Раменское1,251,551,641,93
Звенигород1,281,561,691,98
Можайск1,251,551,671,96
Подольск1,241,531,641,95
Домодедово1,231,521,631,96
Наро-Фоминск1,211,501,601,93
Чехов1,261,571,671,97
Коломна1,251,521,621,95
Серпухов1,271,581,691,98
Адыгея Республика    
Майкоп0,290,350,380,43
Алтайский край    
Алейск1,882,292,452,78
Барнаул1,762,142,292,60
Беля1,301,581,701,92
Бийск-Зональная1,772,162,312,62
Змеиногорск1,672,032,172,46
Катанда2,092,552,733,09
Кош-Агач2,382,903,113,52
Онгудай1,992,422,592,94
Родино1,892,302,462,79
Рубцовск1,762,142,292,59
Славгород1,842,242,402,72
Тогул1,842,242,402,72
Амурская область    
Архара2,202,682,873,25
Белогорск2,272,762,953,34
Благовещенск2,032,472,653,00
Бомнак2,513,053,273,70
Братолюбовка2,332,833,033,44
Бысса2,473,003,213,64
Гош2,483,013,233,65
Дамбуки2,573,133,353,80
Ерофей Павлович2,432,963,173,59
Завитинск2,272,762,963,36
Зея2,493,033,253,68
Норский Склад2,493,033,253,68
Огорон2,483,013,233,65
Поярково2,262,752,953,34
Свободный2,332,833,043,44
Сковородино2,473,003,223,64
Средняя Нюкжа2,833,443,684,17
Тыган-Уркан2,412,933,143,55
Тында2,683,263,503,96
Унаха2,613,173,403,85
Усть-Нюкжа2,623,183,413,86
Черняево2,322,823,023,43
Шимановск2,352,863,063,47
Экимчан2,543,093,313,75
Архангельская область    
Архангельск1,571,912,052,32
Борковская1,962,392,562,89
Емецк1,621,972,112,39
Койнас1,812,202,352,67
Котлас1,591,932,072,34
Мезень1,712,082,232,53
Онега1,481,801,932,18
Астраханская область    
Астрахань0,780,941,011,14
Верхний Баскунчак1,021,231,321,50
Башкортостан Республика    
Белорецк1,792,172,332,63
Дуван1,652,002,152,43
Мелеуз1,702,072,222,52
Уфа1,591,932,062,34
Янаул1,641,992,132,42
Белгородская область    
Белгород1,091,321,411,60
Брянская область    
Брянск1,051,281,371,55
Бурятия Республикa    
Бабушкин1,712,082,222,52
Баргузин2,262,752,943,33
Багдарин2,523,073,293,73
Кяхта1,942,362,532,87
Монды2,092,542,723,08
Нижнеангарск2,142,602,793,16
Сосново- Озерское2,242,732,923,31
Уакит2,583,143,363,81
Улан-Удэ2,082,532,713,07
Хоринск2,252,732,933,32
Владимирская область    
Владимир1,381,681,802,04
Муром1,421,731,852,10
Волгоградская область    
Волгоград0,991,201,291,46
Камышин1,311,591,701,93
Костычевка1,431,731,862,10
Котельниково1,001,221,311,48
Новоаннинский1,241,511,621,83
Эльтон1,101,341,431,62
Вологодская область    
Бабаево1,431,741,862,11
Вологда1,431,741,872,11
Вытегра1,371,661,782,02
Никольск1,531,872,002,26
Тотьма1,501,821,952,21
Воронежская область    
Воронеж1,071,311,401,58
Дагестан Республикa    
Дербент0,000,000,000,00
Махачкала0,000,000,000,00
Южно-Сухокумск0,580,700,750,85
Ивановская область    
Иваново1,451,761,892,14
Кинешма1,491,811,942,19
Иркутская область    
Алыгджер1,842,242,402,72
Бодайбо2,533,083,293,73
Братск2,072,522,703,05
Верхняя Гутара2,002,432,612,95
Дубровское2,463,003,213,64
Ербогачен2,683,273,503,96
Жигалово2,362,873,083,49
Зима2,142,612,793,16
Ика2,573,133,353,80
Илимск2,342,843,043,45
Иркутск1,862,262,422,75
Ичера2,513,053,273,71
Киренск2,412,943,153,56
Мама2,483,023,233,66
Марково2,432,953,163,58
Наканно2,843,453,704,19
Невон2,342,843,053,45
Непа2,543,093,313,75
Орлинга2,352,863,063,47
Перевоз2,442,973,183,61
Преображенка2,573,133,353,79
Саянск1,862,262,422,75
Слюдянка1,892,302,472,80
Тайшет1,912,332,492,82
Тулун1,972,402,572,91
Усть-Ордынский — Бурятский АО2,272,762,963,35
Кабардино-Балкарская Республика    
Нальчик0,660,810,860,98
Калининградская область    
Калининград0,490,590,630,72
Калмыкия Республика    
Элиста0,810,981,051,19
Калужская область    
Калуга1,291,571,681,90
Камчатская область    
Апука — Корякский АО1,832,232,392,70
Ича — Корякский АО1,621,972,112,39
Ключи1,812,202,362,67
Козыревск1,962,382,552,89
Корф — Корякский АО1,922,342,502,84
Кроноки1,371,671,792,03
Лопатка. мыс1,001,211,301,47
Мильково2,062,512,693,05
Начики2,002,432,602,95
о.Беринга0,810,981,051,19
Оссора — Корякский АО1,882,282,452,77
Петропавловск- Камчатский1,131,381,481,67
Семлячики1,131,371,471,67
Соболево1,712,082,232,53
Ука1,962,392,562,90
Октябрьская1,601,952,092,36
Усть- Воямполка — Корякский АО1,992,422,592,93
Усть-Камчатск1,631,982,122,40
Усть- Хайрюзово1,752,132,282,59
Карачаево-Черкесская Республика    
Черкесск0,650,790,850,96
Карелия Республика    
Кемь1,441,751,872,12
Лоухи1,591,942,082,35
Олонец1,391,691,812,05
Паданы1,431,731,862,10
Петрозаводск1,331,621,741,97
Реболы1,501,821,952,21
Сортавала1,241,511,621,83
Кемеровская область0,010,010,010,01
Кемерово1,862,262,422,75
Киселевск1,862,262,422,74
Кондома1,942,362,532,86
Мариинск1,912,332,492,83
Тайга1,902,312,472,80
Тисуль1,782,172,322,63
Топки1,952,382,542,88
Усть-Кабырза2,072,512,693,05
Кировская область    
Вятка1,662,022,162,45
Нагорское1,702,072,222,51
Савали1,662,022,162,45
Коми Республика    
Вендинга1,802,182,342,65
Воркута2,352,863,063,47
Объячево1,672,032,172,46
Петрунь2,182,652,843,22
Печора2,022,462,632,98
Сыктывкар1,672,032,182,46
Троицко- Печорское1,862,272,432,75
Усть-Уса2,052,502,683,03
Усть-Цильма1,912,322,482,81
Усть-Щугор2,082,532,703,06
Ухта1,882,282,452,77
Костромская область    
Кострома1,461,781,902,15
Чухлома1,531,861,992,25
Шарья1,581,922,052,33
Краснодарский край    
Красная Поляна0,000,000,000,00
Краснодар0,110,140,140,16
Приморско-Ахтарск0,500,610,650,74
Сочи0,010,010,010,01
Тихорецк0,430,530,560,64
Красноярский край    
Агата2,973,613,864,38
Ачинск1,772,152,302,61
Байкит — Эвенкийский АО2,613,173,393,85
Боготол1,912,332,492,83
Богучаны2,182,652,843,22
Ванавара — Эвенкийский АО2,573,133,353,79
Вельмо2,523,073,293,72
Верхнеимбатск2,382,903,103,52
Волочанка3,023,673,934,46
Диксон — Таймырский АО2,823,433,684,16
Дудинка — Таймырский АО2,853,473,714,21
Енисейск2,152,622,803,17
Ессей — Эвенкийский АО3,113,794,064,60
Игарка2,723,313,554,02
Канск2,042,482,663,01
Кежма2,452,983,193,61
Ключи1,912,322,492,82
Красноярск1,752,132,282,59
Минусинск1,842,242,392,71
Таимба2,623,193,423,87
Троицкое2,202,682,873,25
Тура — Эвенкийский АО2,893,513,764,26
Туруханск2,563,113,333,78
Хатанга — Таймырский АО3,123,804,074,61
Челюскин. мыс — Таймырский АО3,093,754,024,56
Ярцево2,302,803,003,40
Крым Республика    
Ай-Петри0,710,860,921,04
Клепинино0,340,410,430,49
Симферополь0,170,210,220,25
Феодосия0,010,010,010,01
Ялта0,010,010,010,01
Керчь0,010,010,010,01
Севастополь0,010,010,010,01
Курганская область край    
Курган1,762,142,292,60
Курская область    
Курск1,071,301,391,58
Липецкая область    
Липецк1,331,611,731,96
Ленинградская область    
Санкт — Петербург0,991,211,291,46
Свирица1,331,621,731,96
Тихвин1,251,521,621,84
Магаданская область    
Аркагала2,222,702,893,28
Брохово2,192,662,853,23
Магадан (Нагаева. бухта)2,012,442,622,96
Омсукчан3,023,683,944,46
Палатка2,422,953,163,58
Среднекан3,133,804,074,62
Сусуман3,173,864,134,68
Марий Эл Республикa    
Йошкар-Ола1,491,811,942,19
Мордовия Республика    
Саранск1,491,821,942,20
Мурманская область    
Вайда-Губа1,071,301,391,58
Кандалакша1,621,962,102,38
Ковдор1,662,022,172,45
Краснощелье1,762,142,292,59
Ловозеро1,772,152,302,61
Мончегорск1,662,022,172,45
Мурманск1,481,811,932,19
Ниванкюль1,672,032,182,47
Пулозеро1,732,102,252,55
Пялица1,521,851,982,24
Териберка1,311,591,701,93
Терско-Орловский1,521,841,972,24
Умба1,531,861,992,26
Юкспор1,892,302,462,79
Нижегородская область    
Арзамас1,531,862,002,26
Выкса1,441,751,872,12
Нижний Новгород1,461,771,902,15
Новгородская область    
Боровичи1,281,561,671,89
Новгород1,241,501,611,83
Новосибирская область    
Барабинск1,912,322,492,82
Болотное1,842,242,402,72
Карасук1,982,402,572,92
Кочки2,012,452,622,97
Купино1,892,302,462,79
Кыштовка2,022,462,632,98
Новосибирск1,842,242,402,72
Татарск1,872,272,432,76
Чулым2,002,432,612,95
Омская область    
Омск1,832,222,382,70
Тара1,892,302,462,79
Черлак1,862,262,422,74
Оренбургская область    
Кувандык1,702,062,212,50
Оренбург1,531,861,992,26
Сорочинск1,621,962,102,38
Орловская область    
Орел1,111,351,451,64
Пензенская область    
Земетчино1,301,581,691,91
Пенза1,331,621,731,96
Пермская область    
Бисер1,812,202,362,67
Ножовка1,672,032,182,47
Пермь1,601,942,082,36
Чердынь1,832,232,392,70
Приморский край    
Агзу1,932,352,512,85
Анучино1,862,262,422,74
Астраханка1,702,072,222,52
Богополь1,461,781,902,16
Владивосток1,351,651,762,00
Дальнереченск1,812,202,362,67
Кировский1,882,292,452,78
Красный Яр2,062,512,683,04
Маргаритово1,421,731,852,10
Мельничное2,002,432,602,95
Партизанск1,461,771,902,15
Посьет1,121,371,461,66
Преображение1,031,251,341,52
Рудная Пристань1,291,571,681,90
Сосуново1,531,861,992,26
Чугуевка1,942,362,532,86
Псковская область    
Великие Луки1,021,241,321,50
Псков0,981,191,281,45
Ростовская область    
Миллерово0,921,121,201,36
Ростов -на- Дону0,670,810,870,98
Таганрог0,650,790,840,95
Рязанская область    
Рязань1,371,661,782,02
Самарская область    
Самара1,551,892,022,29
Саратовская область0,010,010,010,01
Александров Гай1,461,771,902,15
Балашов1,361,661,782,01
Саратов1,201,451,561,76
Сахалинская область    
Александровск- Сахалинский1,752,132,282,58
Долинск1,521,841,972,24
Кировское2,142,602,783,15
Корсаков1,341,631,741,97
Курильск0,921,121,201,36
Макаров1,581,922,062,33
Невельск1,151,401,491,69
Ноглики1,902,312,482,81
Оха2,012,442,612,96
Погиби2,022,462,632,98
Поронайск1,712,082,232,52
Рыбновск2,142,602,793,16
Холмск1,241,511,621,83
Южно- Курильск0,861,051,121,27
Южно- Сахалинск1,481,811,932,19
Свердловская область    
Верхотурье1,742,112,262,56
Екатеринбург1,581,922,052,32
Ивдель1,902,312,472,80
Каменск-Уральский1,772,152,302,61
Туринск1,862,272,432,75
Шамары1,772,152,302,61
Северная Осетия Республика    
Владикавказ0,560,680,730,83
Смоленская область0,010,010,010,01
Вязьма1,301,581,691,92
Смоленск1,091,331,421,61
Ставропольский край    
Арзгир0,730,890,951,07
Кисловодск0,610,740,790,90
Невинномысск0,710,860,921,05
Пятигорск0,680,830,891,01
Ставрополь0,570,700,740,84
Тамбовская область    
Тамбов1,361,651,772,01
Татарстан Республика    
Бугульма1,692,062,202,49
Елабуга1,501,821,952,21
Казань1,441,761,882,13
Тверская область    
Бежецк1,391,691,812,05
Тверь1,331,621,731,96
Ржев1,291,561,671,90
Томская область    
Александровское2,112,572,753,12
Колпашево2,002,432,602,94
Средний Васюган1,992,422,592,93
Томск1,872,272,432,76
Усть-Озерное2,082,532,713,07
Тыва Республика    
Кызыл2,362,873,073,48
Тульская область    
Тула1,301,581,691,91
Тюменская область    
Березово — Ханты- Мансийский АО2,212,692,883,27
Демьянское1,972,392,562,90
Кондинское — Ханты Мансийский АО2,012,442,612,96
Леуши1,842,242,392,71
Марресаля2,493,033,253,68
Надым2,422,943,153,57
Октябрьское2,092,542,723,09
Салехард2,462,993,203,63
Сосьва2,222,702,893,28
Сургут — Ханты-Мансийский АО2,232,712,913,29
Тарко-Сале — Ямало- Ненецкий АО2,493,033,253,68
Тобольск1,882,282,452,77
Тюмень1,742,112,262,57
Угут2,132,592,783,15
Уренгой — Ямало-Ненецкий АО2,673,243,473,94
Ханты- Мансийск — Ханты- Мансийский АО2,012,442,622,96
Удмуртская Республика    
Глазов1,732,102,252,55
Ижевск1,581,922,062,33
Сарапул1,561,902,032,30
Ульяновская область    
Сурское1,531,862,002,26
Ульяновск1,611,962,092,37
Хабаровский край    
Аян2,082,532,713,07
Байдуков2,132,602,783,15
Бикин1,992,422,592,93
Бира2,022,462,632,98
Биробиджан2,052,492,673,02
Вяземский2,012,442,612,96
Гвасюги2,162,622,813,18
Гроссевичи1,611,962,102,38
Де-Кастри1,942,362,532,86
Джаорэ2,012,452,622,97
Екатерино- Никольское1,882,292,452,78
Комсомольск-на-Амуре2,182,652,843,21
Нижнетамбовское2,212,682,873,26
Николаевск- на-Амуре2,142,602,793,16
Облучье2,252,742,943,33
Охотск2,222,712,903,28
Им. Полины Осипенко2,282,772,973,37
Сизиман1,882,292,452,78
Советская Гавань1,702,072,212,51
Софийский Прииск2,643,223,453,90
Средний Ургал2,452,983,193,61
Троицкое2,052,502,673,03
Хабаровск1,912,322,492,82
Чумикан2,212,682,873,26
Энкэн2,102,552,733,09
Хакассия Республика    
Абакан2,072,512,693,05
Шира1,942,352,522,86
Челабинская область    
Верхнеуральск1,682,042,192,48
Нязепетровск1,792,172,332,64
Челябинск1,742,122,272,57
Чеченская Республика    
Грозный0,490,600,640,72
Читинская область    
Агинское2,192,672,863,24
Акша2,112,572,753,12
Александровский Завод2,402,923,133,55
Борзя2,272,762,963,35
Дарасун2,152,612,803,17
Калакан2,743,333,574,04
Красный Чикой2,222,702,893,27
Могоча2,503,043,253,69
Нерчинск2,493,033,253,68
Нерчинский Завод2,312,813,013,41
Средний Калар2,903,523,774,28
Тунгокочен2,633,203,423,88
Тупик2,713,293,533,99
Чара2,733,333,564,04
Чита2,212,692,893,27
Чувашская Республика    
Порецкое1,411,721,842,08
Чебоксары1,551,892,022,29
Чукотский АО (Магаданская область)    
Анадырь2,513,053,273,70
Березово2,743,343,584,05
Марково2,733,323,554,02
Омолон3,203,894,174,72
Островное3,063,723,994,52
Усть-Олой3,113,784,054,59
Эньмувеем2,783,393,634,11
Якутия Республика Саха    
Алдан2,553,103,323,76
Аллах-Юнь3,334,054,344,92
Амга3,193,884,164,72
Батамай3,203,894,174,72
Бердигястях3,123,804,074,61
Буяга3,013,663,924,44
Верхоянск3,464,214,515,11
Вилюйск2,943,583,834,34
Витим2,523,073,293,73
Воронцово3,273,984,264,83
Джалинда3,263,964,254,81
Джарджан3,143,824,094,64
Джикимда2,773,363,604,08
Дружина3,253,954,234,79
Екючю3,444,194,495,08
Жиганск3,123,794,064,60
Зырянка3,093,764,034,56
Исить2,853,473,724,21
Иэма3,504,264,565,17
Крест- Хальджай3,193,894,164,72
Кюсюр3,213,914,184,74
Ленск2,583,143,373,81
Нагорный2,683,273,503,96
Нера3,454,194,495,09
Нюрба2,953,593,844,35
Нюя2,623,183,413,86
Оймякон3,514,274,585,19
Олекминск2,673,253,483,94
Оленек3,103,774,044,58
Охотский Перевоз3,233,934,214,77
Сангар3,083,754,014,55
Саскылах3,253,954,244,80
Среднеколымск3,123,794,064,60
Сунтар2,783,383,624,10
Сухана3,273,984,264,83
Сюльдюкар3,013,673,934,45
Сюрен-Кюель3,063,733,994,52
Токо3,043,693,964,48
Томмот2,903,533,784,28
Томпо3,324,044,334,91
Туой-Хая2,823,433,674,16
Тяня2,793,403,644,12
Усть-Мая3,043,693,964,48
Усть-Миль3,033,683,944,47
Усть-Мома3,364,094,384,96
Чульман2,713,293,534,00
Чурапча3,233,934,214,77
Шелагонцы3,223,924,204,75
Эйик3,113,794,064,60
Якутск3,053,713,984,51
Ненецкий АО (Архангельская область)    
Варандей2,222,702,893,27
Индига1,862,262,422,74
Канин Нос1,441,761,882,13
Коткино2,032,472,653,00
Нарьян-Мар2,052,492,673,02
Ходовариха2,072,522,703,06
Хоседа-Хард2,252,732,933,32
Ярославская область    
Ярославль1,441,751,872,12

В п. 2.25 этого СНиП указаны факторы, определяющие глубину фундамента:

  • предназначение строительного объекта, его конструктивные особенности;
  • уровень  нагрузки на фундамент;
  • глубина размещения коммуникационных систем;
  • рельеф;
  • глубина промерзания;
  • инженерные и геологические особенности территории;
  • гидрологическая ситуация.

Часть данных факторов имеет коэффициенты, определяемые через классификацию зданий. Норма промерзания является среднестатистическим значением наибольших глубин замерзания на участке при условии удаления с него снега и освобождения от вод, протекающих под землёй, в течение минимум десяти лет.

Как рассчитать глубину промерзания грунта


Пункт 2.27 СНиП 2.02.01-83* позволяет определить норму глубины замерзания, когда определяемая местность не предусматривает готовые значения. Для определения параметра используется формула Dfn=d0√Mt (Mt — коэффициент, равный сумме температур в холодный сезон ниже нуля в пределах региона). Когда отсутствуют подобные наблюдения, значение берётся на основании наблюдений метеорологической станции, которая находится в местности, где царят такие же погода и климат. d0 — это величина, выражаемая в м, являющаяся отдельной для разновидностей грунта:

  • суглинок — 0,23;
  • супесь — 0,28;
  • гравелистый песок, крупный либо средний по величине — 0,30;
  • с большими обломками — 0,34.

При наличии нормативной величины возможно определение глубины замерзания грунта (df), учитываемой при определении параметров фундамента согласно формуле df = kh ∙ dfn. kh — это коэффициент теплоты для строительного объекта, определяемый согласно таблице в отношении фундамента внешних стен помещения с отоплением. Для внешней части фундамента помещения, которое не отапливается, kh = 1,1 (не относится к регионам, где имеет место среднестатистическая температура за год ниже 0 — для этих регионов используется особый расчёт, который основан на параметрах вечномёрзлого грунта).

Калькулятор расчета глубины промерзания грунта

Виды почвы и их характеристика


Таблица глубины промерзания грунта по регионам России имеет примерные значения. Даже в одном регионе грунты могут различаться по структуре и плотности, и их поведение может быть разным в моменты воздействия на них воды, а также при колебаниях температур.

Структура скалистого грунта почти не изменяется по причине влияния факторов климата, так как основой такого грунта является камень. Поэтому скалистый грунт подходит для использования в качестве фундамента напрямую по окончании подготовительных работ.

Хрящеватый грунт является смесью, включающей песок, грунт, глину и значительный объём гравия. Специфика такого грунта заключается в устойчивости к вымыванию.

Песчаный грунт надёжен в качестве основания, когда в нём отсутствуют мелкие и пыльные фракции. Усадка здания приводит к ощутимому повышению плотности грунта и его проседанию, если в нём почти отсутствует пучение.

Супесь и суглинок являются подходящими для построения здания лишь в части случаев при условии определённых параметров. Для такого грунта имеет немаловажное значение правильный выбор типа фундамента, так как застывание пород приводит к сильному пучению.

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

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

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

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

Что такое пучение грунта

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

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


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


Пучениеэто изменение объема почвы, происходящее в следствии замерзания грунтовых вод, которыми она пропитана.

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

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


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

Выделяют два характера воздействий морозного пучения на основание дома:

  • Вертикальное выталкивающее воздействие — происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания;
  • Касательное пучение — это выталкивающее воздействие, которое происходит вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Какие виды почвы подвергаются пучению

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

  • Песчаная почва;
  • Суглинок;
  • Супесь;
  • Глиняный грунт.

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

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

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

Рис 1.3: Воздействие пучения грунта на плитный фундамент

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

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

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

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

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

Грунты с высокой склонностью к пучению;

Расширение объема от 7%

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

Таблица 1.1: Классификация пучинистости грунтов

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

Чем пучение почвы опасно для фундамента

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

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

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


Рис. 1.4: Результат морозного пучения грунта


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

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

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

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

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

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


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

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

Способы уменьшения влияния пучения грунта на фундамент

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

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

Рис. 1.6: Схема уплотняющей подсыпки под ленточный фундамент

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

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

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

Рис. 1.7: Комплексная защита фундамента от пучения грунта

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

Наши услуги

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

Морозное пучение грунта

Сезонные механические колебания, вызванные промерзанием земли в холодное время года, называется пучением грунта. Изучение данного процесса очень актуально при проектировании и возведении фундаментов, так как подвижки грунтов у основания строения при неверных расчетах могут быть критичными для целостности конструкций.

Промерзая, грунт начинает увеличиваться под действием расширения находящейся в нем влаги. И чем больше содержание воды в почве, тем больше вероятность ее пучения во время заморозков. При этом стоит учитывать, что из-за разнообразия типов грунтов, они по разному подвержены механическим изменениям.

Механизм увеличения объема грунта

Пучение грунта — это изменение его объема, происходящее в следствии замерзания содержащихся в слоях грунтовых вод. Другими словами, расширение обуславливается тем, что номинальная плотность воды в жидком состоянии составляет 1000 килограмм на кубометр, тогда как плотность льда — 917 килограмм на кубометр. То есть, согласно законам физики, при переходе из жидкого состояния в твердое объем воды увеличивается ориентировочно на 9%. В результате это расширения влага оказывает давление на почву и  грунт движется вверх, поскольку в обратном направлении движение невозможно из-за высокой плотности ниже расположенных слоев.

Таблица: Классификация пучинистости разных видов грунтов согласно ГОСТ № 25100.

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

Изменение объемов грунта может происходить не только зимой. Например, этот процесс вполне можно наблюдать и в переходных периодах, когда нет сильных морозов. Подвижки происходят, когда одна сторона строения находится под постоянным воздействием лучей солнца, а другая — в тени. А если при этом еще и идут дожди, переувлажняющие почву, и ночью начинает холодать, то резкий перепад температуры приведет к промерзанию скопившейся в земле жидкости. Это может повторяться многократно и приводить к износу фундамента и строения, установленного на нем. Весной, в результате такого воздействия, дом может подвергаться усадке на несколько сантиметров. Зимой последствия могут быть более критичными, а износ здания будет происходить быстрее и с большими повреждениями, так как сила промерзания в этот период выше.

Факторы, способствующие пучению грунта

Основные факторы влияющие на процесс расширения грунта:

  • Насыщенность водой. Чем выше уровень грунтовых вод на участке, тем более сильно проявляет себя пучение. Необходимо понижать уровень грунтовых вод если это возможно.
  • Количество осадков.
  • Глубина залегания подземных вод.
  • Температура и длительность заморозков.
  • Важно учитывать глубину промерзания грунта, которая во всех регионах разная.
  • Влажность воздуха.
  • Рельеф участка.
  • Тип грунта на участке. Это немаловажный фактор, так как сила морозного давления зависит от состава почвы и ее способности удерживать влагу.

Таблица: Глубина заложения фундамента с учетом видов грунта.

Виды грунтов Расстояние от поверхности планировки до уровня грунтовых вод в период промерзания Глубина заложения фундамента от поверхности планировки
Скальные и крупнообломочные грунты, а также пески гравелистые, крупные и средней крупности Любое Не зависит от расчетной глубины промерзания
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси мелкой консистенции Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более
Пески мелкие и пылеватые, а также супеси независимо от их консистенции Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра Не менее расчетной глубины промерзания
Супеси пластичной и текучей консистенции Любое
Суглинки и глины с твердой консистенцией Превышает расчетную глубину промерзания на два метра и более Не зависит от расчетной глубиныпромерзания
Суглинки и глины мягкопластичной консистенции Может назначаться менее расчетной глубины промерзания при условии защиты грунтов основания от увлажнения поверхностными водами, а также от промерзания в период строительства и эксплуатации
Суглинки и глины текучепластичной и текучей консистенции Любое Не менее расчетной глубины промерзания
Суглинки и глины независимо от их консистенции Менее расчетной глубины промерзания или превышает ее менее чем на два метра

Показатель давления грунта и его влияние на фундамент

Данный показатель означает давление паутинистого грунта, в частности — на фундамент постройки. Лед в земле может достигать огромных масс, которые способны вымещать фундамент на поверхность.

Выделяют два вида типа выталкивающего воздействия на основание дома:

  • Вертикальное выталкивающее воздействие. Оно происходит вследствие пучения слоев почвы, расположенных под основанием здания.
  • Касательное выталкивающее воздействие, происходящее вследствие пучения грунта, контактирующего с боковыми стенками фундамента.

Вертикальная сила наносит меньше вреда фундаменту. Деформации незначительные, и их можно заранее предотвратить. Для этого необходимо использовать для устройства фундамента только качественные компоненты, и делать основание строения ниже глубины промерзания.

При воздействии касательной силы, грунт не просто поднимается вверх, но и расслаивается. Это может повлечь полноценное разрушение здания, стоящего на нем. Особенно опасно такое явление, если дом имеет небольшую массу.

Схематически воздействие выталкивающих сил на основание дома представлено в следующей таблице:

А — давление фундамента на грунт. Б — сопротивление грунта. В — выталкивающие силы. Г — касательные боковые силы. УГВ — уровень грунтовых вод. УПГ —  уровень промерзания грунта.
Неправильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный выше уровня промерзания грунта, выталкивают силы вспучивания, поднимая его на высоту (а). Правильный способ закладки фундамента. Фундамент, заложенный ниже уровня промерзания грунта, не испытывает давления промерзлого грунта.

Видео по теме:

Минимизация последствий пучения в частном строительстве

Если грунт на вашем участке подвержен сезонным подвижкам, то при строительстве на такой основе нужно позаботиться о дальнейшей безопасности целостности конструкций. Для этого нужно соблюдать несколько базовых правил:

  • Необходимо знать тип грунта.
  • Знать глубину промерзания для вашего региона.
  • Заглублять основание ниже глубины промерзания для борьбы с выталкивающими силами.
  • Минимизировать касательные боковые силы. Этого можно добиться обмазкой фундамента специальными составами или уменьшением площади бокового контакта (свайные фундаменты).
  • Подбирать оптимальный тип фундамента исходя из проекта дома и свойств почвы на участке.
  • Проводить дополнительные мероприятия по утеплению участков близлежащих к фундаменту. В данном случае утепляется грунт вокруг дома, что предотвращает промерзание.
  • Бороться с искусственным переувлажнением почвы. Для этого сооружается отмостка для защиты основания дома от осадков. Можно также использовать дренажную систему (более дорогостоящее решение).

Любой из этих способов эффективен в борьбе с морозным пучением грунта. А их комбинация только усилит эффект. Начиная строительство дома, заранее позаботьтесь об этом и минимизируйте нежелательные последствий от возможных деформаций фундамента.

Скорость промерзания грунта при отрицательных температурах

Скорость и глубина промерзания зависит от:

  • характера зимы, времени выпадения первого снега и наступления сильных морозов, продолжительности их действия, температуры наружного воздуха,
  • свойств грунта, в том числе его влажности,
  • характера поверхностного покрова,
  • скорости потока грунтовых вод (чем она больше, тем промерзание меньше).

Грунты с порами, заполненными влагой лишь до известной степени, грунты плотные мелкопористые при прочих равных условиях промерзают глубже и быстрее, чем рыхлые и сухие, так как теплопроводность первых больше.

Наибольшая глубина промерзания грунта бывает обычно при влажности 30—40%.

При дальнейшем ее увеличении глубина промерзания уменьшается в связи с увеличением скрытой теплоты замерзания.

Так как теплопроводность камня фундаментов больше, чем теплопроводность грунта, то, как это подтверждено и практическими наблюдениями, при ширине каменного фундамента более 0,5 м грунт под ним может промерзать ниже глубины промерзания, нормальной для грунтов данного района.

Уменьшению глубины промерзания грунта способствует верхний защитный покров в виде снега, густой травы, сухих листьев или хвои. Наличие в открытой местности сильных и продолжительных ветров, сдувающих снежный покров, способствует увеличению глубин промерзания.

Скорость промерзания грунта зависит от:

  1. температуры промораживания,
  2. размера пор и особенно от влажности грунта.

Чем поры мельче, тем более связана находящаяся в грунте вода силами капиллярного и молекулярного притяжения и тем более низкая температура и более длительный срок требуются для промерзания грунта. Промерзание при прочих равных условиях происходит тем быстрее, чем меньше влажность грунта, крупнее гранулометрический состав его (т. е. чем крупнее в нем поры), плотнее основная порода и меньше в грунте органических остатков газов и воздуха.

При производстве земляных работ глубина промерзания устанавливается замером ее в натуре. Для предварительных соображений глубина промерзания берется равной среднему значению ее максимума на основе наблюдений метеорологических станций в районе строительства за последние 15—20 лет.

Зависимость глубины промерзания грунта от длительности промораживания при различных температурах наружного воздуха

Пунктиром показан пример определения глубины промерзания грунта в течение 40 суток за три этапа промерзания, в том числе 25 суток при —5°, 10 суток при —10 и 5 суток при —15°. Глубина промерзания составляет~0,75 м и складывается из трех отдельных величин, соответствующих трем этапам: 0,42+0,23+0,10=0,75 м/

Ориентировочные данные о глубине промерзания грунта в зависимости от температуры воздуха и продолжительности ее действия приведены на рис.

Кривые промораживания дают ориентировочные величины глубины промерзания грунтов средней влажности (25—30%) при поверхности, лишенной снежного покрова.

При наличии снежного покрова следует вводить коэффициент 0,85 при толщине покрова 0,25 м, коэффициент 0,7 при толщине 0,5 м и 0,65 при толщинe 0,75 м.

Оттаивание грунта происходит постепенно, идет одновременно сверху и снизу и продолжается довольно длительное время. Полное оттаивание наступает не ранее второй половины мая.

Колебания влажности грунта

Промерзание и оттаивание грунта связаны с движением грунтовых вод. Горизонт грунтовых вод, несколько повышенный осенью, зимой понижается, а при начале таяния резко повышается. Грунтовые воды могут соприкасаться с нижней поверхностью мерзлого грунта и благодаря своей сравнительно высокой температуре (4—6°) значительно ускорять его оттаивание.

После кратковременного весеннего поднятия уровень грунтовых вод падает, и оттаивание опять несколько замедляется.

В течение всего осенне-зимнего периода происходит перемещение влаги между зонами мерзлого и талого грунта всегда по направлению от теплых к холодным его слоям, обусловливаемое целым рядом физических явлений

Глубина промерзания грунта – как определяется и на что влияет

Глубина промерзания почвы относится к основным фактору, который нужно учитывать при монтаже септика, водопровода, заложении фундамента.

Несмотря на существующие стандарты, глубина промерзания является постоянно меняющейся величиной, т.к. зависит от множества климатических и погодных факторов.

Глубина промерзания грунта по регионам РФ

Определить степень промерзания непосредственно перед планируемым строительством невозможно. Расчет глубины промерзания грунта основывается на анализе определенной местности за 10-летний период.

Для определения ГПГ используется базовая информация, а также нормативные данные, содержащиеся в документации СНиП. Основными документами, которые содержат точные цифры, являются СНиП 20201-83 и СНиП 2301-99, а также карта промерзания грунтов России.

Таблица глубины промерзания грунтов по регионам России

Данная документация содержит средние показатели для определенных регионов РФ. На ГПГ оказывают влияние тип почвы и среднестатистические отрицательные температуры конкретных регионов.

Немалое значение имеет и толщина снежного слоя, покрывающего землю. Нужно помнить, что нормативная глубина сезонного промерзания грунта может существенно отличаться от фактической.

Промерзание почвы для водопроводов и септиков

Для прокладывания трубных магистралей водоснабжения учитывается глубина промерзания грунтов СП 131.13330.2012, соответствующая конкретным регионам.

При несоблюдении нормативных требований, в трубопроводе происходит замерзание воды зимой. Если на дачном участке имеется возможность прогреть трубы, то жителям города остается только ждать весны.

При укладывании трубопровода, учитываются следующие факторы:

  • вид грунта;
  • граница промерзания;
  • глубина прохождения грунтовых вод;
  • минимальный предел температуры зимой;
  • прогрев почвы солнечными лучами;
  • толщина снега;
  • наличие зеленых насаждений;
  • функциональность водопроводной системы;
  • циркуляция воды и ее температура;
  • скорость промерзания грунта при отрицательных температурах.

Несоблюдение базовых требований при строительстве трубопровода приводит к расползанию льда по магистрали, порыву труб, поломке насоса.

Важные факторы при заложении фундамента

При сооружении основания для планируемого строительства, нужно учитывать:

Наименование

  • вес фундамента, давящий на грунт;
  • степень сопротивления почвы;
  • силу выталкивания при пучении;
  • касательные силы;
  • высоту поднятия фундамента силой пучения;
  • глубину прохождения грунтовых вод;
  • на сколько промерзает земля зимой.

Пренебрежение проведением расчетов способно спровоцировать непоправимые проблемы.

Как определить глубину промерзания грунта

Определить температуру грунта на разных глубинах позволяет мерзлотомер. Конструкция содержит обсадную трубку с расположенным внутри шлангом, заполненным водой. Также предусмотрены сантиметровая разметка и внутренние ограничители перемещения льда.

Работы проводятся в зимний период. Прибор погружается в землю на глубину, соответствующую ГПГ. В точке промерзания, жидкость в мерзломере замерзает, превращаясь в лед.

Знать, при какой температуре промерзает земля, нужно не только для проведения водопроводных систем и сооружении фундаментов.

Учитывать степень промерзания нужно и при установке септиков, обустройстве колодцев, бурении скважин. Если самостоятельно определить уровень промерзания и вид грунта нет возможности, следует воспользоваться услугами специалистов.

Морозное пучение – чем опасно

Пучение грунта – деформация, происходящая в процессе замерзания/оттаивания. Основным фактором, влияющим на степень пучения, является количество воды, которая содержится в грунте.

Влажные грунты сильнее деформируются. Максимальные показатели морозного пучения грунтов наблюдаются на глинистых, а также пылеватых почвах. При промерзании, их объем возрастает до 10%.

Песчаный грунт обладает пониженными показателями увеличения объема, гравелистый или каменистый – практически не подвержены пучению.

Параметры пучения нужно учитывать при проектировании фундамента. К противопучинистым вариантам относятся:

  • винтовые сваи;
  • конструкции, изготовленные с использованием технологии ТИСЭ;
  • заглубленный ленточный фундамент, оснащенный широкой песчаной подушкой;
  • монолитные плиты, расположенные ниже уровня промерзания.

Чтобы придать основанию функцию «якоря», его углубляют за границу промерзания.

Способы защиты от морозного пучения

Существует немало способов, которые позволяют предотвратить разрушающие воздействия морозного пучения.

Круглогодичное отопление зданий

Если на протяжении всего года в здании планируется поддержание температуры в пределах 15 градусов, в качестве основания можно использовать мелкозаглубленный ленточный или плавающий плитный фундамент.

При этом возводится полностью закрытый непродуваемый цоколь, с последующим утеплением по наружному периметру.

Утеплителем служит экструдированный пенополистирол. Толщина его для центрального региона должна составлять 50-100мм. Этим же материалом утепляется отмостка на ширину более 1.2 метра или уровень промерзания грунта. Выполнение этих рекомендаций снизит степень пучения на 80%.

Дренаж

Назначением системы является отведение талых или дождевых вод от здания и осушение участка. Ливневая система — это целый комплекс водоотведения, который содержит отмостку, водостоки, ливневые желоба, отводящие от строения воду. Это один из способов, позволяющих уменьшить промерзание почвы и силу морозного пучения.

Армопояс

Важный элемент, которым многие пренебрегают при строительстве. От воздействия морозного пучения, стены из бетонных блоков или кирпича могут растрескаться.

Для предотвращения таких неприятностей используется специальный армопояс. Монолитная металлическая балка, расположенная внутри стены, стягивает строение, препятствуя образованию трещин.

Рейтинг автора

Автор статьи

Инженер конструктор. Стаж в проектировке очистных сооружений — 18 лет.

Написано статей

Разработка системы замораживания грунта для невозмущенного отбора проб зернистых грунтов

Методика замораживания грунта была впервые изобретена для беспрепятственного отбора проб зернистых грунтов. В связи с возрастающей необходимостью оценки разжижения при землетрясении, в мире было больше исследований с использованием высококачественных гранулированных образцов и методов замораживания грунта. Однако до землетрясения в Пхохане в 2017 году в Корее не проводилось исследований разжижения.Поскольку более 10 мест были зарегистрированы с явлениями разжижения, необходимо оценить потенциал разжижения с использованием высококачественных образцов зернистых грунтов. Поэтому, чтобы получить ненарушенные образцы сыпучих грунтов, в данном исследовании были разработаны новое оборудование для местного замораживания грунта и операционная система. В качестве охлаждающей жидкости использовался жидкий азот, который циркулировал через двойную трубку, вставленную в землю. Чтобы оценить производительность системы, были проведены лабораторные испытания только с водой и насыщенным мелким песком.При лабораторной оценке столб мерзлого грунта диаметром 60 см был изготовлен через 20 часов, и средняя скорость замерзания составляла приблизительно 12 мм / час в радиальном направлении. После лабораторной оценки система замораживания была применена в полевых условиях, и ее производительность была оценена с помощью 2D-томографии электрического сопротивления. В полевых условиях замерзшая область имела диаметр 4 м и глубину 6,5 м в цилиндрической форме.

1. Введение

Понимание и оценка поведения грунта при сейсмической нагрузке чрезвычайно важны для правильного асейсмического проектирования конструкций и земляных работ.Это требует, среди прочего, наличия высококачественных образцов без искажений. Что касается глинистых почв, методы отбора проб, разработанные La Rochelle et al. [1] и Лефевр и Пулен [2] все еще актуальны, но не применимы к зернистым почвам. С другой стороны, отбор образцов гранулированного грунта может быть выполнен путем замораживания на месте или с помощью так называемой «техники проталкивания геля» (Умехара и др. [3], Тейлор и др. [4]). Замораживание почвы — это самый старый метод как для беспрепятственного отбора образцов зернистых почв (например,г., Micheal et al. [5]), а также для временной опоры при подземных раскопках (Шустер [6], Гиода и др. [7]).

Землетрясения на Ниигате и на Аляске в 1964 г. (Йошида и др. [8], Сато и др. [9] и Созен и др. [10]) повысили важность оценки риска разжижения насыщенных рыхлых гранулированных отложений. На данный момент риск ожижения оценивается путем испытаний на месте и с использованием упрощенных подходов. С другой стороны, с середины 80-х годов в лаборатории проводятся исследования высококачественных образцов без изменений (Miyoshi et al.[11], Йошими и Гото [12]). В Канаде было сообщено о полевом применении проб мерзлого грунта для оценки разжижения и регулярных проверок на плотине Дункан (Sego et al. [13]).

Так как возникли опасения по поводу влияния промерзания на механическую реакцию грунта, были проведены различные исследования мерзлых грунтов. Что касается механики мерзлых грунтов, годы исследований и опыта проектирования были собраны и опубликованы в Andersland и Ladanyi [14].Кроме того, влияние замерзания на почвы исследовали различные исследователи (например, Газави и Рустай [15], Конрад и Самсон [16], Ци и др. [17], Вей и др. [18], Ян и др. [19], Махзад и др. [20], Ли и Фан [21]). Lo Presti et al. [22] обобщили методы отбора проб мерзлого грунта и проанализировали методы охлаждения. Они предложили конкретные типы грунта, применимые к отбору замерзающих проб, как продолжить отбор замерзающих проб, например, скорость охлаждения, чтобы избежать объемного расширения, как вставить замораживающие трубы и их возможный радиус возмущения, а также как отобрать пробу почвы из замерзшая земля.Основываясь на предыдущих исследованиях, метод невозмущенного отбора проб путем замораживания может стать подходящим методом беспрепятственного отбора проб на зернистых почвах.

Местные записи в Южной Корее показывают, что ежегодно в стране происходит более 60 землетрясений, из которых 36 регистрируются возле многоцелевых плотин. Большинство этих плотин были построены много лет назад и могут быть недостаточно рассчитаны на ожидаемые землетрясения; поэтому регулярные оценки безопасности плотины для оценки текущего состояния плотины и исследования структуры плотины и фундамента при планировании сейсмической модернизации важны.Кроме того, следует оценить сейсмические характеристики плотин, основанных на песчаных и аллювиевых отложениях. Понятно, что ключом к анализу или оценке является качество образцов. В связи с этим требованием промышленности, метод замораживания грунта был рассмотрен исследователями во многих странах для разработки новых систем замораживания грунта для беспрепятственного отбора проб песчаного материала.

В этом исследовании была разработана местная система замораживания грунта в качестве первого шага к созданию системы непрерывного отбора проб гранулированных материалов, и разработанная система была оценена на лабораторных пробах почвы и далее в полевых условиях.

2. Разработка системы замораживания грунта
2.1. Конструкция морозильной установки

Технологии замораживания грунта можно разделить на два типа в зависимости от замораживающего агента: тип жидкого азота и тип рассола. Система замораживания грунта на основе жидкого азота замораживает целевой грунт за счет непрерывного теплообмена между грунтом и двойной трубкой, заполненной жидким азотом. Как правило, грузовой автомобиль-цистерна используется для перевозки жидкого азота в двойную трубу, чтобы обеспечить впрыскивание жидкого азота через внутреннюю трубу и отвод испаренного азота через внешнюю трубу.

Теплообмен происходит между жидким азотом и прилегающей землей, и после передачи тепла жидкий азот испаряется и выходит через внешнюю трубу в атмосферу. Система замораживания грунта на основе жидкого азота имеет преимущества в том, что система замораживания занимает относительно небольшое пространство, проста в управлении и требует короткого времени для замораживания земли. Кроме того, она может применяться с соответствующей модификацией, когда грунтовые воды протекают с относительно высокой скоростью по сравнению с системой замораживания рассольного типа.Однако жидкий азот не циркулирует, поэтому он должен подаваться непрерывно для достижения заданной температуры грунта (Стосс и Валк [23]).

С другой стороны, система замораживания грунта рассольного типа использует раствор хлорида кальция или хлорида магния, который для промерзания грунта называется «рассолом». Холодильная машина регулирует температуру рассола -20 ~ -40 ° C, и рассол с регулируемой температурой циркулирует по трубе замораживания. После теплообмена низкотемпературного рассола и грунта его температура понижается холодильной машиной.По сравнению с машиной для замораживания грунта с жидким азотом, в которой жидкий азот не рециркулируется, система замораживания грунта с рассолом рециркулирует рассол путем регулирования температуры с помощью холодильной машины. По сравнению с ранее упомянутым типом жидкого азота, система с рассолом больше подходит для крупномасштабной строительной площадки в течение длительного периода строительства из-за ее больших помещений, включая холодильный агрегат и хранилище для рассола. Он имеет недостатки, такие как более длительное время, необходимое для замораживания определенного участка земли, чем тип жидкого азота, и не подходит для высокоскоростного потока грунтовых вод.

Основываясь на сравнении двух вышеупомянутых систем замораживания, система замораживания грунта жидким азотом имеет больше преимуществ, чем тип рассола, в том, что система занимает относительно небольшое пространство и продолжительность замораживания относительно коротка. Таким образом, в данном исследовании использовался жидкий азот для разработки системы замораживания, как показано на Рисунке 1.


Разработанная система замораживания грунта состояла из управляющей части, трубы замораживания, необходимой трубы и датчиков.Трубка для замораживания была сделана с двойной трубкой, где жидкий азот подавался через внутреннюю трубку, а испаренный азот выходил через внешнюю трубку. Диаметр внешней трубы был разработан и изготовлен как 73 мм для использования обычного расточного станка для пробоотборной трубы размера NX. На поверхности внешней морозильной трубы были прикреплены мультитемпературные датчики для измерения температуры морозильной трубки во время операций по замораживанию грунта. Вводимое количество замораживающего агента, жидкого азота, регулировалось вручную на основании данных обратной связи о потоке жидкости, температуре и давлении в текущей системе.В конце концов, программа управления будет разработана для автоматического управления закачкой замораживающего агента.

На последнем этапе разработки системы замораживания грунта была изготовлена ​​цилиндрическая камера из нержавеющей стали для искусственного отложения почвы для оценки системы замораживания. Конструкция была сделана с системой двойных стенок для размещения искусственного грунта во внутренней камере (Φ = 597 мм) и воды во внешней камере (Φ = 800 мм). С помощью этих двойных камер можно было свободно контролировать уровень грунтовых вод.

3. Лабораторная оценка разработанной системы замораживания

Экспериментальные оценки были выполнены дважды на ранее описанной системе замораживания грунта. В качестве предварительного испытания система замораживания грунта была заполнена водопроводной водой с температурой 5 ° C, чтобы проверить конфигурацию и основной блок системы при первом испытании. Во втором тесте система замораживания грунта была оценена с использованием насыщенного мелкого песка. Как показано на рисунке 2, датчики температуры были установлены в верхней, средней и нижней части внутренней ячейки.Более того, в этих трех точках были установлены приспособления для размещения множества датчиков для радиального контроля температуры внутри внутренней камеры. В частности, в средней точке трубы для замораживания были установлены 12 датчиков температуры на расстоянии 20 мм от внешней трубы для замораживания, чтобы оценить замерзание почвы или воды в средней точке трубы для замораживания.

3.1. Эксперимент по замораживанию воды

Для этого эксперимента в жидкий азот вводили 60 Нм 3 / ч (см.1 Нм 3 / ч = 1,28 кг / ч) в камеру, заполненную водопроводной водой. Поскольку основной целью эксперимента по замораживанию воды было обеспечение работоспособности основного блока системы замораживания, закачка жидкого азота была остановлена, когда наблюдалось замерзание воды (рис. 3).


После 55 мин нагнетания жидкого азота вода из камеры была слита и образовавшийся лед исследовали. Основываясь на визуальном наблюдении, ледяные формы относительно однородной цилиндрической формы показаны на рисунке 4.Однако диаметр верхнего ледяного столба был немного меньше диаметра нижнего столба, потому что поверхность воды контактирует с атмосферой, где температура была относительно выше, чем у воды внутри камеры.


Средняя скорость замерзания составила 26,2 мм / час (24 мм / 55 мин), что намного выше, чем заявленная скорость замерзания почвы 2–7 мм / час. Конвекционный поток воды охладил всю воду внутри камеры, в то время как конвективный поток нельзя было ожидать в поровой воде в массиве почвы.Из-за этой разницы прямое сравнение скорости замерзания воды и насыщенных почв не имело смысла.

3.2. Эксперимент по замораживанию насыщенного песка

Второй тест проводился на образце насыщенного песка. Для полного насыщения песок уплотняли через каждые 30 см слоя во внутренней камере, а внешнюю камеру заполняли водой, текущей вверх во внутреннюю камеру. Полное насыщение обеспечивалось визуальным осмотром, когда уровень воды во внутренней камере становился аналогичным уровню воды во внешней.Как показано на рисунке 5, процесс замерзания можно наблюдать с поверхности песков. Когда началось замораживание, жидкий азот непрерывно вводили во внутреннюю трубу морозильной трубы в течение 20 часов. После этого применяли минимальное количество жидкого азота для поддержания замороженного состояния в течение 4 часов. Всего прошло 24 часа, и было израсходовано около 1800 кг жидкого азота, в среднем 69,2 кг / ч. На рисунке 5 показан процесс замерзания на поверхности образца песка.

Однако процесс замораживания не был таким гладким, как ожидалось, так как температура воздуха не контролировалась, резервуар с жидким азотом часто менялся, а количество вводимого замораживающего агента контролировалось вручную.Эффект от процесса негладкого замораживания показан на Рисунке 6.

Столб мерзлого грунта диаметром 350 мм, включая лед толщиной 50 мм, был получен после 24 часов замораживания. Средняя скорость замораживания была рассчитана как 12 мм / ч.

На Рисунке 7 показано извлечение образца замороженного грунта и измерение температуры поверхности замороженного образца. Температура поверхности была измерена при -8,1 ° C, что было на 4 ° C выше во время замораживания из-за прошедшего времени экстракции.

4.Полевая оценка разработанной системы замораживания
4.1. Состояние площадки

Чтобы оценить применимость разработанной системы замораживания грунта и улучшить систему замораживания грунта для полевого применения, система была установлена ​​на полевом участке, расположенном в южной части города Андон в провинции Кёнсан-Бук в Корее. Для изучения стратиграфического профиля было выполнено два бурения. Слой песка встречен на глубине 3,4 ~ 3,7 м от уровня земли и 4.Под слоем песка находился песок толщиной 4 м с гравийным слоем. Ниже песка с гравием обнаружен песчано-гравийный слой. Уровень грунтовых вод располагался на глубине 3,5 м от поверхности. Целевая глубина промерзания составляла около 10 м от поверхности земли, включая верхний слой песка, песок с гравием и песчаный гравий.

4.2. Полевая установка системы наземного замораживания

При лабораторной оценке жидкий азот контролировался вручную при нагнетании в трубопровод замораживания.Перед применением в полевых условиях был разработан модуль автоматического впрыска замораживающего агента, чтобы минимизировать его использование. Автоматические клапаны открытия-закрытия были установлены в системе подачи LN 2 . Клапан закрывался, если температура трубы замораживания была ниже заданной температуры, и вентиль открывался, если температура была выше заданной, так что температура трубы замораживания поддерживалась в определенном диапазоне. Для эффективного теплообмена между охлаждающей трубой и прилегающей землей давление подачи LN 2 контролировалось ниже 1 кг / см 2 .Поддерживая минимальную разность давлений между подачей LN 2 и атмосферой, скорость потока замораживающего агента контролировалась достаточно низкой, чтобы было достаточно времени для теплообмена.

Система замораживания грунта была установлена ​​на площадке в следующем порядке, как показано на Рисунке 8. Во-первых, для оценки промерзания грунта на основе характеристик удельного электрического сопротивления, были пробурены две скважины на расстоянии 3 м от трубы замораживания для томографии. испытания перед установкой морозильной трубы.Для замораживания труб пробурены две скважины с шагом 1,5 м. После установки замораживающей трубы длиной 8,5 м резервуар с жидким азотом (далее LN 2 ) был подсоединен к замораживающей трубе, а открытая часть системы трубопроводов была изолирована. После настройки системы замораживания замораживающий агент LN 2 подавался непрерывно в течение 72 часов. Для непрерывной поставки LN 2 перезаряжали автоцистерной один раз в день, всего два раза.

Как только LN 2 был впрыснут, изменение температуры отработанного газообразного азота (далее GN 2 ) подтвердило, что тепло LN 2 отнесено к земле.В течение 30 минут после закачки LN 2 внутренняя температура охлаждающей трубы упала ниже нуля, и примерно через 2 часа внутренняя температура охлаждающей трубы составила около -50 ° C, а температура отработанного GN . 2 было около -116 ° C. Количество отработанного GN 2 стабилизировалось на уровне 150 нм 3 / час. После подтверждения плавности закачки количество закачки LN 2 контролировалось автоматически. Автоматический впрыск контролировался температурой истощенного GN 2 при -120 ° C.Контролируя температуру на отработанном патрубке GN 2 , температура охлаждающих труб поддерживалась в диапазоне от -60 до -80 ° C, а количество закачиваемого LN 2 в диапазоне от 80 до 170 Нм 3 / час. После 72 часов инъекции поверхность земли была заморожена до диаметра 700 ~ 800 мм при визуальном осмотре.

4.3. Оценка разработанной системы замораживания методом томографии электрического сопротивления

Чтобы убедиться в эффективности разработанной системы замораживания в полевых условиях, необходимо правильно определить область замораживания.В лабораторных экспериментах его можно измерить с помощью закопанных термометров, но в полевых условиях следует использовать другой метод. Даже несмотря на то, что это искусственно замороженный грунт, эти методы исследования участка вечной мерзлоты могут быть применены для оценки производительности разработанных систем. Из-за практических трудностей на мерзлых грунтах в районах вечной мерзлоты изучались различные геофизические методы.

Об эффективности геофизических методов на мерзлых грунтах сообщали многие исследователи (например,g., Hoekstra and McNeill [24], Scott et al. [25], Kneisel [26], Kneisel et al. [27], Крайст и Парк [28] и Ким и др. [29]). Среди различных методов геофизической съемки характеристики распространения волн могут быть полезны для определения мерзлого и незамерзшего состояния грунтов, но трудно определить мерзлую область в поле. Таким образом, удельное электрическое сопротивление с помощью томографического анализа используется для оценки производительности разработанной системы путем определения замороженной области.

Испытания томографии удельного электрического сопротивления основаны на испытаниях удельного электрического сопротивления на поверхности.Электроды устанавливаются вокруг целевой области в скважинах и на поверхностях, и томография может быть получена с помощью измеренных электрических потенциалов, генерируемых подземными электрическими токами. Томография электрического сопротивления показывает более высокое разрешение и разрешающую способность, чем обычное электрическое сопротивление, за счет установки электродов в скважинах, окружающих целевую область (Shima and Sakayama [30]).

Для оценки искусственного промерзания грунта для 2D томографии были сделаны две скважины глубиной до 10 м перпендикулярно направлению промерзания грунта.На рисунке 9 показаны схематические изображения в плане и в разрезе скважин промерзания грунта и томографии. Замораживающие трубы для промерзания грунта были установлены с интервалом 1,5 м, а скважины BH-1 и BH-2 для томографической оценки были установлены на глубину 10 м с шагом 3 м перпендикулярно линии промерзывающих труб. Электроды каждой скважины и на поверхности были установлены с шагом 1 м как для данных по скважине / скважине, так и для сбора данных по скважине / поверхности.Общее количество установленных электродов — 27. Одиннадцать электродов были установлены в каждую скважину и 5 электродов на поверхности.

Для установки электродов пробурены скважины глубиной 10 м с обсадной колонной. В кожух были вставлены трубы из ПВХ диаметром 30 мм, к которым прикреплялись электроды с шагом 1 м. После экструдирования обсадной колонны зазор между трубами из ПВХ и скважинами был засыпан грунтом на месте для минимизации контактного сопротивления между электродами и землей.

Томографические тесты были выполнены в общей сложности 4 раза, чтобы оценить влияние нарушения грунта при прокладке труб и промерзания грунта. Первое испытание было проведено перед установкой замораживающих труб, второе испытание после установки замораживающего трубопровода для оценки нарушения грунта из-за прокладки трубопровода, а третье и четвертое испытания после 30 часов и 50 часов, соответственно, закачки азота для оценки грунта. замораживание.

4.4. Оценка с помощью томографических тестов

На рисунках 10 (a) и 10 (b) показаны изолинии удельного электрического сопротивления до промерзания грунта.На рисунке 10 (a) показаны изолинии удельного электрического сопротивления, рассчитанные на основе результатов первых томографических испытаний перед установкой охлаждающей трубы, а на рисунке 10 (b) показаны изолинии из вторых испытаний после установки охлаждающей трубы для оценки возмущающего воздействия из-за установки трубы. .

При первом томографическом тесте могут быть некоторые эффекты возмущения из-за нагнетаемой воды для электродных установок. В частности, электроды, установленные над грунтовыми водами, показали очень высокое электрическое сопротивление в зависимости от условий засыпки.Как показано на Рисунке 10 (a), до нескольких тысяч единиц удельного электрического сопротивления обнаруживается на глубине до 3,5 м над уровнем грунтовых вод, а значения удельного электрического сопротивления ниже 1000 Ом-м ниже уровня грунтовых вод. На основании результатов измерения удельного электрического сопротивления песок и песок со слоем гравия практически невозможно обнаружить, в то время как уровень грунтовых вод можно четко наблюдать.

На втором томографическом тесте возмущение из-за закачанной воды повлияло на результаты более отчетливо.Установка замораживающих труб и влияние закачиваемой воды явно снизили значения удельного электрического сопротивления у поверхности, как показано на Рисунке 10 (b). Более того, более низкие значения удельного электрического сопротивления наблюдаются в середине, где установлены трубы для замораживания металла диаметром 200 мм.

На рис. 11 показан контур отношения удельного электрического сопротивления между первым и вторым томографическими испытаниями для оценки влияния установки стального кожуха и возмущения грунта из-за прокладки труб.Отношение 1 означает отсутствие изменений состояния грунта, а соотношение 10 и 0,1 означает увеличение в 10 раз и уменьшение в 10 раз соответственно. Построив соотношение между первым и вторым томографическими испытаниями, можно увидеть вышеупомянутую область более низкого удельного электрического сопротивления из-за замерзания металла трубы на рисунке 11.


Могут быть ошибки из-за незнания установки замораживающей трубы, если первая Результат томографического исследования рассматривается как единственная контрольная группа.Напротив, если результат второго томографического теста рассматривать как единственную контрольную группу, замороженная область может быть завышена из-за более низких значений удельного электрического сопротивления металлических труб. Таким образом, результаты как первого, так и второго томографических тестов рассматриваются как контрольная группа для анализа эффектов замораживания от третьего и четвертого томографических тестов.

На рисунках 12 (a) и 12 (b) показано соотношение удельного электрического сопротивления после 30 часов закачки азота и первого и второго томографических тестов, соответственно.Хотя на рисунке 12 (a) четко не показано влияние замороженной области, на рисунке 12 (b) показана отчетливая замороженная область в середине, где удельное электрическое сопротивление увеличивается более чем в 5 раз. Это указывает на то, что окрестности замерзающей трубы замерзают, что приводит к увеличению удельного электрического сопротивления во время третьих томографических испытаний. Как показано на Рисунке 12 (b), замерзшая область в горизонтальном направлении находится на расстоянии менее 2 м от замерзающих труб, а глубина промерзания составляет около 6,5 м от поверхности.

На рисунках 13 (a) и 13 (b) показано соотношение удельного электрического сопротивления после 50 часов закачки азота и первого и второго томографических тестов, соответственно. Рисунок 13 (a) все еще четко не показывает эффект замороженной области, но рисунок 13 (b) более ясно показывает замороженную зону, чем рисунок 12 (b), с увеличением удельного электрического сопротивления более чем в 20 раз. Однако при третьем томографическом исследовании зона замерзания не увеличилась. Горизонтальная область все еще находится в пределах 2 м от замерзших труб, а глубина замерзания, где коэффициент больше 5, все еще составляет около 6.5 мес. Это означает, что 50 часов закачки азота приводят примерно к 2 м по горизонтали от трубы замораживания и 6,5 м к 8,5 м трубы замораживания.

В отличие от лабораторной оценки, тепловые потери в полевых условиях, по-видимому, предотвращают развитие замерзающей поверхности все глубже и шире. Таким образом, увеличение продолжительности закачки азота от 30 часов до 50 часов не увеличивает замороженную зону, а увеличивает уже замороженную зону, увеличивая электрическое сопротивление больше.

5. Выводы

В этом исследовании была разработана система местного замораживания грунта для отбора проб гранулированного грунта в ненарушенном состоянии. Система была разработана в качестве прототипа, а основное оборудование было оценено в лабораторном масштабе. Разработанная система модифицирована для применения в полевых оценках.

На основании результатов лабораторных экспериментов средняя скорость замерзания 12 мм / ч наблюдалась, когда морозильная труба была полностью заполнена жидким азотом. Средняя скорость замерзания показала, что отбор проб на мерзлом грунте можно было провести примерно через 24 часа.Кроме того, было замечено, что замерзающая поверхность была равномерно развита цилиндрически из морозильной трубки.

Томографические тесты могут эффективно обнаруживать изменения состояния грунта из-за прокладки труб, нарушения грунта и промерзания грунта. Однако следует проявлять осторожность при выборе контрольной группы для анализа области промерзания, поскольку результаты томографии чувствительны к состоянию грунта не только из-за промерзания, но также из-за нарушения грунта путем бурения и установки труб.

Полевая оценка разработанной системы замораживания грунта показала, что удельное электрическое сопротивление замороженной области увеличилось примерно в 5 раз по сравнению с незамерзшей. Замерзшая область имела диаметр около 4 м и глубину 6,5 м и имела приблизительно цилиндрическую форму. На основании ограниченных данных испытаний инъекции LN 2 в течение менее 50 часов, поверхность замерзания не получила дальнейшего развития, но уже замороженная область становилась более твердой, предположительно из-за более низкого содержания незамерзшей воды.

На основании лабораторных и полевых испытаний разработанная здесь система замораживания может эффективно заморозить целевую область. Однако, поскольку основной целью разработанной системы является получение образцов ненарушенного гранулированного грунта, механическое поведение или потенциал разжижения следует оценивать по сравнению с образцами, полученными как обычным методом отбора проб, так и разработанной системой замораживания. Кроме того, следует изучить корреляцию между результатами удельного электрического сопротивления и потенциалом разжижения с дополнительными результатами полевых и лабораторных испытаний.

Доступность данных

Все данные, использованные в этом исследовании, представлены в рукописи, а числовые данные могут быть предоставлены по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Благодарности

Исследование, представленное в этой статье, финансировалось Университетом Данкук.

Что такое вечная мерзлота? | НАСА Climate Kids

Краткий ответ:

Вечная мерзлота — это любой грунт, который остается полностью замерзшим — 32 ° F (0 ° C) или ниже — по крайней мере два года подряд.Эти постоянно мерзлые земли наиболее распространены в регионах с высокими горами и в более высоких широтах Земли — около Северного и Южного полюсов.

Вечная мерзлота — это любая земля, которая остается полностью замороженной — 32 ° F (0 ° C) или ниже — в течение как минимум двух лет подряд. Эти постоянно мерзлые земли наиболее распространены в регионах с высокими горами и в более высоких широтах Земли — около Северного и Южного полюсов.

Вечная мерзлота покрывает большие регионы Земли. Почти четверть суши в Северном полушарии покрыта вечной мерзлотой.Несмотря на то, что земля промерзшая, районы вечной мерзлоты не всегда покрыты снегом.

Большая часть тундры Аляски покрыта вечной мерзлотой. Многоугольники на снегу являются признаком таяния вечной мерзлоты. Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения-Калтех / Чарльз Миллер

.

Из чего состоит вечная мерзлота?

Вечная мерзлота состоит из почвы, камней и песка, удерживаемых вместе льдом. Почва и лед в вечной мерзлоте остаются промерзшими в течение всего года.

У поверхности вечная мерзлота также содержит большое количество органического углерода — материала, оставшегося от мертвых растений, который не может разложиться или сгнить из-за холода.Нижние слои вечной мерзлоты содержат почвы, состоящие в основном из минералов.

Слой почвы поверх вечной мерзлоты не замерзает круглый год. Этот слой, называемый активным слоем , тает в теплые летние месяцы и снова замерзает осенью. В более холодных регионах земля оттаивает редко — даже летом. Там активный слой очень тонкий — всего от 4 до 6 дюймов (от 10 до 15 сантиметров). В более теплых районах вечной мерзлоты толщина активного слоя может достигать нескольких метров.

Слои вечной мерзлоты.Фото: Бенджамин Джонс, Геологическая служба США. Общественное достояние (изменено)

Как изменение климата влияет на вечную мерзлоту?

По мере потепления климата на Земле тает вечная мерзлота. Это означает, что лед внутри вечной мерзлоты тает, оставляя после себя воду и почву.

Таяние вечной мерзлоты может иметь драматические последствия для нашей планеты и живущих на ней существ. Например:

  • Многие северные деревни построены на вечной мерзлоте. Когда вечная мерзлота замерзает, она тверже бетона.Однако таяние вечной мерзлоты может разрушить дома, дороги и другую инфраструктуру.

  • Когда вечная мерзлота замерзает, растительный материал в почве, называемый органическим углеродом, не может разлагаться или гнить. По мере таяния вечной мерзлоты микробы начинают разлагать этот материал. В результате этого процесса в атмосферу выделяются парниковые газы, такие как углекислый газ и метан.

  • Когда тает вечная мерзлота, то же самое происходит с древними бактериями и вирусами во льду и почве. Эти недавно размороженные микробы могут вызвать серьезные заболевания у людей и животных.Ученые обнаружили микробы возрастом более 400 000 лет в талой вечной мерзлоте.

Блок тающей вечной мерзлоты, упавший в океан на арктическом побережье Аляски. Кредит: Геологическая служба США

.

Из-за этих опасностей ученые внимательно следят за вечной мерзлотой Земли. Ученые используют спутниковые наблюдения из космоса, чтобы изучить обширные районы вечной мерзлоты, которые было бы трудно изучить с земли.

Программа NASA Soil Moisture Active Passive , или SMAP , орбиты вокруг Земли для сбора информации о влажности почвы.Он измеряет количество воды в верхних 2 дюймах (5 сантиметрах) почвы повсюду на поверхности Земли. Он также может определить, замерзла ли вода в почве или оттаяла. Измерения SMAP помогут ученым понять, где и как быстро тает вечная мерзлота.

Когда замерзает земля в моем районе?

Когда в вашем районе замерзает земля? Если вы не знаете, сейчас самое время узнать. Когда дневная температура опускается ниже нуля (32 градуса по Фаренгейту), земля замерзнет.В этот момент очень трудно закопаться в почву, и вы заметите, что трава (которая так быстро прорастала несколько месяцев назад) почти не растет, если вообще растет. Это изменит то, как вы ухаживаете за своим двором, поэтому важно, чтобы у вас был общий ответ на вопрос: «Когда замерзнет земля?»

Когда замерзает земля?

Если вы хотите, чтобы мы ответили на ваш вопрос («Когда замерзнет земля?»), Вам нужно сначала ответить на наш вопрос: «Где вы живете?» В некоторых районах страны с очень теплым климатом земля зимой не замерзает.В других регионах он промерзает осенью и остается промерзшим до середины весны. Чтобы выяснить, когда вы можете ожидать, что ваш газон замерзнет, ​​посетите веб-сайт How Do Gardener. После быстрого объяснения данных таблиц на сайте представлены подробные даты заморозков / заморозков для всех областей страны. Сначала нажмите на таблицу своего штата, а затем прокрутите вниз, чтобы найти свой город (или город рядом с вами), чтобы узнать, когда вы можете ожидать, что земля замерзнет, ​​замерзнет или сильно замерзнет. Эти цифры, конечно же, являются приблизительными, потому что все мы знаем, насколько непредсказуемой бывает погода!

Вы также можете посмотреть таблицу ниже, чтобы получить более расплывчатый ответ на вопрос: «Когда замерзает земля?»

Почему замерзает земля?

Когда температура опускается ниже нуля, вода в почве замерзает, и земля становится твердой, как глыба льда.Иногда люди принимают белые кристаллы льда на поверхности земли (которые цепляются за лобовое стекло вашей машины и покрывают траву) за свидетельство того, что земля замерзла, но эти блестящие кристаллы просто матовые.

Замерзшая вода между почвой, камнями и галькой в ​​земле известна как поровый лед. Когда поры льда тают, оттаивает земля.

Сообщение по теме: Нужно ли мне ухаживать за лужайкой зимой?

Что еще мне нужно знать?

Вода намного плотнее льда, поэтому, когда земля замерзает каждый год, она расширяется, чтобы приспособиться к своему новому состоянию.Вздутие земли (известное как морозное пучение) иногда может вызывать проблемы: от неровностей и вмятин на дороге до сломанных мостов и поврежденных зданий.

Еще одна опасная проблема связана со скоростью оттаивания земли. Часто разные участки земли тают с разной скоростью. Эта неровность влияет на поверхность земли и может сделать движение по проезжей части некомфортным, почти как на американских горках.

Однако морозное пучение и неровная поверхность — это крайности.Большинство семей не очень страдают от мерзлого грунта. Единственное существенное различие между мерзлым грунтом и талым грунтом состоит в том, что вам не нужно косить траву, когда земля замерзла (оценка!), И вы не сможете сажать новую растительность. Если вы надеетесь вскоре посадить новые деревья или кусты, вам придется подождать до весны, когда почва и климат будут более благоприятными для молодых растений.

Сообщение по теме: Какой уход за деревьями нужен зимой?

Nixa Lawn Service — ваш поставщик комплексных услуг по уходу за газоном

В Nixa Lawn Service мы хотим быть вашим поставщиком услуг по уходу за газонами, от стрижки газонов до завершения проектов по ландшафтному дизайну.Мы обслуживаем большой Спрингфилд, штат Миссури, с 2000 года. Чтобы узнать больше о наших услугах, прочтите наш блог и ознакомьтесь с нашими работами по ландшафтному дизайну.

.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.