Влияние подземных вод на строительные свойства грунтов и на фундаменты

§ 10. Подземные воды и их влияние на строительные свойства грунтов и на фундаменты

К подземным водам относятся все воды земной коры, находящиеся ниже поверхности грунта и дна поверхностных водоемов и водотоков.

В связи с неблагоприятным воздействием подземных вод на несущую способность грунтовых оснований и материалы подземных конструкций необходимо при проектировании и строительстве фундаментов учитывать возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации объектов. В первую очередь к этим неблагоприятным факторам относятся следующие: естественные сезонные и многолетние колебания уровня подземных вод; возможное изменение уровня подземных вод по технологическим причинам; увеличение агрессивности подземных вод по отношению к материалам подземных конструкций и возрастание коррозионной активности грунтов, обусловливаемые технологическими особенностями производства.

В грунтах содержится вода связанная, свободная, в виде пара, а при отрицательных температурах и в виде льда.

Связанная вода (гигроскопическая и пленочная) удерживается в грунте силами притяжения молекул воды к частицам грунта. Эти силы, весьма значительные на поверхности частиц грунта, быстро убывают по мере удаления от нее и на расстоянии 0,5 мкм практически уже не действуют. Первые слои молекул, прочно удерживаемые на поверхности частиц грунта, образуют гигроскопическую воду. Предельная гигроскопическая влажность, т. е. наибольшая влажность грунта, содержащего только гигроскопическую воду, доходит в песках до 1 % (по массе) и в глинах до 17%. Дальнейшее увеличение объема воды в грунте приводит к образованию пленочной воды. При увеличении толщины пленки более 0,5 мкм образуется свободная вода.

Различают два вида свободной воды: гравитационную и капиллярную. Гравитационная вода перемещается в грунте под действием силы тяжести. Обычно, когда упоминают подземные воды, имеют в виду именно гравитационную воду. Капиллярная вода поднимается по капиллярным порам грунта выше уровня гравитационной воды и удерживается там благодаря силам капиллярного натяжения. Высота подъема капиллярной воды зависит от диаметра поперечного сечения капилляров и от материала твердых частиц грунта; при малых диаметрах (порядка 0,005 мм) она достигает нескольких метров.

Содержание в порах грунта водяного пара обусловлено испарением воды. Вода в виде льда заполняет поры грунта при отрицательных температурах и образует отдельные включения, прослойки, линзы.


Рис 1.9. Условия движения гравитационной воды

Свободная гравитационная вода перемещается в грунте из зоны с большим напором (давлением) в зону с меньшим напором. Условия, при которых происходит движение гравитационной воды, показаны на рис. 1.9. На участке длиной l, см, разность напоров составляет Н1 — Н2, см, а на единице длины участка падение напора определяется выражением
i=(H1-H2)/l
Величину i называют гидравлическим градиентом.

Французский инженер А. Дарси на основе проведенных им исследований установил, что скорость v, см/с, ламинарного (происходящего параллельными струйками без завихрений) движения воды в грунте прямо пропорциональна гидравлическому градиенту i:
v=ki.

Коэффициент пропорциональности k, см/с, в формуле называется коэффициентом фильтрации. Он численно равен скорости движения воды в грунте при гидравлическом градиенте i=1.

Коэффициент фильтрации, k, см/с, являющийся характеристикой водопроницаемости грунта, имеет примерно следующие значения:
для песков. 10 -2 —10 -4
»супесей и суглинков . 10 -3 —10 -8
»глин. 10 -7 —10 -10
Грунты с коэффициентом фильтрации k 3 , проходящей в единицу времени через сечение грунта A, см (площадь пор и частиц). Скорость фильтрации не равна действительной скорости движения воды, для вычисления которой расход следует относить к части сечения грунта, занятой только порами.

Формула А. Дарси справедлива при скоростях фильтрации, не превышающих критической скорости, после которой движение подземной воды приобретает турбулентный (вихревой) характер.

Приток воды в грунт, ее сток и испарение меняются, в связи с чем не сохраняется постоянным и уровень подземных вод. На этот уровень оказывают влияние не только естественное изменение режима подземных вод, но и осуществление некоторых технических мероприятий, например, планировка территории, ее асфальтирование, устройство дренажей, ливневой канализации и т. п.

Повышение уровня подземных вод ухудшает строительные свойства грунтов: влажность грунта увеличивается, его «скелет» оказывается взвешенным в воде, силы трения и сцепления между частицами грунта уменьшаются, пористость грунтов возрастает — глинистых вследствие их набухания, а песчаных из-за взрыхления под воздействием гидродинамического давления, возникающего при быстром подъеме воды. При подъеме воды выше отметки заложения подошвы фундамента давление последнего на основание уменьшается, что может привести к сдвигу или опрокидыванию фундамента. Это обстоятельство необходимо учитывать при проектировании сооружений.

Понижение уровня подземных вод, как правило, улучшает строительные свойства грунтов. Однако если оно происходит после возведения сооружений, то связанное с ним дополнительное уплотнение грунтов может повлечь за собой неравномерные их осадки. Понижение уровня подземных вод особенно опасно при фундаментах с деревянными сваями, которые не гниют, лишь целиком находясь в воде.

При скорости движения подземной воды, превышающей критическую, фильтрационным потоком вымываются частицы грунта (сначала самые мелкие, а потом и более крупные). Постепенный вынос таких частиц приводит
к разрыхлению грунта. Это явление, называемое механической суффозией, часто наблюдается в основаниях гидротехнических сооружений, характеризуемых большими перепадами напоров воды. Механическую суффозию можно наблюдать и при разработке котлованов, бурении, осуществлении дренажа.

Подземные воды, фильтруясь через грунт и растворяя различные соли и газы, иногда приобретают способность разрушать цементные растворы (вызывать коррозию бетона). Такие воды называются агрессивными. При одном и том же составе агрессивная вода разрушает бетон тем быстрее, чем с большей скоростью она движется; наиболее опасны агрессивные воды, фильтрующиеся под напором через бетон.

Для устранения вредного действия агрессивных вод применяют специальные цементы (для бетона фундамента). При сооружении фундамента из металлических свай следует учитывать возможность коррозии металла, которая при определенном составе воды может существенно снизить несущую способность конструкции.

Источник:
http://www.stroitelstvo-new.ru/fundament/svojstva_gruntov_6.shtml

Влияние грунтовых вод на устойчивость и прочность основания

Изменение уровня грунтовых вод после возведения сооружения может резко понизить прочность основания и вызвать серьезные деформации сооружения в следующих случаях:

· при наличии в грунте легкорастворимых в воде веществ грунт с течением времени может резко изменить свои свойства и разрушиться; этого можно опасаться, когда химическим анализом установлено присутствие в грунтовой воде большого количества минеральных веществ. Поэтому во всех таких случаях необходимо обстоятельно изучить состав грунта и определить мероприятия, устраняющие возможность его разрушения;

· при расположении сооружения на мелких и пылеватых рыхлых песках, которые под давлением текут вместе с водой. Такие грунты называются плывунами. Если грунтовые воды имеют выход на поверхность (например, в месте резкого изменения рельефа, при отрытии котлована или шурфа и т. д.), возникает опасность выноса частиц грунта из-под проектируемого сооружения или из-под зданий, расположенных рядом с котлованом.

Поэтому при проектировании сооружения на плывуне необходимо специальными исследованиями установить пределы распространения плывунов, возможность выноса их в местах резких переломов поверхности рельефа, характер и рельеф подстилающих грунтов, направление и скорость движения грунтовых вод. На основании этих данных в каждом конкретном случае особо решается вопрос о выборе допускаемого давления на плывун с учетом влияния, которое будет оказано этим давлением на уровень и движение грунтовых вод. Одновременно устанавливаются мероприятия, устраняющие возможность выноса грунта из-под сооружения;

· по всей стране довольно сильно распространены особые глинистые грунты, которые, находясь под нагрузкой в сухом состоянии, ничем не отличаются по характеру работы от других глинистых грунтов, но при прохождении сквозь их толщу воды сразу резко теряют устойчивость. Такие грунты называются лёссовидными, или просадочными. Как показала строительная практика, лёссовидные грунты могут служить основанием для сооружения, если устранена возможность замачивания их.

Агрессивность грунтовых вод

Грунтовые воды, способные разрушать цементные бетоны и растворы, называются агрессивными. Агрессивность их зависит от химического состава растворенных в них солей и кислот. Эти вещества попадают в воду из подземных естественных залежей или из отбросов некоторых производств. Поэтому агрессивные воды встречаются повсеместно. Вода даже с малым количеством вредных веществ может оказаться опасной для бетона, так как вследствие непрерывного движения воды на бетон действуют все новые и новые частицы вредных примесей. Поэтому всегда следует производить химический анализ воды. Во всякой воде имеется, хотя бы в ничтожном количестве, углекислота (СО2). Она может быть связанной (неактивной, неспособной вступать в какие-либо новые соединения) и свободной (активной). Связанная углекислота для бетона безвредна. Свободная углекислота вступает в реакцию с известью бетона и образует растворимые в воде соли. В сильно загрязненной воде, при наличии в ней и свободной углекислоты (СО2), и сульфатов (S04), и хлоридов (Сl), и окиси магния (MgO), путем взаимодействия с бетоном образуются растворимые соли, и потому агрессивность воды зависит от совокупности всех этих примесей. В сравнительно чистой воде при отсутствии хлора (Cl) и свободной углекислоты (СО2), при наличии солей магния (MgO) и натрия (NaO) в количестве, меньшем 60 мг/л, вредны растворы гипса, так как они ведут к образованию сложных солей («цементная бацилла»), которые увеличиваются в объеме и потому разрушают бетон. Весьма вредны примеси азотной и азотистой кислот и аммиака. Наоборот, кремнекислота в любом количестве безвредна.

3.6. Влияние физических и механических характеристик
на строительные свойства грунтов

Характерные свойства грунтов длительное время воспринимать внешние нагрузки при деформациях оснований, не препятствующих нормальной эксплуатации зданий и сооружений, называют их строительными свойствами.

Под действием внешней нагрузки в грунте происходит уплотнение – уменьшение объема пор в результате переупаковки минеральных частиц, а также их взаимного перемещения. Процессы деформаций осложняются из-за наличия сил сцепления между отдельными минеральными частицами и содержания в порах грунта воды, находящейся во взаимодействии с этими частицами.

Крупнообломочные грунты под нагрузкой уплотняются мало. Их несущая способность велика, что объясняется высоким сопротивлением сдвигу. Кроме того, они обладают высокой водопроницаемостью и слаборазмываемы. Насыщение водой практически не оказывает влияния на их строительные свойства.

Несущая способность песков, состоящих из отдельных, не связанных между собой зерен, определяется сопротивлением их сдвигу. Она тем больше, чем шероховатее и крупнее зерна и чем более плотно они расположены. Увлажнение песков приводит к уменьшению их несущей способности, причем влияние этого фактора повышается с уменьшением крупности песков.

Под действием давления сооружения на водонасыщенные песчаные грунты происходит отжатие воды из пор и уменьшение их объема, а следовательно, осадка основания. Песчаные грунты обладают высокой водопроницаемостью, в связи с чем отжатие воды из пор и осадка основания происходят за короткий период. Это является ценным свойством песчаных оснований, так как осадка сооружений происходит преимущественно в процессе строительства, что улучшает условия эксплуатации сооружений.

Читайте также  Выгребная яма близко к фундаменту

Важной характеристикой строительных свойств песков является угол внутреннего трения φ. Он возрастает с увеличением их плотности, размеров, твердости и угловатости частиц и уменьшается с повышением влажности, а также при сотрясениях, возникающих при сильных землетрясениях, взрывах и воздействии вибрации. Угол внутреннего трения песка изменяется в зависимости от его плотности от 25 до 45° при средних значениях 30 – 35°.

Плотность сложения сыпучих грунтов имеет первостепенное значение для оценки их строительных свойств при выборе оснований сооружений. О плотности сложения можно судить по коэффициенту пористости грунта е. Чем больше изменение этого коэффициента в заданном диапазоне изменения давления, тем большей сжимаемостью обладает грунт.

В глинистых грунтах, кроме свободной воды, содержится связанная вода, покрывающая отдельные частицы. При увлажнении грунтов пленки связанной воды утолщаются, расстояния между частицами увеличиваются, грунт набухает и переходит из твердого состояния (твердой консистенции) в пластичное (тестообразное), а затем и в текучее, т. е. приобретает свойства вязкой жидкости. Такие переходы сопровождаются резким падением несущей способности грунтов. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании и возведении фундаментов сооружений.

Значения характеристик сдвига глинистых грунтов изменяются в широких пределах. Они во многом зависят от их структуры, влажности, гранулометрического и минералогического составов и пр. Степень уплотнения глинистых грунтов характеризуется их консистенцией, т. е. способностью противостоять пластическому изменению формы.

Осадка глинистых грунтов под нагрузкой продолжается в течение длительного времени (годы и даже десятилетия), что объясняется малой водопроницаемостью таких грунтов (особенно глин), затрудняющей отжатие воды из их пор. С этим приходится считаться при использовании глин в качестве оснований сооружений.

На строительные свойства глинистых грунтов отрицательно влияет также низкая температура. При замерзании воды в грунте происходит его пучение (подъем поверхности), что может повлиять в неблагоприятном отношении на устойчивость фундаментов.

Модуль деформации грунтов может изменяться в больших пределах. Для грунтов, используемых в качестве естественных оснований, его значения в зависимости от крупности и плотности сложения песков и консистенции глинистых грунтов колеблются примерно от 5 до 50 МПа, а иногда и больше.

В общей деформации грунтов упругие деформации носят линейный характер, а остаточные – нелинейный. Для плотных или обладающих большой структурной прочностью грунтов первостепенное значение имеют упругие деформации. Для таких грунтов прогноз осадок методами теории упругости дает наибольшее совпадение с фактическим состоянием. Наоборот, чем меньше структурная прочность грунтов или чем меньше плотность сложения, тем большее значение приобретают остаточные деформации и тем больше будет отклонение прогнозируемых осадок от фактических.

Источник:
http://infopedia.su/10x3fe9.html

Подземные воды

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

Библиотека

Грунтовые воды

Грунтовые воды
влияние подземных вод
состояния воды в грунте
Водопроницаемость грунтов
скоростью фильтрации воды
коэффициент фильтрации
капиллярность
Осушение и водопонижение
проектирование дренажа
гидрогеологический прогноз

Библиотека

ООО «Буровики»:

Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо

Влияние подземных вод и влаги на заглубленные части сооружений


1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

Стенты и подземные части сооружений окружены грунтом, содержащим влагу, а часто и подземными водами (зона насыщения). Наличие подземных вод и изменение их режима существенно осложняют эксплуатацию, проектирование производство работ по устройству оснований и возведению подземных частей сооружений.

Подземные воды содержащаяся в грунте, под действием капиллярных и молекулярных сил проникают в пористые материалы конструкций и поднимается в них на высоту до 6 м, чему способствует также гидростатическое и гидродинамическое давление воды. Периодическое замерзание и оттаивание воды в конструкции приводит к механическому разрушению, а наличие в воде ряда химических веществ делает ее агрессивно отношению к бетону и цементным растворам и вызывает химическое разрушение материала конструкции. Этим воздействиям особенно подвергаются цоколи и фундаменты зданий в пределах глубины промерзания.

Подземная вода и влага, проникая в заглубленные части зданий и сооружений, создают в них сырость, вызывают набухание, гниение, коррозию, механическое разрушение, всплытие полов, в некоторых случаях — и затопление помещений.

Основными источниками увлажнения грунтов в природных условиях являются грунтовые воды, залегающие близко к дневной поверхности, атмосферные, эксплуатации сооружений — утечки из подземных коммуникаций, каналов и др.

В периоды выпадения обильных атмосферных осадков (осенью) и оттаивания грунтов) в обратных засыпках может формироваться «верховодка», затопляющая подвалы, а в период промерзания — наблюдаться интенсивное морозное пучение грунтов около фундаментов зданий.

Опыт строительства и эксплуатации зданий и сооружений в Карелии и других регионах показывает, что затопление подвалов, построенных даже на первоначально «сухих» пылевато-глинистых грунтах с глубоким залеганием подземных вод, является следствием нарушения природного сложения грунтов. Высокая влажность указанных грунтов нарушенной структуры сохраняется длительное время – практически весь срок эксплуатации здания. Кроме того, в грунтовых основаниях часто встречаются линзы, прослойки и слои песка, гравия и гальки, по которым легко перемещаются потоки воды или присутствуют напорные воды. Поэтому в северо-западных регионах при проектировании и устройстве фундаментов всегда возникает проблема осушения и защиты строительной площадки и фундаментов как во время выполнения строительных работ, так и после их завершения, а также в период эксплуатации здания.

Защита загубленных частей сооружения от воздействия подземных вод.

Характер предупредительных мероприятий, направленных на борьбу указанными выше явлениями, весьма разнообразен. Он определи с одной стороны, рельефом площадки, гидрогеологическими условиями данной риторики (обводненностью), а с другой, — конструктивными характеристиками (характером застройки и типом подземных сооружений).

Мерами предупреждения от капиллярного подсоса влаги из грунта и воздействия подземных вод в общем случае могут быть:

  • надлежащая организация стока поверхностных вод (инженерная подготовка территории);
  • искусственное повышение планировочных отметок (подсыпка) территории;
  • тщательное устройство водопроводно-канализационных коммуникаций и сооружений и правильная их эксплуатация;
  • устройство защитной гидроизоляции (пассивный метод);
  • устройство профилактических (систематических, головных, кольцевых, пластовых, комбинированных) дренажей (активный метод);
  • применение плотного монолитного бетона со специальными пластифицирующими водоотталкивающими материалами и др.

Источник:
http://www.buroviki.ru/podzemnye-vody.html

Влияние уровня подземных вод при строительстве и реконструкции зданий и соружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Курманов А.К., Аскаров Д.А.

В настоящей статье авторы рассматривают влияние уровня подземных вод при строительстве и реконструкции зданий и сооружений. Подземные воды, являющиеся слабыми растворами химических веществ, при определенной концентрации образующие агрессивную, по отношению к материалам подземных конструкций, среду. Затопление территорий происходит при повышении уровня воды в реках во время половодья и паводков. При высоком же уровне подземных вод происходит подтопление территории, которые вызывают в определенной степени сложность при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Так, при проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружений

Похожие книги на litres.ru

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Курманов А.К., Аскаров Д.А.

Influence of underwaters level at building and reconstruction of building

In the article the authors review the influence of underwaters level at building and reconstruction of various constructions

Текст научной работы на тему «Влияние уровня подземных вод при строительстве и реконструкции зданий и соружений»

А. К. Курманов1, Д. А. Аскаров2

‘к.т.н., доцент; 2магистрант, Павлодарский государственный университет

имени С. Торайгырова, г. Павлодар

e-mail: ‘kurmanov_1958@mail.ru, 2mswmw@mail.ru

ВЛИЯНИЕ УРОВНЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ И СОРУЖЕНИЙ

В настоящей статье авторы рассматривают влияние уровня подземных: вод при строительстве и реконструкции зданий и сооружений. Подземные воды, являющиеся слабыми растворами химических веществ, при определенной концентрации образующие агрессивную, по отношению к материалам подземных конструкций, среду. Затопление территорий происходит при повышении уровня воды в реках во время половодья и паводков. При высоком же уровне подземных вод происходит подтопление территории, которые вызывают в определенной степени сложность при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Так, при проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

Ключевые слова: грунтовые воды, инженерно-геологические изыскания, зондирование, бурении скважин, исследования физико-механических свойства грунта.

Природно-климатические процессы могут развиваться на территории будущего строительства, вследствие природных явлений: климата, микроклимата, геологических, гидрогеологических, геоморфологических особенностей. Геодинамика имеет большое значение и влияние на процессы разрушения берегов морей, рек, озер, водохранилищ, образуют селевые потоки, склоновые процессы (обвалы, осыпи). Значительную роль играют явления, порождаемые подземными водами (механическая и химическая, суффозии, плывуны и т.д.), затопление и подтопление территорий. Строительные работы, возводимые сооружения и их эксплуатация могут вызывать также некоторые динамические процессы, способные нарушать окружающую среду и привести к нежелательным и недопустимым деформациям, а иногда и разрушению возводимых объектов.

Подземные воды, являющиеся слабыми растворами химических веществ, при определенной концентрации образующие агрессивную, по отношению к материалам подземных конструкций, среду.

Затопление территорий происходит при повышении уровня воды в реках во время половодья и паводков.

При высоком же уровне подземных вод происходит подтопление территории, которые вызывают в определенной степени сложность при строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Так, при проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

Если при прогнозируемом уровне подземных вод возможны недопустимое ухудшение физико-механических свойств грунтов основания, развитие неблагоприятных физико-геологических процессов, нарушение условий нормальной эксплуатации заглубленных помещений и т.п., в проекте должны предусматриваться соответствующие защитные мероприятия.

В связи с этим, получение новых данных о поведении железобетонных элементов подземных сооружений на подтапливаемых территориях, очень актуальна.

Инженерно-геологические изыскания являются составной частью работ, связанных с инженерными изысканиями при обследовании городской территории, при капительном строительстве и реконструкции зданий и сооружении. Задачами при этом являются:

— составление общих геологических разрезов основания по основным направлениям, намеченным проектом, с охватом глубины сжимаемой толщи;

— выявление гидрогеологического режима и химического состава подземных вод;

— определение физико-механических свойств грунтов на уровне подошвы фундамента и ниже его;

— состоятельность и степень возможности использования грунтов в качестве основания с прогнозом на будущее и определение состава работ по инженерно-геологическим изысканиям по специальной программе, согласованного с компетентными органами.

В составе этой программы должны быть предусмотрены следующие виды работ:

Читайте также  Ленточно-свайный фундамент для дома из пеноблоков: плюсы и минусы, инструкция по строительству ленточного основания на сваях

— подбор технической документации, данные изучения инженерно-геологических, гидрогеологических условий по архивным (мониторинговым) материалам;

— назначение в пределах территории мест, подлежащих исследованиям грунтов оснований зондированием или бурением, а также уровня грунтовых вод;

— назначение размещения, а также необходимых глубин зондирования, бурения, шурфования, отбора образцов грунтов ненарушенной структуры и проб подземных вод для последующих лабораторных исследований;

— определение прочностных и деформативных свойств грунтов оснований в натурных условиях;

— лабораторные исследования физико-механических свойств грунта и химический анализ подземных вод для установления степени их агрессивности.

Зондирование является одним из наиболее эффективных способов исследования грунтов в условиях их естественного залегания. С помощью зондирования можно установить не только последовательность залегания плотных или слабых грунтов и оценить вид грунта в геологическом разрезе, но и интерпретировать результаты

зондирования для оценки физико-механических свойств грунтов. В практике используются динамическое и статическое зондирование.

Динамическое зондирование осуществляется забивкой в грунт зонда, а статическое вдавливанием в грунт с постоянной скоростью штанги с конусным наконечником ^ = 36-74 мм). Предпочтительным считается статическое зондирование, которым в процессе погружения измеряют удельное сопротивление грунта и степень бокового трения грунта по поверхности зонда в зависимости от глубины. Зная сопротивление погружения конуса, можно определить:

— плотность песков любой крупности и водонасыщение;

— консистенцию (содержание) глинистых грунтов;

— угол внутреннего трения;

— сопротивление сдвигу, модуль деформации и т.д.

Это возможно благодаря разработке ГПИ фундаментпроект и установлению корреляционной связи между сопротивлением грунта погружению конуса и физико-механическими характеристиками грунта.

Одним из основных видов работ при инженерно-геологических изысканиях для строительства и реконструкции промышленных и гражданских зданий и сооружений является бурение скважин.

Оно осуществляется установками стационарного действия, смонтированным на автомобилях, а также установками ручного бурения.

При бурении скважин определяют:

— характер отложения и порядок грунтовых напластований;

— наличие линз, сложенных из слабых грунтов (плывуны и т.п.);

— выклинивание пластов, распределение их в плане;

— уровень подземных вод с указанием водовмещающих пород и водоупоров.

Таким образом, основной целью применения методов бурения и зондирования

скважин является необходимость получения более полной информации о грунтовых напластованиях, об уровне и степени воздействия подземных вод и свойствах грунтов.

Известно, что на территориях жилых микрорайонов, а также промышленных предприятий происходит существенное изменение гидрогеологических условий вследствие дренирующего воздействия инженерных коммуникаций, утечек из трубопроводов, технологических особенностей различных производств и т.п.

Большое влияние на уровень подземных вод оказывает наличие промышленных прудов-отстойников, очистных сооружений, новых водохранилищ, проходящих вблизи каналов для орошения, частые поливы и т.д.

Обычно на застроенных территориях уровень подземных вод существенно поднимается. Скорость его подъема может быть значительной и достигать 0,3-1,5 м/год. Учитывая то обстоятельство, что замачивание грунтов может коренным образом преобразовать прочностные и деформационные свойства грунтов оснований (например: водонасыщенные рыхлые пески, засоленные или набухающие), необходимо на стадии изысканий для проекта реконструкции жилого или промышленного комплекса выполнить прогноз подтопления

площадки и изменения физико-механических свойств грунтов оснований, и выявить возможность изменения химического состава подземных вод.

Вода, содержащая растворимые магнезиальные соли, вызывает коррозию бетона.

Осадка сооружений, вызванная уплотнением грунтов оснований под действием нагрузки, и время ее стабилизации зависит от вида и состояния грунтов основания, а также от темпов роста давления при строительстве. Деформации песчаных оснований зданий и сооружений практически считают закончившимися в период строительства.

Неравномерность же осадок основания в основном будет проявляться именно в период строительства. Но причинами значительных деформаций зданий и сооружений, требующих усиления или упрочнения оснований и фундаментов не только в период обычной эксплуатаций, но и в период реконструкций, являются как ошибки, допущенные при изыскательных работах, проектирования, строительства и эксплуатации, так и объективные факторы (изменение гидрогеологических условий, повышение уровня грунтовых вод и т.п.), а также недостаточное изучение особенностей гидрогеологических условий площадок строительства, использование информации о физико-механических свойствах грунтов оснований устаревших, не дающих полного представления о деформационных и прочностных свойствах грунта конкретной площадки. Такая практика приводит к ошибкам и серьезным последствиям. Например в г. Туле произошло обрушение второй секции типового, 5-ти этажного, 6-ти секционного, 96-ти квартирного кирпичного жилого дома с продольными несущими стенами. на высоту всех пяти этажей. Подобные случаи произошли в Орехово-Зуево, Волгодонске и др. городах.

При проектировании оснований должна учитываться возможность изменения гидрогеологических условий площадки в процессе строительства и эксплуатации сооружений. На застроенных территориях уровень подземных вод существенно поднимается.

Замачивание грунтов может изменить прочностные и деформационные свойства грунтов оснований

Поэтому необходимо выполнить прогноз подтопления площадки и изменения физико-механических свойств грунтов оснований, и выявить возможность изменения химического состава подземных вод.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Люисеев, В. Ю., Побегайло, И. М., Сидорчук, В. И., Пинчук, В. Я.

Инженерная подготовка застраиваемых территорий. — Киев : Издательство «Буд1вельник», 1974.

2 СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территорий от затопления.

3 Коновалов, П. А. К строительству в особых грунтовых условиях — особый подход // Основания, фундаменты и механика грунтов. — 1992.

4 Антонов, В. М., Леденев, В. В., Скрылев, В. И. Проектирование зданий при особых условиях строительства. Учеб. пособ. — Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002.

5 Клиорина, Г. И., Осин, В. А., Шумилов, М. С. Инженерная подготовка городских территорий. — М. : Высшая школа, 1984.

6 СНиП 2.06.15-85 Инженерная защита территорий от затопления и подтопления. — М. : Госстрой СССР, 1988.

7 Абрамов, С. К. Подземные дренажи в промышленном и городском строительстве. — М. : Стройиздат, 1973.

8 Моисеев, В. Ю., Побегайло, И. М. и др. Инженерная подготовка застроиваемых территорий. — Киев : Будивельник, 1974.

9 Цегтярев, Б. М. Дренаж в промышленном и гражданском строительстве. — М. : Стройиздат, 1990.

10 Дренажи в инженерной подготовке и благоустройстве территории застройки: Учебное пособие / Г. И. Клиорина. — М. : Изд-во АСВ; СПб. : СПбГАСУ, 2002. — 144 с.

Материал поступил в редакцию 11.06.17.

А. К. Курманов, Д. А. Аскаров

Fимараттар мен курылыс нысандарын кайта калпына келт1ру жене салу кезшде жерасты сулары децгешнщ есер1

С. ТораЙFыров атындаFы Павлодар мемлекетлк университет

Материал 11.06.17 баспаFа тYстi.

A. K. Kurmanov, D. A. Askarov

Influence of underwaters level at building and reconstruction of building

S. Toraighyrov Pavlodar State University, Pavlodar.

Material received on 11.06.17.

Бул мацалада автор гимараттар мен курылыс нысандарын кайта цалпына келтiру жэне салу кезтде жерасты сулары децгешнщ эсерт талдайды.

In the article the authors review the influence of underwaters level at building and reconstruction of various constructions.

Источник:
http://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-urovnya-podzemnyh-vod-pri-stroitelstve-i-rekonstruktsii-zdaniy-i-soruzheniy

Грунтовые воды и их значение при возведении фундаментов

Ни для кого не секрет, что под землей есть вода. Об этом знали с древности, что подтверждается практикой устройства колодцев и скважин. Иногда подземная влага — единственный источник водоснабжения в отдельно взятой местности. Например, пустыня Сахара обладает огромными ее запасами, что позволяет местным кочевникам не умирать от жажды. Некоторые подземные воды используются в медицине. Но есть среди них те, с которыми человек вынужден бороться время от времени — грунтовые воды (или ГВ).

Вода под землей

Режим подземных вод — это те изменения, которые происходят с ними в зависимости от сезона, осадков, антропогенных и геологических процессов. От всего этого зависит и их количество, и состав.

Формирование подземных горизонтов

Существует несколько теорий того, откуда берется вода под землей. Все они имеют право на существование, поскольку наблюдения показывают наличие их всех. Весь вопрос в пропорции действующих факторов в разных водоносных горизонтах. Выделяют следующие пути образования подземных водоносных горизонтов:

  1. Инфильтрация. Влага просачивается вниз после осадков, стекает по трещинам и капиллярам.
  2. Конденсация в породах водяного пара из атмосферы.
  3. Седиментация, когда поверхностный водный бассейн во время геологических катаклизмов закрывается горными породами.
  4. Эндогенное образование воды. Оно происходит на больших глубинах, где под давлением осадочные породы становятся метаморфическими. При этом выделяется H2O.

Скорость этих процессов различна, как и особенности формирования в отдельно взятом регионе. Так, в горных районах, где в прошлом была бурная вулканическая деятельность, по мере продвижения вниз вода минерализуется. В других местах минерализация менее развита, однако тоже имеет место. При этом соседние водоносные слои могут иметь разный химический состав.

Водоносные слои

Аквафер, или водоносный горизонт, представляет собой слой осадочной горной породы, которая характеризуется определенной водопроницаемостью. Эти слои разграничены водоупорными слоями, чаще всего глиняными. Слой над водоносным горизонтом называется кровлей, под ним — подошвой.

Существуют различные классификации акваферов, но среди них интересны те, что имеют наибольшее хозяйственное значение; немаловажную роль играет и законодательное регулирование.

Водоносные горизонты делят на:

  1. Напорные, или межпластовые. Они находятся под давлением и расположены на глубинах, требующих бурения. Напор может быть большим, и скважина будет фонтанировать. Такие воды называют артезианскими.
  2. Безнапорные, или грунтовые. Эти воды подвержены аэрации, поскольку не имеют водоупорной кровли.

Первый тип вод является полезным ископаемым, и на их добычу требуется лицензия. Второй вы можете брать в любых количествах. Законодательством регулируется именно забор воды, служащей источником централизованного водоснабжения, а таковой является именно артезианская.

Нельзя сказать, что водоносные горизонты никак между собой не сообщаются. На практике они всегда взаимосвязаны. Любой межпластовый слой имеет область питания, область напора и область разгрузки, при этом питание осуществляется именно за счет грунтовой влаги. Область разгрузки может быть представлена несколькими вариантами:

  • источник, выходящий на поверхность;
  • инфильтрация артезианских вод в грунтовые на месте разрыва кровли;
  • подводные ключи, питающие водоемы; существуют целые озера именно с таким характером питания.

Таким образом, верхний водоносный горизонт, занимающий промежуточное положение между поверхностным и межпластовым, служат источником питания тех и других и сами от них зависят.

В одной из деревень хозяин участка решил пробурить скважину «на песок». Участок был куплен не так давно и переведен из категории земель сельхозназначения в категорию ИЖС. После бурения из скважины пошла вода, но для питья и полива огорода она не годилась: содержание солей превышало все пределы и по степени минерализации вода подходила под понятие «лечебная». Недалеко была зона разгрузки пласта минеральной воды, но хозяин этого не учел. Как оказалось, ошибся он всего на два метра.

Свойства воды в грунте

Поскольку именно с безнапорным пластом человеку чаще всего приходится сталкиваться, имеет смысл рассказать именно о нем.

Безнапорный водоносный горизонт имеет различную мощность. Она определяется по среднему расстоянию от водоупорной подошвы до верхнего уровня, который можно наблюдать в колодцах.

Читайте также  Как класть брус на фундамент выполняя окладной венец деревянного дома

Уровень грунтовых вод

Это непостоянная величина. То, насколько далеко будет находиться вода от поверхности земли, зависит от нескольких факторов:

  • количество выпадающих осадков;
  • уровень воды в водоеме, к водоразделу которого относится конкретный горизонт;
  • сезон;
  • наличие мест добычи полезных ископаемых рядом;
  • мелиорация земель;
  • наличие систем водоотведения.

Так, УГВ повышается весной, когда оттаивает сезонная мерзлота и начинается половодье. При обильных дождях он также повышается, но скорость инфильтрации осадков, образующих так называемую верховодку, зависит от проницаемости грунтов. Например, песок впитывает влагу быстро, а суглинки — медленно. Грунт между поверхностью земли и верхним уровнем воды называют зоной аэрации, а все, что ниже — зоной насыщения.

На более высоком уровне влагу поддерживают леса. Причем режим грунтовой и поверхностной воды в районе речных долин тесно взаимосвязан. Если вырубаются леса вдоль реки, то река постепенно мелеет; сказывается как уменьшение водосбора, так и засорение русла прибрежными породами во время осадков.

Снижению УГВ способствуют добыча полезных ископаемых и устройство систем водоотведения, причем во втором случае это делается целенаправленно, а в первом является побочным явлением.

Химический состав

Как известно, дистиллированной вода бывает разве что в лабораториях. Подземная же имеет различное количество минералов, и по их содержанию ее делят на пять степеней минерализации:

  • пресная, с содержанием солей до 1 г/л;
  • слабосолоноватая, 1−3 г/л;
  • солоноватая, 3−10 г/л;
  • соленая, 10−15 г/л;
  • рассол, более 50 г/л.

Практическое значение имеет не только количество растворенных веществ, но и их состав. Он зависит от состава фильтрующих слоев грунта и режима ГВ. Так, различен химический состав вод, имеющих разные направления и скорость течения.

Некоторые компоненты, содержащиеся в воде, могут разрушать камень, металл и бетон. Скорость разрушения различна, но в любом случае агрессивная среда снижает срок службы подземной части здания, поэтому исследование химического состава воды следует провести перед закладкой фундамента.

Нормативный показатель кислотности среды для бетонных конструкций — pH=6. Понижение или превышение его чревато разрушением металла и бетона. К этому приводит активность следующих веществ:

  1. Углекислота. Она может вымывать из бетона как карбонат кальция CaCO3, так и гидроксид Ca (OH)2. Неравновесное содержание углекислоты в грунте приводит к тому, что деталь фундамента постепенно «худеет», лишаясь кальция.
  2. Сульфат-ионы. Соли серной кислоты сильно диссоциируют в воде, и ионы SO4 вступают в реакцию с компонентами бетона, которые увеличиваются в объеме (вспучиваются).
  3. Хлорид магния MgCl2 усиливает действие угольной кислоты, образуя водорастворимый хлорид кальция.
  4. Свободный кислород. Повышенное его количество приводит к коррозии металла.
  5. Соли натрия, калия и других металлов.

Предельные показатели пороговых значений концентрации этих веществ сильно варьируют. Все зависит от фильтрующих способностей грунта и применяемого типа бетона.

Причинами, повышающими агрессивность ГВ, чаще всего служат природные явления. Так, обилие известняка в грунтах не может не сказываться на содержании кальция и углекислоты в воде, а наличие болота делает ее кислой. Деятельность человека тоже оказывает влияние на химический состав ГВ; иногда оно прямое, особенно в районах, где расположены промышленные предприятия горнодобывающего комплекса, а иногда является следствием отсутствия знаний.

В приморских областях можно встретить такое явление, как соленая вода в колодцах. Она поступает туда в случаях, когда пресную выкачивают бесконтрольно и запасы воды пополняются инфильтрацией из моря. Чем ближе находится источник к морю, тем меньше вода успевает освободиться от солей и со временем становится непригодной для питья. В связи с этим некоторые страны, например, Израиль, контролируют уровень ГВ, что очень актуально при засушливом климате.

Фундаменты и вода

При строительстве нужно учитывать как УГВ, так и состав воды и грунта. Наиболее важными параметрами, влияющими на тип конструкции фундамента и применяемые материалы, являются соотношение УГВ и глубины промерзания, а также химические свойства воды.

Определение глубины залегания

Многим людям, проживающим в средней полосе России, знакомо такое явление, как морозное пучение грунтов. Оно вызвано замерзанием влаги в порах и капиллярах суглинков и супесей. Песок и скальные грунты к пучению не склонны. Силы морозного пучения способны разрушить неправильно заложенный фундамент.

Если есть такие грунты на участке, следует определить два параметра: глубину промерзания в вашей местности и УГВ. Если грунтовые воды располагаются ниже глубины промерзания, подошва фундамента может находиться выше ее, насколько это позволяет несущая способность грунтов по отношению к весу вашего дома. При высоком УГВ существует несколько решений:

  1. Подошву фундамента можно расположить на 20 см ниже глубины промерзания. Такое решение применимо для тяжелых зданий, что связано с большей несущей способностью нижележащих слоев.
  2. Можно понизить уровень воды, сделав дренаж участка и водоотведение в ливневую канализацию. Эта мера хорошо себя зарекомендовала там, где такая канализация есть или ее легко соорудить.
  3. Повысить уровень участка при помощи щебня и песка так, чтобы УГВ оказался ниже уровня промерзания. Вынужденная и дорогостоящая мера, но безальтернативная там, где участок находится в низине.
  4. Провести утепление грунта около дома при помощи теплоизоляционных плит, а недостаточную несущую способность компенсировать шириной подошвы, вплоть до залива единой монолитной подушки.

Бетон для агрессивных сред

Полной защиты от химической агрессии пока не придумали, иначе все железобетонные конструкции стояли бы вечно. Но некоторые мероприятия помогут продлить срок службы вашего подземного сооружения. Они призваны защитить конструкцию от проникновения влаги и снизить негативное воздействие последней, если она все-таки просочилась внутрь.

  1. Уделяйте внимание плотности бетона. Важен не только правильный замес, но и вибрация. Уложенный бетон не должен иметь пор и трещин.
  2. Не используйте известняковый щебень, если вы обладатель кислых грунтов. Замешивайте бетон на гранитном, он хоть и дороже, но влиянию кислоты подвержен куда меньше.
  3. Хорошая гидроизоляция фундамента — залог его долгой службы. Тщательно изолированные стены фундамента не намокают. Гидроизоляционные мероприятия лучше начинать с основания в виде стяжки, которое следует обработать битумной мастикой. Так вы добьетесь большей герметичности.
  4. Если вам не повезло, и ваш участок «богат» солями серной кислоты — сульфатами, для вас есть решение. Оно заключается в цементе. В настоящее время выпускается четыре разновидности сульфатостойкого цемента. В нем сведено к минимуму содержание железа и алюминия, поэтому бетоны на таких цементах не разрушаются даже в морской воде. Стоимость его от 300 рублей за мешок, что не сильно дороже обычного портландцемента.

Если же вы хотите дом с подвалом, попробуйте все-таки избавиться от излишка ГВ на участке. Как бы тщательно вы ни оберегали ваш фундамент, поверьте, вода дырку найдет.

Источник:
http://sotka.guru/oformlenie-uchastkov/gruntovye-vody-i-ih-znachenie-pri-vozvedenii-fundamentov.html

Влияние влаги на фундамент

Вода в природе встречается повсеместно: это и осадки, и грунтовые воды, поверхностные стоки. Влияние этих факторов негативно сказывается на долговечности строительных конструкций и может привести к полному или частичному разрушению элементов зданий. Поэтому так важно позаботиться о своем будущем строении еще на этапе разработки котлована (например, может понадобиться водоотлив, если в яме «стоит» вода) и заложении фундамента. Правильная гидроизоляция — залог длительной эксплуатации здания.

Виды негативного воздействия влаги на фундамент

  • Действие сил морозного пучения. Расширение при замерзании — одно из важных свойств воды — очень опасно для фундаментов. Явление увеличения объема грунта (за счет содержащейся в нем воды) называют силами морозного пучения. Последствия воздействия таких сил серьезны: от появления трещин в фундаменте до его раскола и дальнейшего разрушения.
  • Воздействие примесей. Воды, находящиеся в грунте, имеют сложный химический состав. Зачастую это обусловлено не столько природными особенностями, сколько загрязнением окружающей среды техногенными факторами: поверхностными стоками с автодорог, орошаемых химикатами полей, выбросами с производств. Такие воздействия губительны: бетон крошится, окисляется, арматура ржавеет.
  • Усиление действия разрушающего эффекта примесей содержащимся в воде кислородом. Большая концентрация кислорода в воде, соприкасающейся с фундаментом, приводит к расслаиванию бетона, увеличению имеющихся трещин и углублений.
  • Вымывание. Само механическое воздействие вод повреждает структуру бетона: его поверхность становится более пористой, ячеистой, оголяетсязазащиты фундамента является его гидроизоляция.

Классификации влаги

В зависимости от условий залегания воды можно классифицировать на поверхностные (фильтрационные), почвенную влагу и грунтовые воды. Каждый вид обладает уникальными особенностями, которые стоит знать и учитывать при гидроизоляции фундамента.

  • Фильтрационный слой — поверхностные воды, попадающие в почву извне: ливневые, талые, воды от мелиорации. При невозможности прохождения их дальше определенного участка земли возникает верховодный слой — устойчивый горизонт.
  • Чтобы защитить фундамент от разрушительного воздействия вод поверхностного слоя почвы, следует предусмотреть не только гидроизоляцию основания, но и ливневую канализацию и отмостку по периметру сооружения.
  • Почвенная влага — вода, удерживаемая в верхних слоях грунта за счет его капиллярности. Уровень такой влаги считается стабильным и не зависит от внешних воздействий. Даже только капиллярное воздействие таких вод на фундамент может быть разрушительным, а повышенные концентрации химических элементов усугубляют негативное влияние.
  • Для минимизации воздействий почвенной влаги рекомендуется гидроизолировать фундамент, а также при необходимости (чрезмерное содержание влаги в поверхностном слое) произвести дренаж для отвода излишней влаги.
  • Подземные грунтовые воды — воды, находящиеся на верхнем водоупорном слое. Наличие и особенности залегания определяются совокупностью факторов: от климата до вида грунта. Чтобы дать характеристику грунтовым водам до начала строительства (определить глубину заложения, протяженность водоносного горизонта, состав вод), проводят специальные исследования. В зависимости от сезона и количества осадков глубина вод и их химический состав может колебаться. Для определения уровня вод на текущий момент достаточно замерить его в колодце.

Грунтовые воды попадают на фундамент, размывают его, оказывают давление, что приводит к методичному разрушению бетона. Поэтому если грунтовые воды располагаются близко к поверхности и доходят до глубины заложения фундамента, то необходимо произвести гидроизоляцию, а также организовать дренаж.

Источник:
http://cgzp.ru/vlagaifundament.php