Глубина промерзания глины: типы и расчеты — Свой Дом

Содержание

типы и расчеты — Свой Дом

  Ленточный фундамент – это монолитная железобетонная лента. Она способна выдерживать большие нагрузки при небольших затратах на возведение. Поэтому такой тип фундамента является самым популярным в строительстве частных домов. Но, к сожалению, не все знают, что надежность такого фундамента во многом зависит от его глубины заложения в грунт.

Содержание статьи:

Несмотря на то, что глубина устройства ленточного фундамента не является единственным показателем надежности и долговечности, она играет огромную роль в целостности всего дома в процессе его эксплуатации. Железобетонная лента любых размеров и марки бетона может со временем лопнуть, если она будет неправильно размещена в грунте, не учитывая его особенности.
Для того, чтобы не запутаться во всех типах фундаментов и грунтах, попробуем разобраться во всем по порядку. Сначала разберем типы монолитных лент, а затем конкретно для каждого типа ленточного фундамента определимся с глубиной заложения.

Факторы, влияющие на глубину заложения ленточных фундаментов


Наверное, стоит начать с того, что сами ленточные фундаменты делятся на три основных типа:

  • Незаглубленные;
  • Мелкозаглубленные;
  • Заглубленные;

Каждый из этих типов закладывается на определенную глубину, которая зависит от нескольких основных факторов:

  • Глубина промерзания грунта;
  • Тип грунта;
  • Уровень грунтовых вод;

   Стоит отметить, что глубина заложения ленточного фундамента — это расстояние от поверхности грунта до подошвы фундамента, а не та глубина, на которую копается траншея. В траншее, помимо фундамента может присутствовать подушка.

Теперь давайте разберемся, как эти факторы влияют на каждый тип ленточного фундамента в отдельности.

Незаглубленный ленточный фундамент


Основание под мелкозаглубленный ленточный фундамент

Незаглубленный ленточный фундамент применяется в строительстве частных домов крайне редко, потому что он является очень слабой опорой для будущего строения. Как правило, он весь располагается поверх грунта, а внутри находится только лишь песчаная, либо песчано-гравийная подушка.

Много писать о незаглубленном ленточном фундаменте я не буду, тем более ему уже была посвящена целая статья ранее. Да и вообще, само понятие глубины заложения у такого фундамента отсутствует.

Расчет глубины заложения ленточных мелкозаглубленных фундаментов


Мелкозаглубленный ленточный фундамент

     Это самый капризный, в плане глубины заложения фундамент. Во-первых, он не так надежен, как заглубленный, ну а во-вторых – для того, чтобы такой ленточный фундамент выдержал нагрузку строения, а также сдерживал все силы пучения, передаваемые от грунта, к его расчету необходимо подойти с особой ответственностью.

Такой ленточный фундамент закладывается на глубину, которая значительно выше глубины промерзания почвы, поэтому и называется мелкозаглубленный. На него, в отличие от заглубленного, могут в значительной степени действовать силы пучения грунта.

Так же, немаловажным отличием мелкозаглубленных фундаментов является то, что его необходимо делать монолитным не только ниже уровня грунта, но и сразу, выставив опалубку, залить надземную часть фундамента – цоколь. Это в значительной степени усилит весь ленточный фундамент.

Глубина заложения мелкозаглубленного фундамента напрямую зависит от всех трех факторов, описанных выше. Для того, чтобы не запутаться, давайте рассмотрим таблицу.

Глубина заложения ленточного мелкозаглубленного фундамента (минимальная), в зависимости от типа и глубины промерзания грунта Глубина промерзания грунта в некоторых регионах

Примечание: Помимо того, что на глубину заложения ленточного фундамента влияет глубина промерзания и тип грунта, так же не стоит отбрасывать еще один очень важный фактор – уровень грунтовых вод, о котором и поговорим далее.

Зависимость глубины заложения ленточного фундамента от уровня грунтовых вод (УГВ)


Существует два варианта расположения грунтовых вод – когда они расположены ниже глубины промерзания грунта, и когда – выше.

Уровень грунтовых вод ниже глубины промерзания грунта

Это можно считать хорошим показателем, и в этом случае, грунтовые воды в большинстве типов грунтов не оказывают особого влияния на глубину устройства монолитной железобетонной ленты.
Единственным ограничением, в данном случае, является то, что в таких грунтах, как суглинки, глины и им подобных, ленту необходимо закладывать минимум на половину глубины промерзания такого грунта. В других, «хороших» грунтах, этот фактор на заложение фундамента — не влияет.
Другими словами, если глубина промерзания в Вашем регионе, допустим – 1,5 метра, то ленточный мелкозаглубленный фундамент необходимо устраивать минимум на 0,75 метров.

Уровень грунтовых вод выше глубины промерзания грунта

Если грунтовые воды расположены высоко, то глубина копки траншеи для ленточного фундамента не зависит от их уровня только на скалистых грунтах, песчаных крупнозернистых, гравийных и им подобных.

На любых других типах грунтах, с высоким УГВ, монолитную ленту придется заглублять ниже глубины промерзания на 10-20см. В этом случае она станет заглубленным фундаментом.

Заглубленный ленточный фундамент


Структура заглубленного фундамента

     Заглубленный ленточный фундамент считается наиболее надежным из всех лент. Он закладывается ниже глубины промерзания грунта на 10-20 см. Еще одним условием его устройства является то, что грунт под его подошвой должен быть более или менее твердым.

В случае болотистых грунтов, торфяников и подобных им, ленточный фундамент закладывается на глубину, которая ниже этих слоев. В некоторых случаях, достаточно прокопать траншею до твердых пород грунта, а затем устроить песчаную или песчано-гравийную подушку до уровня, который чуть ниже глубины промерзания грунта в Вашем регионе.

Когда на строительном участке грунт совсем плох для заложения ленточного фундамента, или его устройство требует огромных затрат, можно попробовать рассчитать другой тип фундамента, например, плитный. Возможно, это будет как дешевле, так и надежнее.

Как уменьшить глубину заложения ленточного фундамента


Устройство мелкозаглубленного ленточного фундамента

    После проведения всех расчетов по глубине заложения ленточного фундамента, частенько бывает так, что с учетом грунта и региона, его необходимо заложить очень глубоко. От сюда возникает вопрос о том, как сократить расходы и уменьшить глубину.

Существует несколько способов уменьшения глубины заложения ленточных фундаментов, все они основаны на том, чтобы уменьшить значение основных факторов, влияющих на фундамент.

Уменьшение глубины промерзания грунта

Изменить климат в регионе мы, конечно же, не сможем, но сможем изменить глубину промерзания, конкретно под подошвой фундамента, утеплив сам фундамент и грунт, прилегающий к нему с наружной стороны.
Таким образом мы сможем уменьшить глубину заложения фундамента, а также сократить расходы на него.

Отвод грунтовых вод от ленточного фундамента

Еще один действующий способ уменьшения глубины заложения ленточного фундамента – отвод воды от него.
Делается это с помощью устройства хорошей дренажной системы, которая отведет значительную часть воды от фундамента и не даст ей пагубно воздействовать на него.

Песчаная или песчано-гравийная подушка под фундаментом

В случае, когда на участке пучинистые слои грунта залегают достаточно глубоко, ленточный фундамент также придется закладывать на большую глубину. Уменьшить ее можно, заместив пучинистый грунт песчаной или песчано-гравийной подушкой.
Другими словами, необходимо выкопать глубокую траншею до твердых грунтовых пород, а после этого устроить там массивную песчано-гравийную подушку, которая распределит нагрузку от фундамента и дома на грунт равномерно и не даст силам пучения пагубно воздействовать на фундамент.
Подушку желательно делать не только под подошвой фундамента, но и рядом с ним.

Стоит отметить, что самым надежным методом уменьшения глубины заложения ленточного фундамента, является комбинированный способ, т.е. и устройство подушки, и утепление, а также устройство дренажа, если это понадобится.

Источник: postroj-sam.ru

Фундамент на глине, какой фундамент построить на глине

Фундамент на глине при строительстве вызывает немало сложностей, особенно при близком расположении грунтовых вод. Глины, насыщенные водой – рекордсмены по силе морозного пучения. На фундаменты и все другие подземные строения на глине эти силы влияют, вызывая серьезные деформации, трещины, провалы и разрушения. Конечно, большей частью в тех случаях, когда фундамент на глине спроектирован с ошибками и без учета влияния грунтов основания.

Морозное пучение глин

Мерзлотоведение – это раздел инженерной геологии и очень серьезная наука, которая в числе прочего разрабатывает особые методы исследования особенностей промерзших грунтов и способы качественного строительства на этих крайне непростых грунтах.

Влажная глина промерзает довольно сложным образом. Глина замерзает не сразу всем массивом, так как она имеет поры, хотя визуально это и не заметишь. Сначала становится льдом вода в крупных порах и цементирует частицы грунта, в результате чего слабая глина превращается в скальный грунт, который можно разрабатывать только киркой, а то и взрывчаткой. Увеличение объема при замерзании около 9%. Понятно, что весной эта скала превратится в грязь.

Но на замерзании воды в порах грунта дело не заканчивается, поскольку в течении долгой зимы идет процесс постоянного возрастания влажности глины, по причине подсоса грунтовой воды из нижнего горизонта. А если УГВ высокий и эта вода рядом – замерзший грунт может вобрать ее столько, что образует целые прослойки из льда, при этом настолько увеличит свой объем, что легко и просто поднимет дом, вспучит дорожную одежду из асфальтобетона, деформирует железнодорожные полотна и взлетную полосу аэродрома и т. подобное. Десятки сантиметров пучения зимой – явление нередкое.

А весной налицо результат этого явления, получившего название морозного пучения – жидкий растаявший грунт становится грязью, асфальт разрушен, на дороге ямы и выбоины, здания дали просадку, а фундамент пошел трещинами. И ремонт зачастую уже не поможет.

Еще одно «интересное» явление – промерзший водонасыщенный грунт имеет свойство смерзаться с фундаментом, в том числе и со сваей, как и с любой подземной конструкцией. Давление от мерзлого грунта, возникающее при этом, настолько велико, что ломает сваи. На вертикальные поверхности фундаментных стен эти силы действуют по касательной, и разрушая, и выталкивая строения из земли. Одно из эффективных средств предотвратить все это – устроить вертикальную гидроизоляцию фундамента с применением рулонных материалов, это существенно снизит сцепление и заставит мерзлый грунт «скользить» по поверхности, при этом касательные силы пучения будут в значительной степени нивелированы.

Но профессиональные строители и дорожники не просто имеют кучу неприятностей от процесса морозного пучения, а вполне эффективно с ним борются. Способы разные, иногда с применением химии. Но на своем участке лучшим методом борьбы с пучинами является простое средство – осушение. Если удалось отвести воду, устроив эффективную систему дренажа, то пучение или не возникнет, или будет намного слабее.

Но прежде чем бороться, нужно узнать врага в лицо. Чтобы возвести капитальный дом на глинистом грунте, нужны геологические исследования и проектные расчеты. Обращение в проектную организацию в данном случае будет практичным решением, а строительство с соблюдением технологий, и по проекту, выполненному специалистами, избавит от неприятных сюрпризов в дальнейшем.

В случае, когда строится баня, гараж или небольшой дом, выполнить качественный фундамент на глинистой почве возможно самостоятельно, изучив вопрос технически и руководствуясь строительными нормативами.

Определение характеристик грунта

Сначала нужно определиться с некоторыми характеристиками грунтов вашего участка:

  1. Содержанием глинистых частиц в почве
  2. Влажностью грунта
  3. Глубиной промерзания грунтов (ГПГ) для данного района
  4. Уровнем грунтовой воды (УГВ)

О том, как визуально определить состав грунта, многих людей учить не надо, все, кто имеет дело с землей, прекрасно разбираются, что же за грунт у них под ногами.

Если взять в руку комок влажного грунта, размять и попробовать скатать его колбаской или сделать «шнур», то песок – просто рассыплется, суглинок или «жирная» супесь сначала скатается колбаской, но быстренько потрескается и развалится на кусочки. Но если в ладони скаталась целая и эластичная «колбаса» — ясно, что перед вами глина. То есть — вы имеете грунтовое основание для строительства особой сложности.

Влажность тоже можно оценить без лабораторных методов, хотя и не в точных процентах. Если оставить комок глинистого грунта на воздухе, и он будет сохнуть часами – значит, глина влажная. Именно такая глина способна дать сильные сезонные пучения и подвижки.

Уровень грунтовой воды участка определяется, если есть колодец. Если нет – можно определить при бурении скважины или шурфа. Информацию можно получить и от соседей, ведь при строительстве часто копают колодцы и бурят скважины.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта – являются справочными данными, они есть в строительных нормативах, с классификацией по районам строительства.

Таблица с нормативной глубиной промерзания

ГородНормативная глубина промерзания суглинки, глиныНормативная глубина промерзания пылеватые и мелкие пескиНормативная глубина промерзания крупных и средних песковНормативная глубина промерзания крупно-обломочных грунтов
Москва1,351,641,762,00
Дмитров1,381,681,802,04
Кашира1,401,701,832,07
Владимир1,441,751,872,12
Тверь1,371,671,792,03
Калуга1,341,631,751,98
Тула1,341,631,751,98
Рязань1,411,721,842,09
Ярославль1,381,801,932,19
Вологда1,501,821,952,21
Нижний Новгород1,491,811,942,20
Санкт-Петербург1,161,411,511,71
Новгород1,221,491,601,82

Выбор типа фундамента на глине

Выбор вида фундамента на глине зависит как от глубины промерзания, так и от высоты прохождения подземных вод.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент на глине

Если УГВ намного ниже глубины промерзания, то возможен выбор для небольшого строения МЗЛФ – мелкозаглубленной монолитной ленты. При этом есть несколько особенностей:

  • Сечение ленты нужно принять в виде трапеции, опирающейся на широкое основание, или сделать Т-образное уширение подошвы ленты. Эти меры приведут к увеличению площади подошвы фундамента, и как следствие – к снижению удельного усилия на фундамент от грунта.
  • Под фундамент необходима подушка – не менее 40 см крупного песка, уплотненного послойно, слоями до 10 см. подушка может быть выполнена из щебня или пескогравийной смеси. Главное – это основание будет дренирующим, то есть отведет от фундамента воду. Еще одна функция подушки – она является амортизатором.
  • Наружная вертикальная гидроизоляция фундамента обязательна, и выполнять ее нужно, используя рулонные гидроизоляционные материалы высокой прочности. Создав скользящую поверхность, гидроизоляция ослабит сцепление мерзлого грунта с фундаментными стенами, не позволит глине налипать на фундамент. В результате увеличившая свой объем замерзшая глина будет сдвигаться своей массой отдельно от стены фундамента, не вызывая его сдвиг, поднятие и разрушение. Утеплить фундамент – также мера рациональная. Конечно, если строится подвал с отоплением, утепление делают в любом случае.
  • Отмостка вокруг постройки, имеющая в составе «пирога» утепляющий слой, значительно снижает действие сил морозного пучения на фундамент.

Монолитная плавающая плита на глине

Второй случай — когда грунтовые воды проходят близко к поверхности, сложнее. В этом случае возможен выбор основания в виде армированной монолитной плавающей плиты.

Этот фундамент снимет проблему влияния пучений и сезонных подвижек на здание, так как по своей конструкции рассчитан не на борьбу с грунтом основания, а на движение вместе с ним, как лодка по поверхности воды. Поэтому данное основание и называют «плавающим». Один серьезный минус – этот фундамент самый затратный.

Свайный фундамент с уширением на глине

Другой возможный вид фундамента – свайный с уширением. Буронабивные сваи заглубляют на значительную глубину, ниже промерзания грунта, и кроме того, выполняют их не постоянного сечения, а с «пяткой». Уширение на конце сваи не позволяет силам морозного пучения вытолкнуть ее из-под земли. Одна из технологий устройства свай с уширением – технология ТИСЭ применяется многими частными строителями.

Свайно-винтовой фундамент также заслужил уважение частных строителей. Технология устройства надежного основания при сравнительно небольших материальных затратах и времени становится все более популярной. Сваи, изготовленные из стальных бесшовных труб с определенной толщиной стенки, прошедшие антикоррозионную обработку и внутри, и снаружи трубы, имеют винтовые лопасти на концах. Эти лопасти позволяют не только забурить сваю в грунт, даже мерзлый, но и выполняют задачу уширения основания сваи. Внутренние полости винтовых свай для предотвращения коррозии металла заполняют бетоном.

Одной из эффективных мер борьбы с пучением остается водоотвод и водопонижение на участке – то есть устройство дренажной системы.

Глубина и скорость промерзания грунта и их влияние на процессы пучения — SGround.ru

Связь пучения со скоростью, глубиной промерзания

Оглавление:

  1. Введение
  2. Скорость промерзания грунта
  3. Глубина промерзания грунта
  4. Заключение
  5. Связанные статьи

1. Введение

Одними из наиболее значимых факторов, определяющих величину поднятия дневной поверхности (степень пучинистости) при промерзании грунтов являются глубина и скорость их промерзания.

Дневная поверхность грунта – жаргонный термин в строительной геологии, обозначающий поверхность современного рельефа. Можно заменить терминами: поверхность земли, уровень земли. В случае если на рассматриваемом участке выполнялась или будет выполняться планировка (насыпь или выемка грунта), то поверхность следует называть «уровень планировки»

Глубина и скорость промерзания грунтов зависит от большого числа факторов: значений отрицательной температуры наружного воздуха в зимний период, от продолжительности зимнего периода, от толщины и плотности снегового покрова и динамики изменения этих показателей в течении зимы, теплопроводности грунта, наличия теплоизолирующих покрытий (бывают как естественные, например, моховый или торфовый слой, так и искусственные), интенсивности воздействия солнечной радиации на конкретный участок поверхности, от смен холодной погоды на оттепели и от положения уровня грунтовых вод.

2. Скорость промерзания грунта

Увеличение объема грунта и величина подъема поверхности земли зависят от скорости промерзания, а скорость, в свою очередь, зависит от значений отрицательной температуры наружного воздуха и теплотехнических свойств грунта.

Экспериментально установлено, что чем меньше скорость промерзания, тем больше величина пучения и, наоборот, при больших скоростях промерзания грунт меньше увеличивается в объеме.

На величину вспучивания оказывает влияние и коэффициент фильтрации глинистого грунта, которой обусловливает подток капиллярной влаги к фронту промерзания. В образцах, замерзающих при большой скорости промерзания, визуально не наблюдается образования ледяных включений в виде прослоек и линз, следовательно, грунт незначительно ухудшает свои физические свойства при оттаивании.

При быстром промерзании в грунте не успевает накопиться влага, поступающая по капиллярам, поэтому он меньше проявляет пучение

При малой скорости промерзания грунта происходит формирование льдистой текстуры за счет постоянного притока влаги по капиллярам из нижележащих слоев талого грунта, сопровождающееся повышенным накоплением ледяных включений в нем. Такие грунты при оттаивании резко ухудшают свои физические свойства. Иногда грунты, имеющие твердую или пластичную консистенцию до промерзания, превращаются в текучее состояние после промерзания и оттаивания.

Наибольшее количество льда в грунтах природного сложения скапливается при промерзании грунта на глубину до 1-1,2 м так как на этих глубинах больше сказывается колебание отрицательной температуры наружного воздуха, например, при смене холодной погоды на оттепели, что позволяет накопить в структуре грунта больше влаги в виде льда

3. Глубина промерзания грунта

Значение глубины промерзания грунтов оказывает большое влияние на вспучивание дневной поверхности грунта. Например, в Забайкалье подъем поверхности грунта достигает 40 см при глубине промерзания суглинистого грунта 2,6-2,8 м, а сильнопучинистый суглинок в Московской области вспучивается на 15 см при глубине промерзания на 1,5 м.

Глубина промерзания грунта может в зависимости от региона РФ и локальных условий меняться в широких пределах: от 0 до 6 м. Максимальные значения глубины промерзания грунтов наблюдаются в Забайкалье, ближе к границе Монголии, преимущественно на песчаных и крупнообломочных грунтах и большей частью на северных склонах.

Наблюдениями за глубиной промерзания грунтов установлено, что влажные глины и суглинки промерзают заметно меньше, чем супеси, пески мелкие и пылеватые, а пески крупные и крупнообломочные грунты промерзают еще больше, чем супеси и пылеватые пески.

Чем более крупные частицы слагают грунт, тем больше будет глубина его промерзания при прочих равных условиях, однако крупнодисперсные грунты не подвержены пучению

Так как глубина промерзания зависит от действительно большого числа факторов, для начала разберемся что на этот счет говорится в нормативной литературе.

В нормативной документации на проектирование фундаментов рассматривается только глубина промерзания грунта. Эта величина рассчитывается по формулам в зависимости от среднемесячных температур в холодный период года и типа грунта без учета всех остальных факторов (не учитывается снеговой покров, солнечная радиация, свойства и влажность грунта и пр.).

Действующий на данный момент норматив в области проектирования фундаментов — СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений гласит:

СП 22.13330.2016 п. 5.5.1 Глубину заложения фундаментов следует принимать с учетом: …- глубины сезонного промерзания грунтов. Выбор оптимальной глубины заложения фундаментов в зависимости от указанных условий необходимо выполнять на основе технико-экономического сравнения различных вариантов.

5.5.2 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что ее следует определять в соответствии с ГОСТ 24847.

5.5.3 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение следует вычислять по формуле

, (5.3)

где d0 — величина, принимаемая равной:

  • для суглинков и глин 0,23 м;
  • супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м;
  • песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м;
  • крупнообломочных грунтов — 0,34 м;

Мt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

Значение d0для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. (прим. если промерзает несколько разных слоев то необходимо определять осредненное значение коэффициента d0)

Нормативную глубину промерзания грунта dfn в районах, где >2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.

5.5.4 Расчетную глубину сезонного промерзания грунта df, м, вычисляют по формуле

, (5.4)

где Kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 5.2; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений Kh=1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой;

dfn — нормативная глубина промерзания, м, определяемая по 5.5.2 и 5.5.3.

Примечания:

  1. В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетную глубину промерзания грунта для неотапливаемых сооружений следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетную глубину промерзания следует определять теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также, если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
  2. Для зданий с нерегулярным отоплением при определении Kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

dfn — нормативная глубина промерзания, определяемая по СП 22.13330.2016 не учитывает множественные факторы т.к. нормативы нацелены на получение наиболее надежного результата. Эта величина показывает насколько промерзает грунт на свободной от снега поверхности, не прогреваемой солнцем в течении всей зимы (под навесом). Реальная глубина промерзания будет меньше или такой же в зависимости от количества снега и солнечной радиации на поверхности

Таблица 5.2

Для того, чтобы определить реальную глубину промерзания с учетом множества факторов, включая снеговой покров, солнечную радиацию и тепловой режим сооружения необходимо выполнить теплотехнический расчет. Теплотехнические расчеты сложны и трудоемки, а так же требуют большого количества исходных данных. Для отдельных случаев существуют упрощенные расчеты, некоторые из которых приведены в СП 25.13330. Вопросы теплотехники грунтов затрагиваются в этой статье.

4. Заключение

Для правильного учета сил морозного пучения и выбора мер по защите от его воздействия необходимо и достаточно верно определить глубину промерзания грунта. Для этого следует пользоваться расчетами, приведенными в нормативной литературе.

Учет скорости промерзания в расчетах невозможен из-за сложности определения этого показателя и его изменчивости.

Учитывать снеговой покров в надежде что он снизит глубину промерзания не следует, так как после возведения сооружения снег скорее всего будет переноситься ветром от одной части сооружения к другой и с наветренной стороны поверхность грунта будет оголена. Если же сооружение поднято над землей, то под ним будет оголенная поверхность без снега и с температурой наружного воздуха, что так же увеличит глубину промерзания.

Если глубина промерзания грунта больше 2,5 м и если среднегодовая температура в регионе отрицательная, то для определения нормативной глубины промерзания необходимо выполнять теплотехнический расчет.

Так же теплотехнический расчет следует выполнять если, например, применяется утепление грунта.

Для принятия решений по фундаментам используется расчетное значение глубины промерзания, которое в 1,1 больше нормативного для неотапливаемых сооружений и ниже нормативного для отапливаемых сооружений.

5. Связанные статьи

Расчет нормативной глубины промерзания грунта по СП 22 (СНиП)

Определение нормативной глубины промерзания грунта необходимо выполнять в соответствии с разделом 5.5 «Глубина заложения фундаментов»  СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*».

Согласно п.5.5.2 СП 22.13330.2016 за нормативную глубину промерзания грунта можно принять среднюю глубину промерзания грунта за период не менее 10 лет (средняя глубина вычисляется  из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов). При этом экспериментальная площадка должна быть: горизонтальной, очищенной от снега, УГВ (уровень грунтовых вод) ниже глубины промерзания грунта. Методика наблюдений приведена в ГОСТ 24847-81 «Грунты. Метод определения глубины сезонного промерзания».

При отсутствии данных многолетних наблюдений нормативная глубина промерзания грунта определяется на основе теплотехнического расчета в соответствии с п.5.5.3 СП 22.13330.2016.

Приведем данный пункт:

5.5.3 Нормативную глубину сезонного промерзания грунта  dfh, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение следует вычислять по формуле

dfh = d0 √Mt   (5.3)

где  d0 — величина, принимаемая равной:

          • для суглинков и глин 0,23 м;
          • супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м;
          • песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; к
          • рупнообломочных грунтов — 0,34 м;

М  — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СП 131.13330, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства.

Значение  d0  для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативную глубину промерзания грунта в районах, где  dfh>2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), следует определять теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330.

Некоторые пояснения портала Buildingclub (Билдинг клаб) по определению d:

Средневзвешенное значение  dпри наличии разных грунтов в пределах глубины промерзания рекомендуется определять по п.2.125 пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).

Приведем данный пункт с примером определения:

п.2.125. Значение d0 в формуле (5.3) для площадок, сложенных неоднородными по глубине грунтами (при наличии нескольких слоев с различными значениями d0i), определяется как средневзвешенное по глубине слоя сезонного промерзания.

В первом приближении рекомендуется принимать значение нормативной глубины промерзания dfn, полученное по формуле (5.3), исходя из предположения, что весь сезоннопромерзающий слой сложен грунтом одного вида, имеющим коэффициент d01.

Значение d01, принимаемое как среднее из величин d0i, используется для уточнения нормативной глубины промерзания dfn и средневзвешенного значения  с учетом фактической толщины каждого слоя грунта.

Пример определения средневзвешенного значения d0.

Необходимо найти нормативную глубину промерзания на площадке, сложенной следующими грунтами.

С поверхности залегает слой супеси толщиной h1 = 0,5 м (d01 = 0,28 м),

далее следует слой суглинка толщиной h2 = 1 м (d02 = 0,23 м),

подстилаемый крупнообломочным грунтом (d03 = 0,34 м).

Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе равна 64°С (Mt = 64).

Предположим, что слой сезонного промерзания сложен одним грунтом с

d01 = 0,28 м.

Тогда нормативная глубина промерзания по формуле (5.3) равна: .

dfh2 = d01 √Mt = 0,28√64 = 2,24 м 

В этом случае толщина нижнего слоя, которую следует учесть при определении средневзвешенного значения d0, равна:

h3 = dfn1h1h2 = 2,24 – 0,5 – 1 = 0,74 м. При этом:

d0 = (d01 ·h+ d02 ·h2 + d03 ·h3)/dfh2 =

= (0,28 ·0,5 +0,23 ·1 + 0,34 ·0,74)/2,24 = 0,277 м.

С учетом  d0 = 0,277 м  нормативная глубина промерзания составит:

dfh = d0 √Mt = 0,277√64 = 2,22 м,

т.е. будет уточнена всего на 0,02 м, поэтому дальнейший расчет методом приближения можно не выполнять.

Некоторые пояснения портала Buildingclub (Билдинг клаб) по определению М :

Определение безразмерного коэффициента M выполняется по таблице 5.1 СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*

M — это  безразмерный коэффициент равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе.

Для того чтобы найти M по таблице 5.1 СП 131.13330, необходимо сложить все отрицательные температуры в течении года (то есть столбцы со 2 по 13 данной таблицы). Причем значения данных температур взять по модулю (абсолютной величине).

Таблица 5.1 СП 131.13330.2012

Республика, край, область, пунктIIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXIIГод
1234567891011121314
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
Республика Адыгея
Майкоп-1,40,34,111,316,519,722,221,917,111,26,21,410,9
Алтайский край
Алейск-17,6-16,3-8,73,312,218,420,317,211,33,2-7,5-15,11,7
Барнаул*[1]-16,3-14,4-7,13,612,317,819,817,010,93,3-6,5-13,52,2
Беля-9,2-8,1-3,23,29,514,616,915,510,74,1-3,2-7,93,6
Бийск-Зональная*-16,6-14,8-7,53,812,317,719,817,110,93,4-6,4-13,52,2
Змеиногорск*-14,3-13,4-7,14,112,417,619,316,811,14,0-5,3-11,72,8
Катанда-22,8-18,8-9,22,39,514,215,513,37,90,2-11,4-19,9-1,6
Кош-Агач*-27,5-23,6-12,2-0,27,012,714,612,46,4-2,9-15,5-24,6-4,4
Онгудай-21,1-17,5-7,23,510,014,916,313,98,51,1-10,1-18,3-0,5
Родино-17,7-16,9-9,83,312,518,620,517,411,63,0-7,4-15,11,7
Рубцовск*-16,2-14,9-7,84,613,318,820,618,011,94,1-5,7-13,22,8
Славгород*-17,6-16,3-8,84,513,319,321,118,212,03,6-6,7-14,22,4
Тогул-16,5-15,3-8,71,710,516,718,815,810,32,4-8,1-15,01,1
Амурская область
Архара*-26,0-20,5-9,43,912,018,121,118,711,92,3-11,6-23,2-0,2
Белогорск-27,1-20,7-10,91,810,317,421,118,711,71,3-13,5-24,0-1,2
Благовещенск*-22,3-17,2-7,24,212,519,121,719,412,42,9-10,4-20,41,2
Бомнак*-30,2-23,8-12,4-0,48,515,518,115,58,4-2,5-19,2-29,5-4,3
Братолюбовка-28,0-21,8-12,10,89,516,319,917,610,80,5-14,3-25,3-2,2
Бысса-30,7-24,3-12,8-0,48,815,218,716,29,1-1,0-16,8-28,1-3,8
Гош-31,2-24,6-14,00,39,115,919,316,99,9-0,6-16,3-28,2-3,6
Дамбуки-31,1-24,9-15,1-1,97,514,417,915,38,2-3,3-18,8-28,9-5,1
Ерофей Павлович-27,6-22,0-13,0-1,27,515,018,315,07,9-3,4-17,6-26,3-4,0
Завитинск-26,9-20,9-11,61,39,716,720,318,111,31,1-13,4-24,0-1,5
Зея-30,1-23,8-13,6-0,68,415,318,615,79,0-2,4-17,8-28,0-4,1
Норский Склад-31,8-25,1-13,30,29,416,019,317,09,9-0,3-16,8-29,0-3,7
Огорон-29,3-23,1-13,92,37,013,817,114,58,0-3,3-18,0-27,3-4,7
Поярково-26,9-21,6-11,52,110,417,120,918,811,91,8-12,4-23,7-1,1
Свободный-27,7-21,6-12,11,09,616,620,217,710,60,0-14,9-25,4-2,2
Сковородино*-27,6-23,3-13,3-0,68,415,117,814,77,2-3,6-18,7-27,1-4,2
Средняя Нюкжа-34,7-28,9-18,4-5,45,313,216,813,45,7-6,6-22,9-32,9-8,0
Тыган-Уркан-26,4-21,6-13,4-1,57,514,618,115,17,9-3,4-17,2-25,2-3,8
Тында-31,7-25,9-16,2-3,86,013,417,113,96,3-5,7-21,5-30,2-6,5
Унаха-30,0-24,5-15,9-3,56,213,617,214,16,9-5,1-20,2-28,3-5,8
Усть-Нюкжа*-31,3-25,3-14,1-2,17,114,817,614,56,6-4,8-20,6-30,2-5,6
Черняево*-26,6-21,5-11,21,510,217,219,817,09,7-0,7-15,8-25,1-2,1
Шимановск-27,7-21,9-12,20,69,116,119,716,910,0-0,8-15,7-25,3-2,6
Экимчан*-30,8-24,3-13,5-1,57,314,317,214,67,5-2,9-18,4-29,6-5,0
Архангельская область
Архангельск*-13,6-12,1-5,70,16,612,716,013,28,01,8-4,8-9,91,0
Борковская-17,8-16,4-11,2-2,93,110,213,511,05,5-1,7-8,1-13,9-2,4
Емецк-14,1-12,8-7,3-0,16,613,416,113,98,01,2-4,5-10,20,9
Койнас*-17,2-15,0-7,1-1,15,412,316,112,46,90,1-7,5-13,1-0,7
Котлас*-14,1-12,2-4,72,39,014,617,314,28,41,9-5,3-10,81,7
Мезень*-14,8-13,4-7,2-2,24,010,514,511,97,10,6-6,3-11,0-0,5
Онега*-12,3-11,0-5,00,87,213,416,713,98,72,5-3,8-8,71,9
Астраханская область
Астрахань*-4,8-4,32,011,318,022,925,423,817,610,03,4-2,010,3
Верхний Баскунчак*-7,5-7,00,110,617,622,625,123,616,88,51,2-4,68,9
Республика Башкортостан
Белорецк-16,2-14,4-7,82,710,214,516,014,28,70,7-7,4-13,80,6
Дуван*-14,3-13,1-5,83,411,115,917,615,19,52,2-5,7-11,82,0
Мелеуз-15,5-14,4-7,54,613,617,819,617,911,73,2-5,1-11,82,8
Уфа*-13,8-12,7-5,45,213,217,619,417,011,23,8-4,0-11,03,4
Янаул*-14,2-13,5-6,33,511,916,718,816,110,33,0-4,8-11,32,5
Белгородская область
Белгород-8,5-6,4-2,57,514,617,919,918,712,96,40,3-4,56,4
Брянская область
Брянск*-7,4-6,6-1,27,013,616,918,417,211,75,6-0,4-5,05,8
Республика Бурятия
Бабушкин*-15,5-16,0-8,9-0,56,011,015,014,59,12,7-4,3-9,30,3
Баргузин*-27,4-22,6-10,90,28,515,518,616,08,6-0,5-12,0-22,2-2,3
Багдарин*-28,6-23,8-14,3-2,96,013,015,712,75,4-4,9-18,0-27,0-5,6
Кяхта*-20,5-16,3-6,92,610,416,618,916,49,50,9-9,4-17,60,4
Монды-19,9-17,6-10,1-1,85,612,114,212,05,5-2,2-11,8-18,2-2,7
Нижнеангарск*-21,9-20,3-12,5-2,55,112,116,315,08,3-0,6-10,7-17,3-2,4
Сосново- Озерское*-24,0-20,2-12,1-2,25,414,016,713,96,8-2,2-12,9-20,6-3,1
Уакит-28,3-24,5-15,7-5,23,511,614,811,84,7-6,0-18,7-26,5-6,5
Улан-Удэ*-23,8-19,0-8,02,010,216,919,616,89,40,4-10,5-19,7-0,5
Хоринск-25,6-22,0-10,70,48,416,218,815,88,0-1,1-13,4-21,9-2,3
Владимирская область
Владимир-11,1-10,0-4,34,912,216,617,916,410,73,7-2,7-7,53,9
Муром-11,5-10,9-4,94,712,516,718,717,211,34,1-2,3-8,24,0
Волгоградская область
Волгоград*-6,9-6,5-0,310,016,821,423,922,716,38,31,1-4,48,5
Камышин-10,4-9,9-4,07,716,220,723,221,515,16,7-0,8-6,76,6
Костычевка-11,7-11,6-5,27,215,720,222,721,014,56,0-1,3-8,15,8
Котельниково-7,4-6,8-0,89,517,021,224,022,716,28,31,9-3,78,5
Новоаннинский-10,0-9,1-3,47,815,419,621,420,214,05,9-0,5-5,86,3
Эльтон*-8,2-7,9-1,010,217,522,524,923,416,68,00,6-5,38,4
Вологодская область
Бабаево-11,6-10,5-5,42,49,514,716,814,99,22,9-2,6-8,02,7
Вологда*-11,7-10,5-4,03,310,415,017,314,79,23,0-3,4-8,72,9
Вытегра*-10,9-9,9-3,92,69,314,417,214,89,53,7-2,6-7,63,1
Никольск*-13,3-11,5-4,43,09,915,017,414,68,82,2-4,6-10,12,3
Тотьма*-12,8-11,0-4,12,89,814,717,214,48,72,4-4,3-9,72,4
Воронежская область
Воронеж*-7,5-7,2-1,48,214,918,420,118,913,16,5-0,1-5,26,6
Республика Дагестан
Дербент *2,52,25,010,316,321,724,924,720,314,59,14,813,0
Махачкала*0,60,84,410,316,221,624,624,319,913,77,82,912,3
Южно-Сухокумск-3,6-2,52,410,617,822,425,124,218,210,84,80,510,9
Ивановская область
Иваново-11,9-10,9-5,14,111,415,817,615,810,13,5-3,1-8,13,3
Кинешма-11,7-11,3-5,63,411,115,918,215,910,03,3-3,5-9,13,0
Иркутская область
Алыгджер-16,7-14,6-7,8-0,26,212,213,812,06,40,1-8,9-15,1-1,1
Бодайбо*-30,1-25,5-13,8-1,96,714,718,214,96,7-3,4-17,6-27,6-4,9
Братск-20,7-19,4-10,2-1,26,214,017,814,88,1-0,5-9,8-18,4-1,6
Верхняя Гутара*-19,0-16,3-9,7-1,45,711,714,111,45,2-1,8-10,0-16,8-2,2
Дубровское-28,6-23,2-13,6-2,95,714,317,714,06,4-2,3-17,4-25,8-4,6
Ербогачен*-30,9-27,7-16,4-5,05,314,117,413,45,2-5,6-20,6-29,0-6,6
Жигалово*-27,7-23,0-12,2-0,58,014,717,614,46,7-2,2-14,3-24,6-3,6
Зима-23,0-20,0-10,11,18,715,818,014,98,1-0,1-12,2-20,5-1,6
Ика*-29,2-25,9-15,4-4,25,513,616,512,85,0-4,4-18,0-26,9-5,9
Илимск-25,4-22,0-12,6-1,66,314,217,614,26,6-2,0-14,8-23,8-3,6
Иркутск*-18,5-15,5-7,02,19,815,518,115,59,01,5-7,9-15,90,5
Ичера-28,2-25,4-14,6-2,76,414,617,614,06,6-3,0-17,6-26,7-4,9
Киренск*-27,2-24,0-13,3-1,87,315,218,114,86,8-2,6-15,5-24,9-3,9
Мама-28,9-23,9-14,3-2,85,914,117,914,46,8-2,1-17,4-26,1-4,7
Марково-27,8-23,3-13,7-1,87,115,218,014,77,1-2,0-15,8-26,0-4,0
Наканно*-34,6-30,3-17,7-6,14,413,717,013,04,9-6,8-23,5-32,2-8,2
Невон-24,9-23,2-13,3-1,86,514,617,614,16,9-1,4-14,4-23,4-3,6
Непа-27,9-25,4-14,6-3,55,613,916,812,95,7-4,0-18,5-27,2-5,5
Орлинга*-26,9-22,7-12,4-1,57,214,617,314,16,7-2,2-14,0-23,9-3,6
Перевоз*-26,3-23,5-14,2-2,86,314,117,013,65,8-3,9-16,7-24,6-4,6
Преображенка-29,2-24,2-15,4-3,95,614,717,713,55,8-4,1-18,6-28,4-5,5
Саянск-18,3-14-6,81,710,115,518,715,88,50,8-9,4-16,30,5
Слюдянка-17,4-17,0-9,9-0,36,011,815,314,27,8-1,7-7,3-13,5-0,7
Тайшет*-18,9-16,1-7,71,39,315,918,415,28,40,5-9,1-16,70,0
Тулун*-20,1-16,5-8,20,88,915,117,514,67,9-0,2-10,1-17,8-0,7
Усть-Ордынский — Бурятский АО-24,8-22,3-12,50,68,215,618,015,17,7-0,8-14,2-21,9-2,6
Кабардино-Балкарская Республика
Нальчик-4,0-2,81,89,515,419,121,621,016,09,43,8-1,39,1
Калининградская область
Калининград*-2,2-1,71,76,712,215,617,717,312,98,33,4-0,47,6
Республика Калмыкия
Элиста*-5,0-4,61,310,316,821,624,623,417,29,62,6-2,59,6
Калужская область
Калуга-10,1-8,9-3,94,812,316,218,016,511,04,7-1,5-6,54,4
Камчатская область
Апука *- Корякский АО-12,4-12,7-11,0-6,41,06,710,210,77,0-0,6-7,6-12,0-2,3
Ича* — Корякский АО-12,3-12,3-8,6-2,82,36,710,711,68,83,7-3,5-9,3-0,4
Ключи*-16,2-13,6-8,7-2,14,811,815,113,89,02,4-6,6-14,2-0,4
Козыревск-17,9-15,1-10,2-2,15,111,514,913,68,10,4-9,8-16,7-1,5
Корф *- Корякский АО-14,3-14,1-11,4-6,41,88,512,112,27,9-0,3-8,8-13,8-2,2
Кроноки-8,5-8,2-6,2-1,62,66,610,711,78,62,8-3,3-7,40,6
Лопатка, мыс*-4,7-5,6-4,0-1,31,24,47,69,58,75,40,4-2,81,6
Мильково-19,9-17,0-11,9-2,55,211,615,013,68,00,3-10,9-17,6-2,1
Начики*-18,7-16,2-11,0-3,52,38,612,411,97,21,1-8,6-16,7-2,6
о,Беринга*-3,3-3,5-2,5-0,52,35,68,910,89,45,30,7-2,22,6
Оссора *- Корякский АО-14,5-14,1-11,4-6,11,07,912,212,38,21,2-7,0-12,9-1,9
Петропавловск- Камчатский*-7,0-6,6-4,00,14,49,212,513,210,35,2-1,1-5,22,6
Семлячики*-6,3-5,9-4,4-0,83,37,911,412,810,15,1-1,3-5,02,2
Соболево*-13,9-13,3-9,0-2,73,08,111,712,28,63,2-4,9-11,1-0,7
Ука-15,8-16,3-13,5-6,2-0,16,312,212,68,10,7-7,1-13,2-2,7
Октябрьская-12,1-12,6-8,7-2,52,16,19,811,49,34,1-3,0-9,0-0,4
Усть- Воямполка *- Корякский АО-17,5-16,5-12,9-5,61,46,710,210,77,41,2-7,1-14,2-3,0
Усть-Камчатск-11,4-11,2-9,0-3,61,66,811,212,29,02,6-4,7-9,7-0,5
Усть- Хайрюзово*-14,1-13,6-9,9-3,52,87,911,612,18,32,6-5,1-11,2-1,0
Карачаево-Черкесская Республика
Черкесск-4,4-2,31,59,014,818,321,120,615,79,63,7-1,18,8
Республика Карелия
Кемь*-10,9-10,5-5,5-0,74,910,914,312,98,52,5-3,2-7,61,3
Лоухи-12,1-12,4-8,3-1,74,711,614,812,87,21,0-4,4-8,50,4
Олонец-10,3-10,5-6,31,38,613,616,414,79,33,4-1,8-7,12,6
Паданы*-11,2-10,7-5,20,26,512,716,014,08,82,8-3,0-7,81,9
Петрозаводск*-10,3-9,5-3,81,88,413,716,514,39,13,3-2,5-7,02,8
Реболы*-11,9-11,5-5,70,06,913,316,113,58,01,9-4,0-8,81,5
Сортавала*-9,1-8,9-3,82,08,614,016,915,09,64,2-1,1-5,83,5
Кемеровская область
Кемерово*-17,9-15,8-8,11,810,616,419,015,89,51,9-7,8-15,20,8
Киселевск-17,2-15,5-8,12,010,016,618,815,810,02,2-8,3-15,40,9
Кондома-19,1-16,3-8,60,99,115,217,414,58,61,4-9,4-17,0-0,3
Мариинск-17,8-16,2-9,30,89,015,918,315,29,11,0-9,1-16,20,1
Тайга*-18,0-16,1-8,30,38,814,917,614,38,10,5-9,1-15,8-0,2
Тисуль*-16,3-14,7-7,21,79,815,718,115,29,21,8-7,5-13,81,0
Топки-18,2-16,1-10,2-0,28,915,818,215,49,20,7-10,2-16,5-0,3
Усть-Кабырза-22,1-18,0-10,0-0,48,114,616,914,58,40,4-10,5-19,0-1,4
Кировская область
Вятка-14,4-12,9-6,72,210,015,417,915,39,01,5-5,7-11,81,6
Нагорское-14,9-13,7-7,11,69,014,616,914,88,50,8-6,0-12,51,0
Савали-14,0-13,2-7,42,811,616,818,816,810,42,8-5,2-11,52,4
Республика Коми
Вендинга-15,8-15,1-9,1-0,46,212,415,513,06,80,0-6,7-13,2-0,5
Воркута-20,3-20,6-16,5-9,0-2,85,812,49,53,8-5,1-13,6-15,7-6,0
Объячево-14,9-13,0-6,61,78,514,416,614,38,20,7-5,7-11,61,0
Петрунь*-20,0-18,9-11,7-7,20,49,214,410,75,5-2,9-11,9-16,5-4,1
Печора*-19,2-17,7-9,0-3,43,611,716,012,06,5-1,3-10,2-15,6-2,2
Сыктывкар*-15,2-13,2-5,31,58,214,317,213,67,91,0-6,5-11,91,0
Троицко- Печорское*-17,9-15,9-6,9-0,46,113,016,312,56,8-0,5-8,8-14,6-0,9
Усть-Уса*-19,0-17,8-9,7-4,81,910,114,811,05,9-1,9-10,4-15,4-2,9
Усть-Цильма*-17,7-15,8-8,1-2,83,711,215,311,76,4-0,9-8,9-13,8-1,6
Усть-Щугор-19,7-17,7-12,0-2,43,711,415,212,36,4-1,8-10,2-16,9-2,6
Ухта-17,3-15,8-8,9-0,55,412,115,712,76,6-1,4-8,5-13,6-1,1
Костромская область
Кострома-11,8-11,1-5,33,210,915,517,816,110,03,2-2,9-8,73,1
Чухлома-12,8-11,6-5,72,59,714,817,015,19,22,4-3,6-9,82,3
Шарья-13,0-12,1-6,02,910,215,117,415,19,32,3-4,7-10,62,2
Краснодарский край
Красная Поляна0,31,34,29,514,217,119,519,415,610,86,92,210,1
Краснодар*-0,21,05,412,217,321,023,823,218,111,96,32,011,8
Приморско-Ахтарск-2,5-2,12,710,617,121,524,223,217,911,15,10,210,8
Сочи*6,06,28,312,216,120,023,023,319,815,611,37,914,1
Тихорецк*-2,2-1,24,011,717,120,823,623,117,711,04,90,310,9
Красноярский край
Агата*-34,5-32,5-21,8-11,5-1,48,114,110,93,8-7,7-24,5-31,2-10,7
Ачинск*-16,1-14,0-6,71,39,615,918,815,59,11,3-7,8-13,71,1
Байкит* — Эвенкийский АО-30,5-26,1-13,8-4,14,313,217,112,85,3-5,0-19,4-28,4-6,2
Боготол-17,4-16,0-9,10,28,115,317,814,68,70,8-9,7-16,4-0,3
Богучаны*-23,8-21,2-10,4-0,27,815,919,115,38,0-0,6-11,8-21,1-1,9
Ванавара* — Эвенкийский АО-29,4-25,9-14,5-3,65,814,317,613,45,5-4,5-18,5-27,4-5,6
Вельмо-27,6-24,8-14,8-3,74,313,116,812,76,1-3,7-18,1-26,5-5,5
Верхнеимбатск*-24,7-22,0-12,8-4,93,312,917,613,46,4-3,5-16,0-22,5-4,4
Волочанка*-31,0-30,6-24,5-16,0-5,95,712,89,82,3-11,5-23,7-27,8-11,7
Диксон* — Таймырский АО-25,9-25,9-22,9-17,5-8,30,04,54,91,3-8,3-17,9-22,6-11,5
Дудинка* — Таймырский АО-28,2-27,3-21,9-15,3-5,65,813,710,93,8-8,5-20,6-24,9-9,8
Енисейск-22,0-19,5-10,7-0,97,115,118,514,98,2-0,5-12,3-20,7-1,9
Ессей *- Эвенкийский АО-36,0-33,8-23,9-13,9-3,27,013,510,52,4-12,2-27,6-31,6-12,4
Игарка*-28,3-26,7-18,6-11,1-1,99,115,412,04,8-6,9-20,0-25,4-8,1
Канск-20,2-18,7-10,30,78,616,018,815,68,80,4-10,2-18,6-0,8
Кежма-27,4-25,1-14,1-2,26,314,918,114,27,1-1,9-15,8-25,7-4,3
Ключи-17,7-15,6-8,00,88,215,618,114,88,50,7-10,1-16,9-0,1
Красноярск*-16,0-14,0-6,31,99,716,018,715,48,91,5-7,5-13,71,2
Минусинск*-18,2-16,0-6,33,911,417,519,916,810,02,2-7,3-15,41,5
Таимба-30,1-26,6-15,6-3,45,113,416,812,75,3-4,2-20,1-29,1-6,3
Троицкое-22,8-20,3-11,5-0,86,914,517,514,07,0-1,0-12,5-21,9-2,6
Тура* — Эвенкийский АО-35,7-31,8-18,3-6,83,312,816,912,74,8-7,0-24,3-32,4-8,8
Туруханск*-26,5-24,2-15,8-8,10,710,916,512,75,5-5,7-18,6-23,9-6,4
Хатанга *- Таймырский АО-32,8-32,3-26,7-17,5-6,85,412,69,31,6-12,3-25,5-29,3-12,9
Челюскин, мыс — Таймырский АО-28,5-28,6-28,2-21,0-10,5-1,41,50,7-2,4-11,5-21,4-25,3-14,7
Ярцево-23,6-21,5-12,9-2,75,114,318,214,07,6-1,8-14,7-22,3-3,4
Курганская область
Курган*-16,3-15,0-6,94,612,517,819,616,710,83,2-6,4-13,42,3
Курская область
Курск*-7,3-6,9-1,47,514,217,419,018,112,56,2-0,5-5,26,1
Липецкая область
Липецк-10,3-9,5-4,45,513,818,020,218,512,55,5-1,5-7,15,1
Ленинградская область
Санкт- Петербург*-6,6-6,3-1,54,510,915,718,316,711,45,70,2-3,95,4
Свирица-10,5-9,3-4,72,89,714,716,614,89,53,6-1,8-6,63,2
Тихвин*-9,3-8,4-2,83,710,415,117,215,09,74,0-1,9-6,53,8
Магаданская область
Аркагала-19,6-19,2-16,7-8,7-0,55,811,912,27,8-1,1-10,7-15,8-4,6
Брохово*-19,7-19,5-15,5-8,00,06,912,112,37,9-0,4-10,2-16,3-4,2
Магадан (Нагаева, бухта)*-16,7-15,6-11,5-4,91,57,411,511,97,3-1,3-10,5-15,0-3,0
Омсукчан-33,4-31,0-24,3-12,40,810,113,210,63,1-11,3-26,5-32,5-11,1
Палатка-22,1-20,2-16,3-7,72,39,412,811,65,2-6,7-16,7-20,3-5,7
Среднекан-36,6-33,4-25,8-12,02,813,015,111,94,0-11,3-28,6-35,8-11,4
Сусуман*-37,7-33,6-24,7-11,92,611,914,110,42,5-13,5-29,6-37,7-12,3
Республика Марий Эл
Йошкар-Ола*-12,1-11,4-4,64,712,016,518,616,110,33,4-3,7-9,43,4
Республика Мордовия
Саранск-12,3-11,7-5,94,813,117,319,217,711,64,1-3,0-8,73,9
Московская область
Дмитров-10,4-9,5-4,44,311,515,717,515,710,34,0-2,4-7,23,8
Кашира-10,9-9,8-4,64,612,216,317,816,511,04,1-2,3-7,04,0
Москва*-7,8-7,1-1,36,413,016,918,716,811,15,2-1,1-5,65,4
Мурманская область
Вайда-Губа*-5,3-5,9-3,8-1,22,87,110,710,27,12,4-1,6-3,51,6
Кандалакша*-12,7-12,4-6,8-1,64,611,214,512,16,80,8-5,5-9,70,1
Ковдор*-12,8-12,3-7,2-2,04,210,813,711,05,8-0,6-6,6-10,2-0,5
Краснощелье*-13,9-13,8-8,5-3,52,79,613,310,75,9-0,5-6,9-10,6-1,3
Ловозеро-13,2-13,8-10,2-3,82,49,113,011,15,6-0,9-6,2-10,4-1,4
Мончегорск-12,8-12,7-8,6-2,53,410,213,812,06,60,2-5,4-9,7-0,5
Мурманск*-10,5-10,4-5,8-1,33,79,212,811,16,80,9-4,9-8,20,3
Ниванкюль-13,1-13,0-8,1-1,74,210,513,511,66,3-0,1-6,1-10,2-0,5
Пулозеро-13,4-13,6-9,4-3,03,19,613,411,46,0-0,3-5,8-10,1-1,0
Пялица-10,0-11,2-8,9-3,71,46,810,19,86,41,3-2,8-6,4-0,6
Териберка*-7,6-8,2-5,2-1,92,67,511,410,67,11,7-3,2-5,70,8
Терско-Орловский-9,9-11,1-8,8-3,60,75,49,09,36,40,9-3,3-6,2-0,9
Умба*-11,5-11,5-6,4-1,54,310,814,412,27,51,4-4,4-8,30,6
Юкспор-12,2-12,6-10,9-6,9-1,94,99,07,21,5-4,1-7,7-10,4-3,7
Нижегородская область
Арзамас-12,4-11,9-6,53,512,016,918,817,210,83,5-3,6-9,43,2
Выкса-11,3-10,8-5,14,412,516,818,917,011,14,0-2,8-8,53,8
Нижний Новгород-11,8-11,1-5,04,212,016,418,416,911,03,6-2,8-8,93,6
Новгородская область
Боровичи-9,8-8,8-3,83,811,015,417,415,410,04,2-1,6-6,73,9
Новгород-8,7-8,7-4,33,310,415,217,315,410,34,2-0,9-5,94,0
Новосибирская область
Барабинск*-18,3-17,0-9,22,111,017,019,215,89,82,0-8,3-15,30,7
Болотное*-17,6-15,5-7,51,710,316,318,915,59,31,7-8,0-15,00,8
Карасук-19,4-18,4-10,62,912,118,220,216,911,22,2-8,5-16,20,9
Кочки-19,6-18,2-11,51,210,716,718,615,49,71,4-9,5-16,9-0,2
Купино*-18,5-16,9-9,13,212,017,919,916,710,72,8-7,4-15,01,3
Кыштовка-20,3-18,3-10,71,39,815,718,014,69,30,8-9,8-17,4-0,6
Новосибирск*-17,3-15,7-8,42,211,117,019,416,210,22,5-7,4-14,51,3
Татарск*-17,8-16,5-8,33,111,617,319,516,110,12,4-7,7-14,91,3
Чулым-19,5-17,9-11,30,310,116,418,515,59,71,3-9,3-17,0-0,2
Омская область
Омск*-17,2-15,9-7,83,712,117,719,516,310,52,8-7,3-14,31,7
Тара*-18,3-16,8-8,02,210,416,418,715,29,21,7-8,3-15,50,6
Черлак*-17,7-16,6-8,64,012,718,520,217,111,13,1-7,2-14,31,9
Оренбургская область
Кувандык-15,4-14,5-7,34,914,218,620,618,812,73,9-4,7-11,93,3
Оренбург*-12,9-12,4-5,47,115,420,122,020,113,95,3-3,1-9,95,0
Сорочинск-14,4-13,5-6,65,814,619,221,019,613,14,1-3,8-10,44,1
Орловская область
Орел*-7,8-7,3-1,96,913,917,218,717,611,95,7-0,6-5,45,7
Пензенская область
Земетчино*-9,3-9,5-3,66,614,017,719,517,812,15,1-1,7-7,25,1
Пенза*-9,8-9,7-3,76,814,218,019,818,012,25,1-2,0-7,85,1
Пермская область
Бисер*-16,7-14,8-6,70,77,713,415,812,66,9-0,5-8,5-14,1-0,3
Ножовка-14,6-13,7-6,82,911,016,718,416,410,12,3-5,1-12,12,1
Пермь*-13,9-12,3-4,53,510,615,818,215,19,52,3-5,6-11,32,3
Чердынь-17,0-14,8-7,91,48,014,416,914,38,0-0,3-8,3-14,40,0
Приморский край
Агзу-20,3-15,8-7,12,18,313,317,317,211,12,9-8,4-18,00,2
Анучино-20,3-16,0-5,95,012,117,021,120,613,75,7-5,7-16,72,6
Астраханка-17,7-13,6-4,84,411,616,520,620,914,96,7-4,3-13,93,4
Богополь-13,3-10,1-3,14,29,513,217,719,214,16,9-2,6-10,83,7
Владивосток*-12,6-9,1-2,14,89,713,217,519,615,78,7-1,0-9,34,6
Дальнереченск*-19,3-14,8-5,35,612,717,721,220,313,95,6-5,8-16,23,0
Кировский-20,6-16,9-6,45,112,717,621,520,814,25,9-5,8-16,72,6
Красный Яр-23,4-19,1-8,23,110,716,420,419,112,13,1-8,9-19,90,5
Маргаритово-12,7-9,9-3,24,09,113,017,619,214,17,0-1,9-10,13,9
Мельничное*-21,9-17,2-7,73,010,015,519,218,411,42,9-8,6-19,20,5
Партизанск-13,4-10,3-3,15,111,315,119,420,114,67,5-2,2-10,74,5
Посьет*-9,6-6,5-0,56,110,914,719,021,116,79,80,6-6,96,3
Преображение*-7,8-5,7-0,74,68,612,216,919,415,89,41,4-5,55,7
Рудная Пристань*-10,9-8,1-2,03,77,911,516,118,614,67,7-1,2-8,84,1
Сосуново-13,4-10,9-4,81,45,49,113,816,312,86,1-3,3-11,21,8
Чугуевка-21,3-17,3-6,74,311,516,320,419,512,54,4-7,2-17,91,5
Псковская область
Великие Луки*-6,8-6,5-1,35,812,215,817,516,010,85,5-0,1-4,55,4
Псков*-6,3-6,2-1,35,512,015,917,816,210,95,60,1-4,15,5
Ростовская область
Миллерово*-6,3-5,70,09,315,719,721,820,915,07,81,3-3,88,0
Ростов-на- Дону*-3,8-2,92,210,816,820,8

Перечень основных грунтов и их характерные особенности. Глубина промерзания

Глина в сухом состоянии твердая в кусках, во влажном – вязкая, пластичная, липкая, мажется. При растирании между пальцами песчаных частиц не чувствуется, комочки раздавливаются очень трудно, песчинок не видно. При скатывании в сыром состоянии образуется в длинный шнур диаметром менее 0,5 мм; а при сдавливании шарик превращается в лепешку, не трескаясь по краям; при резке но жом в сыром состоянии имеет гладкую поверхность, на которой не видно песчинок.

Суглинок – комья и куски в сухом состоянии менее тверды, при ударе рассыпаются на мелкие куски, во влажном состоянии имеют слабую пластичность и липкость; при растирании чувствуются песчаные частицы, комочки раздавливаются легче, ясно видны песчинки на фоне тонкого порошка; при скатывании в сыром состоянии длинного шнура не получается, он рвется; шар, скатанный в сыром состоянии, при сдавливании образует лепешку с трещина ми по краям.

Супесь – в сухом состоянии комья легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.

Песок пылеватый напоминает пыль или жесткую муку типа крупчатой, отдельные зерна в массе трудно различи мы.

Песок мелкий имеет зерна, слабо различимые глазом, песок средней крупности, в основной массе имеет зерна размером с просяное, в крупном песке – большое количество зерен размером с гречневую крупу.

Гравий (дресва) – зерна размером от горошины до мелкого ореха составляют больше половины по массе. Между ними более мелкое заполнение. Гравий имеет частично окатанные формы, дресва – с острыми краями.

Галька (щебень) – зерна размером больше ореха составляют более половины по массе. Между ними – мелкое заполнение. Галька – окатанной формы, щебень – остроугольной.

Песчаные, гравийные и галечниковые грунты несвязные.

Прочность основания будет обеспечена, если давление, которое передается фундаментом на грунт, не более рас четного для грунтов, залегающих под фундаментом. В зависимости от глубины от дневной поверхности ориентировочно можно принять условное расчетное давление на грунты оснований (табл. 1).

Таблица 1. Условное расчетное давление на грунты оснований, Н/см 2

Виды грунтов

Глубина от дневной поверхности, м

1–1,5

2–2,5

Супеси

10–20

20–30

Суглинки

9–25

10–30

Глины твердые

20–40

25–60

Глины пластич ные

8–25

10–30

Пески гравелис тые и крупные

26–39

50–60

Пески средней крупности

19–30

40–50

Вы приобрели садовый участок 35

Виды грунтов

Глубина от дневной поверхности, м

1–1,5

2–2,5

Пески мелкие ма ловлажные

15–25

30–40

Пески мелкие очень влажные и насыщенные во дой

10–20

20–30

Щебенистые и галечниковые с песчаным запол нением пор

45–50

60

Щебенистые и галечниковые с глинистым за полнением пор

20–35

40–45

Дресвяные и гра вийные грунты, образовавшиеся из горных крис таллических по род

37–44

50

Дресвяные и гра вийные грунты, образовавшиеся из осадочных горных пород

20–25

35–40

Наиболее надежны скальные, гравелистые и крупнообломочные грунты.

Хорошим основанием могут служить крупные чистые (без примесей) сухие пески, а также сухие, плотно слежавшиеся глинистые грунты.

Ненадежны мелкие пески с примесями, насыщенные водой.

Разновидность глинистых грунтов – лессовые грунты, которые при замачивании водой сильно уплотняются и дают просадки, что может привести к повреждению возводимых на них построек.

Не следует устраивать фундаменты на растительных и насыпных грунтах.

Наиболее опасно для фундамента дома морозное пучение грунта, которому в основном подвержены водонасыщенные глины, суглинки, супеси, мелкие и пылеватые пески. Глинистые мокрые грунты при замерзании увеличи ваются в объеме и проявляют свойства пучения. Слои пучинистого грунта, замерзая, воздействуют на фундамент снизу вверх и, если сила морозного пучения больше, чем нагрузка от дома, то происходит как бы «выталкивание» здания из земли. При оттаивании весной может произойти обратное явление – неравномерная осадка дома.

Фундаменты на мокрых грунтах выполняют с соблюдением особых правил.

При проектировании фундаментов важнейшим вопросом является глубина промерзания грунтов в выбранном районе строительства, составляющая в средней полосе 1,4–1,6 метра. Во избежание пучения – подъема грунтов под подошвой фундаментов в результате перехода грунтовой воды в лед, их закладывают чуть ниже уровня промерзания. Подъемная сила пучения достигает 6 тонн на погонный метр, а пригруз от двухэтажного здания – 4 тонн. При недостаточном заглублении фундаментов и неравно мерном в реальности распределении сил пучения на фасаде кирпичного здания возникают определенным образом направленные трещины. Рубленые стены, вспучившиеся в сезон замерзания, часто опускаются в течение нескольких лет ниже проектной отметки, и их приходится вывешивать с помощью домкратов, распирать подкосами и подкладывать дополнительные венцы (см. гл. «Ремонт и замена фундамента»). Ремонт поврежденных кирпичных стен осуществляется более сложными инженерными приемами.

Глубина заложения фундаментов наружных и внутренних стен неотапливаемых зданий должна быть не менее глубины промерзания, причем измерять ее надо от пола подвала или технического подполья, а если подвал отсутствует, то от планировочной отметки земли. Глубину заложения фундаментов наружных стен регулярно отапливаемых зданий можно принять 0,6–0,7 глубины промерзания, внутренних – не менее 50 см (табл. 2).

На глинистых песках, супесях, суглинках и глинах, а так же в крупнообломочных грунтах с глинистым заполнителем глубину заложения фундаментов принимают с учетом положения уровня грунтовых вод: если уровень грунтовых вод расположен на 2 м ниже уровня промерзания, то фундамент закладывают на глубине не менее 0,7 м; если уровень грунтовых вод находится на уровне промерзания и выше его, то фундаменты закладывают ниже глубины промерзания грунта.

Таблица 2. Глубина сезонного промерзания грунта

Город

Глубина сезонного промерзания, см

Омск, Новосибирск

220

Тобольск, Петропавловск

210

Курган, Кустанай

200

Свердловск, Челябинск, Пермь

190

Сыктывкар, Уфа, Актюбинск, Оренбург

180

Киров, Ижевск, Казань, Ульяновск

170

Самвра, Уральск

160

Вологда, Кострома, Пенза, Саратов

150

Тверь, Москва

140

Петербург, Воронеж, Волгоград, Гурьев

120

Псков, Смоленск, Курск

110

Таллин, Харьков, Астрахань

100

Рига, Минск, Киев, Днепропетровск, РостовнаДону

90

Фрунзе, АлмаАта

80

Калининград, Львов, Николаев, Кишинев, Одесса, Симферополь, Севастополь

70

Богданов Ю.Ф. Фундаменты от А до Я: Строительство и ремонт фундаментов. Планировка. Технология. Материалы. — М. ИКТЦ ЛАДА, ООО ИД «РИПОЛ классик»

Глубина промерзания грунта / Фундамент / Каркасный дом своими руками

Каждую зиму грунт промерзает на некоторую глубину. При этом содержащаяся в грунте вода замерзает, превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем грунта. Этот процесс называется пучением грунта. Увеличиваясь в объеме, грунт действует на фундамент дома. Сила этого воздействия может быть очень велика и составлять десятки тонн на квадратный метр поверхности фундамента. Воздействие такой силы может двигать фундамент, нарушая нормальное положение всего здания. Таким образом, промерзание грунта оказывает негативное влияние. Для того, чтобы силы пучения не действовали на основание фундамента, нужно его закладывать на глубину ниже глубины промерзания.

Глубина промерзания грунта зависит, во-первых, от типа грунта: глинистые грунты промерзают чуть меньше песчаных, потому что обладают большей пористостью. Пористость глины колеблется от 0,5 до 0,7, в то время как пористость песка — от 0,3 до 0,5.
Во-вторых, глубина промерзания зависит от климатических условий, а именно от среднегодовой температуры: чем она ниже, тем больше глубина промерзания.

Нормативные глубины промерзания (по данным СНиП) в сантиметрах для разных городов и типов грунта представлены в таблице.

Городглина, суглинкипески, супеси
Архангельск160176
Астрахань8088
Брянск100110
Волгоград100110
Вологда140154
Воркута240264
Воронеж120132
Екатеринбург180198
Ижевск160176
Казань160176
Кемерово200220
Киров160176
Котлас160176
Курск100110
Липецк120132
Магнитогорск180198
Москва120132
Набережные Челны160176
Нальчик6066
Нарьян Мар240264
Нижневартовск240264
Нижний Новгород140154
Новокузнецк200220
Новосибирск220242
Омск200220
Орел100110
Оренбург160176
Орск180198
Пенза140154
Пермь180198
Псков8088
Ростов-на-Дону8088
Рязань140154
Салехард240264
Самара160176
Санкт-Петербург120132
Саранск140154
Саратов140154
Серов200220
Смоленск100110
Ставрополь6066
Сургут240264
Сыктывкар180198
Тверь120132
Тобольск200220
Томск220242
Тюмень180198
Уфа180198
Ухта200220
Челябинск180198
Элиста8088
Ярославль140154

Фактические глубины промерзания на самом деле будут отличаться от нормативных, приведенных в СНиП, потому что нормативные данные приведены для самого плохого случая — отсутствие снежного покрова. Нормативная глубина промерзания грунта, представленная в этой таблице, — это максимальная глубина. Снег и лед – хорошие теплоизоляторы, и наличие снежного покрова уменьшает глубину промерзания. Под домом грунт так же промерзает меньше, тем более, если дом отапливается круглый год. Таким образом, реальная глубина промерзания земли может быть на 20-40% меньше нормативной.

Промерзание грунта можно уменьшить: для этого грунт вокруг дома утепляют. Лента хорошего утеплителя шириной 1,5-2 метра, уложенная вокруг дома, способна обеспечить минимальную глубину промерзания грунта, окружающего фундамент дома. Благодаря такому приему возможно заложение мелкозаглубленных фундаментов, которые закладываются на глубину выше глубины промерзания, но благодаря утеплению грунта остаются устойчивыми.

    Читайте так же:

  • Уровень грунтовых вод
    Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.

  • Пучинистый грунт
    Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.

  • Силы морозного пучения грунтов
    Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

  • Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт
    На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Для того, чтобы определить суммарную нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.)

  • Несущая способность грунтов Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Закон развития температурного поля замерзания слоя известковой глины

Исследована проблема «трудного» замораживания трещин слоя известковой глины в замерзающих трубах. Основываясь на инженерном опыте глубокой известковой глины на руднике Янцунь, были проведены модельные испытания с целью проведения углубленных исследований закона развития поля температуры замерзания этого слоя глины. Результаты испытаний показали, что известковая глина имеет температуру замерзания -1.3 ° C под действием как воды, так и химического состава почвы, а температура переохлаждения может достигать –3,8 ° C из-за сложного минерального состава, вызывающего плохую теплопроводность. Это означает, что известковая глина будет замерзать медленнее, чем другие слои почвы. Время, необходимое для пересечения температурных полей, составляет 2,5 часа, что эквивалентно 127,6 дням в реальной инженерии. На трех участках каждая точка измерения температуры в температурном поле имела неправильную седловидную форму в температурном пространстве одновременно, а соотношение времени между образованием и полным плавлением замороженной стенки составляло 1: 1.91. Скорость проявления толщины мерзлой стенки от 5 до 16 часов составляла 17,9 мм / час, а скорость проявления от 16 до 70 часов составляла 1,96 мм / час; что соответствует фактической скорости развития толщины мерзлой стенки, составляющей 0,0123 м / сут и 0,0014 м / сут соответственно. Эти скорости были значительно ниже, чем скорость развития толщины промерзающей стенки общего песчано-глинистого слоя, которая составляла 0,0515 м / сут на ранней стадии и 0,02 м / сут на более поздней стадии. Малая толщина и низкая прочность мерзлой стенки известнякового слоя глины вызывают разрушение замерзших труб, на что следует обращать внимание при реальном инженерном строительстве.

1. Введение

Метод искусственного замораживания грунта влечет за собой заглубление заранее определенного количества замораживающих труб для реализации теплообмена с горной породой и почвой за счет циркуляции хладагента. Это делается для образования промерзающей завесы определенной прочности и водонепроницаемого уплотнения, создавая тем самым хорошие условия строительства «сухой земли» для подземных геотехнических сооружений. Как важная временная опорная конструкция при строительстве подземных мерзлых горных пород и грунта, метод замораживания стены имеет уникальные «естественные» преимущества, а также включает множество научных проблем: замерзание воды в грунте, которое вызывает морозное пучение и образование закона поля температуры промерзания, а также прочности и толщины промерзшей стенки, сложности промерзания грунта с различными свойствами, влияния скорости потока и солености на образование промерзшей стенки, влияния морозного пучения и оттаивание грунта на окружающие конструкции [1, 2] и др.Формируется поле температуры замерзания. Изучение законов — самое основное. Zhang et al. [3–5], Xiangdong et al. [6–8] и Chuanxin et al. [9–11] идеализировали температурное поле в виде трапеции или параболы, основываясь на макроскопических характеристиках поля температуры замерзания нескольких рядов труб, подробном теоретическом анализе силового состояния замороженной стенки. Однако такие факторы, как различие в пласте, реакция почвы с разными свойствами при низких температурах, содержание воды и скрытая теплота фазового превращения [12] делают процесс формирования температурного поля изменчивым и сложным.Ввиду различия процесса промерзания разных слоев почвы, He [13] рассмотрел влияние различной толщины слоя песка на температуру вечной мерзлоты и провел эксперименты в помещениях для изучения степени этого влияния. Хайпенг [14] исследовал глину, используя испытание модели двойной спиральной трубы и силу морозного пучения, которая возникла во время образования замороженной стенки. Результаты показали, что сила морозного пучения тесно связана с температурой и проявляется в виде пространственно-временной неоднородности.Ван и Чжоу [15] рассмотрели пространственную изменчивость параметров почвы и комбинированной теплопроводности, а также объемное моделирование тепла в случайном поле, и исследования показали, что этот метод является более научным и подходящим. Цзиньхуа [16] провел модельные испытания для исследования закона деформации замерзшей трубы в условиях замораживания многопетлевой трубы; они обнаружили, что замерзшая труба была сломана на этапе раскопок. Деформация в основном завершилась на ранней стадии промерзания, и степень деформации замерзшей трубы в слое глины была больше, чем в слое песка; это обеспечило основу для сокращения выемок грунта в более поздний период и, следовательно, снижения скорости повреждения замерзших труб.

Глубина шахтных стволов угольных шахт увеличивается из года в год, а глубокие и богатые водой рыхлые аллювиальные пласты были обнаружены во многих районах Китая в процессе проходки промерзающих стволов. В горнодобывающем районе Лянхуай гора Шунгенг является границей на северо-запад, и мощность аллювиального слоя постепенно увеличивается. Этот рыхлый слой в основном состоит из глины, известковой глины, илистой глины, песка и гравия. При погружении промерзающих труб в этот слой почвы часто возникают разрывы промерзающих труб.Часто возникают проблемы, например, когда воздушный вал Пан Сандонг был выкопан в обширном известково-глинистом слое глубиной 252,0 ~ 326,0 м, 22 трубы были сломаны в процессе. 34 трубы были сломаны в глинистом слое глубиной 224,4–237,1 м при строительстве пустой скважины Сецяо [17–19]. Когда вспомогательный ствол шахты Янцунь был выкопан на глубину 404,0 ~ 412,0 м, трещины произошли в 15 замерзающих трубах. Статистика показала, что трещины замерзающих труб обычно возникают на стыке известкового слоя глины и слоя песка.По данным многочисленных инспекций участка рудника и связанных исследований [20, 21], было обнаружено, что сформировать «эффективную» мерзлую стену в этом слое известняковой глины сложно по сравнению с другими пластами. Следовательно, необходимо провести углубленные исследования характеристик «твердой» промерзания известняковой глины. В данной работе в качестве объекта исследования взят глубокий известково-глинистый пласт (на глубине 407,3 ~ 445,3 м) рудника Янцунь. Путем испытаний модели в помещении и количественного анализа расширения известняковой глины были установлены поле температуры замерзания и закон развития мерзлой стены; поэтому их можно использовать как справочник для инженерной практики.

2. Минеральный состав и теплопроводность известковой глины

На рисунке 1 показана кривая измеренных температур для скважины № 2 в процессе искусственного замораживания вспомогательной ствола рудника Янцунь. Из рисунка видно, что измеренная температура слоя известковой глины была как выше, так и ниже, чем в двух слоях при одинаковых условиях замерзания (слой глины и слой мелкого песка). Температура известково-глинистого слоя была на 6-8 выше, что свидетельствует о его «сложных» характеристиках замораживания.


Причина «трудного» замерзания известковой глины в основном связана с ее сложным минеральным составом, как показано в Таблице 1 (результаты рентгеноструктурного анализа (XRD) высушенных образцов почвы), содержащих Fe, Mn, Ti, Ca, K, S, P, Si, Al, Na, Mg и другие элементы, соответствующие минералы — кварц, каолинит, мусковит, иллит и т. Д., Которые принадлежат к известковистым каолинит-иллитовым аргиллитам, в которых Al и Элементы Si представляют собой основные глинистые минералы и химический состав цемента с высоким содержанием, за которыми следуют Fe 3+ , Ca 2+ и Mg 2+ , которые являются продуктами ионного обмена; это снижает содержание Na + .Известковая глина в исходной среде находится в системе вода-почва, и будет происходить ряд геохимических реакций, в основном включая ионный обмен, растворение и осаждение; процесс реакции совместно контролируется pH и ионами Ca 2+ [22] в почве. Обмен ионов Na + и K + на поверхности коллоидных частиц почвы и высоковалентных ионов Ca 2+ , Mg 2+ и Fe 3+ в водной среде. раствор увеличивает поверхностный заряд почвы, а удельная поверхность известковой глины большая (удельную поверхность известковой глины можно получить с помощью адсорбционного метода N 2

Предел несущей способности круглых фундаментов мелкого заложения в замороженная глина

1.Введение

Под мерзлой почвой понимаются камни или почвы с температурой ниже 0 ° C, содержащие лед. Его можно разделить на вечную мерзлоту, сезонную мерзлую почву и краткосрочную мерзлоту. Площадь вечной мерзлоты составляет 23% поверхности суши в мире, в основном она распространена в России, Канаде, Китае, на Аляске в США и некоторых других [1].

Как одна из классических проблем устойчивости механических грунтов, несущая способность фундамента всегда была в центре внимания ученых и инженеров.В последние годы многие исследователи посвятили себя изучению предельной несущей способности и деформации свайных фундаментов [2-4]. В районах вечной мерзлоты обычно используются мелкий и глубокий фундамент. Неглубокий фундамент следует предпочесть другим типам из-за его преимуществ, заключающихся в экономии материалов, легкости строительства, простой технологии и низкой цене. Пионерскую работу можно отнести к Ладаньи [5], который предложил метод прогнозирования долгосрочной осадки неглубоких фундаментов на относительно теплых мерзлых грунтах.Позднее многие ученые обратили внимание на несущую способность свайного фундамента в мерзлых грунтах. В течение последних 40 лет был проведен ряд нагрузочных испытаний плит для анализа несущей способности свайных фундаментов и влияния различных факторов в мерзлых грунтах [6-9]. Некоторые ученые провели серию модельных испытаний свай разной формы и обнаружили, что разные сваи имеют разные формы повреждений в мерзлом грунте, например, кривая нагрузка-оседание квадратной сваи имеет крутой спад, а повреждение конической сваи относительно медленный [10-12].Несущая способность свайного фундамента тесно связана с взаимодействием сваи и грунта. Для мерзлого песка несущая способность свайного основания в основном обеспечивается сцеплением слоя мерзлого грунта со стороны свай [13, 14]. Однако из-за влияния морозного пучки и оттаивания мерзлого грунта нередко случаются повреждения свайных оснований [15]. Поэтому очень важно изучить неглубокий фундамент в мерзлых грунтах. Учитывая, что круглое основание является одним из типичных неглубоких фундаментов, целью данной статьи является изучение предельной несущей способности круглого неглубокого фундамента в мерзлой глине с помощью модельных испытаний, численного моделирования и аналитического решения.

В мерзлых грунтах фундаменты часто подвергаются локальным разрушениям при сдвиге, что наблюдается экспериментальными и численными исследованиями. Как следствие, многие ученые изучали предельную несущую способность фундамента при локальном сдвиговом разрушении [16-18]. В последние годы было проведено множество исследований предельной несущей способности круглого фундамента [19-23], но лишь несколько эмпирических формул могут отражать влияние круглого неглубокого фундамента, подверженного локальным сдвиговым разрушениям [24, 25], и их детали. будет обсуждаться позже.В настоящем исследовании предлагается аналитическое решение предельной несущей способности, подходящее для круглого неглубокого фундамента в условиях местного сдвигового разрушения. Результаты могут предоставить теоретические справочные материалы для инженерных работ в районах вечной мерзлоты.

2. Существующие решения

Предел несущей способности фундаментов мелкого заложения в невесомом грунте можно определить по следующему уравнению [26]:

где pu — предельная несущая способность; с — сцепление почвы; Nc и Nq — коэффициенты несущей способности ленточного фундамента; sc и sq — коэффициенты формы фундамента; γ — удельный вес грунта; D и B — глубина и ширина фундамента соответственно.

С помощью некоторых аналитических решений можно оценить предельную несущую способность круглого неглубокого фундамента в режиме местного сдвигового разрушения, в основном с использованием эмпирической формулы Терзаги и метода поправки на пузырьки.

(1) Терзаги [24] рекомендовал, чтобы, когда ожидалось местное разрушение при сдвиге, прочность на сдвиг уменьшалась на 2/3, то есть c * = 23c и φ * = arctan2tanφ3, а предельную несущую способность можно было оценить с помощью следующее выражение:

где:

(3)

Nq ‘= eπtanφ * tan2π4 + φ * 2, Nc’ = Nq’-1cotφ *.

Для круглого фундамента, подверженного локальным механизмам разрушения при сдвиге, его можно оценить следующим образом:

(2) Везик [25] предположил, что, когда индекс жесткости фундамента Ir

(5)

Pu = cNcScξc + qNqSqξq,

где:

(6)

Ir = E21 + μc + qtanφ, Ircr = 12exp3.3cotπ4-φ2,

(7)

Sc = 1 + NqNc, Sq = 1 + tanφ,

(8)

ξq = ехр3.07lg2Irsinφ1 + sinφ-4.4tanφ, ξc = ξq-1-ξqNctanφ.

Однако из-за сильной нелинейности мерзлого грунта существуют некоторые ограничения в применении этих теорий к проектированию неглубоких фундаментов в мерзлых грунтах, и можно использовать модель расширяющейся полости [27, 28]. Он основан на нелинейных изохронных кривых напряжения-деформации и прочности мерзлого грунта, и предполагается, что мерзлый грунт достигнет предельного состояния, когда он войдет в третью стадию ползучести, которую можно оценить следующим образом:

, где p0 — давление окружающей среды, равное среднему исходному нормальному давлению на уровне пуансона.Для круглого фундамента Nq и Nc могут быть описаны как:

(10)

Nq = 1 + sinφ1 + nkn / k-1231 / kkIrtanφn / k,

где φ — угол внутреннего трения, n — показатель ползучести, Ir — показатель жесткости, εf — деформация разрушения, k и Ir определяются по формуле:

(12)

к = 3f2f-1 = 341sinφ + 1,

Практика борьбы с повреждением водой в кольцевом пространстве промерзающего отверстия вала

1 Междисциплинарный ответ на проблемы с шахтными водами — Суй, Сунь и Ван (ред.), 2014 China University of Mining and Technology Press, Сюйчжоу, Практика обработки ISBN для контроля повреждения водой в кольцевом пространстве отверстия замерзания вала Пей Фанг, Яфэй Сюй, Xin Wang, угольная шахта Chuan Gao Qianyingzi, Anhui Hengyuan Coal Industry and Electricity Power Co., Ltd., Сучжоу Аньхой Резюме После размораживания замороженной стенки ствола, построенного методом замораживания на полную глубину, в кольцевом пространстве за пределами замораживающей скважины и замораживающей трубы чрезвычайно легко сформировать трубопровод, который серьезно угрожает безопасности шахты. Западная вентиляционная шахта в угольной шахте Цяньинцзи использует весь метод замораживания для проведения строительства, когда шахта строится до отстойника на дне скважины, так как этот частичный водоносный горизонт в верхней части незамерзает, а вода стекает, общая приток воды достигает 25 м 3 / ч, большая часть водной «породы» теряется, что приводит к образованию особенно большой каверны вдоль промерзающей скважины за счет восходящего прорыва на одной стороне дна ствола, что приведет к катастрофическому затоплению шахты.Благодаря исследованиям и анализу, эта статья смело применяет метод заливки раствора «точка-точка», использует подуровень (градацию), заливку глубоких отверстий, эффективно устраняет повреждение затопления кольцевого пространства замерзающей скважины, канал выхода воды эффективно блокируется, вмещающая порода явно уплотняется, и общий водоприток ствола снижается до 0,5 м 3 / ч ниже. Это принесло определенные экономические и социальные выгоды с точки зрения эффекта управления, времени и затрат. Ключевые слова ствол, морозильная скважина, затрубное пространство, водоотводный канал, обработка Обзор ствола и морозильной скважины Глубина ствола западного вентиляционного ствола угольной шахты Цяньиньцзы составляет 327 м, диаметр — 5.0 м, высота устья ствола +25 м, глубина заглубления нижней плиты желоба м, глубина залегания 12,7 м. Секция шахты имеет трехслойную железобетонную композитную стенку шахты; на участке от 296 м до водозабора используется монолитная железобетонная стена ствола; В домике для заливки используется простой бетон. Шахта использует метод полного замораживания для строительства, глубина промерзания составляет 332 м, проект по замораживанию начался с 28 июля 2011 г. и закончился 27 декабря. 15 ям — 332 м, глубина 15 ям — 287 м / 15, и они расположены поочередно; 15 пилотных скважин (замороженные наведения на новый пласт), глубина 230 м.Гидрогеологические условия Согласно столбчатой ​​диаграмме фактически раскрытого пласта, толщина рыхлого пласта составляет m, а раскрытая толщина коренной породы составляет m. В сочетании со смежными данными по скважине и сравнительной диаграммой рыхлого пласта рыхлый пласт разделен на 4 водоносных горизонта (группы) и 3 водоносных горизонта (группы), водоносный горизонт зоны окисления сильного и слабого бриза, водоносный горизонт песчаника коренных пород сечение М1 и М2. В таблице 1 приведены основные характеристики основных водоносных горизонтов и водоносных слоев (групп).Состояние выхода воды из ствола и предварительный анализ 19 января 2012 г., когда ствол Западного вентиляционного ствола построен до глубины нижнего ложа 9,2 м, вода стекает с нижней плиты, предварительный приток воды составляет около 15 м. м 3 / ч, положение стыка двух форм, которые находятся на высоте 3,4 м на верхней части двери южного отвода, и количество поступающей воды составляет 2,5 м 3 / ч. Из-за функции потока воды рыхлые породы в зоне разлома вмещающих пород ствола имеют размер 555

2 в основном осушается на землю под действием потока воды, в результате чего одна сторона строительного ложемента становится вдоль промерзающей ямы, горная масса образует обрушение, а диапазон прорыва каверны составляет: высота около 5 м, ширина и глубина около 3 м, водоприток ложемента также увеличивается до 20 м 3 / ч выше, плюс выход воды других частей ствола, общий приток воды достигает 25 м 3 / ч.Таблица 1 График водоносного горизонта и водоносного горизонта, деления ствола Названия водоносного горизонта и водоупора Глубина нижней плиты (м) Эффективная толщина (м) Водоносный горизонт № 1 Водоносный горизонт № 2 Водоносный горизонт № 2 Примечания Формация песка рыхлый, и обилие воды лучше. Пластичность глины сильна, а свойство водостойкости лучше. Песчаный пласт рыхлый, обводненность лучше. Пластичность глины сильная, и свойство водостойкости хорошее.Водоносный горизонт № 3 С небольшим количеством гравия, водность обычная. № 3 водостойкость Лучше водонепроницаемость. Водоносный горизонт №4 Водность обычная. Коренная порода с интенсивным выветриванием Коренная порода умеренного выветривания Трещина в разрезе коренных пород Водоносный горизонт песчаника М1 Трещина в разрезе коренных пород Водоносный горизонт песчаника М2 Керн разорван, водопроницаемость и обводненность ниже. Буровой керн сломан, водопроницаемость хуже, обводненность слабее.Явление водной эрозии плоскости трещин очевидно, а проницаемость хорошая. Явление водной эрозии плоскости трещин очевидно, а проницаемость хорошая. Анализ источника воды: путем всестороннего анализа качества воды, температуры воды и пласта на выходе предварительно установлено, что источником воды на выходе является вода из трещинного водоносного горизонта песчаника M1, глубина залегания которого составляет 281 м. Анализ причин выхода воды: В соответствии с оценкой времени простоя проекта замораживания и температуры в это время (ниже -3), промерзшая скважина и окружающая порода в данный момент не должны замерзать, а уровень воды в » четвертый водоносный горизонт »также не должен иметь явных изменений.Анализ может быть вызван тем, что местное промерзание окружающей породы в разрезе коренных пород не уплотнено, а промерзание забоя ствола неточно. 556

3 Схема затирки и этапы реализации Конструкция шахты такова, что после завершения заделки дна ствола, а затем проводят цементацию, уплотнение и закупоривание водой промерзающего отверстия и кольцевого пространства ствола, чтобы реализовать цель блокирования каждого водоносного горизонта.Но есть большое количество воды, выходящей из ложа дна ствола, что приводит к прорыву и стеканию большинства окружающих пород, в то же время мобилизация водного потока также ускоряет размораживание окружающих пород в зоне промерзания. что определенно вызовет дальнейший восходящий взлом окружающих пород, состояние происходит от ствола к кольцевому пространству вдоль промерзающей скважины, и это может вызвать взрыв каждого водоносного горизонта вышележащего рыхлого пласта, что приведет к катастрофе воды разрыв и затопление шахты.Чтобы полностью исключить возникновение аварии, связанной с затоплением шахты, необходимо провести цементацию, закупорку водой и уплотнение промерзающей скважины и кольцевого пространства, окружающего ствол, в то же время провести цементацию, закупорку водой и уплотнение окружающих пород в зоне выхода воды из ствола. ложемент и желоб и т. д., чтобы обеспечить безопасную и плавную конструкцию вала и переходника. Следовательно, проведите всесторонний анализ в соответствии с фактическим положением выхода воды, зоной прорыва, расположением промерзающей скважины, глубиной заглубления каждого водоносного горизонта, через который проходит ствол и т. Д.путем демонстрации специалистов формирует следующую расчетную схему затирки, водозаборки и уплотнения и реализует поэтапно. Этап I: Выполните заливку цементным раствором покрытия и опоры на дне шахты, чтобы гарантировать герметичность, закупорку воды и уплотнение водоотводных каналов, таких как водоносный горизонт из песчаника М1, пространство за стенкой ствола, кольцевое пространство за стенкой шахты. морозильная труба. На вертикальной глубине ствола ствола на глубине м по вертикали построено 4 скважины для цементирования последовательно, глубина скважины 3-10 м; 5 отверстий для затирки швов на глубине 309 м по вертикали.4, глубина скважины м; 7 скважин для заливки по вертикали глубиной 310 м, глубина скважины м; 5 отверстий для затирки швов на глубине 313 м по вертикали, глубина отверстия — м; 4 скважины для заливки швов глубиной 316 м, глубина скважины 6 м; 3 отверстия для заливки раствора на глубине 318 м по вертикали, глубина отверстия 1,5 м; 7 скважин для заливки швов глубиной 327 м, глубина скважины м. Всего имеется 35 отверстий (подробное расположение см. На рис. 1). Конечное давление затирки составляет МПа, объем цементного раствора — тонны, а жидкое стекло — 8.4 тонны. Рис. 1 Схема расположения тампонажной подушки и ложемента на забое скважины Этап II: Выполните заливку раствора на M1 (282 м) и водоотводном канале за пределами стенки замерзающей трубы (участок размораживания коренных пород). Нацельтесь на заглубленную глубину скважины. водоносный горизонт из песчаника М1, в разрезе м, в нем всего проведено 30 скважин для цементирования толщиной 9,7 м (конкретное положение см. на рис. 2), а глубина скважины составляет 10 м. Он должен соответствовать принципу неглубокой скважины с низким уровнем 557

Сначала 4 давления, а затем глубокая скважина с высоким давлением.Конечное давление затирки — МПа, затвердевшего цемента — тонны. Между тем, он проводит обработку участка утечки возле желоба и 231 м ствола. Рис. 2 Схема расположения водоносного горизонта M1 и кольцевого пространства за пределами стенки промерзающей трубы Этап III: Провести цементацию до верхнего пласта песчаника M1 (260 м) и кольцевого пространства за пределами стенки замерзающей трубы. Нацеленность на пласт песчаника между водоносным слоем из песчаника M1 и » четвертый «водоносный горизонт (м), мощность 6,6 м, всего проложено 10 ям для цементирования (см. рис.1 для конкретной позиции), глубина скважины 10 м, конечное давление затирки МПа, всего залито 75,8 т цемента и 2,5 т жидкого стекла. Рис. 3 Схема расположения отверстий для цементирования в пласте из песчаника между M1 и четвертым водоносным горизонтом Этап IV: Заливка швов в кольцевом пространстве за стенкой морозильной трубы в верхней части (307 м) отверстия для заливки раствора 24 расположены в верхняя часть (307 м) горловины (конкретное местоположение см. на рис. 4), глубина скважины 10 м, давление окончательной заливки МПа, всего залито тонны цемента.В то же время окружающая скала ингейта дополнительно укрепляется. Этап V: Углубленное исследование и предварительная заливка раствора для глубокого отверстия в шахте Из-за разломов окружающих пород на северном и южном крыльях, а также возникновения явления выхода воды, чтобы облегчить безопасную и плавную выемку в шахту, усовершенствованная для усиления проводятся геологоразведочные работы и заливка вмещающих горных пород на притоке. 5 отверстий для цементации соответственно исследованы и построены вокруг проезжей части на северном и южном участках (см. Рис.5 для конкретного места) всего 10 скважин, глубина скважины 30 м, конечное давление затирки 6 МПа, всего залито тонны цемента и 0,4 тонны жидкого стекла. 558

5 Рис. 4 Схема расположения отверстий для затирки раствора в верхней части (307 м) затвора Рис. 5 Схема расположения отверстий для углубленной разведки и предварительной затирки отверстий затирки Анализ эффекта затирки Взаимосвязь между притоком воды и количеством затирки При заливке арматуры на цементную подушку , ложемента и прилегающей к нему части на дне ствола (количество залитого цемента тонны) водоприток ствола снижен с 25 м 3 / час до 5.0 м 3 / ч; затем при тампонажении и заливке воды в верхнюю часть водоносного горизонта М1 (282 м) и водоносного горизонта М1 (260 м) (количество залитого цемента соответственно т и 75,8 т) водоприток ствола снижается с 5,0 м 3 / ч до 1,6 м 3 / ч. На более позднем этапе проводится целенаправленная цементация и водозаборка для армирования, общее количество залитого цементного раствора составляет тонны, жидкое стекло — 11,3 тонны, теперь водоприток ствола менее 0,5 м 3 / час (без явной воды точка выхода).По мере уменьшения притока воды в ствол, ввод количества цементного раствора во время заливки становится все более и более трудным, окончательное давление затирки также постепенно увеличивается. Видно, что ствол, кольцевое пространство промерзающей скважины и окружающая порода были эффективно заполнены и укреплены. Сравнение количества затирки и пространства для затирки На основе анализа и статистики соответствующих факторов промерзающего отверстия и кольцевого пространства за его стенкой, скорости образования трещин в окружающих породах и песчаниках и т. Д.(См. Таблицу 2). Видно, что объем всех видов накопленного пространства составляет 252 м 3, фактический объем затирки равен 3 м. Это показывает, что эффект затирки значительный. Анализ радиуса диффузии цементного раствора По данным промерзания ствола, внутренняя стенка ствола находится на расстоянии около 4 м от промерзающего ствола, интервал составляет 1,2 м для промерзающего ствола более 287 м; 559

6 интервал равен 2.4 м для промерзки м. На участке затирки ствола 260 м 10 скважин, интервал глубин промерзания 3,6 м; на участке затирки ствола ствола 307м 15 скважин, интервал глубин промерзания 2,4м; На участке затирки ствола ствола длиной 282 м 30 скважин, интервал глубин промерзания 1,2 м. Вышеупомянутые три этапа затирки — это раздельная затирка (мягкая порода и высокое давление), глубина отверстия 10 м, конечное давление затирки выше 6 МПа, эмпирическое значение расщепленного радиуса затирки вдвое превышает конечное давление затирки, которое выше 12. м и значительно больше интервала промерзания.Предполагается, что радиус распространения цементного раствора трещинного водоносного горизонта песчаника будет еще больше. Это показывает, что мягкие породы и трещины твердых пород в пределах 22 м за пределами стены ствола были построены с полной и эффективной заливкой, заполнением и армированием. Категория Пространство в замораживающей скважине Кольцевое пространство за стенкой промерзающей скважины Скорость образования трещин в водоносном горизонте из песчаника Таблица 2 Статистическая таблица сравнения количества затирки и объема затирки Объем (м 3) Всего 229 Примечания 30 отверстий диаметром мм Зазор принимается равным 0.05 м. Толщина песчаника, всего 14 м. 560 Сравнительный анализ Фактический объем затирки составляет м 3, степень утечки раствора составляет 10%, объем утечки раствора составляет 23 м 3, а фактический эффективный объем затирки составляет 3 м. Это далеко. больше, чем объем всех видов помещений: 252 м3. Это показывает, что эффект затирки очевиден. Температура отверстия для термометра Чтобы своевременно справиться с ситуацией замерзания и размораживания окружающей породы ствола, три отверстия для термометров C1, C2 и C3 построены в пределах замораживания за пределами ствола в трех направлениях: восток, юг и запад. соответственно.Каждое из отверстий для термометра оборудовано датчиком температуры в ключевой позиции (горизонте), среди которых в отверстии для термометра С1 имеется 17 датчиков; отверстие для термометра C2 имеет 17 щупов; Отверстие для термометра C3 имеет 12 зондов. Из статистики и анализа температуры каждого зонда отверстия термометра можно увидеть, что когда проводится усиление цементного раствора для цементной подушки, ложа и части рядом с отверстием (м), температура зонда каждого отверстия термометра в такой этап — 11; при заливке цементным раствором и водозагрязнении верхней части (307 м) гидрозатвора температура зонда каждого отверстия термометра на такой ступени также равна 11; при цементации и водозагрязнении верхнего участка (282 м) водоносного горизонта песчаника М1 температура каждого отверстия термометра на такой стадии составляет 7-17; при цементации и водозагрязнении верхнего участка (260 м) водоносного горизонта песчаника М1 температура каждого отверстия термометра на такой стадии составляет 0-1; когда заглубленная глубина промерзающей скважины превышает 250 м, температура каждого отверстия для термометра на такой стадии равна. Таким образом, можно увидеть, что во время цементирования участок коренной породы полностью или в основном (около рыхлого пласта) разморожен, но рыхлый формация еще не разморозилась.Проверка 30-метрового щелевого ствола скважины. Пять разведочных скважин построены соответственно на участке 1,0 м над кровлей, 0,5 м под полом и проезжей частью на северной и южной сторонах, диаметр завершенной скважины составляет 50 мм, глубина скважины составляет 30 м, среди которых есть две дырки, проходящие через стену морозильной трубы (2 для юга и 1 для севера) без воды. При строительстве

7, очевидно, есть твердый кусок цемента, и заливка раствора не может быть проведена после завершения бурения.Это показывает, что цементный раствор уплотняется в пределах 30 м от стены шахты. Выводы С помощью метода затирки «точка-точка», после подуровня (градации) и затирки глубоких отверстий, предварительная разведка на 30 м и предварительная заливка цементным раствором и инженерные работы по армированию водной пробкой для трех высот уступов, а также ствола были завершены в течение 40 дней всего залито т цемента и 11,3 т жидкого стекла. В результате эффективно устранена водная катастрофа в кольцевом пространстве промерзающей скважины, водоотводящий канал был эффективно закупорен и усилен, общий приток воды в ствол был снижен с 25 м 3 / ч до менее 0.5 м 3 / ч (на стенке ствола и на дне ствола явного выхода воды не было), а скорость забивания воды составляла до 98%. Путем всестороннего анализа факторов, таких как изменение соотношения притока воды и количества цементного раствора, температуры температурного отверстия, радиуса распространения цементного раствора, условий разведки и проверки глубокого отверстия в шахте и т. Д., Можно сделать следующие выводы: (1) Водоотводящий канал водоносного горизонта песчаника М1 был полностью закрыт, окружающая порода явно укреплена.(2) Пространство между внешней частью стены ствола и окружающей породой заполнено в достаточной степени. (3) Заморозьте действительную замену, которая есть в проеме и кольцевом пространстве за пределами его стены. 561

Теория разрушения при циклах замораживания-оттаивания и сопротивление замораживанию-оттаиванию щелочно-шлакового бетона

1. Введение

Прошло почти 200 лет с момента появления портландцемента в 1824 году. бетон, произведенный из него.Бетон стал самым широко используемым строительным материалом. Строительство автомобильных дорог, мостов, портов, нефтяных платформ, аэропортов, дамб, туннелей; подземные сооружения; а строительство над и под уровнем моря неотделимо от бетона. Сегодня, в связи с постоянным развитием человеческих потребностей и технологий, исследования бетонных материалов и конструкций постоянно расширяются. Высокопроизводительный и новый специальный бетон все более широко используется в проектах, технология строительства также развивается день ото дня.

С социальным прогрессом и появлением низкоуглеродной экономики защита окружающей среды и устойчивое развитие привлекают все больше и больше внимания во всем мире. Однако производство цемента вызывает серьезное загрязнение и потребляет большое количество энергии и невозобновляемых ресурсов, таких как уголь, с использованием большого количества известняка, железной руды, глины и т. Д. Традиционный производственный процесс выделяет большое количество пыли, а также истощает огромное количество CO 2 , SO 2 , NO X и другие выбросы.Подсчитано, что 1 т выбросов цементного клинкера в атмосферу будет составлять 1 т CO 2 , 0,86 кг SO 2 , 1,75 кг NOx и 130 кг пыли. Производство цемента по-прежнему будет значительно увеличиваться по сравнению с существующим уровнем, что нанесет серьезный ущерб окружающей среде.

При производстве нового сырого и высокоэффективного бетона следует полностью использовать промышленные отходы, такие как шлак, летучая зола, известняк, пустая порода и т. Д., Без использования цементного клинкера или с незначительным его использованием.Сведение к минимуму производства клинкера снижает воздействие на окружающую среду, а производство нового «цемента» с помощью технических средств приводит к образованию экологически чистых вяжущих материалов.

Большая часть мира находится в холодных регионах, где зимняя температура ниже -5 ° C, а повреждение бетона в этих областях больше всего влияет на замерзание и оттаивание. Переохлаждение очень неблагоприятно для бетона; циклы низких температур и замораживания-оттаивания обычно приводят к разрушению бетона в аэропортах, на шоссе, мостах, гидротехнических сооружениях и т. д.Ущерб от замораживания-оттаивания является постоянной исторической проблемой, которая привлекает широкое внимание научных кругов и инженеров. Всемирно известный специалист по бетону Sun доказал в 1999 году, что процесс разрушения бетона ускоряется и степень повреждения увеличивается при одновременном действии нагрузки и циклов замораживания-оттаивания [1]. Поэтому промерзание — важный фактор, влияющий на долговечность бетонных конструкций. Там, где есть чередование положительных и отрицательных температур, существует повреждение бетона от замерзания.

Во время процесса замораживания-оттаивания внутри бетонного материала возникают циклы давления пучения, которые создают внутреннее напряжение при замораживании-оттаивании. Структурная организация проявляется в необратимых микроскопических изменениях, таких как образование микротрещин, расширение, пустое зарождение и кристаллические дислокации. Внутренние дефекты бетона будут постепенно расширяться и накапливаться, вызывая ухудшение макроскопических механических свойств материала и приводя к повреждению. Повреждения, вызванные напряжением замораживания-оттаивания, постепенно накапливаются с циклами замораживания-оттаивания, что приводит к ухудшению и даже повреждению бетона, что можно объяснить теорией перколяции и теорией повреждений, а именно: отсутствие повреждений → повреждение (образование микротрещин) → макротрещины → повреждение.

Таким образом, механизм разрушения бетона при замораживании-оттаивании в основном заключается в различных микротрещинах, образовании и расширении дефектов при внешних циклах замораживания-оттаивания, что приводит к повреждению и разрушению. Процесс разрушения бетона при замораживании-оттаивании указывает на его сложное конститутивное поведение, и было бы трудно достичь желаемых результатов, если бы описывать его только с помощью классической упругой или пластической механики. Чтобы полностью отразить механическое поведение бетонных конструкций под воздействием внешних факторов, бетонное тело необходимо рассматривать как деформируемое твердое тело, содержащее микротрещины, другие дефекты и даже макроскопические трещины, и изучать его с помощью механики разрушения и механики повреждений.

В эти годы было проведено множество исследований активированного щелочами бетона, включая применение в железнодорожных шпалах [2], характеристики после воздействия высокой температуры [3], смешанные мелкие заполнители [4], статические и динамические характеристики [5], механические свойства [ 6], долговечность [7], экологическая эффективность [8] и термостойкость [9]. Равикумар [10] и Нейтхалат [11] последовательно опубликовали статьи о переносе хлорид-ионов и электрическом импедансе шлакобетона, активированного щелочами.Qixuan [12] предложил модель RSM для прогнозирования свойств разрушения ASC. Однако теория RSM до сих пор не прояснена и систематически не изучена. Provis [13] подвел итоги прогресса в понимании активированных щелочами материалов с 2011 года, что имеет большое значение. Ковтун [14] исследовал химическое ускорение доменного шлака, активированного карбонатом натрия. Ма [15] исправил одно недоразумение в отношении усадки летучей золы, активируемой щелочами, и это полезно для будущих исследователей. Ке [16] применил обожженные слоистые двойные гидроксиды для контроля шлаковых цементов, активированных карбонатом натрия.

Как видно, плодотворные результаты исследований были достигнуты в области ухудшения и повреждения бетона, но большинство из них сосредоточено на свойствах в условиях нагрузки при комнатной температуре, игнорируя влияние окружающей среды на механические свойства бетона. Существует мало исследований свойств разрушения бетона в циклах замораживания-оттаивания, тем более анализ поведения разрушения бетона и характеристик разрушения после циклов замораживания-оттаивания. Поскольку трещиностойкость является важной основой для анализа устойчивости к распространению трещин в бетоне, изучение свойств разрушения бетона в условиях циклов замерзания-оттаивания является чрезвычайно актуальным и необходимым.

Посредством расчета, метода расчета параметров разрушения ASC, таких как критическая эффективная длина трещины a c , коэффициент интенсивности напряжения KICC, вызванный напряжением закрытия, начальная вязкость KICQ и вязкость нестабильного разрушения KICS. Систематически предлагается теория методологии поверхности отклика, включая принципы и преимущества RSM, содержание и процедуру оптимизации, программное обеспечение для обработки данных Design-Expert и верификацию модели RSM.Исследован закон влияния замораживания-оттаивания на КИК при разном содержании шлака.

2. Материалы и методы испытаний

2.1. Сырье и подготовка

Материал ASC состоит из четвертичной системы (шлак, активатор, песок, камень), и правильный выбор сырья особенно важен. В результате исследования и анализа в этой главе в конечном итоге определяется тестовое сырье следующим образом:

(1) Активатор

Тип и дозировка активатора имеют большое влияние на производительность ASC.В настоящее время существуют Na 2 SiO 3 или K 2 SiO 3 раствор жидкого стекла и раствор NaOH или KOH, а также карбонаты щелочных металлов и хлориды щелочноземельных металлов, среди которых жидкое стекло более широко используется и имеет лучшие свойства.

В данном исследовании активатор состоит из Na 2 SiO 3 силиката натрия (27,21% SiO 2 , 8,14% Na 2 O, Ms = 3,1) и комплексного раствора NaOH, плотность которого составляет 1,43 г / см 3 .

(2) Порошок доменного шлака

Порошок доменного шлака — это шлак плавления чугуна, выгружаемый из доменной печи. С точки зрения химического состава доменный шлак относится к силикатному материалу, химический состав которого в основном состоит из CaO, Al 2 O 3 , SiO 2 , и его содержание обычно превышает 90%. Кроме того, существуют химические составы MgO, MnO, Fe 2 O 3 , CaS, FeS и TiO 2 .

Порошок доменного шлака металлургии, использованный в данном исследовании, имеет удельную поверхность 410 м 2 / кг и плотность 2,86 г / см 3 . Основной химический состав порошка шлака представлен в таблице 1.

CaO SiO 2 Al 2 O 3 MgO MnO Fe 2 O 3 TiO 2 Убыток
38.95 33,91 10,71 9,41 0,31 3,28 3,43 1,27

Таблица 1.

Химический состав шлака / мас.%.

Согласно GB / T 18046-2000 «Измельченный гранулированный доменный шлак, используемый для производства цемента и бетона» [17], GB / T 18736-2002 «Минеральные добавки для высокопрочного и высокоэффективного бетона» [18] и GB / T. 12957/2005 «Методика определения активности шлака промышленных отходов, используемого в качестве добавки к цементу» [19], 7 и 28 дневные индексы активности шлака равны 96.2% и 105,7%, что является высоким показателем.

(3) Мелкий заполнитель

Мелкий заполнитель должен быть твердым, прочным, чистым, с гладкой формой зерна, хорошей градацией и подходящим модулем дисперсности, а примеси должны быть меньше заданного значения. Кроме того, следует предпочесть натуральный речной песок, потому что он обычно твердый, с хорошей формой зерна и низким содержанием глины, что благоприятно сказывается на удобоукладываемости свежего бетона и характеристиках затвердевшего. При использовании искусственного песка следует обращать внимание на то, чтобы содержание крупных частиц и мелких частиц не было слишком высоким.При приготовлении бетона предпочтительнее использовать речной песок зоны II.

Роль мелкого заполнителя в ASC аналогична разветвлению и усилению с эффектом заполнения, с одной стороны, и связующим звеном между крупным заполнителем и цементирующими материалами, с другой стороны. В этой главе используется природный речной песок с модулем дисперсности 2,86, плотностью 2,63 г / см 3 , насыпной плотностью 1,50 г / см 3 и содержанием глины 0,5%. Результаты тестирования градации представлены в таблице 2.

Размер частиц / мм Накопленное сито (по массе) /%
Размер ячеек (сито с квадратными отверстиями) / мм
2,36 4,75 9,50 19,0
Результаты скрининга 5–10 100 68 1
10–20 100 97,2 100 97,2
20–40 100 0
После сортировки 5–40 95.86 84,6 65,4 0

Таблица 2.

Результаты скрининговых тестов на мелкие заполнители.

(4) Крупный заполнитель

Крупный заполнитель, обычно используемый в бетоне, — это гравий и галька. Крупный заполнитель должен быть твердым, прочным, чистым и иметь определенную градацию. Основные технические требования следующие:

  1. Разновидности: крупнозернистый заполнитель должен иметь твердую структуру, не выветренную породу, такую ​​как базальт, известняк, гранит и диабаз.Чем плотнее порода, тем ниже водопоглощение, меньше индекс дробления и лучше механические свойства.

  2. Форма зерен: обычно используется грубый гравий с угловатостью; Форма зерна гравия, полученного с помощью молотковой дробилки, хорошая, он имеет хорошие механические свойства и может сравнительно прочнее сцепляться с цементом. Содержание хлопьевидных частиц не должно превышать 5%, а содержание глины не должно превышать 1,0%.

  3. Градация: для получения плотного бетона крупный заполнитель должен иметь хорошую градацию.При хорошей сортировке пористость будет небольшой, потребуется меньше цемента для достижения той же подвижности, а деформация усадки бетона будет небольшой, что обеспечит хорошую объемную стабильность для повышения прочности и долговечности.

В этой главе используется известняковый гравий (45% 5–20 мм, 55% 20–40 мм) с плотностью 2,76 г / см 3 и насыпной плотностью 1,69 г / см 3 .

2.2. Испытание на удобоукладываемость и прочность

Испытание на удобоукладываемость в соответствии с GB / T 50080-2002 «Стандарт для метода испытаний на обычный свежий бетон» [20].Метод измерения следующий: Добавьте бетонную смесь в соответствии с предоставленным методом в стандартный конус осадки (без дна). После тщательного заполнения конуса поднимите картридж прямо вверх. Смесь будет рассыпаться из-за собственного веса. Измерьте величину осадки вниз (мм), которая является индикатором просадки, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1.

Определение осадки бетонной смеси.

При измерении осадки свежего бетона одновременно визуально оценивайте следующие свойства:

  1. Связность: наблюдайте за ситуацией взаимного сцепления компонентов.Используйте трамбовку, чтобы постучать по бетонной стороне конуса, уже осевшей, если конус постепенно опускается после постукивания, сцепление смеси благоприятное; с другой стороны, если конус внезапно разрушается, частично треснет или камни расслаиваются, это означает, что его сцепление плохое.

  2. Удержание воды: В зависимости от состояния водонасыщения смеси различают три степени: «много», «мало» и «нет».

«Много» означает, что много воды отделяется от дна после подъема конуса осадки; «Маленький» означает, что из конуса вытекает небольшое количество воды после его подъема; а «нет» означает, что вода не проникает из конуса, даже если он поднимается вверх.

Рисунок 2.

Универсальная машина для испытаний на изгиб весом 60 т и машина для испытаний на сжатие 200 т.

В соответствии с GB / T 50081-2002 «Стандарт на метод испытания механических свойств обычного бетона» [21], испытания на прочность проводят с использованием универсальной испытательной машины wt60 и 200 т (как показано на рисунке 2). Испытайте образец на прочность на изгиб и сжатие через 7 и 28 дней отверждения.

Модель удельного сопротивления мерзлого грунта и метод удельного сопротивления высокой плотности для разведки прерывистой вечной мерзлоты

2.1. Модели удельного электрического сопротивления грунтов

Была предложена модель удельного электрического сопротивления, которая применима к насыщенным несвязным грунтам и чистым песчаникам, предполагая, что проводимость твердых частиц не учитывается [30]:

где ρis удельное электрическое сопротивление, ρw — удельное электрическое сопротивление поровой воды, n — пористость, a — экспериментальный параметр, а не коэффициент цементирования.

Арчи [30] предложил модель удельного электрического сопротивления, которая связывает удельное электрическое сопротивление почвы со структурой почвы.Это расширило подходы к изучению микроструктуры почв. Эта предложенная модель, однако, учитывала только влияние удельного электрического сопротивления и пористости поровой воды на удельное электрическое сопротивление почвы. Это означает, что возможности применения предложенной модели удельного электрического сопротивления ограничены.

В более поздних работах модель удельного электрического сопротивления, предложенная Арчи [30], была расширена до следующего:

, где s — степень насыщения, а p — показатель насыщения.

В расширенной модели электросопротивления учитывается степень насыщения поровой воды. Таким образом, расширенная модель применима к ненасыщенным чистым песчаникам и несвязному песку. Однако расширенная модель игнорирует влияние других факторов на электрическое сопротивление почвы.

На основе экспериментальных исследований и с учетом влияния двойных электрических слоев на поверхности частиц почвы на удельное электрическое сопротивление всего тела почвы была предложена модель удельного электрического сопротивления, которая применима к ненасыщенным связным грунтам:

ρ = aρwn − msr1 − psr + ρwBQE3

, где B представляет удельное электрическое сопротивление заряда, электрические свойства которого противоположны свойствам поверхности частицы почвы в двойном электрическом слое, Q — емкость катионного обмена на единицу поры почвы. , BQ — удельное электрическое сопротивление двойного электрического слоя на поверхности частицы почвы.

Васман и Смитс [31] предложили модель удельного электрического сопротивления, в которой учитывалось влияние электропроводности частиц почвы на удельное электрическое сопротивление почвы, что означает, что модель удельного электрического сопротивления, предложенная Смитсом, применима к ненасыщенным связным грунтам. .

Помимо поровой воды и частиц почвы, существует третий токопроводящий путь распространения для связных грунтов, то есть последовательный путь распространения грунта и воды. Рассматривая ранее упомянутые три проводящих пути распространения связных грунтов, было выведено следующее уравнение для модели удельного электрического сопротивления ненасыщенных связных грунтов:

ρ = [nsr − F′θ′1 + θ′BQ + nsr− F′θ′1 + θ′ρw + F ′ (1 + θ ′) BQ1 + BQρwθ ′] — 1E4

, где F ′ — коэффициент проводящей структуры (отношение ширины последовательно соединенного пути грунт-вода к длина стороны всего тела почвы), а θ ‘- объемное содержание воды в параллельно соединенной части почвы и воды.

Zha et al. [32] предложили модель удельного электрического сопротивления, которая учитывала влияние проводящих путей и органически сочетала удельное электрическое сопротивление почвы с такими факторами, как пористость, степень насыщения, удельное электрическое сопротивление поровой воды, структура почвы, состав частиц почвы и электрические параметры. двойные слои на поверхности частиц почвы. Это сделало модель ненасыщенных связных грунтов более разумной.

Уравнения, описывающие связь между удельным электрическим сопротивлением образца грунта и содержанием незамерзшей воды, а также между удельным электрическим сопротивлением образца грунта и содержанием льда, следующие [4, 5]:

где ρ — удельное электрическое сопротивление ( Ом · м), ρ — содержание незамерзшей воды (%), где — содержание льда (%), ρuw0 = 12820 Ом · м — эталонное удельное электрическое сопротивление для эталонного содержания незамерзшей воды wuw0 = 5%, ρio = 1316 Ом · м — эталонное электрическое сопротивление для эталонное содержание льда не менее 10%, а = 1.73 — показатель степени зависимости удельного электрического сопротивления от ледяной массы.

Fortier et al. [5] предложили модель удельного электрического сопротивления, которая сначала учитывает влияние льдистости почвы. Таким образом, эта модель применима не только к незамерзшим грунтам, но и к мерзлым грунтам. Однако мерзлый грунт представляет собой сложное многофазное тело. Также есть много факторов, влияющих на мерзлый грунт. Эта модель, предложенная Fortier et al. [5] рассматривает только влияние содержания льда в почве на удельное электрическое сопротивление почвы.Кроме того, предварительно установленное эталонное значение удельного электрического сопротивления не имеет универсального значения.

Angelopoulos et al. [8] проанализировали мерзлый грунт из озера Парсонс на Северо-Западных территориях Канады с помощью метода электрического сопротивления, и результаты исследования показали взаимосвязь между электрическим сопротивлением мерзлого грунта и содержанием льда. В исследовании метод удельного электрического сопротивления был применен при разведке мерзлых грунтов и оказался очень полезным. Однако результаты были довольно дискретными и плохо коррелированными.Кроме того, метод удельного электрического сопротивления учитывает только влияние содержания льда на удельное электрическое сопротивление мерзлого грунта и поэтому ограничен.

2.2. Создание модели удельного электрического сопротивления мерзлых грунтов

Часть поровой воды почвы претерпевает фазовый переход в процессе замерзания. Поэтому характеристики удельного электрического сопротивления мерзлого грунта отличаются от характеристик незамерзшего грунта. В нашем исследовании мы предположили, что существует три проводящих пути (частицы почвы, смеси лед-вода и смеси почва-лед-вода, т.е.е., путь распространения газа не учитывается) для мерзлого грунта, как это также предполагалось в трехэлементной модели электропроводности и модели удельного электрического сопротивления ненасыщенных связных грунтов. Мы вывели уравнение для модели удельного электрического сопротивления мерзлых грунтов [33]:

ρ = [A × aθ − bw + ρd (B × aθ − bw + C) + D] −1E7

, где A D представляют собой коэффициенты, которые относятся к структурным характеристикам мерзлого грунта и удельному электрическому сопротивлению каждого компонента мерзлого грунта, w — содержание воды в мерзлом грунте, aθ — бис — содержание незамерзшей воды в мерзлотном грунте, — — абсолютное значение температуры мерзлого грунта, а ρd — плотность замороженного грунта в сухом состоянии.

Изучение глубины перемещения людей, наблюдая за замороженными людьми

Изучение глубины перемещения людей, наблюдая за замороженными людьми

Изучение глубины перемещения людей, наблюдая за замороженными людьми


Наша модель предсказывает плотную глубину, когда и обычная камера, и люди в сцене свободно перемещаются (справа). Мы обучаем наших модели в нашем новом наборе данных MannequinChallenge — коллекции Интернет-видео людей, имитирующих манекены, т.е.е., замораживание в разнообразных, естественные позы, пока камера осматривает сцену (слева). Поскольку люди неподвижны, геометрические ограничения сохраняются; это позволяет нам использовать мульти-просмотр стерео для оценки глубины, которая служит контролем во время тренировки

Аннотация

Мы представляем метод прогнозирования плотной глубины в сценариях, когда и монокулярная камера, и люди в сцене свободно перемещаются. Существующие методы восстановления глубины для динамических, нежестких объектов из монокулярного видео накладывают строгие предположения на движение объектов и могут восстанавливать только разреженную глубину.В этой статье мы используем подход, основанный на данных, и изучаем априорные значения человеческой глубины из нового источника данных: тысячи интернет-видео людей, имитирующих манекены, то есть застывших в различных естественных позах, в то время как ручная камера путешествует по сцене. . Поскольку люди неподвижны, тренировочные данные могут быть созданы из этих видеороликов с использованием многоканальной стерео реконструкции. Во время вывода наш метод использует сигналы параллакса движения из статических областей сцены и демонстрирует явное улучшение по сравнению с современными методами прогнозирования глубины с помощью монокуляра.Мы демонстрируем наш метод на реальных последовательностях сложных действий человека, снятых движущейся ручной камерой, и показываем различные 3D-эффекты, созданные с использованием нашей предсказанной глубины.

Документы

«Изучение глубины перемещения людей, наблюдая за замерзшими людьми»
Чжэнци Ли, Тали Декель, Форрестер Коул, Ричард Такер, Ноа Снавели, Се Лю и Уильям Т.Freeman
Награда почетного упоминания за лучшую бумагу

CVPR 2019

[Arxiv] [CVF]

«MannequinChallenge: Изучение глубин перемещения людей, наблюдая за замерзшими людьми»
Чжэнци Ли, Тали Декель, Форрестер Коул, Ричард Такер, Ноа Снавели, Се Лю и Уильям Т. Фриман

TPAMI 2020
[документ]

«Движущаяся камера, перемещение людей: подход с глубоким обучением к предсказанию глубины»

[Ссылка]

Дополнительные материалы

Модели и набор данных

Благодарности. Мы хотели бы поблагодарить Xiuming Zhang за его помощь в создании человеческих сеток.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *