Как измерить глубину промерзания почвы

Как измерить глубину промерзания почвы

Методы определения глубины сезонного промерзания

Soils. Determination methods of seasonable depth of freezing

Дата введения 2018-05-01

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Институт геотехники и инженерных изысканий в строительстве» (ООО «ИГИИС»), Ассоциацией «Инженерные изыскания в строительстве» («АИИС») при участии Московского государственного университета им.М.В.Ломоносова (МГУ им.М.В.Ломоносова), географический факультет, Акционерного общества «Научно-исследовательский центр «Строительство» (АО «НИЦ «Строительство») — Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова» (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 ноября 2017 г. N 52)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 января 2018 г. N 12-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 24847-2017 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 мая 2018 г.

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

Введение

Настоящий стандарт устанавливает методы измерения глубины сезонного промерзания грунта при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания, и максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой.

Настоящий стандарт содержит требования, предъявляемые к оборудованию, подготовке и проведению измерений, обработке результатов измерений для двух методов измерения глубины сезонного промерзания грунта — при проходке горных выработок и с использованием мерзлотомера Ратомского и двух методов измерения максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой — измерение гирляндой температурных датчиков и измерение с использованием мерзлотомера Данилина.

Необходимость актуализации ГОСТ 24847-81 связана, во-первых, с совершенствованием существующих технологий определения глубины сезонного промерзания грунта при проведении инженерных изысканий, а во-вторых — с принятием после введения в действие ГОСТ 24847-81 межгосударственных стандартов ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация», ГОСТ 25358-2012 «Грунты. Методы полевого определения температуры», требования которых были учтены при пересмотре ГОСТ 24847-81.

Пересмотр ГОСТ 24847-81 осуществлен авторским коллективом ООО «ИГИИС» (руководитель темы — канд. геол.-мин. наук М.И.Богданов, ответственный исполнитель — канд. геогр. наук И.И.Шаманова), «АИИС» (ответственный исполнитель И.Л.Кривенцова) при участии МГУ им.М.В.Ломоносова, географический факультет (канд. геогр. наук М.А.Локощенко), НИИОСП им.Н.М.Герсеванова (канд. техн. наук А.Г.Алексеев, канд. техн. наук О.Н.Исаев).

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает методы измерения глубины сезонного промерзания дисперсных и скальных грунтов при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания, и методы измерения максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой.

Стандарт не применяется в случае, если слой сезонного промерзания грунтов сливается с многолетнемерзлой толщей.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 12071-2014 Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов

ГОСТ 25358-2012 Грунты. Метод полевого определения температуры

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 25100, ГОСТ 25358, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 слой сезонного промерзания: Поверхностный слой грунта, промерзающий в холодный период года и оттаивающий в теплый, под которым находятся немерзлые грунты.

3.2 глубина промерзания: Расстояние по вертикали от поверхности площадки до подошвы слоя грунта, находящегося в твердомерзлом состоянии в момент измерения.

3.3 глубина сезонного промерзания: Наибольшая глубина промерзания грунта за год.

3.4 гирлянда температурных датчиков: Сборка электрических датчиков температуры, закрепленных на несущем шнуре в соответствии с глубиной размещения точек измерения.

4 Методы измерения глубины сезонного промерзания грунта

4.1 Общие положения

4.1.1 Глубина сезонного промерзания в природных условиях определяется наибольшей за год глубиной промерзания при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания.

Грунт считается промерзшим при температуре, соответствующей его переходу из пластичномерзлого в твердомерзлое состояние. Переходный пластичномерзлый слой грунта в толщину твердомерзлого слоя не включается.

В годовом цикле сезонное промерзание начинается одновременно или вскоре после перехода температуры поверхности через 0°С в область отрицательных значений и достигает максимальных значений в конце холодного периода.

Мощность слоя сезонного промерзания в конкретном месте зависит от литологического состава грунта и его свойств (влажности, теплоемкости, теплопроводности), изменяется из года в год и зависит от годового хода температуры атмосферного воздуха и других климатических факторов.

Для слоя сезонного промерзания характерна положительная среднегодовая температура грунта. Промерзание этого слоя происходит только сверху, а оттаивание — сверху и снизу.

4.1.2 Глубину сезонного промерзания определяют в целях:

— определения значения нормативной глубины сезонного промерзания;

— назначения глубины заложения и выбора типа фундаментов зданий и сооружений, а также разработки мероприятий, исключающих возможность возникновения и развития в промерзающих грунтах процессов морозного пучения и растрескивания, вследствие которых развиваются недопустимые деформации оснований и фундаментов;

— разработки мероприятий по охране окружающей среды осваиваемых территорий.

4.1.3 Максимальную сезонную глубину грунта с нулевой температурой определяют в целях:

— назначения глубины заложения трубопроводов (водопровода, канализации и т.п.) и разработки их конструктивных решений, удовлетворяющих требованиям морозоустойчивости;

— разработки конструктивных решений и мероприятий, исключающих возможность появления недопустимых деформаций земляного полотна и покрытия автомобильных дорог.

4.1.4 Выбор метода непосредственного измерения глубины сезонного промерзания грунта (таблица 1) или метода измерения максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой (таблица 2) следует осуществлять с учетом литологического состава грунта и решаемой инженерной задачи.

Таблица 1 — Методы непосредственного измерения глубины сезонного промерзания грунта

Сроки выполнения измерений

Условия применения метода

Измерения при проходке горных выработок

Проходка горных выработок

Измерение глубины промерзания грунта в конце холодного периода года

При определении глубины сезонного промерзания в дисперсных грунтах

Измерения с использованием мерзлотомера Ратомского (MP)

Многократные измерения глубины промерзания грунта для определения динамики сезонного промерзания (замеры проводят через каждые 10 сут до полного оттаивания грунта)

При определении глубины сезонного промерзания в дисперсных связных грунтах

Таблица 2 — Методы измерения максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой

Сроки выполнения измерений

Условия применения метода

Измерения гирляндой температурных датчиков

Многократные измерения температуры грунта в течение периода отрицательных температур воздуха и первого месяца периода положительных температур воздуха (замеры проводят через каждые 10 сут)

При определении глубины грунта с нулевой температурой для дисперсных и скальных грунтов

Измерения с использованием мерзлотомера Данилина (МД)

Многократные измерения глубины промерзания грунтов для определения динамики сезонного промерзания (замеры проводят через каждые 10 сут до полного оттаивания грунта)

При определении глубины грунта с нулевой температурой для дисперсных и скальных грунтов

4.1.5 Местоположение площадки, в пределах которой определяют глубину сезонного промерзания грунта, выбирают с учетом рельефа местности, инженерно-геологических и гидрогеологических условий, расположения существующих и проектируемых зданий или сооружений.

Измерение глубины сезонного промерзания грунта и максимальной сезонной глубины грунта с нулевой температурой следует проводить на горизонтально расположенной площадке, очищенной в течение всего периода измерений от растительности и снега на расстоянии (в радиусе) от места выполнения измерений, равном удвоенной прогнозируемой глубине сезонного промерзания грунта в районе исследований.

4.2 Методы непосредственного измерения глубины сезонного промерзания грунта

4.2.1 Методы непосредственного измерения глубины сезонного промерзания грунта включают в себя метод измерения при проходке горных выработок и измерение глубины сезонного промерзания с использованием мерзлотомера Ратомского (MP).

4.2.2 Метод измерения при проходке горных выработок

4.2.2.1 При проходке горных выработок (скважин, шурфов) определяют глубину сезонного промерзания дисперсных грунтов.

Глубину сезонного промерзания следует измерять в горных выработках (скважинах, шурфах) в конце холодного периода, определяемого по многолетним данным метеорологических наблюдений, при максимальном сезонном промерзании грунта.

4.2.2.2 Глубину промерзания грунта в горных выработках следует измерять во время их проходки. Глубину залегания подошвы слоя мерзлого грунта устанавливают по грунту в твердомерзлом состоянии.

Границу грунта в твердомерзлом состоянии определяют его проколом иглой или стальной проволокой диаметром 2 мм.

4.2.2.3 Скважины должны быть пробурены с сохранением керна в ненарушенном состоянии колонковым механическим способом без промывки на малых оборотах бурового инструмента.

4.2.2.4 Глубину промерзания следует измерять по длине вынутого из скважины керна, находящегося в твердомерзлом состоянии, или по мощности твердомерзлого слоя грунта в стенке шурфа.

Измерения проводят рулеткой. Точность метода измерения при проходке горных выработок составляет 1-3 см.

4.2.2.5 В процессе проходки горной выработки (скважины, шурфа) следует отбирать пробы грунта из каждой литологической разности в целях определения гранулометрического состава, пределов пластичности грунта и его природной влажности. Отбор проб выполняют по ГОСТ 12071.

4.2.2.6 Краткое описание места расположения горной выработки (скважины, шурфа), описание грунта с указанием признаков его увлажнения поверхностными или грунтовыми водами регистрируют в журнале наблюдений (приложение А).

После выполнения лабораторных исследований проб грунта, отобранных в процессе проходки скважины (шурфа), заполняют соответствующую таблицу журнала наблюдений (приложение А).

Источник

Глубина промерзания грунта по регионам России. Таблица

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:

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).

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.

Источник