Il terreno si gonfia se il liquido in esso contenuto si congela. Il ghiaccio è meno denso dell'acqua e tende ad occupare un volume maggiore. L'espansione porta al taglio delle particelle del suolo e al rigonfiamento degli strati di terra. I terreni pesanti contengono una grande quantità di umidità, quindi la costruzione di fondamenta in tali strati diventa rischiosa se non si prendono misure.
Caratteristiche dei terreni pesanti
Il sollevamento del gelo è la deformazione di terreni saturi di umidità all'interno del volume. Il rigonfiamento criogenico dei terreni non rocciosi si verifica a causa della cristallizzazione delle gocce e della decompattazione dei componenti organici. Le inclusioni di ghiaccio nelle rocce non rocciose assumono la forma di policristalli, intercalari, lenti. Gli strati limoso-argillosi si gonfiano per l'aumento dell'umidità dagli strati sottostanti alla zona di congelamento.
Opzioni di sollevamento:
- se l'umidità è distribuita uniformemente lungo la verticale del terreno, il gonfiore appare al livello del 3%;
- il movimento del flusso o il congelamento irregolare porta ad un aumento del gonfiore fino al 10-25%.
Le strutture delle fondazioni si elevano dal rigonfiamento del terreno, ma in primavera, durante il disgelo, non possono assestarsi insieme al terreno in direzione opposta, si manifesta l'effetto di instabilità dei supporti (pilastri, cinghie monolitiche e prefabbricate). I tumuli rigonfi a lungo termine compaiono nelle torbiere, che si formano in modi diversi.
Durante il disgelo invernale migrano i flussi d'acqua, che successivamente si congelano. Questo fenomeno si ripete molte volte e porta alla comparsa di palline di ghiaccio volumetriche. I dossi crescono a una velocità fino a 10 - 20 cm all'anno. I terreni sciolti si congelano nel corpo della fondazione scavata in inverno e lo sollevano in primavera. La cavità sotto il supporto è riempita con terreno liquido o liquefatto. Il processo si ripete per diversi anni e porta al crollo della casa.
La categoria non rocciosa comprende rocce clastiche e suoli rocciosi. I frammenti si ottengono quando le rocce minerarie vengono distrutte, il pietrisco, la ghiaia e altri materiali con grani grandi nella composizione cadono nel gruppo. Questo include anche le sabbie di media e grande frazione.
Un aumento delle particelle strutturali porta ad una diminuzione del grado di sollevamento. Le fondazioni in tali strati sono sepolte indipendentemente dal segno di congelamento e dal livello di permanenza del liquido del suolo.
Come determinare il tipo di terreno
I rilievi in campo del terreno comprendono studi strumentali e osservazioni del comportamento dei marker di profondità ancorati (benchmark). Vengono utilizzati strumenti (beam gauge) che contengono nella struttura un contenitore termoisolante per terreno con un campione di supporto e sensori di misura del taglio.
La tendenza dello strato di terreno a gonfiarsi è chiamata grado di sollevamento del gelo. Si trova dalla formula F = (R - r) / rdove:
- F - il grado di ansante;
- R - l'altezza dello strato rigonfio;
- r È l'altezza del campione prima del congelamento.
I terreni pesanti includono i terreni, i cui indicatori sono superiori a 0,01, tali rocce aumentano il volume di oltre 1 cm a una profondità di congelamento di 1 m.
La valutazione consiste nell'esaminare una fondazione di prova con elementi di ancoraggio per contrastare il sollevamento. Il dispositivo di misurazione ha un elemento elastico, le cui deformazioni indicano il livello di rigonfiamento. Le dimensioni lineari dello spostamento sono fissate da sensori e rilevatori.
Esistono metodi per determinare il grado di sollevamento senza violare l'integrità dei campioni sotto l'influenza delle forze di deformazione. I sensori informativi non sono inseriti nel terreno, i dispositivi non entrano in contatto con lo strato di terreno.
Tali studi includono:
- gammascopia;
- radiografia ad ultrasuoni;
- metodo laser.
Tali dispositivi registrano spostamenti e spostamenti di particelle minerali durante la deformazione a distanza, ma leggere e lavorare con gli indicatori richiede conoscenze e abilità tecniche speciali.
Quando si costruisce una casa privata, viene ordinato uno studio di laboratorio di un campione dello strato di terreno sul sito. L'analisi richiede del tempo, ma di conseguenza viene emessa una conclusione ufficiale e un certificato sulla composizione e le proprietà del suolo in cantiere.
Esiste una stima approssimativa, che, in base alla struttura granulometrica, determinerà sicuramente il terreno non poroso. Il test medio viene eseguito secondo le formule. Un risultato accurato si ottiene da un'indagine sul campo o da uno studio di laboratorio.
Classificazione dei terreni in base al tipo di rigonfiamento
In inverno il rigonfiamento è così potente da sollevare la base di appoggio insieme all'edificio, mentre in primavera la struttura rialzata non ritorna nella sua posizione abituale. La densità delle inclusioni di ghiaccio è 916 kg / m3, lo stesso indicatore dell'acqua è 1000 kg / m3. Ciò suggerisce che il volume del ghiaccio è del 9% in più rispetto alla capacità cubica dell'acqua, quindi viene creato un carico aggiuntivo sulla struttura dello strato terrestre. Il terreno si muove sotto l'azione della forza di pressione, ma non può muovere gli strati profondi, ma solleva la parte superiore insieme all'edificio.
Classificazione dei terreni pesanti:
- non poroso;
- leggermente gonfio;
- medio poroso;
- fortemente gonfio.
L'elenco si basa sulla dimensione delle portate e sul rapporto del contenuto di umidità. Il liquido debole ha un punto di snervamento di 0 - 0,25, un coefficiente di contenuto d'acqua - 0,6 - 0,8. La categoria comprende rocce a grana grossa con riempimento sabbioso, che non deve superare il 30% della massa.
Il gruppo medio-poroso comprende argille, terriccio sabbioso con un valore di fluidità di 0,25 - 0,5, sabbia limosa e fine - fluidità 0,8 - 0,93 e frammenti di roccia in cui è presente più del 30% di sabbia di riempimento. Il forte sollevamento è rappresentato da terreni con una fluidità argillosa superiore a 0,5, un grado di sollevamento superiore a 0,07 e sabbie sature di umidità con un coefficiente d'acqua superiore a 0,95.
Il gelo gonfia al massimo le argille, che ne aumentano il volume fino al 15%. Le sabbie, in particolare di rocce rocciose e sassose, praticamente non si gonfiano durante il congelamento. La differenza è che l'argilla trattiene l'acqua all'interno della struttura, mentre la sabbia le permette di passare tra le particelle fini.
La tendenza a gonfiarsi dipende dalla composizione chimica e minerale. Le rocce di caolinite sono meno mobili dei suoli di monorillonite. I terreni con un alto contenuto di potassio sono una buona base per le fondamenta.
Modi per combattere il sollevamento del suolo
Metodi per ridurre l'umidità del suolo che manterranno la stabilità del suolo e preverranno effetti negativi:
- posa di collettori di drenaggio per la rimozione dell'umidità del terreno;
- pianificazione verticale con una pendenza del muro di almeno il 5% affinché l'acqua fuoriesca dalla superficie;
- riduzione del livello di occorrenza dei supporti sostituendo le fondamenta instabili con terreno solido;
- il dispositivo di area cieca impermeabile attorno al perimetro dell'edificio;
- attività regolari per ridurre l'acqua;
- compattazione del terreno per il riempimento delle cavità di fondazione;
- eliminazione delle minacce di approvvigionamento idrico e sfondamento fognario;
- lontananza della fondazione da pozzi, un serbatoio, stazioni di lavaggio, comunicazioni.
La disidratazione del suolo a seguito dell'installazione di un sistema di drenaggio è importante. Il sito viene drenato installando un letto di sabbia e installando tubi perforati.Il drenaggio è disposto lungo il perimetro e non lontano dalla fossa (0,5 m), viene scavato un buco con una profondità al livello dell'inizio. Un tubo isolato con una pendenza viene portato nel fossato e cosparso di ghiaia grossolana o sabbia.
La superficie liscia del materiale di copertura sotto la suola della fondazione leviga il sollevamento verticale e provoca un effetto di scorrimento. Lo stesso effetto viene esercitato levigando la superficie del terreno sotto il tallone della fondazione. Il terreno instabile viene sostituito con terreno solido, ad esempio sabbia ghiaiosa grossolana. La fossa viene scavata sotto il segno di congelamento, la terra sollevata viene rimossa e al suo posto viene versato e pressato un nuovo strato. Questo è un metodo efficace, ma comporta un grande volume di lavoro di terra.
Come mettere in sicurezza le fondamenta di un edificio
La fondazione è posta sotto il segno di congelamento, quindi la pressione del sollevamento non agirà sulla base. Per quanto riguarda la superficie laterale, le particelle di terreno si congeleranno sul supporto e solleveranno le fondamenta quando gonfie. Pertanto, la posa profonda viene utilizzata solo per strutture pesanti con solai in cemento armato e con pareti in laterizio o cemento.
Il riscaldamento del suolo viene utilizzato come metodo per ridurre l'influenza del suolo durante la costruzione di supporti poco profondi per una casa realizzata con materiali leggeri. Il congelamento del terreno è escluso e l'umidità non gonfia il terreno. Uno strato isolante è posato a terra, la larghezza del nastro corrisponde all'altezza di congelamento. Lo spessore dell'isolamento viene calcolato in base alle proprietà del materiale e al clima della regione.
La fondazione è protetta dall'introduzione di additivi speciali, ad esempio il terreno è salato. Questo effetto temporaneo viene utilizzato durante la costruzione della casa. Il cloruro di potassio o il cloruro di sodio tecnico viene utilizzato al ritmo di 30 kg per metro cubo di terra. Viene mescolato con terreno di riempimento e iniettato nello spazio intorno alla base della casa. Viene eseguito a una profondità di 0,5-1,0 metri.
Il terreno è impregnato di una soluzione a base di olio. Vengono realizzati due strati al confine con la superficie laterale della fondazione con riempimento dei seni. La composizione comprende bitume, ossido di calcio, componenti attivi anionici, acqua. La quantità della soluzione viene presa a livello del 5 - 10% della massa del terreno. I modificatori polimerici vengono utilizzati per la miscelazione con il terreno, che ritardano la formazione di ghiaccio.
