Заплывающие почвы что это такое

Почвенная влага.
Процесс инфильтрации (впитывания)
Когда идёт дождь, или поле орошают искусственно, вода впитывается в землю. Этот процесс называется инфильтрацией.
Скорость инфильтрации грунта зависит от постоянных факторов, таких как текстура почвы. Но она, кроме того, определяется факторами, значение которых может меняться, как, например, содержание влаги в почве и т.д. Рассмотрим основные факторы, влияющие на скорости инфильтрации воды в почву.
Инфильтрация воды в песок происходит быстрее, чем инфильтрация в глину. Про песок можно сказать, что его скорость инфильтрации выше.
Скорость инфильтрации грунта — это быстрота, с которой он способен впитывать воду. Обычно она измеряется толщиной (в мм) слоя воды, который грунт впитывает за час.
Скорость инфильтрации в 15 мм/час означает, что потребуется час времени, чтобы грунт впитал с поверхности слой воды в 15 мм.
Уровень впитывания воды почвой, или насколько быстро вода просачивается в почву, влияет на выбор интенсивности орошения или, другими словами, на количество воды, выливаемое в единицу времени на определенную почву.
Грубая почва впитывает воду быстрее, чем, например глина. Поэтому мы должны избежать главной проблемы, выливание воды быстрее и больше, чем почва может ее впитать. Иначе в результате перелива мы получим эрозию (разрушение) верхних слоев почвы и образование луж, что скажется на здоровье растений.
Холмистые площади, площади со значительными перепадами высот представляют некоторую проблему при проектировании системы автоматического полива. Приходится учитывать количество осадков оросителей и соотносить его с уровнем впитываемости почвы. С увеличением угла наклона уменьшается значение впитываемоести, а уровень перерасхода воды растет.
Ниже приведена таблица «Максимальное количество осадков для склонов», где отображены значения максимального количества осадков в зависимости от типа почвы и от процентного значения уклона.

Также учитывайте, что с увеличением угла наклона поверхности орошения, изменяется профиль орошения. Радиусы полива меняются.

На практике для того, чтобы компенсировать уменьшение радиуса полива, связанного с наклоном площади орошения, уменьшают расстояние между соседними по склону спринклерами на 1 % на каждое 1% увеличение наклона вплоть до 10 % (высота склона (м) / 100м * 100%). Раз, выбрав расстояние между спринклерами, его выдерживают по всему склону. Из рисунка видно, что в сторону подъема радиус полива уменьшается настолько же, насколько он увеличивается в сторону спуска. При этом образуется две проблемных области. Это область на самом верху склона и на самом его низу. В самом вверху расстояние между спринклерами надо выбрать равное реальному радиусу орошения, в то время как на основании склона расстояние надо брать увеличенным. Увеличенное расстояние у подножия слона стоит брать, для того чтобы избежать переувлажнения за границей склона.
Вдобавок время работы спринклеров на вершине холма должно быть большим, чем время работы спринклеров у основания склона. И еще один нюанс нижние спринклеры должны располагаться не в самом низу склона или у его основания, а чуть выше по склону.
Учитывая вышесказанное. Проектировщик системы полива должен определить: какую схему полива и какой режим ему выбрать при проектировании. Будут ли это дождевальные оросители (роторы, распылители) или же это будут капельницы и капельный шланг (эмиттеры) и будет ли это обильный разовый полив (см/неделю) или же частый, но кратковременный полив для того, чтобы избежать эрозии почвы (мм/день).

Уровень содержания влаги в почве характеризует количество воды, наличествующей в грунте.
Обычно эта величина выражается как количество воды (толщина слоя в мм) на метр глубины почвы. Например: когда в метре почвы присутствует количество воды (толщина слоя в мм) в 150 мм, уровень содержания влаги в почве — 150 мм/м.

Уровень содержания влаги также можно выразить в процентах от общего объёма. Например, в 1м3 почвы (т.е. с глубиной в 1 м и площадью поверхности 1 м2) содержится 0,150 м3 воды (слой толщиной в 0,150 м и площадью поверхности 1 м2). Что равняется следующему процентному содержанию влаги:

Таким образом, содержание влаги, равное 100 мм/м, соответствует 10-процентному содержанию влаги в почве .
От того сколько воды содержится в почве зависит нормальный рост растения. В ирригации принято считать, что существуют три состояния почвы, связанные с содержанием в ней воды. Рассмотрим их:
а) Предел насыщения
Когда идёт дождь или производят орошение, почвенные поры заполняются водой. Если водой наполнены все поры, про такую почву говорят, что она водонасыщенная. В этой почве совсем не остаётся воздуха.
Растениям необходимо, чтобы в почве присутствовали и вода, и воздух. При водонасыщении отсутствие воздуха может стать губительным для растения. Большинство культур не могут выдержать состояние водонасыщенной почвы более 2-5 дней.
б) Полевая влагоемкость
По окончании дренажа — сброса гравитационной воды, крупные почвенные поры заполнены как воздухом, так и водой, в то время как маленькие поры (капилляры) заполнены полностью водой. На этом этапе про почву говорят, что она достигла полевой влагоёмкости. В состоянии полевой влагоёмкости почва содержит такое количество воды и воздуха, которое считается оптимальным для роста растения.
в) Влажность необратимого завядания
Мало-помалу вода, скопившаяся в почве, всасывается корнями растений или испаряется с верхнего почвенного слоя в атмосферу. Если воду почву не добавлять, почва постепенно иссушается.
Чем суше становится почва, чем крепче удерживается оставшаяся вода на частицах почвы, и тем сложнее корням добывать её.

Источник

Описание пучения грунта и чем это грозит фундаменту

На этапе проектирования зданий учитываются факторы внешнего воздействия. Одно из опасных явлений – морозное пучение грунта. Неравномерно расширяющаяся почва оказывает давление на основание дома. Деформация фундамента приводит к повреждению стен и кровли.

Что такое морозное пучение грунта

Пучение — поднятие увеличение грунта в объеме

Неравномерное поднятие и увеличение в объеме грунтов из-за замерзания находящейся в них влаги называют морозным пучением. Процесс характерен для влажной почвы, имеющей в составе мелкие частицы. При наступлении сезонного похолодания, когда температура падает ниже 0°C, вода превращается в лед. При этом масса ее не изменяется, а плотность уменьшается. По закону физики увеличивается объем. Специалисты оценивают возможное расширение грунта — плюс 9% к первоначальной величине.

Давление замерзшей воды приводит к вертикальному выталкиванию пластов. Часть грунта выпячивается, поднимаясь над уровнем земли. При оттепели и оттаивании весной возникают обратные процессы – вода переходит в жидкое состояние, происходит просадка. Такие подвижки грунта наиболее опасны для построек, они вызывают деформацию фундамента.

Основными факторами, способствующими движению грунта, являются:

Повышенная влажность – насыщение почвы водой от близкого залегания грунтовых вод или большого количества осадков.
Температура и продолжительность холодного периода – чем сильнее и длительней морозы, тем больший объем земли сковывается в общую подвижную массу.
Тип и структура почвы – дисперсность или форма и размер минеральных частиц, мелкие фракции связывают воду, они наиболее склонны к вспучиванию.

Для процесса вспучивания характерна неравномерность. Это связано с неоднородностью почвы, разным количеством влаги, присутствием теплоизоляционных покрытий (растения, снежные сугробы), солнечной активностью.

Какие виды почвы подвергаются пучению

Механизм пучения связан с количеством воды, содержащейся в почве. На этот показатель влияет приток жидкости из подземных слоев и гранулометрический состав грунта. В структуре почвы или горной породы различают частицы различного диаметра или фракции. Большое количество пылеватых частиц провоцирует усиление степени пучения почвы. Такие грунты называются морозоопасные или пучинистые. По степени пучинистости они делятся на несколько категорий:

потенциально пучинистые;
слабопучинистые;
среднепучинистые;
сильнопучинистые;
чрезмерно пучинистые.

К пучению в холодный период года склонны следующие виды почвы:

глина средней плотности и пластичная;
суглинки;
супесь с содержанием частиц горных пород от 30%;
пылеватый песчаник при высоком уровне грунтовых вод.

К непучинистым грунтам относятся:

скальные породы;
гравелистые пески;
твердая глина.

Если на участке залегают крупнообломочные и скальные породы, песок крупной и средней фракции, можно устраивать любое основание. Такие слои хорошо пропускают воду вглубь, а оставшейся влаге есть место для расширения при замерзании.

Чем пучение почвы опасно для фундамента

Пучение грунта приводит дом в аварийное состояние

При проектировании зданий необходимо учитывать величину и интенсивность пучения. Эти факторы имеют важное значение для регионов, где промерзающий слой достигает значительной глубины. Чтобы произвести расчет основания дома и выбрать подходящий тип фундамента необходимо провести инженерно-геологическое обследование участка. Для изучения копается шурф и выполняется забор почвы. Оценивается состав грунта, его свойства, несущая способность.

Замерзшая почва прочно прикрепляется к основанию дома. Ее воздействие на боковую часть фундамента называется касательной силой пучения. Увеличение размеров поверхности соприкосновения и рост промерзшего слоя может привести к перемещению основания вместе грунтом. Боковое давление приводит к сдвигу по горизонтали.

Вертикальное воздействие заставляет конструкцию подниматься. После оттаивания движение возобновляется в обратном направлении. Если фундамент построен без учета этих факторов, за несколько сезонов стены покрываются трещинами, перекрытия деформируются, перекашивается кровля. Дом приходит в аварийное состояние.

В группе риска легкие деревянные и каркасно-щитовые постройки. Их нагрузка уступает приложенным природным силам пучения. Разрушительное действие хорошо заметно при устройстве монолитных ленточных фундаментов и столбчатых фундаментов без армирования. Лента может треснуть, разорваться, столбы наклониться. На пучинистых грунтах специалисты советуют обязательно устраивать армирующий каркас, усиливающий основание.

Способы защиты фундамента от морозного пучения почвы

Для предотвращения негативного воздействия сил пучения на основания дома, нужно исключить один из двух основных факторов их возникновения – воду или холод.

Водопонижение и дренаж

Уменьшение влажности происходит с помощью инженерно-мелиоративных мероприятий. На этапе возведения фундамента проводятся работы по обустройству ливневой канализации, дренажа, водоотводных лотков. Атмосферные осадки, талые и грунтовые воды удаляются с участка по системе кюветов или дренажных труб. Траншеи выкапываются с уклоном, в них помещают перфорированные трубы, обернутые геотекстилем. Засыпкой служит щебень.

По периметру здания устраивается водонепроницаемая отмостка с уклоном 3-5°. Влага отводится в централизованную канализацию, ближайший водоем или за границу участка. Для предотвращения подпитки водоносных слоев около дома нельзя выкапывать водоемы, источники влаги должны находиться не ближе 20 м.

Замена грунта

Минимизировать негативное воздействие помогает создание подушки из непучинистых материалов и обратная засыпка котлованов. После выемки земли при рытье траншей и котлованов на ровное дно насыпается слой чистого песка или смеси со щебнем. Песок берется средней и крупной фракции, без глинистых примесей. Размер подушки составляет 20-30 см. Слой тщательно утрамбовывается для придания прочности.

Подсыпка обеспечивает равномерное распределение нагрузки на основание. При устройстве свайного фундамента бурится скважина большего размера, свободное место заполняется песком. За годы эксплуатации песок или щебень заиливается частицами глины. Чтобы предотвратить загрязнение стелется геотекстиль.

Монтаж утепленной отмостки

Защиты периметра дома от размывания и промерзания устраивается отмостка шириной около 1 м. Конструктивно она бывает мягкой и жесткой. В первом случае материалом для отмостки служит щебень и песок, во втором – финишное покрытие выполняется из бетона или плитки.

Технология устройства мягкой отмостки:

выкапывается траншея с уклоном от дома;
насыпается слой песка 15 см;
застилается геотекстиль, один край заводится на фундамент, второй в дренажную канаву;
насыпается слой щебня, керамзита или гравия;
декоративный облик придает брусчатка, для поддержки конструкции устанавливается бордюрный камень.

Жесткая утепленная отмостка

на дно траншеи засыпается щебень, затее слой песка для выравнивания основания;
песок накрывается гидроизоляционным полотном;
устанавливается опалубка;
укладывается утеплитель (пеноплекс или пенопласт);
монтируются армирующий контур;
заливается бетон;
выполняется чистовая отделка плиткой или камнем.

Плитный утеплитель – оптимальный вариант при монтаже отмостки. Материал водостоек, долговечен, обладает высокими теплоизоляционными характеристиками. Толщина плит 80-100 мм.

Временно утеплить грунт можно с помощью подручных материалов: соломы, опилок, листьев, сухого торфа, шлака или гравия. Толщина слоя зависит от климатических условий. Теплоизоляция выполняется до наступления холодов. Еще одна простая временная мера – засаливание почвы. Для этого понадобится поваренная соль или хлористый калий. Расход продукта 30 кг на куб. м, глубина засаливания 50-100 см.

Строительно-конструктивные методы

Бороться со вспучиванием можно, приспосабливая конструкцию фундамента к сложным условиям. Такие меры обоснованны, когда другими способами невозможно или очень дорого справляться с действием пучения.

Строительство свайного фундамента

Свайное основание – распространенный вариант для морозоопасных грунтов. Опорные элементы для него бывают металлические, бетонные и железобетонные. По способу установки они делятся на:

Сваи устанавливаются на глубину ниже точки промерзания, что нивелирует действие вертикального вспучивания. Наибольшее распространение получили винтовые элементы, отличающиеся доступной стоимостью и скоростью монтажа.

Правильная глубина заложения

Отметка заложения фундамента на глинистой почве и суглинках должна находиться ниже уровня промерзания. Показатель по всем регионам России можно найти в специальной справочной таблице. Противоположный вариант – мелкозаглубленный фундамент. Конструкция не сопротивляется силам пучения, а двигается с ними. Такое основание называют плавающим. Они закладываются на небольшую глубину – от 30 до 70 см.

Обработка конструкции

Боковая поверхность столбчатого основания и стен подвала покрывается специальным составом, уменьшающим примерзание почвы. Это может быть битумная мастика, вещества, образующие полимерную пленку, рубероид. Гладкая поверхность без шероховатостей менее подвержена сцеплению с грунтом. Процедура позволяет уменьшить касательное действие сил пучения.

Морозное вспучивание негативно воздействует на конструктивные части зданий, вызывая деформацию и повреждения. Чтобы сократить расходы на ремонт, необходимо заранее принять меры по защите фундамента от пучинистого грунта.

Источник