Как установить септик в пучинистый грунт для частного дома

Пучинистый грунт опасен для различных строений. Его опасность надо учитывать и тогда, когда необходимо установить септик для дома постоянного проживания. Наиболее наглядно воздействие таких грунтов заметно на различных зданиях, которые могут покрыться трещинами и даже разрушиться.

Так может растрескаться дом, стоящий на пучинистом грунте

Устанавливая септики для частного дома, цена которых зачастую бывает довольно существенной, подобное воздействие пучинистых грунтов необходимо обязательно учитывать, чтобы избежать вероятности разрушения очистного сооружения или выдавливания его на поверхность.

Пучинистый грунт: как определить его

Что же такое пучинистый грунт? Пучинистым называют такой грунт, который при зимнем промерзании увеличивается в объеме. Это явление обусловлено содержащейся в нем водой, объем которой по мере замерзания увеличивается. Этим создается давление на грунт, который и начинает передвигаться. Поскольку сила давления не в состоянии справиться с огромной массой залегающих ниже слоев, выдавливание всегда происходит вверх. Замерзшая же вода при этом уходит вниз.

Силы, выталкивающие сооружение при промерзании пучинистого грунта

Как же практически определить, пучинистый грунт или нет? Показателем этого может являться влага. Если вода в состоянии быстро просочиться через грунтовые структуры, то такой грунт пучинистым не является. В качестве примера можно привести крупнозернистый песок. Он не создает никакого сопротивления воде, которая без труда уходит вниз. Именно поэтому крупнопесчаные грунты никогда не бывают пучинистыми.

Наибольшему морозному пучению подвержены грунты глинистого состава, увеличение объема которых в зимнее время может достигать 10-15%. Иными словами, при промерзании на глубину около 1,5 м, такой грунт может приподняться на 15-20 см. Пучинистость зачастую проявляется и на грунтах торфяных.

Следует понимать, что пучинистость вовсе не является характеристикой грунта. Это понятие описывает геологическую ситуацию на конкретном участке и определяется расположением слоев грунта и уровнем залегания грунтовых вод.

Какой септик для дома постоянного проживания выбрать и как его установить

Для пучинистых грунтов лучше всего подходят вертикальные септики, к которым относится, прежде всего, «Топас», а также «Евробион», «Унилос» и им подобные. Если такие септики для частного дома установить правильно, то выталкивающего воздействия пучинистый грунт на них не окажет. Обусловлено это двумя следующими основными причинами:

• Вертикальность конструкции обусловливает тот факт, что такие септики монтируются на глубину, превышающую глубину промерзания. Нижняя часть этих устройств, как правило, всегда находится вне зоны воздействия сил пучения, оказывающих подъемный и выталкивающий эффект. Эти силы могут воздействовать по касательной лишь на боковые стенки, а не на всю совокупность корпуса, как это произошло бы с горизонтальными септиками.
• Правильный монтаж сопряжен с заменой части «родного» грунта песком, т. е. непучинистым материалом. Песчаная подушка толщиной 15-20 см и песчаная обсыпка с боков на 30-40 см являются надежной гарантией полной безопасности септика даже в пучинистом грунте. Песок играет здесь роль своеобразного «демпфера», отводящего излишнюю влагу ниже уровня промерзания.

Обсыпка септика песком – надежное средство защитить его от воздействия пучинистого грунта

Стремясь правильно установить септик для дома постоянного проживания, следует подумать и о канализационных трубах, которые также необходимо поместить в песчаную обсыпку. Это станет их защитой от вероятного смещения, вызванного пучинистостью грунта.

Если приобретенные вами септики для частного дома имеют стенки тоньше 10 мм, для их засыпки следует использовать песко-цементную смесь, которая обеспечит усиление корпуса. Подобная засыпка обычно требуется для таких изделий, изготовители которых стремятся удешевить их, пренебрегая соображениями прочности и безопасности. Для септиков «Топас» необходимость подобного усиления отсутствует, так как в горловине толщина их стенок составляет 15 мм, тогда как их нижняя часть имеет дополнительное усиление.

Устанавливая очистные сооружения горизонтального типа и стремясь защитить их от воздействия пучинистого грунта, количество песка следует существенно увеличить, а иногда и использовать способ якорения, с которым можно более детально познакомиться в нашей статье про установку пластиковых погребов.

Прочитав данную статью, вы теперь знаете, как определить, пучинистый грунт или нет, и вы наверняка сумеете правильно установить септик для дома постоянного проживания, даже если грунт вокруг дома является пучинистым.

next post

Нажмите, на одну из кнопок, чтобы узнать понравилась Вам статья или нет.

Как определить свойство, тип и несущую способность грунта.

Сегодня мы поговорим о том, как определить несущую способность грунта. Так же, как можно определить физико-механические свойства грунта на Вашем участке. Это важный фактор, на основании которого принимается решение о применение того или иного фундамента.

В одной из статей на нашем сайте  мы обсуждали необходимость проведения геодезической съемки и геологические изыскания. Это нужно сделать  на этапе подготовки к строительству Вашего дома.

        Больше информации Вы найдете на нашем сайте в статье по ссылке.

«Геодезическая съемка и геологические изыскания — что это такое?» 

       Больше информации Вы о видах и классификации грунтов Вы найдёте на нашем сайте в статье по ссылке. «Что такое буронабивной свайный фундамент.» 

Как проводятся геологические изыскания.

Необходимо взять образцы грунта в месте пятна застройки дома. Для этого бурятся шурфы или скважины. Желательно по углам будущего строения.  Для малоэтажного жилого дома из дерева,  достаточно пройти 5 метров.

    При разработке скважины каждые 0,8-1 м. берутся пробы грунта. Они помечаются и располагаются в отдельные емкости. Для последующего исследования и тестирования.

Важность геологических изысканий.

     Нельзя недооценить важность геологических изысканий. Особенно на этапе проектирования Вашего дома. Скважина покажет наличие или отсутствие грунтовых вод. Это важный показатель. Что, если грунтовые воды близко к поверхности. Тогда в зимний период вода будет замерзать, превращаясь в лед. В свою очередь, расширяясь будет воздействовать на верхние слои грунта и фундамент. И наоборот. В весенний период, при таянии льда, грунт просядет. И так из года в год. Что неизбежно приведет к деформации фундамента и всего строения.

Условно грунт можно разделить на пучинистый и непучинистый.

Немаловажным фактором пучинистых грунтов является наличие более 15% глины. В тоже время, не менее опасными являются грунты, состоящие из песчано-пылевой почвы. Еще их называют «плавуны»

Что такое геологический разрез грунта.

     В процессе бурения шурфа мы сможем увидеть весь геологический разрез грунта под будущим домом. Это поможет нам понять несущую способность грунта. И на основании этих показателей опытный проектировщик сможет правильно спроектировать и просчитать фундамент.  Что еще важно принимать во внимание при геологических изысканиях? Это глубина промерзания грунта. В Харьковском регионе это порядка 80-100 см.

Классификация свойств грунта.

Можно классифицировать свойство грунта на 4 основных категории. Глина, суглинок, супесь и песок.

1. Глина,

• В зависимости от влажности обладает различными свойствами. В сухом состоянии — плотная, относительно твердая. При растирании отсутствуют песчаные частицы. Во влажном состоянии — пластичная, вязкая. При растирании скатывается в шарик или шнур. Песчаные частицы отсутствуют.

2. Суглинок.

• Это грунт с примесями глины и песчаных отложений. В сухом состоянии обладает меньшей твердостью, чем глина. Легко разбивается на куски и комки. Визуально видны песчаные частицы. Во влажном состоянии скатывается в шнур или шарик значительно хуже глины. При разрезании отчетливо видны песчаные включения.

3. Супесь.

• В сухом состоянии легко рассыпается даже при незначительном воздействии. В составе преобладают песчаные частицы. Во влажном состоянии обладает слабой пластичностью. С большим трудом скатывается. Очень легко разрушается.

4. Песок.

• Песок это грунт, в структуре которого преобладают частицы (зерна) дифференцированного размера. От пылевидных (похожих на пыль), до 2-3 мм в диаметре. Частицы между собой практически не связаны. Легко рассыпаются без внешнего воздействия и в сухом и во влажном состоянии.

Как можно определить вид почвы.

Теперь мы подошли к самому главному. Как можно определить вид тип и состав грунта на Вашем участке. Для этого применимы два способа. Берем забор образцов из 4 скважин, на разной глубине.  Начинаем работать с образцами. Как правило, верхний плодородный слой мы не рассматриваем. В основном его глубина до 50-80 см. в нашем регионе.

Первый способ.

Берем образец грунта с глубины от 50-80 см. Смачиваем его водой до состояния густого теста. После чего раскатываем его ладонями в нить около 1 см. в диаметре. Далее, нужно согнуть эту нить в виде кольца. В зависимости от того, как поведет себя образец грунта, можно судить о его составе.

    Если Вам не удалось скатать образец, тогда у Вас в руках песчаный грунт или песок. Эта смесь рыхлая и имеет хорошую пропускную способность для влаги.
В случае, если образец грунта получилось скатать, но он рассыпается в руках — это супесь.
Когда образец грунта получилось скатать в нить. Но при попытки его согнуть в круг, он сломался — у Вас в руках легкий суглинок.

Тогда как, исследуемый образец получилось скатать в нить и согнуть в круг. Но при этом он потрескался — это тяжелый суглинок. Он близкий по свойствам к глине.
И последний результат — это глина. Когда образец Вы смогли не только раскатать в нить и согнуть Но при этом он не дал трещин.

Второй способ определения типа и свойств грунта.

Возьмем небольшую емкость, к примеру литровую банку. Наполовину наполняем ее грунтом. После заливаем водой. Тщательно перемешиваем до однородной массы. После чего оставим банку в покое. Ждем, пока тяжелые частицы не осядут. И вода не посветлеет. Этот процесс может занять от 3 часов до 3 дней. Это зависит от того, какой грунт на Вашем участке.

   Так же, в зависимости от состава грунта, различные частицы имеют различную степень оседания. Вначале осядет песок. После — пылеватые частицы грунта. И в конце глина. Таким образом Вы можете наблюдать разрез состава грунта на Вашем участке в процентном соотношении.

Этот же способ позволяет определить не только процентное соотношение различных составляющих грунта. Но и поможет быстро определить механические свойства. Проделываем тот же процесс с емкостью с водой и грунтом. В зависимости от того, насколько быстро осветляется вода, можно определить состав почвы. А теперь более подробно.

     Берем пробирку, наполняем чистой, желательно дистиллированной, водой.  Засыпаем 2-3 чайные ложки грунта. Тщательно взбалтываем воду с образцом грунта в ёмкости в течении 5-6 минут. Ставим на стол. Необходимо засечь время.  При помощи линейки определить слой осветления воды за 60 сек. Согласно приведенной ниже таблице можно безошибочно определить механический состав почвы на Вашем участке.

Таблица определения механических свойств почвы.

Так же, необходимо определить консистенцию грунта. Это степень густоты и плотность. И в этом нам поможет информация в таблице, подготовленная нашими специалистами.

Таблица консистенции грунта.

    На основании этих лабораторных исследований образцов грунта, опытный проектировщик сможет просчитать нагрузки, которые способен выдержать грунт на Вашем участке. А наши инженеры смогут рекомендовать Вам оптимальный вариант фундамента под Ваш дом.
Хотим поделиться с Вами некоторой информацией о несущей способности различных грунтов, на основании которой мы производим расчет фундамента.

Заключение.

Цель этой статьи не побудить будущего застройщика самостоятельно делать геологические изыскания на своем участке. Лучше доверить эту работу опытным специалистам. Однако, вышеприведенная информация показывает важность геологических изысканий. Исследование грунта и его несущих способностей — это ответственная и необходимое мероприятие. И оно необходимо для принятия решения о том или ином фундаменте под Ваш дом.

Ни один квалифицированный специалист не даст рекомендаций по фундаменту, не имея всей этой информации. Если же, Ваш будущий застройщик готов сразу же при первой встрече сказать Вам о том, какой фундамент будет оптимальным решение в Вашем случае, будьте осторожны. Возможно перед Вами дилетант.

Если Вам интересно узнать стоимость строительства, обратите внимание на информацию по ссылке.

«Стоимость строительства энергоэффективного дома по канадской технологии»

С уважением, команда «Строй Дом UA»

---

Едуард Володимирович

Дипломований інженер будівельник, архітектор малоповерхових енергозберігаючих будівель та незалежний сертифікований енергоаудитор України. У будівельному бізнесі понад 25 років. Люблю та вмію будувати.

Набухание и усадка почвы — Британская геологическая служба

Усадка-набухание или расширение почв являются одной из самых дорогостоящих и широко распространенных во всем мире геологических опасностей, затраты на которые оцениваются в несколько миллиардов фунтов стерлингов в год. Эти почвы представляют собой серьезные геотехнические и структурные проблемы для всех, кто хочет строить на них или в них.

Быстрые ссылки

• Усадка и набухание почвы
• Что вызывает усадку и набухание почвы?
• Каковы эффекты усадки-набухания?
• Где происходит усадка-набухание?
• Наши исследования
• Литература

Усадка и набухание почв

Усадка-набухание – это изменение объема, происходящее в результате изменения содержания влаги в глинистых почвах. Давление набухания может вызвать вздутие или подъем конструкций, в то время как усадка может вызвать осадку или проседание, которые могут быть дифференциальными.

Такое поведение усадки-набухания является наиболее разрушительной геологической опасностью в Великобритании на сегодняшний день, которая обошлась экономике в 540 миллионов фунтов стерлингов после засухи в 1991. Аномальная жара в 2003 и 2006 годах привела к резкому увеличению количества заявлений о просадке грунта. Совсем недавно Ассоциация британских страховщиков (ABI) сообщила, что в период с июля по сентябрь 2018 года более 10 000 домохозяйств подали иски на общую сумму 64 млн фунтов стерлингов (ABI, 2018). ABI заявила, что 350-процентное увеличение стоимости претензий в период с июля по сентябрь 2018 года стало самым высоким квартальным скачком с момента начала регистрации более 25 лет назад.

В США предполагаемый ущерб зданиям и инфраструктуре превышает 15 миллиардов долларов в год. По оценкам Американского общества инженеров-строителей, каждый четвертый дом имеет некоторый ущерб, вызванный усадкой-набуханием почвы; в обычный год такие почвы наносят владельцам собственности больший финансовый ущерб, чем землетрясения, наводнения, ураганы и торнадо вместе взятые (Нельсон и Миллер, 1992).

Что вызывает усадку и набухание почвы?

Мелкозернистые, богатые глиной почвы могут поглощать большое количество воды после дождя, становясь липкими и тяжелыми. И наоборот, при высыхании они также могут становиться очень твердыми, что приводит к усадке и растрескиванию земли. Это затвердевание и размягчение известно как поведение «усадка-набухание».

Дома во многих частях Британии пострадали от оседания, связанного с усадкой. В некоторых местах проседание может быть вызвано движением грунта при изменении погодных условий, например, в засушливое лето или влажную зиму. Величина, на которую земля может сжаться и/или набухнуть, определяется:

• содержание воды в ближней поверхности
• тип глины в почве
• склонность глины к изменению объема

Это может быть естественным сезонным явлением или может усиливаться различными способами, включая: изменения количества осадков и роста растительности

усиление сезонных перемещений, связанных с посадкой, серьезной обрезкой или удалением деревьев или живых изгородей

изменения в поверхностном дренаже и ландшафтном дизайне (включая мощение)

кратковременные, несезонные движения в результате утечек из водопроводных труб или дренажных систем

долговременное оседание по мере развития постоянного дефицита воды

длительное поднятие по мере исчезновения постоянного дефицита воды

Каковы последствия усадки-набухания?

Вздутие

Повреждение зданий может произойти, когда изменение объема грунта из-за усадки или набухания неравномерно распределяется под фундаментами.

Например, если есть разница в содержании воды в земле под зданием, давление набухания может вызвать подъем стены; это часто называют «поднятием». Это может произойти в углах или ближе к центру здания.

Повреждение угла дома в результате качки. © Питер Келси и партнеры.

Повреждение центра дома в результате качки. © Дэвид Ноу, Геологическая служба Колорадо.

Проседание

Проседание – это опускание или обвал грунта. Это может быть вызвано:

• искусственным нарушением
• изменением схемы дренажа
• сильным дождем
• забором воды

Проседание может вызвать инженерные проблемы, такие как повреждение фундаментов, зданий и инфраструктуры. Просадочные явления иногда связаны с карстовыми процессами в растворимых породах или с обрушением горных пород. Проседание также может происходить из-за повторного выравнивания частиц из-за проникновения воды в очень мелкозернистый тип почвы, называемой лёссом, или из-за сжатия сжимаемых почв, таких как торф.

На этой странице основное внимание уделяется просадке, вызванной усадкой-набуханием.

Установлено, что сухая погода и высокие температуры являются основными факторами возникновения просадки глинистых грунтов. Однако каждое лето может быть совершенно не похоже на предыдущее; летом 2018 года был самый жаркий и засушливый июнь за многие годы, тогда как летом 2019 годабыл один из самых влажных июня за всю историю наблюдений. Если будущие прогнозы более теплого и засушливого лета и увеличения годовой температуры и изменчивости осадков верны, мы можем ожидать, что больше объектов недвижимости пострадает от оседания из-за изменения климата.

Грязевые трещины в глинах ламбетской серии в течение продолжительного сухого периода. БГС © УКРИ.

По данным ABI (2018), последствия оседания дома обычно проявляются в трещинах в стенах, которые:

• имеют толщину более 3 мм
• проходят поперек стены по диагонали
• шире сверху вниз
• видны изнутри и снаружи
• встречаются возле дверей и окон
• вызывают рябь на обоях

Трещина в стене дома, вызванная просадкой. БГС © УКРИ.

Однако трещины на стенах могут появляться и по другим причинам, помимо проседания. Усадка, когда здание оседает под собственным весом, также может привести к появлению трещин на стенах, особенно в недавно построенных домах и пристройках.

Где происходит сжатие-набухание?

Горные породы, наиболее подверженные усадке-набуханию, находятся в основном на юго-востоке Великобритании. Здесь многие из «глинистых» образований слишком молоды, чтобы превратиться в более прочные «илистые породы», в результате чего они все еще способны поглощать и терять влагу. Глинистые породы в других местах страны старше и затвердели в результате захоронения глубоко в земле и менее способны поглощать воду. В некоторых районах (например, вокруг Уоша и под Ланкаширской равниной) они глубоко погребены под другими почвами, которые не подвержены усадке-набуханию.

Поверхностные отложения, такие как аллювий, торф и слоистая глина, также могут быть подвержены оседанию и вздыманию почвы (например, в долине Йорк и бассейне Чешир).

Горные породы, наиболее подверженные усадке-набуханию, находятся в основном на юго-востоке Великобритании. БГС © УКРИ.

Наше исследование

Повреждения могут быть вызваны тем, что корни деревьев поглощают воду из почвы, вызывая высыхание и усадку почвы. Усадка может вызвать неравномерную осадку, приводящую к проседанию на поверхности. Это происходит преимущественно весной и летом. Высыхание приводит к вертикальному и горизонтальному перемещению грунта, что может привести к просадке зданий с мелкозаглубленными фундаментами.

Повреждения деревьями в жилых районах

Корни деревьев растут в направлении наименьшего сопротивления и там, где они имеют лучший доступ к воде, воздуху и питательным веществам. В городах рост корней может нанести физический ущерб строениям, просто раздвинув землю.

Все глины подвержены некоторой усадке и набуханию из-за изменения содержания влаги. Те, у кого выше доля экспансивных глинистых минералов, таких как смектит, еще более склонны. Глубина усадки и набухания ограничивается зоной, в которой изменения влажности наиболее вероятны. Обычно это верхние 1,5–2 м, но может быть и до 5 м подповерхностного слоя. На глубину поражения может сильно повлиять наличие корней деревьев и трещин на поверхности.

Корни деревьев могут вызвать трещины в тротуарах и другой инфраструктуре, включая здания. БГС © УКРИ.

Серьезно могут пострадать районы с большим количеством старых домов и неглубоким фундаментом старого образца. В ряде районов Лондона было удалено большое количество уличных деревьев из-за страховых случаев, связанных с оседанием грунта. Опубликованы рекомендации по безопасному расстоянию посадки дерева от здания. Однако существующие деревья также влияют на фундамент под домами.

Многие жилые улицы обсажены деревьями. Корни деревьев растут в направлении наименьшего сопротивления и там, где они имеют лучший доступ к воде, воздуху и питательным веществам. В городах рост корней может привести к физическому повреждению строений, просто раздвигая землю. БГС © УКРИ.

Мощение подъездных дорог

Мощение ранее открытых участков земли, таких как строительство внутренних двориков и подъездных дорог, может вызвать серьезное нарушение системы увлажнения почвы.

Мощение территории материалами с низкой водопроницаемостью, такими как бетон, увеличивает сток воды и уменьшает количество дождевой воды, которая может впитаться в землю. Если покрытие отсекает инфильтрацию, многие деревья пускают свои корни глубже в землю или дальше от ствола, чтобы найти воду. Движение этих корней дерева вызовет нарушение почвы и приведет к удалению воды с большей площади вокруг дерева.

Эта ситуация может ухудшиться, так как деревья продолжают извлекать воду в течение месяцев роста, когда мало осадков. Если используется более водопроницаемый тип поверхности, такой как брусчатка, больше дождевой воды может попасть в землю и пополнить корни близлежащих деревьев.

Бетон	Глинистая почва	Асфальт	Брусчатка	Дорожное покрытие	Песчаная почва
Низкий					Высокий

Если дорожное покрытие потрескалось и раскроется из-за действия корней деревьев, большое количество воды может попасть в землю, вызывая расширение и набухание богатой глиной почвы, что может привести к повреждению пучения. Воздействие мощения будет зависеть от ряда факторов, включая:

• тип почвы
• уклон земли
• тип и размер дерева
• используемый тип дорожного покрытия

GeoSure — это продукт BGS, который дает представление об устойчивости грунта и возможности движения или оседания грунта. Он включает данные по просадочным отложениям, сжимаемому грунту, оползням (неустойчивость склонов), текучим пескам, усадкам-набуханиям и растворимым породам (растворение).

Слой усадки-вспучивания основан на свойствах как коренных пород, так и поверхностных отложений, а также учитывает участки, где коренные породы покрыты поверхностными отложениями. Полученная карта показывает области, подверженные усадке-набуханию, с потенциалом изменения объема почвы, который подразделяется на очень высокий, высокий, средний, низкий или нулевой.

Карта потенциальной опасности усадки-набухания GeoSure. БГС © UKRI.

Трехмерное картирование потенциала изменения объема, Лондон

Все глины подвержены некоторой усадке и набуханию из-за изменений содержания влаги. Те, у кого выше доля экспансивных глинистых минералов, таких как смектит, еще более склонны. Величина, на которую изменяется объем почвы по мере ее высыхания или насыщения, известна как ее потенциал изменения объема (VCP), и это, в свою очередь, отражается усадкой и набуханием почвы.

VCP указывает на способность почвы изменяться в объеме из-за изменения влажности почвы. Грунты с высоким или очень высоким VCP могут легко вызвать повреждение фундамента при небольшом изменении объема. Почвы с низким или средним VCP вряд ли расширятся или сожмутся на разрушительную величину в нормальных условиях, но могут испытать такое изменение в экстремальных условиях.

Используя данные BGS из национальной геотехнической базы данных, была создана 3D-модель для VCP формации London Clay. Это выявило существенную географическую тенденцию в VCP месторождения, подтверждающую общее увеличение пластичности с запада на восток, но также демонстрирующую тонкие тенденции с глубиной.

При изучении значений VCP для бассейнов Лондона и Хэмпшира результаты показывают значительные различия в значениях для бассейнов Лондон-Клэй и Хэмпшир.

Потенциал трехмерного изменения объема лондонской глины. БГС © УКРИ.

Избранные ссылки

Харрисон, М., Джонс, Л.Д., Гибсон, А., Купер, А., Уайлдман, Г., и Фостер С. 2009. Обзор методологии GeoSure версии 5: сжатие-набухание Внутренний отчет Британской геологической службы IR/08/092.

Джонс, Л.Д., и Хоббс, П.Р.Н. 2004. Усадка и набухание грунтов Великобритании: глины Ламбетской группы. Отчет об исследованиях Британской геологической службы RR/04/01.

Джонс, Л.Д., и Хоббс, П.Р.Н. 1998. Усадка и набухание грунтов Великобритании: Аргиллиты Мерсии. Серия технических отчетов Британской геологической службы № WN/98/14.

Джонс, Л.Д., и Хоббс, П.Р.Н. 1998. Усадка и набухание почв Великобритании: Gault Clay. Технический отчет Британской геологической службы, серия № WN/98/14.

Джонс, Л.Д., и Террингтон, Р. 2011. Моделирование потенциала изменения объема в лондонской глине. Ежеквартальный журнал инженерной геологии и гидрогеологии , Vol. 44(1), 109–122.

Мы собираем образцы каждой склонной к усадке и вздутию горной породы в Великобритании, чтобы проверить их геотехнические и минералогические свойства, а также их характеристики усадки-набухания. Со временем будет создана всеобъемлющая база данных для каждого типа породы, которая предоставит планировщикам, инженерам и домовладельцам информацию об опасностях, связанных с усадкой-набуханием.

В настоящее время исследования сосредоточены на тех типах горных пород, которые демонстрируют наибольшую восприимчивость к усадке-набуханию и, следовательно, с наибольшей вероятностью создают проблемы в городах юго-восточной Англии. Успешно завершены исследования глин группы Лиас и формаций Рединг и Голт. Текущие исследования сосредоточены на лондонской глине и глинах региона Уилд.

Мы проводим детальные геотехнические и минералогические исследования пород, которые, как известно, сжимаются, и моделируем их свойства вблизи поверхности. Это исследование лежит в основе рекомендаций, содержащихся в национальных наборах данных GeoSure, и является основой для наших ответов местным властям, компаниям и представителям общественности, которым требуется конкретная информация об опасности в их районах.

SHRINKiT

Для помощи в лабораторных испытаниях ненарушенных образцов глины мы разработали SHRINKiT — автоматизированную измерительную систему для безопасного и надежного измерения усадочных свойств грунтов.

В стандартном тесте, первоначально разработанном в 1950-х годах, использовалась жидкая ртуть. Это было не только очень опасно, но и давало ненадежные результаты.

Чтобы решить эту проблему, SHRINKiT использует автоматический лазер для измерения характера изменения объема при сушке образца на движущейся платформе. Это дает согласованные, воспроизводимые и значимые результаты и является безопасным в использовании.

Трехмерное набухание-деформация

Трехмерное набухание-деформация была разработана в BGS путем адаптации конструкции, взятой из Международного общества горной механики (ISRM). Прибор измеряет ортогональные (X, Y и Z) деформации куба глины или аргиллита, погруженного в воду и подвергнутого набуханию. Из данных рассчитывается общая объемная деформация и, при необходимости, анизотропия деформации (различные свойства в разных направлениях).

Преимущество конструкции заключается в том, что не требуются герметичные уплотнения для арматуры тензодатчиков, как показано в методе ISRM.

Оборудование для трехмерных испытаний на растяжение.

Давление набухания 1D

Глинистые образования способны оказывать значительные нагрузки на фундаменты и коммуникации при воздействии повышенного содержания воды из высушенного (сухого) состояния. Одномерное испытание давлением на набухание позволяет определить склонность этих образований к усадке-набуханию.

Автоматизированный одномерный прибор GDS для измерения давления набухания определяет набухание затопленного образца грунта с помощью датчика, а электронная система обратной связи инициирует вертикальную силу, достаточную для противодействия деформации набухания, которая прикладывается через двигатель силовой рамы. Нагрузка регистрируется, и результаты суммируются на графике зависимости давления набухания от времени.

Тест соответствует спецификациям британских стандартов испытаний на давление набухания.

 

1D Оборудование для измерения набухания

Глинистые грунты подвержены усадке и набуханию, и связанное с этим изменение объема является одной из причин оседания, которое видно, когда в наших зданиях появляются трещины.

Глинистые почвы (например, лондонская глина, которая очень чувствительна к изменению объема) встречаются во многих районах Великобритании, но наиболее распространены в районе Лондона и на юго-востоке Англии.

Если у нас дождливый день, означает ли это, что почва становится насыщенной и любые опасения по поводу оседания из-за усадки и набухания глин отпадают?

К сожалению, нет! Точно так же, когда у нас теплый солнечный день, это не означает, что почва высохнет, и в земле и в наших домах начнут появляться трещины. Осадки, температура и климат могут влиять на усадку-набухание.

Дожди

Недавнее исследование факторов, определяющих усадку и набухание глин, показало, что предшествующие два года дождей сильно влияют на насыщение грунта и, следовательно, на возможность проседания наших зданий.

Таким образом, дождливый день, даже дождливый месяц, необходимо рассматривать в контексте количества осадков за предшествующий двухлетний период , чтобы оценить потенциал усадки-набухания сегодня. Как только подсчитан двухлетний период осадков, только тогда это начинает давать нам представление о влажности в земле и подверженности усадке. Исследование позволило установить пороговые значения количества осадков, которые предполагают высокую, среднюю или низкую вероятность возникновения усадки и оседания.

Температура

Было обнаружено, что температура также оказывает влияние: более высокие температуры вызывают большее испарение и эвапотранспирацию, что приводит к дальнейшему высыханию и усадке почвы.

Изменение климата

В будущем для Великобритании предлагается более теплое и сухое лето, увеличение годовой температуры и изменчивость количества осадков. То, что сегодня считается аномальной жарой, вероятно, станет нормой в 2050-х и прохладой в 2080-х!

Путем объединения набора данных BGS GeoSure и применения сценариев UK Climate Projections (UKCP) для осадков и изменений температуры в Великобритании в следующем столетии были составлены карты для юго-востока Англии, показывающие области с различной уязвимостью к усадке-набуханию и, следовательно, к опусканию в будущем из-за изменения климата. Карты показывают, что районы с глинистыми почвами, которые сжимаются и набухают при изменении влажности, станут все более уязвимыми в грядущем столетии и далее.

Ссылки

ABI. 2018. [Интернет-поиск.] Усадка-набухание. По состоянию на 4 сентября 2020 г.

Харрисон, А. М., Плим, Дж. Ф. М., Харрисон, М., Джонс, Л. Д., и Калшоу, М. Г. 2012. Связь между возникновением усадок и вздутий и климатом на юго-востоке Англии. Труды Ассоциации геологов , Vol. 123(4), 556–575.

Хоббс, П. Р. Н., и Джонс, Л. Д. 2000. Исследование усадки глины в Британской геологической службе. Оползни, усадки и вздутия – глинистые минералы и геотехника , Совместное собрание Группы глинистых минералов Минералогического общества и Инженерной группы Геологического общества. Кейворт, Ноттингем, декабрь 2000 г.

Хоббс, П. Р. Н., Джонс, Л. Д., Киркхэм, М. П., Ганн, Д. А., и Энтвисл, Д. К., 2019. Результаты испытаний на предел усадки и их интерпретация для глинистых грунтов. Ежеквартальный журнал инженерной геологии и гидрогеологии , Vol. 52(2), 220–229.

Хоббс П.Р.Н., Джонс Л.Д., Киркхэм М.П., ​​Робертс П., Хаслам Э.П. и Ганн Д.А. 2013. Новый прибор для определения предела усадки глинистых грунтов. Геотехника , Том. 64(3), 195–203.

Хоббс, П. Р. Н., Джонс, Л. Д., Нортмор, К. Дж. , и Энтвисл, Д. С. 2000. Усадка некоторых тропических глин. 675-680 в Трудах Азиатской конференции по ненасыщенным почвам. Рахарджо, Толл, Д. и Леонг (редакторы), UNSAT-ASIA 2000, Сингапур. (Роттердам: А.А. Балкема.)

Джонс, Л. Д. 2017 . Экспансивные почвы. В Энциклопедии инженерной геологии . Бобровски, П.Т., и Маркер, М. (редакторы). (Лондон, Великобритания: Метеор Спрингер.)

Джонс, Л. Д. 2002. Усадка и набухание почв в Великобритании: оценка глин для процесса планирования. Earthwise , выпуск 18, Британская геологическая служба.

Джонс, Л. Д. 2004 г. Взламывание рынка недвижимости. Планета Земля , осень 2004 г., стр. 30–31.

Джонс, Л.Д., и Джефферсон, И. 2012. Экспансивные почвы. 413–441 в руководстве ICE по геотехническому проектированию. Том 1, инженерно-геологические принципы, проблемные грунты и исследование участка . Берланд, Дж. (редактор) (Лондон, Великобритания: ICE Publishing.)

Джонс, Л. Д., и Террингтон, Р. 2011. Моделирование потенциала изменения объема в лондонской глине. Ежеквартальный журнал инженерной геологии и гидрогеологии , Vol. 44(1), 109–122.

Джонс, Л. Д., Джефферсон, И., и Бэнкс, В. 2020. Набухание и усадка почвы. 223–242 в Геологические опасности в Великобритании: их возникновение, мониторинг и смягчение последствий . Специальные публикации по инженерной геологии 29. Джайлз, Д. П., и Гриффитс, Дж. С. (редакторы). (Лондон, Великобритания: Геологическое общество.)

Джонс, Л. Д., Ли, К. А., и Халберт А. 2017. Подземное пространство Лондона пользуется большим спросом. Тоннели и туннелирование .

Лу, П., Розенбаум, М.С., и Джонс, Л.Д. 2000. Фрактальное поведение размера частиц и его последствия для описания изменения объема в глинах. Оползни, усадки и вздутия – Конференция по глинистым минералам и геотехнике , Совместное собрание группы глинистых минералов Минералогического общества и инженерной группы Геологического общества. Кейворт, Ноттингем, декабрь 2000 г.

Нельсон, Дж. Д., и Миллер, Д. Дж., 1992. Экспансивные грунты — проблемы и практика проектирования фундаментов и дорожных покрытий. (Уайли, Нью-Йорк, США: Департамент гражданского строительства, Университет штата Колорадо.)

Контактный телефон:

Если вы хотите узнать больше, свяжитесь с Ванессой Бэнкс.

Прогноз пучения в естественных ненасыщенных расширяющихся отложениях грунта под слабонагруженной конструкцией

Адем Х.Х., Ванапалли С.К. (2013a) Конститутивный подход к моделированию для оценки 1 — D пучение относительно времени для расширяющихся грунтов. Int J Geotech Eng 7(2):199–204

Статья Google Scholar

Адем Х.Х., Ванапалли С.К. (2013b) Прогноз модуля упругости уплотненных ненасыщенных расширяющихся грунтов. Int J Geotech Eng. Статья представлена ​​для возможной публикации, регистрационный номер IGE608

Benson CH (2007) Моделирование ненасыщенного потока и взаимодействий с атмосферой. В: Шанц Т. (ред.) Теоретическая и численная механика ненасыщенных грунтов, т. 113. Springer, Берлин, стр. 187–201

Глава Google Scholar

Бонхофф Г.Л., Огорзалек А.С., Бенсон К.Х., Шакелфорд К.Д., Апивантрагун П. (2009) Полевые данные и прогнозы водного баланса для монолитного покрытия в полузасушливом климате. J Geotech Geoenviron 135(3):333–348

Статья Google Scholar

Briaud JL, Zhang X, Moon S (2003) Метод испытания на усадку по содержанию воды для прогнозирования усадки и набухания. J Geotech Geoenviron ASCE 129(7):590–600

Артикул Google Scholar

Дафалла М.А. (2012) Влияние условий укладки на набухание переменных глин. Geotech Geol Eng 30(6):1311–1321

Статья Google Scholar

Fayer M (2000) UNSAT-H Версия 3.0: ненасыщенная почвенная вода и модель теплового потока — теория, руководство пользователя и примеры. Отчет № ПННЛ-13249. Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, Ричленд, Вашингтон,

Фредлунд Д.Г. (1987) Прогнозирование и характеристики конструкций на экспансивных грунтах. В: Материалы международной конференции по прогнозированию и производительности в геотехнической инженерии, Калгари, Канада, стр. 51–60

Фредлунд Д.Г., Моргенштерн Н.Р. (1976) Определяющие соотношения для изменения объема в ненасыщенных грунтах. Can Geotech J 13(3):261–276

Артикул Google Scholar

Фредлунд Д.Г., Рахарджо Х. (1993) Механика грунта для ненасыщенного грунта. Wiley, Нью-Йорк

Книга Google Scholar

Фредлунд Д.Г., Син А. (1994) Уравнения для характеристической кривой почва-вода. Can Geotech J 31(4):521–532

Артикул Google Scholar

Фредлунд Д.Г., Хасан Дж. У., Филсон Х.Л. (1980) Прогнозирование полного подъема. В: Материалы 4-й международной конференции по обширным почвам, Денвер, стр. 1–17 9.0003

Geo-Slope (2007) Моделирование вадозной зоны с помощью VADOSE/W 2007: инженерная методология. Geo-Slope International Ltd, Калгари

Google Scholar

Hamilton JJ (1963) Объемные изменения в ненарушенных профилях глины в западной Канаде. Can Geotech J 1(1):27–42

Артикул Google Scholar

Гамильтон Дж. Дж. (1969) Влияние окружающей среды на работу мелкозаглубленных фундаментов. Кан Геотех J 6(65):65–80

Артикул Google Scholar

Holtz WG, Gibbs HJ (1954) Инженерные свойства расширяющихся глин. В: Труды ASCE, том 80, выпуск 516, стр. 1–28

Hung VQ (2003) Несвязанные и связанные решения проблем изменения объема в расширяющихся грунтах. Диссертация, Департамент гражданского строительства, Университет Саскачевана, Саскатун, Саск

Хунг В.К., Фредлунд Д.Г. (2001) Прогнозирование качки с использованием общего решателя уравнения в частных производных. В: Материалы международной конференции по компьютерным методам и достижениям в геомеханике, Тусон, Аризона, стр. 813–818 9.0003

Хунг В.К., Фредлунд Д.Г. (2004) Прогноз одно-, двух- и трехмерного пучения в расширяющихся грунтах. Can Geotech J 41(4):713–737

Артикул Google Scholar

Хунг В.К., Фредлунд Д.Г. (2006) Проблемы моделирования пучения в расширяющихся грунтах. Can Geotech J 43(12):1249–1272

Артикул Google Scholar

Jones DE, Holtz WG (1973) Обширные почвы — скрытое бедствие. Гражданская инженерия 43(8):49–51

Google Scholar

Krohn JP, Slosson J (1980) Оценка обширных почв в Соединенных Штатах. В: Материалы 4-й международной конференции по обширным грунтам, Денвер, стр. 596–608

Леонг Э.К., Рахарджо Х. (1997) Функции проницаемости для ненасыщенных грунтов. J Geotech Geoenviron Eng ASCE 123(12):1118–1126

Статья Google Scholar

Lytton RL (1994) Прогноз движения в расширяющихся глинах. В: Труды конференции по урегулированию ’94, Колледж-Стейшн, Техас, Специальное геотехническое издание, ASCE, Нью-Йорк, том 2, выпуск 40, стр. 1827–1845

Нельсон Д.Д., Чао К.С., Овертон Д.Д., Шаут Р.В. (2011) Расчет пучения фундаментов глубоких свай. В: Материалы 5-й Азиатско-Тихоокеанской конференции по ненасыщенным почвам: теория и практика, Паттайя, Таиланд, стр. 59–74

.

Oh WT, Vanapalli SK, Puppala AJ (2009) Полуэмпирическая модель для прогнозирования модуля упругости ненасыщенных грунтов. Can Geotech J 46(8):903–914

Артикул Google Scholar

Овертон Д. Д., Чао К.С., Нельсон Д.Д. (2006) Прогноз временной скорости пучения для расширяющихся грунтов. В: Proceedings of GeoCongress 2006, ASCE, Atlanta

Puppala AJ, Cerato A (2009) Проблемы разрушения пучения в химически обработанных сульфатных материалах. Гео-Страта 10(2):28–30 32

Google Scholar

Shuai F (1996) Моделирование измерений давления набухания на расширяющихся грунтах. Диссертация, Университет Саскачевана, Саскатун, Саск

Симунек Дж., Сейна М., ван Генухтен М. (1999) Программный пакет HYDRUS-2D для моделирования двумерного движения воды, тепла и нескольких растворенных веществ в средах с переменной насыщенностью. Версия 2.0. IGWMC-TPS-53, Международный центр моделирования подземных вод, Колорадская горная школа, Голден, Колорадо

Soil Vision Systems Ltd (2007 г.) Руководство пользователя SVFlux. SoilVision Systems Ltd., Саскатун

Google Scholar

Стейнберг М. (1998) Геомембраны и контроль расширяющихся грунтов в строительстве. Макгроу-Хилл, Нью-Йорк

Google Scholar

Terzaghi K (1926) Механика адсорбции и набухания гелей. В: Монография 4-го коллоидного симпозиума, Chemical Catalog Company, Нью-Йорк, стр. 58–78 9.0003

Группа ненасыщенных почв (1996 г.) Руководство пользователя SoilCover. Версия 3.0. Группа ненасыщенных почв, Университет Саскачевана, Саскатун, SK

Vanapalli SK, Adem HH (2013) Простой подход к моделированию для оценки деформационного поведения естественных расширяющихся грунтов с использованием модуля упругости в качестве инструмента. В кн.: 5-я конференция БИОТ по поромеханике. Венский технологический университет, Вена, Австрия

Ванапалли С.К., Лу Л. (2012) Современный обзор 1 — D методы прогнозирования пучения для расширяющихся грунтов. Int J Geotech Eng 6(1):15–41

Статья Google Scholar

Vanapalli SK, Oh WT (2010) Модель для прогнозирования модуля упругости ненасыщенных почв с использованием характеристической кривой почва-вода.