Седиментология
- 1 year ago
- 0
- 0
Способность грунтов к усадке и набуханию относится к тому, в какой степени некоторые глинистые минералы будут расширяться при намокании и давать усадку при высыхании. Почва с высокой способностью к усадке-набуханию проблематична и известна как почва с усадкой-набуханием или расширяющаяся почва. Количество присутствующих определенных глинистых минералов, таких как монтмориллонит и смектит , напрямую влияет на способность почвы к усадке и набуханию. Эта способность резко изменять объем может привести к повреждению существующих конструкций, таких как трещины в фундаменте или стенах плавательных бассейнов.
Из-за физических и химических свойств некоторых глин (таких как Лиас ) при поглощении воды происходит сильное набухание. И наоборот, когда вода высыхает, эти глины сжимаются. Присутствие этих глинистых минералов позволяет почве сокращаться и набухать. Некоторые из этих глинистых минералов: смектит , нонтронит, бентонит , хлорит , монтмориллонит , бейделлит, аттапульгит , иллит и вермикулит . Количество этих минералов в конкретной почве также будет определять серьезность способности к усадке и набуханию. Например, почвы с небольшим количеством расширяющихся глинистых минералов не будут расширяться так сильно при воздействии влаги, как почвы с большим количеством таких же глинистых минералов. Если почва состоит из не менее 5 процентов этих глинистых минералов по весу, она может иметь способность сжиматься и набухать.
Это свойство измеряется с использованием значений коэффициента линейной растяжимости (COLE) . Если у почвы значение COLE выше 0,06, это может привести к структурным повреждениям. Значение COLE, равное 0,06, означает, что 100 дюймов почвы расширятся на 6 дюймов при намокании. Грунты с такой способностью к усадке и набуханию относятся к категории почв вертисоли (Vertisols). По мере высыхания этих почв на поверхности могут образовываться глубокие трещины, которые затем позволяют воде проникать в более глубокие слои почвы. Это может привести к тому, что набухание этих почв станет циклическим, с периодами как усадки, так и набухания.
Глины с высокой способностью к усадке-набуханию, как правило, повреждают сельскохозяйственные культуры во время засушливых периодов, поскольку почва сжимается, разрывая корни. Набухание может привести к тому, что конструкции будут вздыматься или подниматься, а усадка может привести к неравномерному оседанию осадка под фундаментом, что может привести к разрушению конструкции. Некоторыми распространенными конструкциями, которые выдерживают повреждение почвы, являются фундаменты, стены, подъездные пути, бассейны, дороги, трубопроводы и подвальные этажи. Примерно половина домов в Соединенных Штатах построена на почвах, которые считаются неустойчивыми, и половина из них пострадает от почвы. К таким повреждениям относятся большие трещины в стенах и фундаментах, коробление подъездных путей и дорог, заедание дверей и окон.
Неглубокие трубы, залегающие в зоне сезонных колебаний влажности, испытывают нагрузку от усадки грунта , что может привести к разрыву водопроводных или канализационных труб. Оболочки плавательных бассейнов также могут треснуть из-за этого давления, а протекающие бассейны также могут со временем подавать много воды в окружающие почвы, что может привести к подъему настилов бассейнов и близлежащих фундаментов. Ежегодный ущерб, причиняемый глинистыми почвами, оценивается в 7 миллиардов долларов. Все эти повреждения вызваны силой расширения почвы или пучения грунта.
Экспансивная глина наиболее проблематична в регионах с четко определенными влажными и засушливыми периодами, в отличие от районов, которые поддерживают определенный уровень влажности в течение всего года, поскольку этот годовой цикл заставляет грунты расширяться и набухать каждый год. Вода также может попадать в почву через инфраструктуру. Повреждения довольно часто вызваны дифференциальным набуханием, вызванным карманами влажной почвы, расположенными в непосредственной близости от сухой почвы. Примеры локализованных источников воды включают спринклерные системы, выгребные ямы, протекающие трубы и плавательные бассейны.
Владельцы недвижимости и потенциальные покупатели могут проверить наличие обширных почв, проконсультировавшись с почвенным обзором, многие из которых создаются и поддерживаются Министерством сельского хозяйства США - Службой охраны природных ресурсов (USDA-NRCS). В обследовании почвы должно быть указано значение коэффициента линейной растяжимости (COLE). Профессиональные почвоведы также могут анализировать образцы почвы, чтобы определить ее способность к усадке и набуханию. Экспансивные почвы будут образовывать большие трещины примерно многоугольной формы на поверхности почвы в засушливые периоды. Однако отсутствие этих трещин не означает, что почва не расширяется.
Согласно пункту 6.2.17 из СП 22 (пункт 5.2.14 из СП РК 5.01-102-2013 «Основания зданий и сооружений») нижнюю границу зоны усадки определяют экспериментальным путём, поэтому у пользователя есть возможность задать эту величину. Если нижняя граница зоны усадки неизвестна, тогда она автоматически принимается равной - 5 метров (СП РК 5.01-102-2013 «Основания зданий и сооружений», пункт 5.2.14; СП 22, пункт 6.2.17).