Le sol gonfle si le liquide qu'il contient gèle. La glace est moins dense que l'eau et tend à occuper un plus grand volume. L'expansion conduit au cisaillement des particules de sol et au gonflement des couches de terre. Les sols fortement contiennent une grande quantité d'humidité, de sorte que la construction de fondations dans de telles couches devient risquée si vous ne prenez pas de mesures.
Caractéristiques des sols soulevants
Le soulèvement dû au gel est la déformation des sols saturés d'humidité à l'intérieur du volume. Le gonflement cryogénique des sols non rocheux se produit en raison de la cristallisation des gouttes et de la décompaction des composants organiques. Les inclusions de glace dans les roches non rocheuses prennent la forme de polycristaux, d'intercalaires, de lentilles. Les couches limono-argileuses gonflent à cause de la montée de l'humidité des couches sous-jacentes vers la zone de congélation.
Options de soulèvement :
- si l'humidité est répartie uniformément le long de la verticale du sol, un gonflement apparaît au niveau de 3%;
- un mouvement d'écoulement ou un gel inégal entraîne une augmentation du gonflement allant jusqu'à 10-25%.
Les structures des fondations s'élèvent du gonflement du sol, mais au printemps, lors du dégel, elles ne peuvent se tasser avec le sol en sens inverse, l'effet de flambement des supports (piliers, ceintures monolithiques et préfabriquées) se produit. Des monticules gonflés à long terme apparaissent dans les tourbières, qui se forment de différentes manières.
Pendant le dégel hivernal, les écoulements d'eau migrent, qui gèlent ensuite. Ce phénomène se répète de nombreuses fois et conduit à l'apparition de boules de glace volumétriques. Les bosses poussent à un rythme allant jusqu'à 10 à 20 cm par an. Les sols meubles gèlent dans le corps de la fondation creusée en hiver et le soulèvent au printemps. La cavité sous le support est remplie de terre liquide ou liquéfiée. Le processus se répète pendant plusieurs années et conduit à l'effondrement de la maison.
La catégorie non rocheuse comprend les roches clastiques et les sols rocheux. Les fragments sont obtenus lorsque les roches minières sont détruites, la pierre concassée, le gravier et d'autres matériaux avec de gros grains dans la composition entrent dans le groupe. Cela comprend également les sables de fraction moyenne et grande.
Une augmentation des particules structurelles entraîne une diminution du degré de soulèvement. Les fondations dans de telles couches sont enterrées indépendamment de la marque de gel et du niveau de stabilité du liquide du sol.
Comment déterminer le type de sol
Les relevés de terrain du terrain comprennent des études instrumentales et l'observation du comportement des marqueurs de profondeur ancrés (benchmarks). Des instruments (jauges de faisceau) sont utilisés, qui contiennent dans la structure un conteneur d'isolation thermique pour le sol avec un échantillon de support et des capteurs de mesure de cisaillement.
La tendance de la couche de sol à gonfler est appelée degré de soulèvement dû au gel. Il se trouve par la formule F = (R - r) / roù:
- F - le degré de soulèvement ;
- R - la hauteur de la couche gonflée ;
- r Est la hauteur de l'échantillon avant congélation.
Les sols de soulèvement comprennent les sols dont les indicateurs sont supérieurs à 0,01, ces roches augmentent le volume de plus de 1 cm à une profondeur de congélation de 1 m.
L'évaluation consiste à examiner une fondation d'essai avec des éléments d'ancrage pour contrer le soulèvement. Le dispositif de mesure comporte un élément élastique dont les déformations indiquent le niveau de gonflement. Les dimensions linéaires du décalage sont fixées par des capteurs et des détecteurs.
Il existe des méthodes pour déterminer le degré de soulèvement sans violer l'intégrité des échantillons sous l'influence des forces de déformation. Les capteurs informatifs ne sont pas insérés dans le sol, les appareils n'entrent pas en contact avec la couche de sol.
De telles études comprennent :
- gammascopie;
- radiographie à ultrasons;
- méthode laser.
De tels appareils enregistrent les déplacements et les déplacements des particules minérales lors de la déformation à distance, mais la lecture et l'utilisation d'indicateurs nécessitent des connaissances et des compétences techniques particulières.
Lors de la construction d'une maison privée, une étude en laboratoire d'un échantillon de la couche de terre sur le site est commandée. L'analyse prend un certain temps, mais en conséquence, une conclusion officielle et un certificat sur la composition et les propriétés du sol sur le chantier sont délivrés.
Il existe une estimation approximative, qui, selon la structure granulométrique, déterminera certainement le sol non poreux. Les tests moyens sont effectués selon les formules. Un résultat précis est obtenu à partir d'une enquête sur le terrain ou d'une étude en laboratoire.
Classification des sols par type de gonflement
En hiver, le gonflement est si puissant qu'il soulève la base d'appui avec le bâtiment, tandis qu'au printemps, la structure surélevée ne revient pas à sa position habituelle. La densité des inclusions de glace est de 916 kg/m3, le même indicateur d'eau est de 1000 kg/m3. Cela suggère que le volume de glace est supérieur de 9% à la capacité cubique d'eau, par conséquent, une charge supplémentaire est créée sur la structure de la couche terrestre. Le sol se déplace sous l'action de la force de pression, mais ne peut pas déplacer les couches profondes, mais soulève la partie supérieure avec le bâtiment.
Classification des sols soulevants :
- non poreux;
- légèrement gonflé;
- moyennement poreux;
- fortement bouffi.
La liste est basée sur la taille des débits et le taux d'humidité. Les liquides faibles ont un point d'écoulement de 0 - 0,25, un coefficient de teneur en eau - 0,6 - 0,8. La catégorie comprend les roches à gros grains avec une charge sableuse, qui ne devraient pas représenter plus de 30% de la masse.
Le groupe moyennement poreux comprend les argiles, les loams sableux avec une valeur de fluidité de 0,25 - 0,5, le sable silteux et fin - la fluidité 0,8 - 0,93 et les fragments de roche dans lesquels il y a plus de 30% de remplissage de sable. Le soulèvement important est représenté par des sols avec une fluidité argileuse supérieure à 0,5, un degré de soulèvement supérieur à 0,07 et des sables saturés d'humidité avec un coefficient d'eau supérieur à 0,95.
Le gel gonfle la plupart des argiles, ce qui augmente le volume jusqu'à 15 %. Les sables, en particulier les roches rocheuses et pierreuses, ne gonflent pratiquement pas lorsqu'ils gèlent. La différence est que l'argile retient l'eau à l'intérieur de la structure, tandis que le sable lui permet de passer entre les fines particules.
La tendance au ballonnement dépend de la composition chimique et minérale. Les roches de kaolinite sont moins mobiles que les sols de monorillonite. Les sols à haute teneur en potassium sont une bonne base pour les fondations.
Moyens de lutter contre le soulèvement du sol
Méthodes de réduction de l'humidité du sol qui maintiendront la stabilité du sol et empêcheront les effets néfastes :
- pose de collecteurs de drainage pour l'élimination de l'humidité du sol;
- planification verticale avec une pente de paroi d'au moins 5% pour que l'eau quitte la surface;
- réduction du niveau d'occurrence des appuis en remplaçant la fondation instable par un sol solide;
- le dispositif de zone aveugle étanche autour du périmètre du bâtiment ;
- activités régulières pour réduire l'eau;
- compactage de la terre pour le remblayage des cavités de fondation ;
- l'élimination des menaces de percée d'approvisionnement en eau et d'assainissement ;
- éloignement de la fondation des puits, d'un réservoir, des stations de lavage, des communications.
La déshydratation du sol résultant de l'installation d'un système de drainage est importante. Le site est drainé en installant un lit de sable et en installant des tuyaux perforés.Un drainage est aménagé le long du périmètre, et non loin de la fosse (0,5 m), un trou est creusé avec une profondeur au niveau de l'inception. Un tuyau isolé avec une pente est sorti dans le fossé et saupoudré de gravier grossier ou de sable.
La surface lisse du matériau de couverture sous la semelle de fondation adoucira le soulèvement vertical et provoquera un effet de glissement. Le même effet est exercé en lissant la surface du sol sous le talon de la fondation. Le sol instable est remplacé par un sol solide, par exemple du sable graveleux grossier. La fosse est creusée sous le point de congélation, la terre soulevée est retirée et une nouvelle couche est coulée et tassée à sa place. C'est une méthode efficace, mais elle implique un gros volume de travail du sol.
Comment sécuriser les fondations d'un bâtiment
La fondation est posée en dessous du point de congélation - la pression du soulèvement n'agira donc pas sur la base. Quant à la surface latérale, les particules de sol vont geler sur le support et soulever la fondation lorsqu'elle est gonflée. Par conséquent, la pose profonde n'est utilisée que pour les bâtiments lourds avec des sols en béton armé et des murs en briques et en béton.
Le réchauffement du sol est utilisé comme méthode pour réduire l'influence du sol lors de la construction de supports peu profonds pour une maison en matériaux légers. Le gel du sol est exclu et l'humidité ne gonfle pas le sol. Une couche isolante est posée sur le sol, la largeur du ruban correspond à la hauteur de congélation. L'épaisseur de l'isolant est prise par calcul en fonction des propriétés du matériau et du climat de la région.
La fondation est protégée par l'introduction d'additifs spéciaux, par exemple, le sol est salé. Cet effet temporaire est utilisé lors de la construction de la maison. Le chlorure de potassium ou chlorure de sodium technique est utilisé à raison de 30 kg par mètre cube de terre. Il est mélangé avec de la terre de remblai et injecté dans l'espace autour de la base de la maison. Il se fait à une profondeur de 0,5 à 1,0 mètre.
Le sol est imprégné d'une solution à base d'huile. Deux couches sont réalisées en bordure avec la surface latérale de la fondation avec remblayage des sinus. La composition comprend du bitume, de l'oxyde de calcium, des composants actifs anioniques, de l'eau. La quantité de solution est prise au niveau de 5 à 10% de la masse du sol. Des modificateurs de polymères sont utilisés pour le mélange avec le sol, ce qui retarde le givrage.
