При какой температуре промерзает земля

SGround.ru

при какой температуре промерзает земля

Связь пучения со скоростью, глубиной промерзания

1. Введение

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

Дневная поверхность грунта – жаргонный термин в строительной геологии, обозначающий поверхность современного рельефа. Можно заменить терминами: поверхность земли, уровень земли. В случае если на рассматриваемом участке выполнялась или будет выполняться планировка (насыпь или выемка грунта), то поверхность следует называть «уровень планировки»

Глубина и скорость промерзания грунтов зависит от большого числа факторов: значений отрицательной температуры наружного воздуха в зимний период, от продолжительности зимнего периода, от толщины и плотности снегового покрова и динамики изменения этих показателей в течении зимы, теплопроводности грунта, наличия теплоизолирующих покрытий (бывают как естественные, например, моховый или торфовый слой, так и искусственные), интенсивности воздействия солнечной радиации на конкретный участок поверхности, от смен холодной погоды на оттепели и от положения уровня грунтовых вод.

2. Скорость промерзания грунта

Увеличение объема грунта и величина подъема поверхности земли зависят от скорости промерзания, а скорость, в свою очередь, зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха и теплотехнических свойств грунта.

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

На величину вспучивания оказывает влияние и коэффициент фильтрации глинистого грунта, которой обусловливает подток капиллярной влаги к фронту промерзания. В образцах, замерзающих при большой скорости промерзания, визуально не наблюдается образования ледяных включений в виде прослоек и линз, следовательно, грунт незначительно ухудшает свои физические свойства при оттаивании.

При быстром промерзании в грунте не успевает накопиться влага, поступающая по капиллярам, поэтому он меньше проявляет пучение

При малой скорости промерзания грунта происходит формирование льдистой текстуры за счет постоянного притока влаги по капиллярам из нижележащих слоев талого грунта, сопровождающееся повышенным накоплением ледяных включений в нем. Такие грунты при оттаивании резко ухудшают свои физические свойства. Иногда грунты, имеющие твердую или пластичную консистенцию до промерзания, превращаются в текучее состояние после промерзания и оттаивания.

Наибольшее количество льда в грунтах природного сложения скапливается при промерзании грунта на глубину до 1-1,2 м так как на этих глубинах больше сказывается колебание отрицательной температуры наружного воздуха, например, при смене холодной погоды на оттепели, что позволяет накопить в структуре грунта больше влаги в виде льда

3. Глубина промерзания грунта

Значение глубины промерзания грунтов оказывает большое влияние на вспучивание дневной поверхности грунта. Например, в Забайкалье подъем поверхности грунта достигает 40 см при глубине промерзания суглинистого грунта 2,6-2,8 м, а сильнопучинистый суглинок в Московской области вспучивается на 15 см при глубине промерзания на 1,5 м.

Глубина промерзания грунта может в зависимости от региона РФ и локальных условий меняться в широких пределах: от 0 до 6 м. Максимальные значения глубины промерзания грунтов наблюдаются в Забайкалье, ближе к границе Монголии, преимущественно на песчаных и крупнообломочных грунтах и большей частью на северных склонах.

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

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

Так как глубина промерзания зависит от действительно большого числа факторов, для начала разберемся что на этот счет говорится в нормативной литературе.

В нормативной документации на проектирование фундаментов рассматривается только глубина промерзания грунта. Эта величина рассчитывается по формулам в зависимости от среднемесячных температур в холодный период года и типа грунта без учета всех остальных факторов (не учитывается снеговой покров, солнечная радиация, свойства и влажность грунта и пр.).

Источник: https://sground.ru/glubina-i-skorost-promerzanija-grunta-i-ih-vlijanie-na-processy-puchenija/

На какую глубину копать котлован под фундамент

при какой температуре промерзает земля

На какую глубину копать котлован под ленточный или иной фундамент, определяют в индивидуальном порядке в каждом конкретном случае. При расчетах принимают во внимание целый ряд показателей и факторов.

  • Характеристики почвы на земельном наделе.
  • Уровень промерзания почвы в конкретном регионе.
  • Особенности конструкции здания (необходимость обустройства подвала и этажность).
  • Уровень пролегания подземных вод.

Далее мы рассмотрим, как вышеперечисленные факторы влияют на то, какой глубины роют траншеи для правильного устройства оснований.

Как тип почвы влияет на выбор фундамента и глубину его закладки

  • Скальный. Характеризуется наибольшими надежностью и прочностью. На скальном грунте копать траншею под фундамент не придется, поскольку он не размоется и не просядет. Сильные морозы не дают прибавку по объему породы.
  • Крупнообломочный. В состав входят щебень/гравий и песок. Размеры компонентов — свыше 1 и 0,2 см, соответственно. Отличается хорошей стойкостью к сжатию. На таком грунте ленточный фундамент заливают на глубину 50 см.
  • Песчаный. Бывает гравелистым, крупным, средним, мелким и пылеватым. Первые три разновидности хорошо подходят для строительных работ. Глубина траншеи под основание должна быть не менее 1 м. Мелкие и пылеватые песчаные грунты подвержены пучению при низких температурах. Фундаменты закладывают ниже глубины промерзания.
  • Глинистый. Этот пластичный тип грунта заметно подвержен пучению, осадке и размыванию. Фундамент следует заливать ниже уровня промерзания грунта.
  • Лессовидный. Пористый грунт, который хорошо поглощает влагу и проседает. Перед тем, как копать котлован под фундамент, почву необходимо сильно утрамбовать. Основание закладывают ниже глубины промерзания грунта.
  • Торфяной. Из-за пористо-волокнистой структуры отличается малой несущей способностью. Усадка продолжается долго. При строительстве либо замещают почву, либо возводят сваи.
  • Суглинок и супесь. Вобрали в себя характеристики глины и песка. Если в грунте содержится 10–30 % глины — это суглинок, а если меньше — супесь. Оба типа подвержены усадке и пучению. Фундамент под дом делают глубоким (ниже уровня промерзания грунта).

Как определяют глубину промерзания грунта

На сколько промерзает земля, можно вычислить по формуле.

 .

В этой формуле T — это среднемесячная температура зимой, n — коэффициент, который выбирают по типу грунта. Он колеблется от 0,23 (для суглинков и глинистых почв) до 0,34 (для крупнообломочного грунта).

Как зависит глубина заложения основания от уровня грунтовых вод

Грунтовые воды проходят в пористых и рыхлых почвах. Повышение уровня приводит к размыванию фундаментов, а снижение — к усадке.

Если грунтовые воды перемещаются ниже уровня промерзания грунта, их не учитывают при закладке фундаментов. В ином случае основания делают ниже глубины промерзания почвы и в обязательном порядке проводят гидроизоляцию.

Если уровень грунтовых вод слишком высок, устанавливают фундаменты на сваях или «плавающие» монолитные.

Рекомендованная глубина закладки для популярных типов фундаментов

  • Ленточный. На грунтах, которые не подвергаются морозному пучению, глубину закладки монолитного железобетонного основания вычисляют из расчета 80 см на ярус при условии, что перепады почвы не превышают 50 см.
  • Плитный. Рекомендован к использованию на пучинистых и слабых грунтах. Глубины закладки конструкции на 35 см будет достаточно.
  • Столбчатый. Также подходит для нестабильных почв. Столбы обычно заглубляют ниже уровня промерзания грунта.
  • Сваи. Их используют в особо сложных случаях и заглубляют ниже уровня промерзания почвы.

Если не уверены в точных характеристиках грунта, не рискуйте, а закажите геологическую экспертизу.

Опытные специалисты выполнят земляные работы, изучат почву и подскажут, на какую глубину копать траншею под фундамент.

Источник: https://stroidom93.ru/poleznye-stati/na-kakuyu-glubinu-kopat-kotlovan-pod-fundament/

Промерзание грунта

при какой температуре промерзает земля

Глубина промерзания грунта — это максимальная величина, при которой температура почвы будет достигать 0 градусов в сезон наиболее низких температур, при этом снеговой покров не учитывается, а сам метод определения глубины промерзания грунта рассчитывается на основе истории многолетних наблюдений.

Глубина промерзания грунта является одним из основных факторов, который учитывается, при заложении фундамента. Именно данный фактор влияет на принятие решения о свойствах и самой конструкции фундамента.

На глубине промерзания грунта температура почвы не опускается ниже 0 градусов, по этой причине вода не замерзает и не расширяется. Следовательно, ленточные и столбчатые фундаменты закладывают на глубину промерзания грунта.

Нормативная глубина промерзания грунта

Нормативная глубина промерзания грунта — это нормативный технический документ, который регламентирует выполнение архитектурно-строительного проектирования и строительства. Нормативной следует считать такую глубину промерзания грунта, которая уже рассчитана и указана в нормативных документах СНиП.

Таблица глубины промерзания грунта СНиП. Городглина, суглинкипески, супеси
Архангельск 160 176
Астрахань 80 88
Брянск 100 110
Волгоград 100 110
Вологда 140 154
Воркута 240 264
Воронеж 120 132
Екатеринбург 180 198
Ижевск 160 176
Казань 160 176
Кемерово 200 220
Киров 160 176
Котлас 160 176
Курск 100 110
Липецк 120 132
Магнитогорск 180 198
Москва 120 132
Набережные Челны 160 176
Нальчик 60 66
Нарьян Мар 240 264
Нижневартовск 240 264
Нижний Новгород 140 154
Новокузнецк 200 220
Новосибирск 220 242
Омск 200 220
Орел 100 110
Оренбург 160 176
Орск 180 198
Пенза 140 154
Пермь 180 198
Псков 80 88
Ростов-на-Дону 80 88
Рязань 140 154
Салехард 240 264
Самара 160 176
Санкт-Петербург 120 132
Саранск 140 154
Саратов 140 154
Серов 200 220
Смоленск 100 110
Ставрополь 60 66
Сургут 240 264
Сыктывкар 180 198
Тверь 120 132
Тобольск 200 220
Томск 220 242
Тюмень 180 198
Уфа 180 198
Ухта 200 220
Челябинск 180 198
Элиста 80 88
Ярославль 140 154

Глубина сезонного промерзания грунта

Глубина сезонного промерзания грунта – это все та же нормативная глубина промерзания грунта, так как сезоном промерзания всегда является зимнее время, а как мы говорили ранее, температура промерзания почвы должна достигать 0 градусов.

Для того чтобы определить глубину промерзания грунта лучше всего использовать нормативные документы, которые представлены в СНиП 2.02.01-83* — «Основания зданий и сооружений» в пункте 2.27. Либо воспользоваться формулами для расчета глубины промерзания, грунта которые представлены в СНиП. Подобные расчеты сложны и больше подойдут для лабораторий исследующих почвы.

Источник: https://www.calc.ru/Promerzaniye-Grunta.html

Достать из-под земли

Это могло бы показаться фантастикой, если бы не было правдой. Оказывается, в суровых сибирских условиях можно получать тепло прямо из земли.

Первые объекты с геотермальными системами отопления появились в Томской области в прошлом году, и хотя они позволяют снизить себестоимость тепла по сравнению с традиционными источниками примерно в четыре раза, массового хождения «под землю» пока нет. Но тренд заметен и главное — набирает обороты.

По сути, это наиболее доступный альтернативный источник энергии для Сибири, где не всегда могут показать свою эффективность, например, солнечные батареи или ветряные генераторы. Геотермальная энергия, по сути, просто лежит у нас под ногами.

«Глубина промерзания грунта составляет 2–2,5 метра. Температура земли ниже этой отметки остается одинаковой и зимой и летом в диапазоне от плюс одного до плюс пяти градусов Цельсия. Работа теплового насоса построена на этом свойстве, — говорит энергетик управления образования администрации Томского района Роман Алексеенко.

 — В земляной контур на глубину 2,5 метра закапывают сообщающиеся трубы, на расстоянии примерно полутора метров друг от друга. В системе труб циркулирует теплоноситель — этиленгликоль. Внешний горизонтальный земляной контур сообщается с холодильной установкой, в которой циркулирует хладагент — фреон, газ с низкой температурой кипения.

При плюс трех градусах Цельсия этот газ начинает закипать, и когда компрессор резко сжимает кипящий газ, температура последнего возрастает до плюс 50 градусов Цельсия. Нагретый газ направляется в теплообменник, в котором циркулирует обычная дистиллированная вода.

Жидкость нагревается и разносит тепло по всей системе отопления, уложенной в полу».

Чистая физика и никаких чудес

Детский сад, оборудованный современной датской системой геотермального отопления открылся в поселке Турунтаево под Томском летом прошлого года. По словам директора томской компании «Экоклимат» Георгия Гранина, энергоэффективная система позволила в несколько раз снизить плату за теплоснабжение.

За восемь лет это томское предприятие уже оснастило геотермальными системами отопления около двухсот объектов в разных регионах России и продолжает заниматься этим в Томской области. Так что в словах Гранина сомневаться не приходится.

За год до открытия садика в Турунтаево «Экоклимат» оборудовал системой геотермального отопления, которая обошлась в 13 млн руб­лей, еще один детский сад «Солнечный зайчик» в микрорайоне Томска «Зеленые горки». По сути это был первый опыт такого рода. И он оказался вполне успешным.

Еще в 2012 году в ходе визита в Данию, организованного по программе Евро Инфо Корреспондентского Центра (ЕИКЦ-Томская область), компании удалось договориться о сотрудничестве с датской компанией Danfoss.

А сегодня датское оборудование помогает добывать тепло из томских недр, и, как говорят без лишней скромности специалисты, получается довольно эффективно. Основной показатель эффективности — экономичность. «Отопительная система здания детского сада площадью 250 квадратных метров в Турунтаево обошлась в 1,9 миллиона руб­лей, — говорит Гранин.

 — А плата за отопление составляет 20–25 тысяч руб­лей в год». Эта сумма несопоставима с той, которую садик платил бы за тепло, используя традиционные источники.

Система без проблем проработала в условиях сибирской зимы. Был произведен расчет соответствия теплового оборудования нормам СанПиН, по которым оно должно поддерживать в здании детского сада температуру не ниже +19°C при температуре наружного воздуха -40°C.

Всего на перепланировку, ремонт и переоборудование здания было затрачено около четырех миллионов руб­лей. Вместе с тепловым насосом сумма составила чуть меньше шести миллионов. Благодаря тепловым насосам сегодня отопление детского сада представляет собой полностью изолированную и независимую систему.

В здании теперь нет традиционных батарей, а отопление помещения реализуется при помощи системы «теплый пол».

Турунтаевский садик утеплен, что называется, «от» и «до» — в здании обустроена дополнительная теплоизоляция: поверх существующей стены (толщиной в три кирпича) установлен 10-сантиметровый слой утеплителя, эквивалентный двум–трем кирпичам. За утеплителем находится воздушная прослойка, а следом — металлический сайдинг. Таким же образом утеплена и крыша. Основное внимание строителей сосредоточилось на «теплом полу» — системе отопления здания.

Получилось несколько слоев: бетонный пол, слой пенопласта толщиной 50 мм, система труб, в которых циркулирует горячая вода и линолеум. Несмотря на то, что температура воды в теплообменнике может достигать +50°C, максимальный нагрев фактического напольного покрытия не превышает +30°C.

Фактическая температура каждой комнаты может регулироваться вручную — автоматические датчики позволяют устанавливать температуру пола таким образом, чтобы помещение детского сада прогревалось до положенных санитарными нормами градусов.

Мощность насоса в Турунтаевском садике составляет 40 кВт вырабатываемой тепловой энергии, для производства которых тепловому насосу требуется 10 кВт электрической мощности. Таким образом, из 1 кВт потребляемой электрической энергии тепловой насос производит 4 кВт тепловой. «Мы немного боялись зимы — не знали, как поведут себя тепловые насосы.

Но даже в сильные морозы в садике было стабильно тепло — от плюс 18 до 23 градусов Цельсия, — говорит директор Турунтаевской средней школы Евгений Белоногов. — Конечно, здесь стоит учесть, что и само здание было хорошо утеплено.

Оборудование неприхотливо в обслуживании, и несмотря на то, что это разработка западная, в наших суровых сибирских условиях она показала себя довольно эффективно».

Комплексный проект по обмену опытом в сфере ресурсосбережения был реализован ЕИКЦ-Томская область Томской ТПП. Его участниками стали малые и средние предприятия, разрабатывающие и внедряющие ресурсосберегающие технологии. В мае прошлого года в рамках российско-датского проекта Томск посетили датские эксперты, и результат получился, что называется, налицо.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Баргузин что это такое

Инновации приходят в школу

Новая школа в селе Вершинино Томского района, построенная фермером Михаилом Колпаковым, — это третий объект в области, использующей в качестве источника тепла для отопления и горячего водоснабжения тепло земли. Школа уникальна еще и потому, что имеет наивысшую категорию энергоэффективности — «А». Систему отопления спроектировала и запустила все та же компания «Экоклимат».

«Когда мы принимали решение, какое отопление сделать в школе, у нас было несколько вариантов — угольная котельная и тепловые насосы, — говорит Михаил Колпаков. — Мы изучили опыт энергоэффективного детского сада в Зеленых Горках и посчитали, что отопление по старинке, на угле, нам обойдется более чем в 1,2 миллиона руб­лей за зиму, да еще и горячая вода нужна. А с тепловыми насосами затраты составят около 170 тысяч за весь год, вместе с горячей водой».

Для производства тепла системе необходимо только электричество. Потребляя 1 кВт электроэнергии, тепловые насосы в школе производят около 7 кВт тепловой энергии. Кроме того, в отличие от угля и газа, тепло земли — самовозобновляемый источник энергии. Установка современной отопительной системы школе обошлась примерно в 10 млн руб­лей. Для этого на территории школы пробурили 28 скважин.

«Арифметика здесь простая. Мы посчитали, что обслуживание угольной котельной, с учетом зарплаты истопнику и стоимости топлива, в год обойдется более чем в миллион руб­лей, — отмечает начальник управления образования Сергей Ефимов.

 — При использовании тепловых насосов придется платить за все ресурсы около пятнадцати тысяч руб­лей в месяц. Несомненные плюсы использования тепловых насосов — это их экономичность и экологичность.

Система теплоснабжения позволяет регулировать подачу тепла в зависимости от погоды на улице, что исключает так называемые «недотопы» или «перетопы» помещения».

По предварительным расчетам, дорогостоящее датское оборудование окупит себя за четыре–пять лет. Срок службы тепловых насосов компании Danfoss, с которыми работает ООО «Экоклимат», — 50 лет. Получая информацию о температуре воздуха на улице, компьютер определяет, когда греть школу, а когда можно этого не делать. Поэтому вопрос о дате включения и отключения отопления отпадает вообще. Независимо от погоды за окнами внутри школы для детей всегда будет работать климат-контроль.

«Когда в прошлом году на общероссийское совещание приехал чрезвычайный и полномочный посол королевства Дании и посетил наш детский сад в «Зеленых Горках», он был приятно удивлен, что те технологии, которые даже в Копенгагене считаются инновационными, применены и работают в Томской области, — говорит коммерческий директор компании «Экоклимат» Александр Гранин.

В целом использование местных возоб­новляемых источников энергии в различных отраслях экономики, в данном случае в социальной сфере, куда относятся школы и детские сады, — одно из основных направлений, реализуемых в регионе в рамках программы по энергосбережению и повышению энергетической эффективности. Развитие возобновляемой энергетики активно поддерживает губернатор региона Сергей Жвачкин. И три бюджетных учреждения с системой геотермального отопления — лишь первые шаги по реализации большого и перспективного проекта.

Детский сад в «Зеленых Горках» на конкурсе в Сколково был признан лучшим энергоэффективным объектом России. Затем появилась Вершининская школа с геотермальным отоплением также наивысшей категории энергоэффективности. Следующий объект, не менее значимый для Томского района, — детский сад в Турунтаево.

В нынешнем году компании «Газхимстройинвест» и «Стройгарант» уже приступили к строительству детских садов на 80 и 60 мест в поселках Томского района Копылово и Кандинке соответственно. Оба новых объекта будут отапливаться геотермальными системами отопления — от тепловых насосов. Всего в этом году на строительство новых садиков и ремонт существующих районная администрация намерена израсходовать почти 205 млн руб­лей.

Предстоит реконструкция и переоборудование здания под детский сад в селе Тахтамышево. В этом здании отопление также будет реализовано посредством тепловых насосов, поскольку система успела себя хорошо зарекомендовать.

Источник: https://expert.ru/siberia/2014/47/dostat-iz-pod-zemli/

Что такое морозное пучение и глубина промерзания грунта?

Это понятия, смысл которых стоит понимать любому человеку, решившему самостоятельно возводить фундамент. Так же будет полезным для того, кто решил привлекать специалистов.

Морозное пучение

Морозное пучение — процесс превращения в лед воды, которая содержится в грунте. Всем известно, что вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме. Поскольку поздней осенью вода в грунте содержится в большом объёме из-за дождей и периодически выпадающего и оттаивающего снега, то, промерзая, верхний слой земли увеличивается в объеме (профессионально говорится «вспучивается»). Так как вспучивающемуся грунту необходимо куда то деваться, то он расширяется вверх.

В результате зимой поверхность земли приподнимается в среднем на 5–10 см, максимум может достигать в Московской области 15 см.

Первая неприятность состоит в том, что если фундамент расположен на поверхности грунта (т.е. не заглублен), грунт приподнимает фундамент, а вместе с ним все строение целиком. проблема этой ситуации – неравномерность пучения под домом, то есть один угол фундамента может поднять на 5 см, а другой на 10 см. Почему? Здесь много факторов:
— сам по себе состав грунта под строением может существенно разниться

— один угол получает много солнечного света и тепла, а противоположный наоборот пребывает дольше в тени

— грунт под одним углом дома сильнее увлажняется, чем под другими углами в результате стока воды от дождей или из-за рельефа участка

Вслед за фундаментом деформируется всё строение.

В стенах из кладки образуются трещины (особенно заметно, если нет армопояса, а в доме из бруса не открываются или не закрываются двери и окна, начинаются течи или сквозняки). Весной, когда промерзший грунт оттаивает и лёд снова превращается в воду, поверхность грунта садится обратно, разумеется вместе с фундаментом и строением.

Вторая неприятность заключается в том, что весной, когда грунт оттает и сядет, поверхность земли не будет в точности копировать геометрию прошлого лета.

А это означает, что фундамент и строение не займут уже никогда исходную форму и будут всегда существовать с некоторым искривлением, от года к году претерпевая новые деформации. Разумеется, этот процесс изнашивает постройку, существенно сокращая долговечность дома, доставляет неудобства при эксплуатации и проживании.

Негативный результат от промерзания может появиться сразу первой зимой, но воздействие промерзания особенно заметно с течением длительного времени.

Но, есть немало примеров, когда лёгкие дома на незаглубленных фундаментах в Московской области не испытывают подобных проблем или испытывают их в приемлемой степени, и это не редкость. Дело в том, что степень пучения может быть разной и зависит от многих факторов, и да же может меняться от год от года. Поэтому, пучинистость грунта делится на 5 степеней:

  • непучинистый,
  • слабопучинистый,
  • среднепучинистый,
  • сильнопучинистый,
  • чрезмернопучинистый.

Примерную степень пучения на участке может определить любой человек. К слабопучинистым относятся места на возвышенностях, с низким уровень грунтовых вод, и там где залегают песчаные (быстрофильтрующие воду) грунты.

У чрезмернопучинистых всё наоборот – это места в низинах, там где есть обводненные, болотистые, водовмещающие глинистые грунты, когда вода стоит на штыке–двух лопаты круглый год. В завершение стоит сказать, что каждый участок может перемещаться в соседнуюю категорию по пучинистости в зависимости от погодных условий конкретного года.

Чем меньше осадков было осенью, чем меньшее количество раз таял снег за осень и зиму – тем менее вспученным будет грунт. В таблице ниже вы сможете найти общие рекомендации по заглублению фундаментов в зависимости от типа грунта:

Ниже в таблице вы найдёте процент расширения грунта в зависимости от его типа (песчаные грунты в таблице не представлены, поскольку в большинстве случаев не являются пучинистыми)

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта — это та глубина, на которую может промерзнуть грунт зимой. Эта глубина определяет границу, ниже которой рекомендуется располагать подошву фундамента (Подошва фундамента — это низ монолитной части без подбетонки) или «анкерные» элементы фундаментов (уширение свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и т.д.). Есть нормативная глубина промерзания, представленная на карте.

Но, фактическая глубина промерзания может быть значительно меньше или больше указанной на карте. Рассмотрим причины:
1. В первую очередь важна разновидность грунта, залегающего на участке. Ниже приведена таблица с глубиной промерзания различных типов грунтов, в частности для городов Московской области.

Появляется логичный вопрос – почему, принимается 140 см для Московской области, когда в таблице присутствуют куда большие значения? Дело в том, что глубоко промерзают именно песчаные грунты, которые пучинистыми не являются и не представляют для конструкции фундамента опасности.

Песчаным грунтам свойственно быстро фильтровать воду, при том чем крупнее размер частиц (фракция), тем, как правило, быстрее происходит фильтрация. Поскольку из песчаных грунтов влага удаляется быстро, то и степень проявления пучения в них несущественна, а само промерзание проходит глубоко в результате открытых пор.

Неприятной ситуацией может быть наличие водоупора под песком на глубине одного-двух метров, поскольку это может приводить к застаиванию влаги в верхней толще и к её вспучиванию; это ситуации-исключения.

В глинистых грунтах наоборот. Фильтрация воды очень медленная и в результате заполненных пор глубокого промерзания не происходит. В результате, к заморозкам поры глинистого грунта не успевают освободиться от воды, что приводит к значительному вспучиванию, которое может повредить фундамент постройку.

Именно исходя из этих соображений принимается величина 140 см. Из глинистых грунтов стоит отдельно выделить грунты с консистенцией “Твёрдый”. Это водоупоры, грунты с очень плотной структурой, и они не насыщаются водой. Этим грунтам присуща низкая степень пучения и малое промерзание.

К сожалению, в Московской области твёрдые глинистые грунты или крупные пески в верхней толще земли встречаются редко.
2. Помимо типа грунта на глубину промерзания так же влияют погодные условия конкретного года (температура зимой, толщина снежного покрова, количество выпавших осенью и зимой осадков).
3. Локация конкретного участка.

Очевидно, что участкам в низинах, вблизи болот свойственно быть более влажными, чем участкам на холмах и вдали от водоёмов.

4. Профилактические мероприятия по снижению увлажнения и промерзания (о них будем говорить ниже).

Виды «противопучинистых» фундаментов и мероприятий

Степень проявления морозного пучения необходимо учитывать при выборе типа фундамента. «Противопучинистыми» вариантами являются фундаменты по технологии ТИСЭ, винтовые сваи, заглубленные ленты с монолитной широкой подушкой (именно с подушкой, т.к. без неё лёгкие дома на ленте так же подвержены вспучиванию), монолитная плита расположенная ниже границы промерзания грунта.

Разумеется, уширения свай ТИСЭ, лопасти винтовых свай и монолитную полушку заглубленной ленты необходимо расположить ниже границы промерзания для придания им функции «якоря».

К противопучинистым типам фундаментов не относятся столбчатые фундаменты без уширения, мелкозаглубленные ленты, плавающие плиты, а так же прямые заглубленные ленточные фундаменты без широкой монолитной подушки (на практике наша компания знает много случаев, когда стенки заглубленной ленты вспучившимся грунтом обжимаются настолько сильно, что грунт вслед за собой тащит вверх фундамент вместе с домом).

Способы защиты от морозного пучения

Есть немало современных способов, позволяющих почти полностью, либо частично устранить воздействие морозного пучения.
1. Круглогодичное отопление строения. Не стоит путать с ситуацией, когда хозяева приезжают в дом пару раз за зиму. Речь идет о доме, в котором температура круглый год не падает ниже +15 градусов. В этом случае уместно рассмотреть плавающую плиту или мелкозаглубленную ленту.

Суть метода в том, чтобы сперва возвести закрытый по периметру непродуваемый цоколь (фундамент без «щели»), а затем важно правильно утеплить его. Стоит утеплить два места:
— фундамент утепляется по наружному периметру, вертикально. В качестве материала чаще всего используется ЭППС (экструдированный пенополистирол), он бывает уже встроен в некоторые отделочные фундаментные панели.

Толщину ЭППС следует принимать не менее 50 мм, а лучше 80 или 100 мм для Московского региона.

— необходимо утеплить отмостку. Для этого нужно в толще отмостки проложить ЭППС той же толщины, что и при утеплении фундамента. Ширина утепления в отмостке должна составлять не менее 1,2 метра (в идеале не менее глубины промерзания).

Если данные рекомендации выполнены правильно, то пучение грунта под домом будет устранено как минимум на 80-90%, что является вполне достаточным.
Полученная система будет работать следующим образом: зимой часть тепла будет выходить из дома через нижнее перекрытие.

Если цокольное пространство является замкнутым и потеря тепла через стены фундамента минимальна, то будет прогреваться земля под домом. Этого прогрева будет вполне достаточно, чтобы остановить промерзание и вспучивание.

Утепление отмостки необходимо для того, чтобы избежать потерь тепла через промерзший грунт с наружной стороны фундамента (т.е., чтобы не отапливать грунт снаружи дома). Это не очень дорогой, но действенный метод. Главный его минус – зависимость от беспрерывного зимнего отопления.

2. Дренаж — это отдельная тема для статьи, но дренажи направленные на осушение участка и отведение воды от дома, являются одним из способов по снижению сил морозного пучения.

3. Ливневая система (ливневка). В данном разделе мы поговорим об отведении ливневой воды от дома комплексом водных стоков. Этот комплекс включает в себя водосточную систему, отмостку и ливневые желоба, идущие вдоль отмостки, и, уводящие ливневую воду от строения.

Если, отмостку делать нет средств, но у Вас есть правильное желание отводить от строения воду с кровли и стен, то Вы можете воспользоваться временным вариантом “скрытой” отмостки.

4. Армопояс (в каменном доме). Очень важный, но к сожалению многими не выполняемый элемент. Ранее уже было отмечено то, что при воздействии морозным пучением на строения со стенами из кладочных материалов (кирпич, блоки любых видов) в стенах образовываются трещины. Они могут иметь различную ширину раскрытия и приносить разную степень неудобства владельцам здания.

Для предотвращения возникновения трещин требуется армопояс. Армопояс — это монолитная балка в теле стен, стягивающая все стены строения между собой как бандаж и тем самым препятствует появлению трещин. Выполняется армопояс как минимум по всему периметру, при этом неразрывно (это важно!). Если внутри строения есть несущие стены, то желательно сделать пояс по всем несущим стенам.

Чаще всего устраивается армопояс под каждым межэтажным перекрытием, при этом он одновременно исполняет вторую важную функцию — служит поясом для опирания тяжелых перекрытий из бетона, либо деревянных лаг. Армопояс должен обязательно крепиться к кладке анкерами, чтобы при возникновении деформаций армопояс не мог съехать вдоль блоков по касательной.

Анкерами могут являться простые арматурные стержни с шагом 500 мм, заходящие в кладку не менее 200 мм и подходящие к верху армопояса.

Это важнейший элемент несущей конструкции, рекомендованный всем каменным строениям, независимо от типа фундамента и силы воздействия морозного пучения. Такой пояс повысит важнейшие свойства дома — прочность, надежность и долговечность.

Источник: https://levelex.ru/blog/276-chto-takoe-moroznoe-puchenie-i-glubina-promerzaniya-grunta-2

Глубина промерзания грунта в Новосибирске

Каждую зиму грунт промерзает на некоторую глубину, при этом содержащаяся в грунте вода замерзает, превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем грунта. Этот процесс называется пучение грунта.

Увеличиваясь в объеме, грунт действует на фундамент дома, сила этого воздействия может быть очень велика и составлять десятки тонн на квадратный метр поверхности фундамента. Воздействие такой силы может двигать фундамент, нарушая нормальное положение всего здания. Таким образом, промерзание грунта оказывает негативное влияние.

Для того, чтобы силы пучения не действовали на основание фундамента, нужно его закладывать на глубину ниже глубины промерзания.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как сделать пилораму в домашних условиях

От чего зависит глубина промерзания грунта?

Глубина промерзания грунта в Новосибириске: 2,20м — 2,42м

Глубина промерзания грунта зависит, во-первых, от типа грунта: глинистые грунты промерзают чуть меньше песчаных, потому что обладают большей пористостью. Пористость глины колеблется от 0,5 до 0,7, в то время как пористость песка — от 0,3 до 0,5.

Во-вторых, глубина промерзания зависит от климатических условий, а именно от среднегодовой температуры: чем она ниже, тем больше глубина промерзания.
Нормативные глубины промерзания (по данным СНиП) в сантиметрах для разных городов и типов грунта представлены ниже в таблице.

Глубина промерзания грунта в Новосибирке составляет:

для глинистых грунтов (глина, суглинок) — 2,20 м
для песчаных грунтов (песок, супесь) — 2,42 м

Фактические глубины промерзания на самом деле будут отличаться от нормативных, приведенных в СНиП, потому что нормативные данные приведены для самого плохого случая — отсутствие снежного покрова.

Нормативная глубина промерзания грунта, представленная в этой таблице, — это максимальная глубина. Снег и лед – хорошие теплоизоляторы, и наличие снежного покрова уменьшает глубину промерзания. Под домом грунт так же промерзает меньше, тем более, если дом отапливается круглый год.

Таким образом, реальная глубина промерзания земли может быть на 20-40% меньше нормативной.

Как уменьшить влияние промерзания грунта?

Промерзание грунта можно уменьшить: для этого грунт вокруг дома утепляют. Лента хорошего утеплителя шириной 1-2 метра, уложенная вокруг дома, способна обеспечить минимальную глубину промерзания грунта, окружающего фундамент дома. Благодаря такому приему возможно заложение мелкозаглубленных фундаментов, которые закладываются на глубину выше глубины промерзания, но благодаря утеплению грунта остаются устойчивыми.

Источник: https://fundament-beton.ru/glubina_promerzanija_grunta/

Силы морозного пучения грунтов

»Статьи»Силы морозного пучения грунтов

Силы морозного пучения грунтов

Природа сил пучения

Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме.

Плотность воды составляет 1000 кг/м3, плотность льда 916 кг/м3, это значит, что при одинаковой массе лед будет занимать больший объем, нежели вода примерно на 9%. Зимой вода, содержащаяся в грунте, превращается в лед, увеличиваясь в объеме, и тем самым создает давление на грунт. Под действием этого давления грунт начинает двигаться.

Это давление не может продавить глубоко залегающие нижние плотные слои грунта поэтому выдавливает грунт вверх, а вместе с ним и фундамент дома. Больше всего морозному пучению подвержены глинистые грунты (объем грунта может увеличиваться на 10-15%, то есть приглубине промерзания 1,5 м – на 15-20 см). Песчаные грунты подвержены пучению гораздо меньше; каменистые и скальные – практически не подвержены.

Разница в том, что глина не пропускает сквозь себя воду, поэтому грунты содержащие глину накапливают в себе влагу. А между частицами песка или гравия вода просачивается и уходит в нижележащие слои, а та влага, которая и содержится в песчаном грунте распределяется в нем равномерно, поэтому пучение такого грунта происходит равномерно, что уже не так опасно для фундамента дома.

Зимой сила пучения достаточно велика, чтобы поднять фундамент вместе с домом, при этом нет никакой гарантии, что приподнятый дом весной вернется в исходное положение. Это было бы не так страшно, если бы дом поднимался и опускался равномерно, но это не так. В результате в доме возникают перекосы стен, дверных проемов и окон.

В наибольшей степени это относится к каркасным или щитовым домам, в меньшей степени к домам сложенным из бруса, так как они сами по себе представляют жесткую конструкцию. Стены кирпичного дома при пучении могут потрескаться из-за того, что фундамент поднимается неравномерно — с одной стороны больше, с другой меньше.

Например, под отапливаемым домом земля не промерзает, и часть фундамента под внутренними стенами дома не испытывает действия пучения, в то время как вокруг дома за внешними стенами фундамента промерзание есть. Осенью с северной стороны дома земля начинает промерзать быстрее, чем с южной: с одной стороны дома есть пучение, с другой — нет.

Воздействие сил морозного пучения на фундамент

Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки, ведь грунт увеличивается в объеме не только под основанием фундамента, но и вокруг него. Грунт, находящийся вокруг фундамента, зимой примерзает к его стенкам и при движении тянет его за собой.

Таким образом, всю силу пучения можно разложить на две составляющие: одна действует на основание (нормальная составляющая), вторая на стенки (касательная составляющая). Чем глубже закладывается фундамент, тем меньше сила пучения, которая действует на основание фундамента.

Но вместе с тем боковая поверхность увеличивается и с ней увеличивается суммарная касательная сила, действующая на стенки фундамента. Воздействие касательного пучения может быть очень значительным – до 5-7 т на квадратный метр.

Этого хватит, чтобы выдавить из грунта глубоко заглубленный фундамент, на котором возведен легкий каркасный дом, вес которого не способен уравновесить действие пучения. Поэтому заглубление фундамента на глубину ниже глубины промерзания совсем не гарантирует его устойчивость к пучению.

Например, столбчатый фундамент деревянного каркасного дома, заглубленный на два метра, будет выталкиваться вверх касательными силами морозного пучения, основания столбиков фундамента будут отрываться от слоя грунта, на который они опирались, грунт будет сыпаться в образовавшийся зазор и заполнит его. Весной, когда земля оттает, столбику некуда будет опускаться, он так и останется в «приподнятом» состоянии, а на следующий год история повторится.

Существует две крайности:

  • Глубоко заглубленный фундамент: на его основание не действуют силы пучения, зато на его боковую стенку их воздействие максимально. Заглубленные фундаменты применяются для строительства кирпичных, каменных и бетонных домов, вес которых должен уравновесить действие касательных сил пучения.
  • Мелко заглубленный фундамент: на его основание силы пучения действуют в полной мере, но зато минимально их касательное воздействие на боковые стенки. Такие фундаменты применяются для строительства каркасных, щитовых и деревянных домов.

   

График зависимости силы пучения от глубины заложения фундамента

На рисунке показана зависимость величины сил пучения от глубины заложения фундамента. Из него видно, что максимальной силе пучения будет подвержен фундамент, заложенный на глубину около 0,5 м – поэтому это наименее подходящая глубина. 

Как бороться с силами пучения?

Для защиты от морозного пучения существует несколько способов: замена грунта на непучинистый, удаление влаги из грунта, утепление грунта. Замена грунта на непучинистый (т.е. на песчаный) возможна при заложении фундамента. Под его основание укладывают подушку из утрамбованного песка высотой около 30 см и шириной на 20 см больше, чем ширина фундамента.

Смысл этой подушки в том, чтобы, во-первых, равномернее распределить нагрузку от фундамента, во-вторых, уменьшить действие нормальной составляющей сил пучения на мелкозаглубленный фундамент. Здесь надо понимать, что песчаная подушка снижает действие пучения не за счет того, что песок непучинистый грунт, а за счет уменьшения слоя пучинистого грунта.

Если при глубине промерзания 1,5 м укладывать фундамент на глубину 1 м, то слой пучинистого грунта составит 50 см а его возможное увеличение до 5 см. Если под тот же фундамент делать песчаную подушку 30 см, то слой пучинистого грунта составит уже не 50 см а 30 см, и его возможное увеличение будет не больше 3 см.

Непучинистый грунт также рекомендуется использовать для обратной засыпки после того, как фундамент залит и опалубка с него снята. Так в непосредственном контакте с фундаментом будет находиться непучинистый грунт, не содержащий влаги, который не будет примерзать к его стенкам.

Со временем (через несколько лет) песок в обратной засыпке и в подушке может заилиться: частички глины из окружающего грунта будут попадать в него, и он потеряет свои непучинистые свойства. Для защиты от заиливания песчаную подушку и обратную засыпку нужно отделить от остального грунта пленкой или фильтрующей тканью.

Другая мера по борьбе против пучения — это удаление влаги, в свою очередь эту меру можно разделить на две составляющих — защита от попадания влаги с атмосферными осадками и удаление уже имеющейся влаги. Чтобы оградить грунт вокруг фундамента от осадков в виде дождя и тающего снега по всему периметру дома нужно делать отмостку. Ее ширина должна быть больше ширины обратной засыпки, чтобы вода отводилась подальше от фундамента. 

Утепление грунта вокруг дома позволяет уменьшить или вообще исключить промерзание земли. Благодаря утеплению грунта становится возможно строительство мелкозаглубленных фундаментов за счет искусственного уменьшения глубины промерзания.

Однако это возможно только в областях, где среднегодовая температура положительная. Ширина полосы утеплителя должна соответствовать глубине промерзания: если земля промерзает на 1,5 м, то утеплять надо вокруг дома полосу шириной 1,5 м.

Толщина утеплителя зависит от его теплоизоляционных свойств и от климатических условий. 

Еще одна мера по защите фундамента от морозного пучения, применяемая при строительстве любых видов фундаментов, — это сделать его поверхность более гладкой.

Сам по себе бетон — пористый материал, и с его поверхностью грунт хорошо смерзается и при пучении сильно воздействует на него. Самый простой способ устранить это — прокладывать рубероид между поверхностью фундамента и грунтом.

Рубероид более гладкий материал, и движущийся грунт будет по нему скользить, и касательная составляющая силы пучения значительно снижается.

⇐ вернуться

Источник: http://64rsk.ru/stati/sily-moroznogo-pucheniya-gruntov-p23.html

Глубина промерзания грунта

Задать вопрос

Хотите узнать больше об услуге? Спросите нас! 

Глубина промерзания грунта – это глубина замерзающей почвы в холодный период года в регионах с отрицательной температурой воздуха (от 0 и ниже). Эта величина является важнейшим показателем, который необходимо учитывать при возведении любых новых строений – от частных домов до высотных зданий. Глубина промерзания грунта в разных природно-климатических зонах будет отличаться. Поэтому для каждой отдельно взятой географической местности рассчитывается своя норма.

Факторы, влияющие на показатель глубины промерзания грунта:

  • Климат региона.
  • Наличие близости уровня подземных вод.
  • Тип грунта.

От климатических условий региона, от его погодных условий и количества осадков зависит точка промерзания грунтов. Так, например, уровень промерзания земли в Архангельске равен 1,60 м (для глинистых почв) и 1,76 м (для песчаных). А глубина промерзания в Брянской области – от 1,00 до 1,10 м.

  Также перед началом фундаментных работ следует определить тип грунта вашего участка. Проанализировать насколько он плотен или сыпуч, каков его вид – глинистый, песчаный, торфяной, скальный, суглинок или хрящевой. От результатов этих исследований будет меняться показатель промерзания почвы и, соответственно, предъявляться индивидуальные требования к нормам закладки фундамента и застройки в целом.

Наличие близости уровня подземных вод – это наиболее неблагоприятное явление, оказывающее негативное влияние на стабильность состояния грунта. В период морозов земля промерзает на установленную для данного региона специалистами глубину, достигнув же водоносного слоя, происходит образование льда. Как следствие возникает дополнительное вздутие почвы, растяжение и сжатие грунтов.

Это обстоятельство считается не настолько плачевным, если точка замерзания земли находится выше (т.е. ближе к поверхности) отметки почвенных вод. Серьезная проблема возникает в случае, когда промерзший грунт гораздо глубже подземных потоков. 

Виды грунтов

  • Песчаный вид почвы отлично пропускает воду и не повержен деформации. Однако, находясь в разных стадиях плотности – теряет уровень прочности, проседая под давлением дома.
  • Наиболее надежный грунт, состоящий из цельного массива – скальный. Он не деформируется и не промерзает. На скальной почве фундамент возможно возводить, не углубляясь, непосредственно на поверхности.
  • Хрящевая почва, являющаяся смесью гравия, обломков камней и хряща, также устойчива к размытию и пучению, однако нормативная документация СНИП требует углубление цоколя не менее чем на 0,5 метра.
  • Глинистый тип грунта не пропускает воду, легко поддается размытию, образует комки, глубоко промерзает. Чтобы избежать такого неприятного последствия, как промерзание фундамента и деформация основы всего цоколя, в данном случае важно проводить фундаментные работы, углубляясь ниже точки промерзания земли.
  • Торфяная почва максимально подвержена нагрузкам, она сжимается и неравномерно промерзает. Она состоит из смеси органики, глины и песочных масс, поэтому не рекомендована для возведения на ней каких-либо строений.

Способы устранения неблагоприятных факторов, влияющих на глубину промерзания грунтов

Существуют многочисленные способы устранения нежелательных последствий при промерзании почв:

  • Работы по прокладке дренажных канав.
  • Осушение почвы.
  • Утепление цоколя.
  • Посадка кустарников по периметру фундамента и др.

Исследовать почву самостоятельно и принять грамотное решение о закладке фундамента крайне сложно. Ведь от прочности и надежности такой важнейшей конструкции, как фундамент, зависит дальнейшая судьба всего дома. Обратившись к специалистам в компанию «Вовкина деревня», вашей выгодой станет крепкое здание, устойчивое к всевозможным неблагоприятным природным явлениям, которое убережет ваш бюджет от внеплановых сложных ремонтов цоколя и дома целиком.

Сезонная нормативная глубина промерзания грунтов СНИП

Верная закладка основы фундамента – залог долголетия построенного дома. Это гарант прочности и геометрической стабильности всего здания. При строительстве необходимо учитывать 2 закона:

  • Нижняя точка цоколя никогда не должна быть выше уровня промерзания почвы в самые морозные месяцы года.
  • Закладываемый вами фундамент должен твердо стоять на грунте, который характерен высоким уровнем несущей способности.

Промерзание грунта СНИП

Для определения величин промерзания геологами и инженерами разработаны и собраны воедино карты, положения, правила закладки фундамента и нормативы, которыми следует руководствоваться при застройке. СНИП (сокр.

-строительные нормы и правила) – основополагающая база для архитектурно-строительных компаний, проектных организаций и конструкторских бюро. В документации СНИП подготовлены все необходимые требования и знания о возведении прочного, длительного в эксплуатации строения.

Опираясь на эту документацию, нормативное (сезонное) промерзание грунта СНИП будет зависеть от ответов на следующие вопросы:

  • Что вы строите – загородный дом, АЗС, торгово-развлекательный центр или др.
  • Каковым будет общее давление на подошву фундамента. На какую величину углублены соседние здания и коммуникации.
  • План рельефа территории застройки сегодня и будет ли он изменен.
  • Геологические и инженерные условия проектируемого дома – от характеристики грунта, пластования почвы до карманов выветривания.
  • Наличие гидрогеологических параметров на территории застройки.
  • Каков уровень глубины промерзания грунта.

Благодаря многочисленным возможностям, технологиям и материалам, доступным современному строителю, а также оформленным в единый регламент правилам, сегодня можно воплотить практически любой архитектурный проект. Воспользовавшись услугой компании «Вовкина деревня», вам станут доступны все необходимые знания об участке, различные варианты проведения строительных работ, а именно:

  • Наличие водоносных слоев под землей, их глубина и возможное влияние на качество цокольной закладки
  • Глубина промерзания грунта (Брянск, Вологда, Нижний Новгород, Астрахань и др. городов РФ)
  • Методы устранения проблемных ситуаций, связанных с недостатками грунта
  • Способы утепления и укрепления стен цокольной части здания при таковой необходимости.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Стучат гидрокомпенсаторы что делать

Источник: http://xn----7sbfaclhawt8agc0byr.xn--p1ai/info/articles/glubina-promerzaniya-grunta/

Факторы скорости промерзания грунтов

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

Источник: https://www.masterovoi.ru/glubina-promerzaniya-grunta

Что такое глубина промерзания грунта | Статьи

Что такое глубина промерзания грунта

Agropromstroj Специальный корреспондент

Строительство начинается с фундамента, его структура зависит от важнейшего параметра – глубины промерзания грунта – наибольшего показателя, при котором почва замерзает до 0 градусов при самых низких температурах без учета снежного покрова. Увеличение объема воды деформирует грунт.

Особенности процесса

Прежде чем начинать строительство дома, нужно выяснить, что такое глубина промерзания грунта. Если фундамент недостаточно заглублен, фасад здания может покрываться направленными трещинами. Чтобы при переходе грунтовых вод в состояние льда этого избежать, закладку нужно производить ниже отметок промерзания. Вид почвы влияет на выбор типа фундамента.

Одной из причин промерзания может быть высокая влажность. Переходя в состояние льда, вода увеличивается в объеме до 10%. В результате этого зимой грунт выталкивает фундамент из себя. Весной происходит обратное, из-за таяния снега он затягивается в почву. Эти процессы повторяются каждый год и неравномерно. При этом фундамент деформируется или окончательно превращается в руины.

На глубину промерзания и на правильность закладки фундамента влияют:

  • тип грунта;
  • уровень грунтовых вод;
  • климатические условия.

Перед планированием строительства, прежде всего, изучается структура и типология почвы. Прочная, незначительно сжимаемая почва будет оптимальным вариантом. На определенной глубине вода в ней не замерзнет и не поддастся расширению, поэтому фундамент ляжет прочно и не будет деформироваться.

Расчетная и нормативная глубина

Существует понятие глубины сезонного промерзания грунта. Его показатели отличаются между собой в разных районах. Например, глубина промерзания грунта в Московской области не одинакова с показателями в более северных или южных регионах. Среднюю величину вывели на протяжении длительных наблюдений.

Источник: https://agropromstroj.ru/info/articles/chto-takoe-glubina-promerzaniya-grunta/

глубина промерзания

     Когда-то я думал, что мир устроен просто. Вот и про глубину промерзания я тоже думал очень примитивно — чего ж там знать-то, что измерять? Засунул градусник в землю и смотри, наблюдай всю зиму, до куда опустится 0 °C.

Конечно, как и с мироустройством, я заблуждался и о глубине промерзания! Я попытаюсь немного копнуть вглубь, показать, что же там может быть сложного и интересного. Например, присутствие 0 °C ещё не является показателем промерзания, так как грунтовая вода порой замерзает при более низких температурах.

Или вот наличие большой влажности, казалось бы, уменьшит теплосопротивление и увеличит глубину промерзания — ан нет! Всё наоборот, так как при замерзании воды выделяется теплота льдообразования.

Теория

     Промерзание грунта – это переход его из одного состояния в другое с резким изменением физико-механических свойств. Это сложный процесс, протекающий по-разному для различных видов грунтов. Все грунты по особенностям их промерзания в природных условиях подразделяются на три основные группы:

  I – суглинки и глины;

  II – супеси, мелкие и пылеватые пески;

  III – средние пески, крупнозернистые и крупнообломочные грунты.

  Глубина и характер промерзания грунтов зависят от температуры воздуха, высоты снежного покрова, растительности, типа грунта, степени увлажнения его и ряда других метеорологических факторов.

   По данным наблюдений, глубина проникновения нулевой изотермы при одинаковой сумме отрицательных среднесуточных температур воздуха для различных типов грунтов разная. Например: для суглинков – 135 см; мелких и пылеватых песков – 139 см; крупнообломочных грунтов – 177 см.

Неодинаковы также глубина проникновения отрицательной температуры в грунт и температура замерзания грунтов. Крупнообломочные грунты замерзают при температуре близкой к 0 °C с образованием заметной границы между талым и мерзлым грунтами.

При промерзании мелкодисперсных грунтов образуется зона промерзания (слой, в котором происходят фазовые превращения воды), разделяющая полностью промерзший и талый грунты.

     Температура замерзания мелкодисперсных грунтов более низкая, чем у крупнообломочных грунтов. Это связано с тем, что мелкозернистые грунты имеют мелкие поры и повышенное количество связанной воды, которая замерзает при значительно низшей температуре, чем свободная вода.

    Грунтовая вода обычно является связанной, плотность ее более единицы, она содержит, как правило, растворимые соли, взвешенные частицы, испытывает большое давление со стороны защемленного воздуха, имеет меньшую степень подвижности, чем вода, находящаяся в свободном состоянии. Совокупность указанных свойств как раз и понижает температуру замерзания грунтовой влаги, а вместе с ней и самого грунта.

Установлено, что все грунты замерзают при температуре ниже 0 °C. Существенное влияние на это оказывают вид грунта, его влажность и продолжительность действия отрицательной температуры. Например, глинистый грунт с влажностью 30 % замерзает при температуре от -1,0 °C до -2,0 °C, а песок с 10 %-ной влажностью – при температуре -0,5 °C.

Это говорит о том, что глубина промерзания грунтов зависит не только от вида грунта, но и от его влажности. Чем выше теплопроводность грунта, тем больше глубина его промерзания. Влажность грунта в начальный момент способствует промерзанию так как увеличивает теплопроводность, а в дальнейшем процесс замедляется.

Это связано с тем, что при замерзании воды выделяется теплота льдообразования, поэтому скорость и глубина промерзания более влажного грунта будут меньше, чем грунта с меньшей влажностью.

   Из анализа работ по определению глубины промерзания грунтов следует, что она в основном зависит от климатических, гидрологических, грунтовых и других природных условий, которые варьируются в широких пределах, поэтому и глубина промерзания не остается постоянной, а изменяется из года в год. В связи с этим глубину промерзания грунтов можно рассматривать как случайную величину, и для ее определения применять вероятностные методы.

  Применение теории вероятностей к определению глубины промерзания грунтов основано на центральной предельной теореме теории вероятностей. Установлено, что глубина промерзания грунтов подчиняется нормальному закону распределения, который вполне может быть применен для ее определения. С помощью кривых распределения (обеспеченности) можно определить глубину промерзания грунтов любой заданной обеспеченности в пределах данного периода наблюдений.

  В практике ряды наблюдений (на метеорологических станциях) за глубиной промерзания грунтов бывают короткими и не дают возможности построить надежную кривую распределения (для Беларуси ряды наблюдений составляют 20–30 лет).

В связи с этим, разными авторами разработаны теоретические кривые распределения, с помощью которых можно определить величину редкой повторяемости, выходящую за пределы ряда наблюдений. К ним относят: биноминальную кривую распределения С. И.

 Рыбкина, трехпараметрическое Г-распределение С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля.

   Так же  применяют методику определения глубины промерзания грунтов статистическим методом, который заключается в обработке статистических данных по глубине промерзания грунтов, которые систематически ведутся на метеостанциях.

Полученные наблюдения за глубиной промерзания на метеостанциях в обобщенном виде учитывают все факторы, влияющее на промерзание грунтов.

В зависимости от наличия фактических данных о глубине промерзания может быть два случая, а, следовательно, и два разных подхода к определению глубины промерзания грунтов.

    Первый случай – данные наблюдений за глубиной промерзания грунта имеются, то есть в данном конкретном районе проводились наблюдения за глубиной промерзания не менее чем 10 лет.

  Второй случай – данные наблюдений за глубиной промерзания в данном районе отсутствуют (наиболее распространенный случай, особенно в дорожном строительстве). 

    Для первого случая существует целый ряд формул и номограмм, их я не буду приводить в рамках этой статьи вследствие уж очень узкой направленности и довольно большого объёма теоретической части. А вот второй случай приближает нас к более понятным картинкам.

   В основу этого подхода положены карты изолиний средней максимальной глубины промерзания грунтов и коэффициента вариации, которые составлены для Республики Беларусь и Европейской части СНГ.

       Порядок расчета следующий:

      1. По карте изолиний (см. рис. 1) находят среднюю максимальную глубину промерзания грунта под снегом Zср, а по карте изолиний (см. рис. 2) – коэффициент вариации Cv.

  2. По значению Cv и заданному проценту обеспеченности подбирается соответствующий модульный коэффициент Кs по номограмме на рис. 3.

      3.   Максимальная глубина промерзания грунта под снежным покровом заданной обеспеченности определяется по формуле Z=Ks*Zср. Следует отметить, что без снежного покрова полученное значение необходимо удвоить.

Практика

     Разработанный метод определения глубины промерзания грунтов с использованием карт изолиний, то есть второй способ, позволил произвести районирование территории Республики Беларусь по глубине промерзания. В основу районирования территории республики положены грунтовые карты, разработанные академиком АН БССР П. П. Роговым, карты изолиний глубины промерзания грунтов, данные о сумме отрицательных температур воздуха (сумма морозо-дней) и некоторые другие.

    Районирование разделило территорию Республики Беларусь на три зоны по глубине промерзания грунтов (рис. 4):    I-я – Юго-Западная. Граница ее с Запада – граница Республики Беларусь, с Востока – граница зоны проходит по городам: Вороново – Ивье – Новогрудок – Ганцевичи – Житковичи – Лельчицы;

    II-я – находится между границами I-й и III-й зон;

  III-я – Северо-Восточная. Граница ее с Востока – граница Республики Беларусь, с Запада граница проходит по городам: Шаркавщина – Глубокое – Докшицы – Борисов – Березино – Кличев – Бобруйск – Жлобин – Будо-Кошелево – Ветка.

    I-я зона характеризуется средней многолетней глубиной промерзания грунтов в пределах 45–50 см;

    II-я зона – средняя многолетняя глубина промерзания грунтов – 50–60 см;

    III-я зона –  соответственно, 60–75 см.

Указанные границы зон (см. рис. 4) приблизительно совпадают с климатическими картами: температурой воздуха в самые холодные периоды года, с высотой снежного покрова и количеством дней его стояния, с почвенно-грунтовой картой и др.

Строительные нормы РБ

    Вся теория, конечно, хороша, но в строительных нормативных документах должно быть всё прописано очень простым и понятным языком, чтобы любой инженер смог достать справочник глубин промерзания и найти нужную цифру (как в анекдоте: Физику, математику и инженеру дали задание найти объём красного мячика. Физик погрузил мяч в стакан с водой и измерилл объём вытесненной жидкости. Математик измерил диаметр мяча и рассчитал тройной интеграл. Инженер достал из стола свою «Таблицу объёмов красных резиновых мячиков» и нашёл нужное значение.)

        задача обычного человека — знать, где искать этот справочник. А таковой для Беларуси называется СНБ 2.04.02 – 2000 «СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ». К нашей теме относится табличка 3.6 «Глубина промерзания»

   Глубина промерзания грунтов дана для открытой местности под естественным снежным покровом. Тип грунтов указан для площадки в поле, на которой ведутся наблюдения. Ежегодно определялось максимальное значение глубины промерзания. В таблице 3.6 приведены средние из максимальных значений за год и наибольшие из максимальных за период с 1961 по 1998 г.

   Глубина нулевой изотермы характеризует глубину проникновения отрицательных температур в грунт. Ежегодно определялась максимальная глубина нулевой изотермы. В таблице 3.7 представлены средние из максимальных за год значений и значения максимумов различной обеспеченности.

Определение глубины нулевой изотермы проведено по наблюдениям на метеорологических площадках. В ряде случаев глубина нулевой изотермы меньше глубины промерзания на открытой местности в поле, где снежный покров менее устойчив, чем в более защищенных условиях населенного пункта.

Источник: https://www.project-house.by/freezing

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Эксперт по технике
Как управлять фронтальным погрузчиком

Закрыть