Как определить глубину промерзания грунта: Определение реальной глубины промерзания грунта на участке

03.09.2023

0 Comment

Содержание

«Глубина промерзания грунта» – полезная информация от Моя дача

Глубина промерзания грунта является очень важным показателем. И во многих случаях о ней необходимо иметь самое что ни на есть четкое представление. Важно знать, что глубину промерзания грунта можно примерно определить уже по географическому положению земельного участка. В частности, чем севернее расположен участок, чем ниже среднегодовые температуры в здешних краях, тем большей является глубина промерзания грунта. И в случае, если планируется строительство дома, которое начинается с закладки фундамента, этот показатель просто необходимо учитывать. Ведь дом по сути своей непременно должен стоять целым и невредимым очень долгое время. Значит, для этого нужен действительно крепкий и надежный фундамент.

А для этого его, фундамент, необходимо заложить ниже уровня глубины промерзания грунта. Иначе фундамент деформируется, а со временем и вовсе разрушится. Дело в том, что находящаяся в грунте влага, которая в холодное время года замерзает, расширяется в объеме, вследствие чего происходит так называемое вспучивание грунта. В результате грунт поднимается, «вспучивается», то есть, нарушается его структура, при которой был заложен фундамент. И фундамент тоже непременно теряет свое изначальное положение и нормальную форму. Последствия этого необратимы, и понятно, что здание с разрушенным фундаментом ремонтировать бесполезно.

Поэтому, собираясь заложить фундамент, надо непременно понимать, насколько это серьезно. Необходимо, прежде всего, учесть глубину промерзания. В принципе, можно попробовать ее проверить. Но лучшим и более надежным вариантом является поиск действительно достоверных данных по этому поводу. Так, например, достоверными точными данными глубины промерзания грунта обязательно располагают районные строительные организации. И если планируете строительство, то стоит поинтересоваться этой важнейшей информацией именно здесь. Ведь чтобы рассчитать глубину промерзания грунта, надо учитывать множество факторов. В частности, это уровень грунтовых вод, вид грунта. И самостоятельно сделать это по-настоящему правильно практически нереально. Также очень важно понимать и учитывать важность уровня промерзания грунтовых вод, и обезопасить участок от вспучивание грунта.

Если грунтовые воды не промерзают, особых проблем с фундаментом возникнуть не должно. А вот если промерзают и грунтовые воды, то к этому надо относиться максимально серьезно. Как минимум, надо ориентироваться на то, как закладывают фундаменты в данной местности, какая глубина наиболее распространена. Ведь с этим ни в коем случае нельзя ошибаться, ошибка может обойтись очень дорого и иметь самые печальные последствия. Для того, чтобы выяснить особенности грунта, на котором будет закладываться фундамент, есть смысл выкопать специальный пробный «колодец» — шурф, глубина которого должна составлять 2- 2,5 метра. И стоит проверить грунт, на котором будет строиться дом. Комок грунта надо положить в емкость с водой. И если он легко растворятся в жидкости, то надо понимать, что, замерзнув, такая почва непременно просядет под фундаментом. Именно поэтому фундамент непременно должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта. Разница между уровнем фундамента и уровнем промерзания грунта должна быть не менее 20 сантиметров.

И надо знать, что даже в самом теплом климате, глубина заложения фундамента не должна быть менее половины метра. Исключение составляют разве что скалистые грунты. Они не никогда промерзают, не размываются, не разрушаются. И можно вовсе не делать углублений в почву. Самым непростым и непредсказуемым для произведения на нем строительства является глинистый грунт. Но самое главное — учитывать все жизненно важные особенности почвы, на которой строишь дом. Кроме того, быть может, стоит учитывать, что в таблицах, где указаны величины промерзания грунта, — максимальные данные. И, в основном, реальная глубина грунта почти всегда отличается от нормативной. Также глубина промерзания грунта под жилым отапливаемым домом становиться гораздо меньшей, и это вполне естественно. Но все-таки лучше обезопасить себя от возможных неприятностей, рассчитывая все-таки на максимальную глубину промерзания грунта, как это, собственно говоря, и должно быть.

Глубина промерзания грунта — это действительно очень серьезный вопрос. Его изучением занимается строительная климатология и геофизика. Существуют карты районирования промерзания грунтов, по которым можно определить этот показатель, исходя из географического местоположения. Как уже было сказано выше, лучше всего все-таки обратиться за советом в местную строительную организацию, которая располагает по этому поводу достаточно точной информацией. Главное, учитывать природные особенности местности. Ведь это действительно необходимо.

Глубина промерзания грунта в Московской обл

Зимний период характеризуется промерзанием почв на определённую глубину, что сопровождается застыванием содержащейся в грунте воды, приводящим к расширению и увеличению объёма. Почва, увеличившаяся в объёме, оказывает воздействие на фундамент строения, что приводит к его сдвигам и нарушению естественного положения.
Промерзание оказывает отрицательное воздействие, избежать которого можно заложив основание ниже уровня промерзания.

Указанный показатель зависит от типа почвы (глина, песок, супесь) и климатической зоны (среднегодовые показатели температуры в конкретном регионе).

Определение уровня промерзания в соответствии с требованиями СНиП

Устанавливается глубина промерзания в соответствии с положениями СНиП 2.02.01-83. Указывается, что нормативная глубина определяется исходя из средних показателей сезонного промерзания в конкретном регионе, выявленных в результате наблюдений проводимых в течение 10 лет.

Внимание! Наблюдения проводятся на открытых, горизонтальных площадках очищенных от снежного покрова, при условии, что глубина залегания грунтовых вод, ниже уровня промерзания.

Если многолетние наблюдения не проводились, то степень промерзания определяется посредством теплотехнических расчётов. Если работы проводятся в местности, где почва не промерзает больше чем на 2.5 метра, то для расчётов используется формула: dfn=d0 √Mt.

Расшифровка формулы:
Mt – коэффициент, сравнимый в численном выражении с абсолютными значениями средних минусовых температур в течение зимнего периода в конкретном регионе (если необходимые наблюдения не велись, то берутся данные гидрометеорологических станций, работающих в идентичных климатических зонах).
d0 – величина, равная уровню промерзания, характерному для конкретного типа почвы.

Согласно требованиями СНиП указанные величины, имеют следующие значения:

глина (суглинки) – 0.23м;
крупнообломочная почва – 0.34м;
пески (супеси) – 0.28м;
гравелистый песок – 0.30м.

Если необходимо узнать расчётную глубину, то используется следующая формула: df = kh dfn.

Расшифровка формулы:

dfn – нормативная глубина степени промерзания почвы (указана в подпунктах 2.26 – 2.27 СНиП 2.02.01-83).
kh – коэффициент теплового режима здания, применимый для внешних фундаментов отапливаемых зданий (если работы ведутся с неотапливаемыми объектами, то kh=1.1).

Уровень промерзания почвы в Москве и Подмосковье

Уровень промерзания грунта в Подмосковье зависит от степени насыщения почвы влагой в конкретной местности.

Указанный показатель является крайне вариабельным для данного региона и варьируется в пределах 0.4 – 2 метра. Максимальные показатели характерны для районов с наиболее влажным и плотным грунтом, при условии, что будут иметь место крепкие и устойчивые морозы. Когда на участке рыхлая почва, а влага отсутствует, уровень промерзания будет крайне низким.

Фактически в Московской области почва редко промерзает, более чем на метр. Можно ориентироваться на конкретные данные, приведённые для каждого из районов:

Сергиев-Посад – 1.4м;
Наро-Фоминск – 0.6 – 1м;
Можайск – 0.6м;
Волоколамск – 0.7 – 1.2м;
Дубна – 1.5 – 2.1м;
Подольск – 0.4м.

Характерно, что в населённых пунктах, расположенных поблизости от Москвы уровень промерзания варьируется в пределах 0.7 – 1.2 метра. Южные районы, такие как Чехов и Серпухов, могут похвастаться показателями 0.4 – 0.8 метра. Наибольшие показатели отмечаются в северных районах области: Клин (1.

8), Талдом (1.3), Дмитров (1.6).

Непосредственно в Москве степень промерзания почвы варьируется в пределах 1.2 – 1.32 метра. Конкретные показатели следует рассчитывать исходя из типа почвы на конкретном участке и наблюдений, проводимых в течение длительного времени. Если пренебречь расчётами, то последствия для здания могут быть плачевными.

Полезные материалы

Усиление фундаментов

Достаточно часто в строительстве зданий и сооружений можно столкнуться с проблемой, когда фундамент находится в аварийном состоянии.

Расчёт нагрузки на фундамент

Нагрузка на фундамент — это допустимые цифровые значения, обозначающие несущую способность.

Выбор фундамента для дома из бруса

Правильный выбор фундамента определит не только стоимость строительства в целом, но и долговечность, и надёжность построенного дома.

Моделирование замерзания почвы: Оригинальная модель

Моделирование промерзания грунта: Оригинальная модель Модель промерзания почвы описана здесь больше не реализуется в этой первоначальной форме.

Он был модифицирован для выполнения замораживания и оттаивания с помощью замораживающих линз.

Первоначальная модель промерзания почвы была модифицированной версией модели, разработанной Jumakis (van Rooij, 1987) был включен в CropSyst. Суточный кумулятивный индекс замерзания (CFI) для дня d (C-дней) рассчитывается как: 9-1) – коэффициент уменьшения снега.

0,8	если T _avg < 0 (периоды замерзания)
0,5	, если T _avg > 0 (периоды оттаивания)

Dsd (см) высота снежного покрова на земле в день d.

CFI является мерой доступной «силы замораживания климата». CFI_d это инициализируется определенным отрицательным значением в начале зимы, чтобы представляют собой отставание между климатическими морозными условиями и началом фактическое промерзание почвы. По мере преобладания температуры замерзания CFI_d становится меньше сначала отрицательный, а затем положительный, что указывает на возможность замерзания почвы.

Чтобы рассчитать глубину промерзания, индекс промерзания, необходимый для промерзания каждого слоев почвы (RFIl) необходимо рассчитать и сравнить с CFI_d. Потому что наличие слоя снега на почве снижает скорость проникновения мороза необходимо определить теплопроводность снега. Это делается по следующему уравнению:

k _sn = (22,7 · ρ _sn — 0,46) · 10 ⁵

где

k_sn(кал/(см . с . Кл)) – теплопроводность снега.
ρsn (0,1 г/см3) – плотность снега или одна десятая плотности снега. вода.

Термическое сопротивление снега определяется по формуле:

r _sn = D _s / K _sn · SEDF

где

r_sn ((см . с . Кл)/кал) – термическое сопротивление снега.
Ds (см) высота снежного покрова на земле.
SEDF — уменьшение эффекта снега с коэффициентом глубины, который рассчитывается ежедневно и умножается на термическое сопротивление снега и результирующую значение добавляется к общему сопротивлению всех слоев вместе. Этот Коэффициент уменьшения определяется как: SEDF = e ^{-SIF · F _d} где

Термическое сопротивление каждого слоя грунта предоставлено:

r _l = ΔZ _l / K _l где

r_l ((см . с . Кл)/кал) – термическое сопротивление слоя грунта.
Zl (см) – толщина слоя грунта.
Кл (кал/(см . с . Кл)) – теплопроводность слоя грунта.

Для замораживания слоя l тепловое сопротивление необходимо преодолеть все предыдущие слои, прежде чем фронт замерзания достигнет это, где снег обрабатывается как слой со своим снежным тепловым сопротивление.

Тогда требуемый индекс замерзания определяется как:

ЗПИ _л =

[ л _л +

с · CFI

2 · фд

]

где

RFIl (C-days) – требуемый индекс замерзания для промерзания слоя l.
Lл (кал/см3) – скрытая теплота, выделяющаяся при промерзании слоя л рассчитывается по объемному содержанию воды в слое (WCl) и скрытой теплота плавления (80 кал/см3) как: L _l = 80 · wc _l
Кл (кал/(см3 . С)) – теплоемкость.
CFI (C-days) — кумулятивный индекс замерзания.
fd (дней) — количество морозных дней.
Zl (м) – мощность l-го слоя грунта.
Rtot ((см·с·C)/кал) – общее тепловое сопротивление, определяемое по формуле: R _tot = r _sn + r ₁ + r ₂ · · · [ r _nl / 2 ]
r_sn – термическое сопротивление снежного слоя.
r_1, r_2 … r_nl — сопротивления каждого слоя грунта.

Частный случай требуемого индекса промерзания для промерзания первого слоя грунта рассчитывается по следующему уравнению:

RFI _{1 =}

л ₁ · ΔZ ₁

84 400

[

р ₁

+ р _п

]

где

RFI1 (C-дни) — индекс замерзания, необходимый для замерзания слоя 1.
л1 (кал/см3) – скрытая теплота, выделяющаяся при замерзании слоя 1 (см. уравнение 14.4.1).
WC1 – объемная влажность первого слоя почвы.
р_1 ((см . с . Кл)/кал) — термическое сопротивление первого грунта слой.

Определяется необходимый индекс промерзания для всего почвенного профиля (RFIt). как сумма необходимого индекса промерзания для каждого слоя почвы:

ЗПИ _т =

нл
Σ
л=1

ЗПИ _л

Значение CFI_d за текущий день сравнивается с RFI накапливается слой за слоем. Глубина промерзания определяется слоем, где кумулятивный RFI становится больше, чем CFI. Точка фронта промерзания в этот слой определяется линейной интерполяцией.

14.4.2 Теплоемкость почвы

Теплоемкость в уравнении 14.4.1 должна учитывать индивидуальное компонентов в почве и, таким образом, может быть рассчитана путем добавления взвешенного тепла способность каждого из различных компонентов почвы к общему теплу вместимость:

C = X _s · C _s + X _w · C _w + X _a · C _a где

Кл (кал/(см3 . Кл)) – объемная теплоемкость.
Xi (-) – объемная доля компонента i.
Ки (кал/(см3·С)) – объемная теплоемкость компонента i.
с – твердая составляющая.
а — воздушная составляющая.
w – водная составляющая.

Значения объемной удельной теплоемкости составляют 0,46, 0,45, 0,0003, 1,0 для твердого минерального материала, льда, воздуха и воды соответственно. Воздух компонент в расчетах не учитывался из-за его малого вклада к полной удельной теплоемкости.

Теплопроводность почвы

Теплопроводность в уравнении 14.4.1 рассчитывается по формуле:

К =	Σ М _и · Х _и · К _и Σ М _и · Х _и

где

К (кал/(см·с·Кл)) – коэффициент теплопроводности.
i – компонент в почве.
Xi – объемная доля компонента i.
Ки (кал/(см·с·Кл)) – удельная теплопроводность компонент я.
M_i – отношение среднего градиента температуры каждого минорного компонент и соответствующее количество в среде, через которую проходит наиболее тепло передается.

Значение M_i может быть рассчитано в зависимости от формы и размера частицы и их взаимное расположение. В условиях, когда гранулы имеют эллипсоидальную форму и расположены так далеко друг от друга, что не не влияют друг на друга, можно использовать следующее выражение для расчета этот параметр:

М _{я _а} =

1/3

1 +

к _i

к ₀ + 1

· G _а

M _i = M _{i _a} + M _{i _b} + M _{i _c} где

Ga – коэффициент деполяризации эллипсоида в направлении ось а.
Ko (кал/(см·с·C)) – удельная теплопроводность сплошная среда в почве (преимущественно вода или лед).
Mia – вклад в коэффициент M_i направления и .

Когда содержание воздуха в почве составляет от 0,0 до 0,337, значение Ga может быть рассчитано из:

G _a = 0,333 — X _a / 0,427 · (0,333 — 0,35) где

Xa – объемное содержание воздуха в почве.

Были взяты значения удельной теплопроводности: 20,4, 7,0, 5,2, 1,3. (мкал/(см . с . С)) для кварца, минералов, льда и воды. Значение для Коэффициент Ga также действителен для Gb. Значение для Gc рассчитывается из:

Г _а + Г _б + Г _с = 1 Использование этих уравнений объясняется следующим образом: когда почва состоит только из одного компонента, такого как кварц, теплопроводность будет только кварц; если также присутствует вода, значение теплового проводимость будет между кварцем и водой.

Когда проводимость одного вещества намного меньше, чем другие, почти все тепло будет транспортируется веществом с более высокой электропроводностью.

Проверьте линию промерзания по почтовому индексу, прежде чем копать фундаменты

Строительство настилов, заборов и всего, что выше уровня земли, требует использования фундаментов для поддержки. Эти фундаменты должны быть размещены на определенной глубине, особенно если вы находитесь в районе, где земля промерзает, что может привести к тому, что ваши фундаменты и столбы вздымаются.

Эта глубина определяется линией промерзания в вашем районе, а на приведенной ниже карте показано, насколько глубоко вам нужно копать, чтобы безопасно заложить фундамент.

Содержание

Что такое морозная линия
Что такое морозное пучение?
Когда строить
Карта линии промерзания
Линия промерзания по почтовому индексу
Советы по копанию

Что такое линия промерзания

Линия промерзания — это глубина промерзания земли. Для строительных целей важно знать глубину промерзания. Водопроводные трубы всегда должны располагаться ниже линии промерзания, чтобы предотвратить их замерзание зимой.

Также важно, чтобы фундаменты здания или террасы располагались значительно ниже линии промерзания, чтобы стойки не смещались при замерзании и оттаивании грунта. Проверьте свои местные строительные нормы и правила, чтобы определить правильную глубину за линией промерзания, на которой должен сидеть фундамент.

Что такое Морозный вихрь?

Морозное пучение — это когда земля замерзает, а затем оттаивает. Этот процесс заставляет землю и все, что в ней находится, двигаться вверх. Вы можете видеть, как это может быть вредным для любых постов или фундаментов.

Вот почему так важно помнить о линии промерзания и копать ниже нее при установке фундамента.

Выкопайте глубокую яму в земле, чтобы залить раствором столбы забора и укрепить фундамент.

Когда строить

Если вы находитесь в холодной зоне и не торопитесь строить, лучше подождать до весны, чтобы начать копать. Земля оттает, и будет легче копать на нужную глубину.

Отметьте стержень на нужной глубине и держите его в пределах досягаемости от вашего строительного объекта, чтобы вы могли регулярно проводить измерения.

Карта линии заморозков

Эта карта линий заморозков дает общее представление о том, где проходит линия заморозков в вашем регионе. Если вы живете на краю линии, лучше всего следовать рекомендациям более холодной стороны, чтобы избежать каких-либо проблем.

Эта карта взята из Национального центра данных по снегу и льду и показывает карту линии мороза по всей территории Соединенных Штатов. Обратите внимание, как он опускается с глубины 72 дюйма до глубины 6 дюймов.

Максимальная глубина линии промерзания составляет 100 дюймов, как видно вблизи оконечности Миннесоты, Северной Дакоты и Аляски, вплоть до нуля дюймов во Флориде, южной Аризоне и южной Калифорнии.

Frost Line по почтовому индексу

Если карта недостаточно точна для вас. Проверьте свою линию мороза по почтовому индексу или адресу, используя эту карту Национальной метеорологической службы.

Как мы упоминали ранее, убедитесь, что вы сверились с вашими местными строительными нормами, прежде чем начать копать.

Советы по копанию

Каждый раз, когда вы копаете, лучше всего знать линию промерзания, так как вы будете знать, насколько глубоки водопроводные трубы, чтобы вы могли избежать их.

Здесь, в Лос-Анджелесе, где земля не промерзает, трубы ирригации и дождевателя зарыты не очень глубоко, поэтому нужно быть особенно осторожным, копая вокруг них.

Лопата и копатель ямы для столбов — это все, что нужно, чтобы выкопать глубокую яму, но если в вашем районе есть большие камни или твердая набивка, вам также пригодится длинная монтировка.

Бур — это самый быстрый способ копать ямы, он может сэкономить вам много времени и денег, даже если арендовать его. Ручной шнек, как правило, является лучшим вариантом, так как его дешевле арендовать, с ним легче работать и маневрировать.