Полезна знать

Р. Яковлев

Динамика

пучиниртых

явлении

Вряд ли кто не согласится с тем, что подходить к выбору фундамента надо ответственно. Многие это поняли из своего опыта, обнаружив по весне трещину в кирпичной стене загородного дома или увидев перекошенные стены каркасной дачной постройки. А кто-то сейчас ломает голову, какой фундамент выбрать - конструкции в книгах представлены разные, а возведение люоои из них предполагает затраты, порой весьма солидные.

Данная статья не претендует на роль конечной истины в последней инстанции. Это лишь попытка дать в популярной форме представление о процессах, происходящих в грунте при его промерзании и

Пучинистые явления — коварные процессы, возникающие во влажных глинистых и мелкопесчаных грунтах при их сезонном промерзании. Не учитывать их нельзя, что понятно любому, даже слабо разбирающемуся в строительстве застройщику. Однако как происходят эти явления, не совсем понимают даже некоторые строители.

Грунты, подверженные пучинистым явлениям, занимают в России обширные территории. Строительство на подобном грунте - ответственная задача прежде всего из-за сложности прогнозирования реальных деформаций грунта. Разобравшись в том, как происходят деформации влажного грунта при его промерзании, поняв физическую суть этого явления, легче не только выбрать оптимальный вариант фундамента, но и избежать многих ошибок при его возведении. Попробуем в этом разобраться.

Морозное пучение связано с тем, что в процессе замерзания влажного грунта он увеличивается в объеме. Известно, что вода увеличивается в объеме при замерзании примерно на 10%. Поэтому чем больше воды в грунте, тем он более пучи-нистый. Так, лес, стоящий на сильно пучи-нистых грунтах, зимой поднимается на

Рис. Г.

1 - частицы песка; 2 - лед; 3 - граница промерзания; 4 - вода

10... 15 см относительно летнего уровня. Внешне это незаметно. Но если в грунт забита свая более чем на 3 м, то подъем грунта зимой можно отследить по отметкам, сделанным на этой свае.

Какие же процессы происходят в пучи-нистых грунтах, пугающие застройщиков своей непредсказуемостью. Раскроем несколько понятий, связанных с этим явлением.

Степень пучинистости грунта определяется составом грунта, его пористостью, а также уровнем грунтовых вод. Так, глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески относятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грунты — к непучинистым. С чем это связано?

Во-первых, процесс промерзания грунта происходит сверху вниз. При этом граница между влажным и мерзлым грунтом (граница промерзания) опускается с некоторой скоростью, определяемой целым рядом причин. Вода, превращаясь в лед, увеличивается в объеме, вытесняя-незамерзшую воду в нижние слои грунта. Пучинистость же грунта, в свою очередь, определяется тем, насколько вода может быстро просачиваться через структуру грунта. Крупнозернистый песок создает воде минимальное сопротивление, и она довольно свободно уходит в нижние слои. Поэтому такой грунт расширяется при замерзании совсем незначительно (рис. 1). Из глины же воде уйти трудно, и такой грунт является пучинистым. Отметим также, что влажный песчаный грунт, помещенный в замкнутый объем, например, скважину в глине (рис. 2), поведет себя как пучинистый грунт. Мерзлый массив песка со льдом при понижении границы промерзания будет выдавливаться снизу.

Во-вторых, в мелких, а тем более в пы-леватых песках вода достаточно высоко поднимается от уровня грунтовых вод за счет капиллярного эффекта и хорошо удерживается в таком грунте, как в губке.

Такой грунт будет влажным, даже если вода находится на глубине 2 м. В крупнозернистых же песках влага не поднимается и грунт становится влажным только по уровню грунтовых вод. То есть чем тоньше структура грунта, тем выше поднимается влага, и, соответственно, более пучинистый грунт. Отметим также, что смесь крупного песка с пылеватым песком или глиной в полной мере можно отнести к пучинистым грунтам.

Перед началом строительства на пучи-нистых грунтах необходимо выяснить расчетную глубину промерзания. Разумеется, реальная глубина промерзания несколько меньше, чем расчетная.

Положение нижней границы мерзлого грунта определяется противоборством холода, поступающего сверху, и тепла, идущего из недр земли. Если интенсивность последнего не зависит от времени года и суток, то на поступление холода сверху влияют температура воздуха и влажность грунта, толщина снегового покрова, его плотность, влажность, загрязненность и степень прогрева солнцем, застройка участка, архитектура сооружений и характер их сезонного использования

Рис. 2.

1 - глина; 2 - уровень грунтовых вод; 3 - граница промерзания; 4 -песок + вода; 5 - лед + песок

«Дом» 11 '2001 26