Грунтовые воды и их влияние на грунты основания

Грунтовые воды и их влияние на грунты основания

Грунтовые воды и их влияние на грунты основания. Грунтовые воды опасны не только тем, что в теплое время года намокание также вызывает резкое снижение физико-механических свойств почв по сравнению с сухим или умеренно влажным состоянием. Да и для самих построек грунтовые воды — не лучший сосед, давайте разберемся, почему.

1. Влияние грунтовых вод на свойства грунтов основания

Все связные дисперсные почвы (суглинки, суглинки, супеси) ухудшают свои физико-механические свойства с повышением влажности. При невысокой влажности глинистые почвы плотные. По мере увеличения влажности глинистых грунтов они переходят в пластичное состояние, удельная связь z и угол внутреннего трения φ естественным образом уменьшаются, что вызвано ослаблением структурных связей и смазывающим действием воды на контакты частиц. При дальнейшем повышении влажности содержание влаги обычно достигает предела текучести, и почва разжижается, превращаясь в вязкую жидкость.

Глинистые грунты теряют многие свои прочностные свойства при повышении влажности, вплоть до жидкого состояния.

Не липкие рассыпанные грунты (песок, измельченные грунты) меньше подвержены влиянию влаги, потому что у них почти нет удельного трения, а трение между частицами во многом обусловлено формой и характером их поверхности. Однако присутствие воды в таких грунтах все же снижает внутреннее трение до 20%.

Влага в меньшей степени влияет на пески и крупнозернистые почвы, но также отрицательно влияет на грунтовые воды, уменьшая внутреннее трение до 20%.

Твердый компонент почвы может содержать водорастворимые минералы, такие как гипс, кальцит, каменная соль и т. Д., А также органические вещества, которые растворяются под воздействием грунтовых вод, ослабляя структурные связи или создавая пустоты.

Кроме того, существуют специфические почвы, которые не должны контактировать с водой, то есть рыхлые и набухающие почвы.

Набухающие почвы имеют крупные поры (макропоры) и низкую влажность, а в сухом состоянии мало чем отличаются от обычных глинистых почв. Однако после замачивания они быстро впитываются, теряют свои структурные связи и под нагрузкой внезапно сжимаются за счет схлопывания пор проседание. Иногда общая просадка фундамента может быть очень большой — до одного метра и более.

Набухающие почвы глинистые почвы с высоким содержанием гидрофильных глинистых минералов и низкой влажностью в естественном состоянии. Влага, попадающая в набухающие почвы, поглощается поверхностью частиц глины, образуя слой гидратов. Когда частицы изначально расположены относительно близко друг к другу, оболочки гидратов раздвигаются, заставляя почву расширяться в объеме и поднимать поверхность почвы (почти как волна мороза).

2. Агрессивность грунтовых вод

Большая часть подземных вод является агрессивной средой для стальных конструкций, а это означает, что погруженные в них конструкции разрушаются за относительно короткое время: от 1 до 10 лет или даже быстрее.

Точно так же грунтовые воды разрушительно действуют на бетонные и железобетонные конструкции с определенным химическим составом. Подземные воды, которые могут повредить цементный бетон и раствор, называются агрессивными водами. Их агрессивность зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попадают в воду из подземных природных отложений или из промышленных отходов. Вот почему везде агрессивные воды.

Агрессивность грунтовых вод по отношению к бетону оценивается на основе содержания бикарбонатной щелочности, pH, свободной угольной кислоты CO2, солей магния (выраженных в виде ионов Mg),щелочные основания (преобразованные в ионы K и Na), сульфаты (преобразованные в ионы SO4), щелочные основания (хлориды, сульфаты, нитраты). Все эти показатели определяются в лаборатории при геотехнических испытаниях.

Вода, содержащая даже небольшое количество вредных веществ, может оказаться опасной для бетона, так как все больше и больше вредных загрязнителей влияют на бетон из-за непрерывного движения воды в земле. Поэтому химический анализ воды следует проводить в рамках инженерно-геологических изысканий.

Вся вода содержит углекислый газ (CO2) даже в следовых количествах.

Он может быть связанным (неактивным, не может вступать ни в какие новые соединения) и свободным (активным). Связанный углекислый газ безвреден для бетона. Свободный (определяемый как агрессивный) диоксид углерода реагирует с бетонной известью с образованием водорастворимых солей.

В сильно загрязненной воде в присутствии свободной двуокиси углерода (CO2), сульфатов (SO4) и хлоридов (Сл) и оксида магния (MgO) при взаимодействии с бетоном образуются растворимые соли, и, следовательно, агрессивность воды зависит от совокупности этих загрязнителей.

В относительно чистой воде, в отсутствие хлора (Cl) и свободного диоксида углерода (CO2), в присутствии солей магния (MgO) и натрия (NaO) менее 60 мг / л растворы гипса вредны, поскольку они приводят к к комплексу солеобразования («цементная палочка»), которые увеличиваются в объеме и разрушают бетон. Загрязнение азотной и азотной кислотами и аммиаком очень вредно. Напротив, кремниевая кислота в любом количестве безвредна. В зависимости от степени воздействия на водные конструкции они делятся на: неагрессивные, малоагрессивные, умеренно агрессивные и очень агрессивные ( СП 28.13330.2012.

Защита строительных конструкций от коррозии.

Агрессивность грунтовых вод зависит не только от концентрации вредных веществ, но и от коэффициента фильтрации почвы (скорости, с которой вода проходит через землю).

Агрессивное воздействие грунтовых вод зависит от водопроницаемости (фильтрации) окружающей почвы — чем выше проницаемость почвы, тем агрессивнее она будет для конструкции. Для повышения стойкости бетона к агрессивному воздействию жидкого агента используются: сульфатостойкие цементы, более плотный бетон с классами водостойкости W6, W8, W10 и выше, гидроизоляция поверхности конструкции, отвод воды. (см. п. 5.3, 9.3 и дополнительные таблицы SP 28.13330.2012)

3. Водоносные горизонты и верховодка

Часто под землей находится несколько водоносных горизонтов: 2, 3 и более.

Вода задерживается за счет просачивания с поверхности над водоносными горизонтами (в основном — тяжелые глины) и накапливается в водопроницаемых слоях (крупнозернистых, песчаных), которые в данном случае называются водоносными горизонтами. Если водоносный горизонт находится ниже водоносного горизонта, вода в нижнем водоносном горизонте часто находится под давлением вышележащих слоев. Если в верхнем слое сделать траншею, вода под давлением будет поступать снизу и подниматься выше исходного уровня.

Эта вода называется водой под давлением, и уровень, до которого она поднимается, является фиксированным уровнем грунтовых вод. Этот уровень должен быть определен во время инженерно-геологических изысканий и включен в проект.

4. Уровень грунтовых вод

Уровень грунтовых вод — это ограниченный рельефом местный участок водонасыщенной земли над водоносным горизонтом (глина, мерзлый грунт). Как правило, уровень грунтовых вод имеет небольшую поверхность и небольшую толщину, и залегает близко к поверхности, над уровнем грунтовых вод. Уровень воды в грунтовых водах сильно реагирует на приток атмосферной воды.

Уровень грунтовых вод (УГВ) — глубина относительно поверхности земли или высота свободного зеркала грунтовых вод в скважине или колодце. Предполагается установившееся состояние, которое остается неизменным не менее 30 минут].

Самый точный способ определения уровня грунтовых вод — бурениеили рытье ямы (траншеи) до появления свободной водной поверхности («зеркала») с дальнейшим углублением на 0,5-1,5 м.

Уровень грунтовых вод не является горизонтальной поверхностью и обычно изменяется вместе с рельефом, повторяя его в сглаженной форме — по мере увеличения рельефа уровень грунтовых вод тоже повышается, хотя и в меньшей степени.

В случае наличия открытых водоемов на данном участке уровень грунтовых вод вблизи водоема совпадает с суточной поверхностью открытых вод и изменяется с нею, а по удалению от водоема отличается в большей или меньшей степени.

В течение года уровень грунтовых вод тоже не стоит на месте и постоянно меняется. Самый высокий уровень грунтовых вод в широтах со значительным скоплением снега зимой связан с проникновением талого снега весной. Второй, менее выраженный, высокий уровень ограничен осенним сезоном дождей. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы.

После зимнего минимума уровень грунтовых вод быстро поднимается по мере таяния снега. Продолжительность весеннего максимума часто не превышает 10 дней.

  • Изменения топографии участка во время строительства и планировки земель могут нарушить естественные процессы перераспределения и вытеснения грунтовых вод, и, таким образом,
  • изменить уровень грунтовых вод. Основные антропогенные нарушения:

Нарушение поверхностного стока атмосферных вод — ручьи много лет текли в одном месте, а потом при строительстве все было перекопано, площадь приподнята и в результате соседние участки стали погружаться в воду. Это явление довольно распространенное.

5. Максимальный прогнозный (расчетный) УГВ

Экранирование земной поверхности на большой площади. Впоследствии под замкнутым пространством накапливается влага и повышается влажность основания.

Подземные воды находятся в постоянном движении, хотя движение медленное и невидимое для человеческого глаза, но оно непрерывно как по вертикали, так и по горизонтали по направлению к областям разгрузки (водоемы, низины, реки и т. Д.).

Расчетный уровень грунтовых вод должен быть максимальным весной и осенью, а также, если имеются данные, в конце зимы.

При необходимости получить расчетный уровень грунтовых вод следует обращаться к нормативной литературе. Например, «Приложение к СНиП 2.05.02-85« Проектирование методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна »пункт 3.

6. Капиллярное поднятие грунтовых вод

Расчеты сложны, и я не буду их здесь приводить. Подчеркну только, что во время геолого-инженерных изысканий в отчетах обычно указывается, что уровень грунтовых вод может измениться на +/- 1,0 м по отношению к положению, полученному во время изысканий. Реже колебания составляют +/- 0,5 или +/- 1,5 м.

[Таким образом, как правило, предполагается, что расчетный уровень грунтовых вод на 1,0 м выше, чем полученный при геодезических измерениях].

Не только грунт ниже уровня грунтовых вод насыщен водой, но и определенная толщина грунта выше — это капиллярный слой грунтовых вод] За толщину капиллярного слоя воды принимается расстояние от уровня грунтовых вод на свободной поверхности (в лунке) до точки, где влажность глинистого грунта не превышает уровень влажности на границе прокатки. [Влажность на границе цилиндров WР

соответствует влажности, при которой почва теряет пластичность и становится твердой. Предел прокатки качественно соответствует условию, когда раскатанный из грунта пучок диаметром до 3 мм начинает распадаться на куски длиной до 1 см].

Толщина слоя капиллярного подъема определяется как «бортик» наледи над уровнем грунтовых вод. Эта кромка зависит от состава и состава почвы в естественных условиях, а ее толщина варьируется от 0,3 до 3,5 м в зависимости от степени дисперсности почвы.

Капиллярный подъем почвенной воды обусловлен поверхностной энергией минеральных частиц почвы и, следовательно, зависит от них.удельная поверхность. Например, в круглых и средних песках удельная поверхность частиц относительно невелика, поэтому в этих песках практически отсутствует капиллярный подъем воды и, следовательно, отсутствуют морозные деформации (их называют незамерзающими. почвы).

Мелкие и пыльные пески состоят из более мелких частиц, чем крупнозернистые пески, и из-за взаимодействия удельной поверхности минеральных частиц с водой капиллярный подъем в естественных условиях наблюдается на высоте от 0,3 до 0,5 м. В песчаных глинах капиллярный подъем происходит от 0,5–1 м, в суглинке — 8212 до 1,5 м, в суглинке — 8212 до 3 м.

7. Искусственное снижение уровня грунтовых вод (дренаж, водопонижение)

Скорость движения воды по капиллярам намного медленнее, чем скорость подъема уровня грунтовых вод, и обычно гребень капилляров отстает от изменений уровня грунтовых вод.

Не все подземные воды имеют естественное происхождение. В случае нехватки воды локально насыщенные почвы при замерзании разбухают неравномерно, нанося серьезный ущерб зданиям и сооружениям.

Для многих домовладельцев и владельцев частных домов с подвалом очень актуален вопрос понижения уровня грунтовых вод. Как справиться с высоким уровнем грунтовых вод? — Необходимо провести дренаж.

Дренаж может быть различных видов: горизонтальная система дренажных труб, вертикальный дренаж с помощью колодцев или колодцев, открытый дренаж с помощью каналов и фладров и даже создание искусственных водоемов. Отвод воды может быть естественным или принудительным — с помощью насосов.

[Дренаж в строительстве — в переводе на русский означает отвод / слив воды. Иногда под дренажем понимается удаление воды с поверхности, но чаще это дренаж грунтовых вод. Его также можно заменить термином «дренаж»].

Главное при создании слива — иметь место для слива воды — обязательно иметь место, где вода может отводиться из канализации в течение длительного периода времени. Дренажные воды могут быть направлены: в дренажную канаву на границе участка (если таковая имеется) и в ближайший водоем (если он не имеет рыболовного значения).

Сточные воды могут сбрасываться: в дренажную канаву за границей участка (при наличии), в ближайший водоем (если он не имеет рыболовной ценности), в ливневую канализацию (при наличии), в сторону низкой местности (при наличии). в наличии и соседей там нет).

Глинистые почвы снижают свои прочностные свойства до тех пор, пока они не станут жидкими при повышении влажности. Пески и крупнозернистые почвы меньше подвержены влиянию влаги, но также подвержены влиянию грунтовых вод.

В течение года уровень грунтовых вод не стоит на месте и постоянно меняется. Самый высокий уровень грунтовых вод наблюдается чаще всего весной, реже осенью. Самый низкий уровень наблюдается летом и в конце зимы. Как правило, следует принимать проектный уровень грунтовых вод на 1,0 м выше измеренного при испытаниях. Однако не только грунт ниже уровня грунтовых вод насыщен водой, но и определенная толщина грунта над ним представляет собой капиллярный слой грунтовых вод, толщина которого, в зависимости от типа грунта, может достигать 3,5 м. Подземные воды в большинстве своем являются агрессивной средой для стальных конструкций, и довольно часто грунтовые воды оказывают разрушительное воздействие на бетонные и железобетонные конструкции. Выводы высокий уровень грунтовых вод негативно сказывается на свойствах большинства грунтов фундамента и часто агрессивно влияет на саму конструкцию фундамента, а также серьезно мешает строительным работам, поэтому их не стоит называть желанным гостем. При проектировании и строительстве необходимо оплатить это обстоятельство, возможно, необходимо решить