Про ґрунтових водах та їх вплив

Грунтові води утворюються за рахунок атмосферних опадів і проникнення поверхневих вод, верховодка називають сезонне скупчення у верхньому шарі ґрунту, як правило, над водотривкими породами.

Правильніше за все рівень грунтових вод визначати, в періуд сніготанення. Високий рівень спостерігається під час затяжних дощів. Визначати рівень грунтових вод найкраще в найближчих колодязях або водяних свердловинах.

Глибше, в товщі грунту, існують постійні водоносні шари (міжпластові води), саме вони забезпечують колодязі водою, ці шари розташовуються між водонепроницаемымн пластами, їх може бути кілька, тому якість, склад і кількість води можуть сильно відрізнятися один від одного. В окремих випадках, ґрунтова вода виходить у вигляді ключів на поверхню. В залежності від рівня підземних вод пучіністие явища проявляються протягом сезону по різному.

Як правило, для проектування та будівництва важлива саме верховодка. Високий рівень ґрунтових вод — істотно обмежує у виборі типу фундаменту, наявність підвалу або цокольного поверху, а також часу року коли можна проводити земляні роботи. Будівництво льоху і септика, прокладка комунікацій також залежать з рівнем ґрунтових вод.

Високий рівень підземних вод негативно впливає на будівництво та експлуатацію фундаменту, т. к. в процесі земляних робіт грунт починає розмиватися, втрачаючи несучу здатність, кесони погребів і підвалів завантажуються значними силами гідростатичного тиску, що може призвести до руйнування їхніх стінок і підлоги в результаті загубиться герметичність.

Наприкінці весни верховодка йде вниз, крізь водотривкий шар, або по його поверхні, незначна частина води піднімається нагору і випаровуючись йде через рослинний шар. При песчанном грунті, проблеми з верховодкою виникають рідко, тільки якщо будинок стоїть на низькому березі водойми, тоді рівень грунтової води буде диктуватися законом сполучених посудин.

Вплив підземних вод і вологи на заглиблені частини споруд.

Підземні води є одним з найважливіших геологічних агентів з якими особливо часто доводиться рахуватися будівельникам.

Стенти та підземні частини споруд оточені грунтом, який містить вологу, а часто і підземними водами (зона насичення). Наявність підземних вод і зміни їх режиму суттєво ускладнюють експлуатацію, проектування провадження робіт з улаштування основ і зведення підземних частин споруд.

Підземні води міститься в грунті, під дією капілярних і молекулярних сил проникають у пористі матеріали конструкцій і піднімається в них на висоту до 6 м, чому сприяє також гідростатичний і гідродинамічний тиск води. Періодичне замерзання і відтавання води в конструкції призводить до механічного руйнування, а наявність у воді ряду хімічних речовин робить її агресивно відношенню до бетону і цементних розчинів і викликає хімічне руйнування матеріалу конструкції. Цим впливам особливо піддаються цоколі і фундаменти будівель в межах глибини промерзання.

Підземна вода та волога, проникаючи в заглиблені частини будівель і споруд, створюють в них вогкість, викликають набухання, гниття, корозії, механічне руйнування, спливання підлог, в деяких випадках — і затоплення приміщень.

Основними джерелами зволоження грунтів у природних умовах є ґрунтові води, що залягають близько до денної поверхні, атмосферні, експлуатації споруд - витоку з підземних комунікацій, каналів та ін

У періоди випадання рясних атмосферних опадів (восени) і відтавання ґрунтів) у зворотних засыпках може формуватися «верховодка», затопляющая підвали, а в період промерзання - спостерігатися інтенсивний морозного здимання грунтів біля фундаментів будівель.

Досвід будівництва та експлуатації будівель і споруд в Карелії та інших регіонах показує, що затоплення підвалів, побудованих навіть на первісно «сухих» пилувато-глинистих грунтах з глибоким заляганням підземних вод, є наслідком порушення природного складання грунтів. Висока вологість зазначених грунтів порушеної структури зберігається тривалий час – практично весь термін експлуатації будівлі. Крім того, у грунтових підставах часто зустрічаються лінзи, прошарку і шари піску, гравію і гальки, за якими легко переміщуються потоки води або присутні напірні води. Тому в північно-західних регіонах при проектуванні і влаштуванні фундаментів завжди виникає проблема осушення та захисту будівельного майданчика і фундаментів як під час виконання будівельних робіт, так і після їх завершення, а також у період експлуатації будівлі.

Захист загублених частин споруди від впливу підземних вод.

Характер запобіжних заходів, спрямованих на боротьбу зазначеними вище явищами, досить різноманітний. Він визнач з одного боку, рельєфом майданчики, гідрогеологічними умовами даної риторики (обводненностью), а з іншого, - конструктивними характеристиками (характером забудови і типом підземних споруд).

Заходами попередження від капілярного підсосу вологи з грунту та впливу підземних вод у загальному випадку можуть бути:

• належна організація стоку поверхневих вод (інженерна підготовка території);
• штучне підвищення планувальних відміток (підсипка) території;
• ретельне пристрій водопровідно-каналізаційних комунікацій і споруд та правильна їх експлуатація;
• пристрій захисної гідроізоляції (пасивний метод);
• пристрій профілактичних (систематичних, головних, кільцевих, пластових, комбінованих) дренажів (активний метод);
• застосування щільного монолітного бетону зі спеціальними пластифицирующими водовідштовхувальними матеріалами та ін.

Водяна пара, гігроскопічна, плівкова та гравітаційна вода.

Молекули води, що безпосередньо оточують часточку грунту, схильні настільки великим силам тяжіння, що вони виявляються міцно пов'язані з поверхнею частинок. Це ті частинки води, які не вдається відокремити навіть центрифугуванням, розвиває сили, у кілька десятків тисяч разів перевищують силу тяжіння. Ці молекули утворюють так звану міцно зв'язану воду.

Шари міцно зв'язаної води, товщина яких має порядок декількох десятків рядів молекул, в свою чергу пов'язують і орієнтують прилеглі до них молекули води. Останні утворюють рихло зв'язану воду.

Провести межу між міцно пов'язаної і рихло зв'язаної водою важко. Основи класифікації відов вологи у грунтах і грунтах були дані А. Ф. Лебедєвим. Він розрізняє такі форми води в ґрунтах: 1) водяний пар, 2) гігроскопічну воду, 3) плівкову воду, 4) гравітаційну воду, б) воду у твердому стані, 6) кристалічну воду і 7) хімічно зв'язану воду. Останні три категорії А. Ф. Лебедєв не вивчав. Розглянемо чотири перші.

1. Водяна пара заповнює всі вільні порожнечі грунту і пересувається з областей з підвищеним тиском в галузі з більш низьким тиском. А. Ф. Лебедєв вважав конденсацію переміщаються в грунті парів води однією з причин утворення грунтових вод, особливо в глибоких горизонтах.

2. Гігроскопічна вода — це вода, що конденсується на поверхні частинок. Якщо сухий ґрунт помістити у вологий повітря, то частинки грунту будуть адсорбувати пари, вага грунту збільшуватиметься, поки не досягне деякої величини, що відповідає максимальній гігроскопічності. Для різних ґрунтів максимальна гігроскопічність може мати такі значення: для пісків —близько 1%, для пилу — до 7°/0, для глини —до 17% схилу сухої речовини. По А. Ф. Лебедєву, гігроскопічна вода може пересуватися в грунті, тільки переходячи в пароподібний стан.

3. Плівкова вода утворюється на частинках під впливом молекулярних сил зчеплення. Вона утримується з великою силою і не може бути видалена з неї центрифугуванням з прискоренням, в 70 тисяч разів перевищує прискорення сили тяжіння. Плівкова вода здатна пересуватися як рідина від більш товстих плівок до більш тонким. Сила тяжкості не впливає на рух плівкової вологи, і вона не замерзає при мінус 1,5° С Вологість грунту, яка відповідає максимальній товщині плівки, названа Лебедєвим максимальної молекулярної влагоемкостыо. Плівкова вода видаляється при висушуванні ґрунту.

4. Гравітаційна вода — це вода вільна, не підвладна дії сил тяжіння до поверхні твердих частинок. Вона пересувається під впливом сили тяжкості, в ній діє гідродинамічний тиск. Ми будемо називати гравітаційну воду грунтовою водою.

До ґрунтових вод зазвичай зараховують і капілярну воду — це вода, що заповнює частково або повністю пори ґрунту і має поверхню, обмежену увігнутими менисками. Відзначимо, що деякі лужні води можуть давати опуклі меніски і негативну висоту капілярного підняття, тобто капілярний опускання.

Останні дослідження показують, що підняття капілярної води відбувається завдяки енергії гідратації іонів та молекул на прикордонній поверхні твердої і рідкої фаз, тобто що капілярність має електрохімічну природу.

Подання А. Ф. Лебедєва були уточнені і доповнені пізнішими дослідженнями ряду вчених. В даний час надається велике значення ролі колоїдних частинок у ґрунті. Колоїдні речовини відкладаються на поверхні мінеральних зерен у вигляді тонких оболонок. Сорбируемые водяні пари проникають цими оболонками, входячи з ними в хімічну взаємодію.

Умова водопроникності ґрунтів.

Всі природні ґрунти мають ту чи іншу ступінь водопроникності, так .як тверді частинки грунтів не повністю займають їх обсяг, а завжди між ними є проміжки (пори), сполучені між собою, що і обумовлює водопроникність грунтів. Наявність системи сполучених пір і є умовою водопроникності.

На практиці ж деякі види глинистих грунтів, наприклад щільні «жирні» глини (тобто глини, що складаються з дуже дисперсних гладких частинок, більшою частиною лускатої форми), зараховують до водонепроникним грунтам. Однак такий розгляд цих глин не буде строго відповідати дійсності, так як за певних напорах води вони здатні пропускати воду в незначних кількостях.

Основні закономірності механіки ґрунтів при дії значною (величини ущільнюючої навантаження, выдавливающей воду з пор ґрунту, і ці глини будуть водопроникними, але випливати з них вода буде в дуже незначних кількостях, (швидко випаровуються з поверхні глини, що стикається з повітрям (навіть при великій його вологості).

Тут питання полягатиме лише в ступені водопроникності ґрунтів. Так, наприклад, гравійні і піщані тому подібні ґрунти будуть належати до сильноводопроницаемым грунтах, глинисті ж — до маловодопроницаемым, але з дуже різною проникністю.

Водопроникність ґрунтів і їх обводненість часто є вирішальним чинником .виробництві фундаментних робіт, що визначає метод їх ведення і вартість. Від .водопроникності грунтів залежить швидкість їх ущільнення. Крім того, при русі води в грунтах виникають гідродинамічні тиску, що зумовлюють вимивши (суффозию) частинок грунту, і часто є причиною зсувних процесів.

Рух води в ґрунтах відбувається під дією виникаючих в поровій воді різниць тисків (напорів) для різних перерізів грунту, причини чого можуть бути досить різними. Так, пароподібна вода .грунтах буде переміщатися під дією різниці (пружності пари в різних точках масиву, яка в свою чергу буде прямо пропорційна температурі грунту, плівкова вода (дифузна вода гідратних оболонок твердих частинок) буде рухатися під дією різниці осмотичних тисків,

капілярна — під дією адсорбційних сил змочування поверхні грунтових (капілярів і, нарешті,

гравітаційна — під дією напору води, обумовленого різницею рівнів води в різних перетинах аналізованого масиву ґрунту.

Найбільше значення в (механіки ґрунтів мають осмотичний і гравітаційне руху води в грунтах, інтенсивність яких залежить не тільки від величини діючих напорів (тисків у воді), але і від водопроникності ґрунтів.

Швидкістю фільтрації води в грунті.

Під швидкістю фільтрації розуміють витрата рідини, тобто об'єм рідини, що протікає в одиницю часу через одиницю площі, виділену в пористому середовищі.

Уявімо собі майданчик у грунті, що містить перерізу зерен грунту і просвіти між цими перерізами. Рух рідини між зернами грунту носить складний характер, тому прийнято розглядати не швидкості в окремих точках рідини, а середні значення цих швидкостей.

Для того щоб визначити поверхневу пористість деякого зразка, можна було б вчинити так, як це роблять у деяких спеціальних лабораторіях: зразок, вийнятий з ґрунту за допомогою циліндричної трубки з гострими краями (такий зразок називають керном), просочують склеює речовиною і потім роблять ряд тонких зрізів цього зразка. Поклавши зрізи під мікроскоп, можна виміряти площі просвітів і взяти їх ставлення до площі перетину зразка. Середнє з цих величин по всіх узятих перетинах дасть середню пористість взятого зразка. Однак цей спосіб складний. Разом з тим очевидно, що описаний прийом визначення поверхневої пористості дасть для нашого циліндричного зразка величину середньої пористості грунту.

Згадаємо деякі відомості з області гідродинаміки:

Якщо нестислива нев'язку рідина рухається в трубці — горизонтальної або похилої — з гладкими стінками, причому рух стале, то має місце рівняння Бернуллі. Рівняння Бернуллі каже, що для всіх точок трубки сума трьох висот залишається постійною величиною. Сума двох перших членів рівняння називається напором або пьезометрическим напором. Тертя об шорсткі стінки трубки враховується в гідравліці введенням поправочних членів рівняння.

При фільтрації в пористому середовищі рідина відчуває великий опір тертя частинок рідини про поверхні частинок ґрунту. Для багатьох грунтів — піски, глини, торф'яні грунти, мелкотрещиноватые скельні грунти і т. д. — має місце лінійна залежність швидкості фільтрації від пьезометрического ухилу.

У щільних глинах і важких суглинках, в яких вода міститься в молекулярно зв'язаному вигляді, явище фільтрації виникає лише тоді, коли градієнт напору перевищує деяке значення, називається початковим градієнтом.

Руху грунтових - закони фільтрації.

Коефіцієнт фільтрації даного зразка ґрунту може бути визначений за допомогою приладу, забезпеченого пьезометрическими трубками. Якщо потрібно орієнтовно визначити коефіцієнт фільтрації в природних умовах, то потрібно взяти зразки грунту (по можливості, непорушеної структури) і випробувати їх . Однак цей спосіб недостатньо надійний, тому що він може не дати характеристики усієї області в цілому. Вдаються до польових способів визначення коефіцієнта фільтрації за откачкам з свердловини, які дають найбільш надійне значення цієї величини. При цьому виходить деяке середнє значення коефіцієнта фільтрації для розглянутої області руху. Коефіцієнт фільтрації залежить від властивостей ґрунту, величини і форми його зерен, а також від рідини, що протікає в грунті, зокрема від її в'язкості, а отже, і температури. Зазвичай коефіцієнт фільтрації, визначений тим чи іншим шляхом, відносять до температури 0°С або 10° С.

Н. Е. Жуковський в 1888 р. звернув увагу на залежність коефіцієнта фільтрації від атмосферного тиску. Спостереження показують, що висота ґрунтових вод у свердловинах зменшується із збільшенням атмосферного тиску і збільшується з його зменшенням, Жуковський це пояснює тим, що при падінні тиску пружні бульбашки повітря, що знаходяться у водоносному шарі (вони можуть приносити дощовими водами), розширюються і виштовхують грунтові води. Рівень їх у колодязях піднімається, а ключі течуть швидше. При збільшенні тиску буде зворотна картина.

Але і при постійному тиску наявність у ґрунтовій воді бульбашок повітря змінює ступінь водопроникності ґрунту, яка не залишається постійною при виробництві більш або менш тривалого досвіду. Змінність коефіцієнта фільтрації в часі може обумовлюватися і іншими фізичними і хімічними процесами, наприклад вилуговуванням розчинних солей, а також біологічними процесами в ґрунті.

С. А. Христиановичем даний метод вивчення руху грунтових вод при нелінійних законах фільтрації. Найпростіша задача — про приплив води до колодязя — розглядалося рядом авторів, дійшов висновку, що для більшості ґрунтів (пухких) відхилення від стандартного закону Дарсі можуть мати місце лише в безпосередній близькості від свердловини. При цьому він вказує, що зазвичай зона порушення закону Дарсі є і зоною порушення природного стану ґрунту під впливом буріння і суфозійними (тобто пов'язаних з виносом часток) процесів, що відбуваються при прокачування свердловини.

В тріщинуватих породах, очевидно, можливі значні відхилення від лінійного закону фільтрації.

Капілярність грунтів.

Якщо ми опустимо кінець трубки з піском у воду, то побачимо, що вода в трубці буде підніматися спочатку швидко, потім повільніше, нарешті, її пересування стане непомітним для ока. Висоту найбільшого підняття води (вірніше, її середнє значення по контуру трубки) прийняти називати її статичною висотою капілярного підняття.

Припустимо, що підстава трубки стикається з поверхнею води в посудині. Тоді уздовж вертикальної лінії будемо мати атмосферний тиск. Молекулярні сили, що змушують рідина підніматися між піщинками, діють так, що в змоченої частини трубки буде мати місце тиск нижче атмосферного (вакуум).

Це умова, яка повинна виконуватися на вільній поверхні грунтових вод, було зазначено Н. Е. Жуковським, уточнено Ст. Ст. Ведерникова і застосоване ним, а потім і іншими вченими при вирішенні ряду завдань.

Зазначимо, що верхній шар землі (ґрунт) є структурним, тобто таким, у якому елементарні частинки об'єднані агрегати мінеральних частинок, зцементованих перегноєм. Між грудками діаметром 1-5 мм утворюються великі пори. У структурному ґрунті капілярність майже не спостерігається. Мала вона і в грубозернистих грунтах. Однак є ґрунти, у яких капілярний підняття досягає висоти 3-5 м. Як відомо, висота підняття води в каппиллярной трубці, змочується водою, залежить від кривизни меніска.

Пори грунту представляють складний «лабіринт порожнеч», а тому для висоти капілярного підняття матиме місце більш складна залежність. Для піску використовується наближена.

Тепер розглянемо кілька прикладів рухів ґрунтових вод. Руху грунтових вод поділяються на напірні, безнапірні і підлозі напірні.

• Напірним рухом у теорії фільтрації називають такий рух, в якому немає вільної поверхні. Такий рух грунтової води під гідротехнічною спорудою, що відбувається під впливом різниці напорів у верхньому і нижньому б'єфах, або приплив води до свердловин у водоносному пласті, обмеженому непроникними поверхнями. В напірному русі завжди зверху є тверда стінка, межі області руху бувають двох типів: лінії струму і лінії рівного потенціалу.
• Безнапірним рухом називається таке, в якому область руху обмежена зверху вільною поверхнею.
• Полунапорная фільтрація характеризується тим, що фільтраційний потік спочатку стикається з підземним контуром споруди, а потім відривається від нього утворюючи вільну поверхню. Полунапорное рух має місце під спорудами, нижче яких є значне падіння рівня грунтових вод, наприклад під водоскидами і напірними басейнами гідростанцій.

Водозниження будівельних котлованів.

Важливим питанням є забезпечення необхідної якості та безпеки виробництва робіт нульового циклу є розробка виїмок при високому положенні рівня підпірних вод, тобто у водонасичених ґрунтах.

В умовах Північно-Заходу підземні води повсюдно залягають на глибині 0,2...2,0 м від поверхні землі, що викликає значні труднощі при виробництві робіт нульового циклу і расструктуривание (порушується структура) грунтів.

Видалення ґрунтових вод (водозниження) може здійснюватися із застосуванням відкритого водовідливу, дренажу або глибинного водозниження протягом усього часу пристрою фундаментів і інших підземних частин будівлі. Спосіб вибирають в залежності від виду підземних вод («верховодка», напірні води), особливостей нашарування і властивостей ґрунтів, глибини, розмірів і форми котловану в плані, особливостей (напруженості, наявності поблизу будівель і споруд, підземних комунікацій та ін) і розмірів будівельного майданчика.

Осушення - відкритий водовідлив.

Відкритий водовідлив є найпростішим способом тимчасового водозниження. Його застосовують у неглибоких котлованах при підземних водах типу «верховодки» або окремих лінз, коли відсутнє постійне їх харчування.

Відкритого водовідливу притаманні суттєві недоліки. Вода, що надходить через стінки котловану, виносить з них частки ґрунту, а вода, яка прямує знизу до дна котловану, неминуче розпушує ґрунт і зменшує його несучу здатність (механічна суфозія). Крім цього, в котловані постійно зберігається бруд (розріджений грунт).

Відкритий водовідлив здійснюється прямо з котловану (приямків-зумпфов) насосами. Зумпфы влаштовують не ближче 1 м від граней фундаменту. По мірі розробки котловану зумпфы поступово переносяться і заглиблюються на (0,5... 1,0 м) разом з канавками, устраиваемыми по периметру котловану (глибиною 0,3...0,5 м) з ухилом i=0,005=0,02 в бік приямків.

Приблизна інтенсивність (м3/год) надходження ґрунтових вод через 1 м2 дна котловану:

Приплив на 1 м площі котловану на 1 м напору м3/годину

• Дрібні піски 0,05—0,16
• Середньозернисті піски 0,10—0,24
• Грубозернисті піски 0,3—3,0
• Гравелисті з грубозернистим піском 0,35
• Тріщинувата скеля 0,14—0,25

Загальний витрата води, выкачиваемой насосами, складається з двох частин:

1. витрати води, який визначається часом, відведеним на первісне осушення;
2. витрати води, що забезпечує підтримання котловану в сухому стані

Водозниження - глибинний водовідлив

Глибинний водовідлив (штучне водозниження котловану) може здійснюватися з допомогою голкофільтрів (спеціальними трубами, забезпеченими фільтрами) та трубчастих колодязів-«свердловин», розташованих навколо котловану.

Глибинне водозниження ефективно в дрібнозернистих пилуватих і мулистих грунтах з коефіцієнтом фільтрації:

Грунт Кф, м/добу

• Галечник чистий 200
• Гравій чистий 200-100
• Гравій з піском 150-75

• Пісок :
• великий гравелістий 100-50
• великий 75-25
• середній 25-10
• дрібний 10-2
• пилуватий 2-1,0

• Глинистий грунт
• супісок 0,7-0,2
• суглинок 0,4—0,005
• глина 0,005 і менше

При Кф < 1 м/добу водозниження утруднене, тому застосовуються спеціальні способи водозниження: вакуумування і электроосушение.

Проектування і пристрій дренажу (активний метод).

Дренаж – штучне головне ефективне водовідвідне пристрій для видалення надлишкових кількостей води (вільної) з ґрунту з його поверхні, як при освоєнні нових територій під забудову, так і при експлуатації та реконструкції вже забудованих. Він може доповнюватися: гідроізоляцією, противофильтрационными завісами, регулювання поверхневого стоку, ліквідацією витоків і т. п.

Небажане високе положення рівня підземних вод може бути викликано:

• природним (природним) їх режимом (геологічною будовою території, кліматичними особливостями, рельєфом території (майданчика), ступенем розвитку гідрографічної мережі);
• штучної (техногенної) діяльністю (будівельної та експлуатаційної).

Вплив природних (природних) факторів

Геологічна будова території суттєво впливає на умови залягання підземних вод і розташування їх рівня. Близьке залягання до денної поверхні слабоводопроницаемых (Кф= 0,005-0,3 м/добу) і не водопроникних (водотривких) грунтів (Кф < 0,005 м/добу) або ж лінз сприяє утворенню «верховодки», підвішених (капілярних) і грунтових вод. Причиною цього є інфільтрація зливових і талих вод, а також капілярне зволоження, напір, грунтовий потік, що рухається з верхової сторони. Вплив може бути систематичним і періодичним.

Кліматичні умови впливають на хід сезонних і річних коливань рівня підземних вод. Найбільші коливання рівня поверхневих вод (1-1,5 м і більше) відбуваються за сезонами року: найвищі рівні - навесні - після закінчення танення снігу і восени - в період випадання великої кількості опадів і малої випаровуваності; найнижчі - влітку і взимку. Підйом рівня починається лише через деякий час: запізнення тим більше, чим менше водопроникність (кф) грунту і більше глибина залягання рівня підземних вод.

Рельєф території (ухил) визначає умови стоку зливових і талих вод, тому певною мірою впливає на величину инфильтрационного живлення підземних вод. Малі ухили місцевості та наявність місцевих знижень сприяють підвищенню рівня підземних вод за рахунок просочування поверхневих вод, затриманих в цих зниженнях.

Гідрографічна мережа істотно впливає на умови природного дренування підземних вод. Рідкісна і слабо розвинена гідрографічна мережа ускладнює дренування, тому сприяє неглибокому заляганню підземних вод. У прибережній зоні водойм при наявності гарної гідравлічної зв'язку підземних вод з цими водоймами може відбуватися періодичне підтоплення. Ширина зони впливу паводків у добре проникних пісках може досягати 1-2 км.

Таким чином, «вогнищами обводнення» можуть бути:

1. інфільтрація зливових і талих вод «харчування зверху»;
2. напірні й безнапірні води в період підвищення їх рівня - «харчування знизу»;
3. підземні води, притекающие з боку, - «харчування збоку».

Вплив штучних факторів

При будівництві і експлуатації природний режим ґрунтових вод змінюється (порушується), але найчастіше рівень підвищується. Підвищення викликається незадовільною організацією або погіршенням природних умов стоку поверхневих вод (зняття рослинного покриву, перекриття водотоків, обрив водостічних труб, асфальтування), витоками з комунікацій, наявністю підземних споруд (тунелів, переходів, шпунтового огородження тощо), спорудженням гідротехнічних споруд (гребель, водосховищ). Вплив може бути систематичним, періодичним, тимчасовим, епізодичним (аварійний).

На забудовуваних територіях амплітуда коливання рівня підземних вод в 2-2,5 рази більше, ніж на незабудованих, що створює ненормальні умови експлуатації споруд.

«Верховодка» утворюється завдяки наявності неглибоко залягають лінз або пластів водоупору, над якими в період танення снігу або інтенсивного випадання опадів, а також аварійних або постійних витоків води з підземних комунікацій в результаті інфільтрації виникає водоносний горизонт. Води цього горизонту можуть бути нерухомими або рухатися по поверхні водоупору до місця виходу на поверхню землі або до водоприймача. Характерними властивостями «верховодки» є її незакономерное поширення (локальне) і різко змінюються за часами року склад, рівні, аж до пересихання.

Ненапорные грунтові води мають зазвичай постійний обрій на витриманому водотривкому шарі, але під впливом інтенсивного випадання опадів, підпору їх підземними заглибленими спорудами та інших факторів дзеркало їх горизонту може підвищуватися.

Напірні грунтові води, або міжпластові водоносні горизонти, що знаходяться між верхніми і нижніми водоупора. Води цих горизонтів утворюють потужний капілярний шар, часто виступає на поверхню землі. Підтоплення підземних споруд за рахунок капілярного зволоження (Нкап) у практиці будівництва зустрічається досить часто.

Розташування водоносних горизонтів більшою мірою залежить від характеру нашарування і генезису грунтів (інженерно-геологічних умов). Широко поширені в умовах Північно-Заходу льодовикові відклади характеризуються зазвичай складними умовами залягання грунтів, великою мінливістю їх літо-логічного складу (як у плані, так і в розрізі), строкатістю водоносність (нерідко з утворенням локальних обводнених зон та лінз у практично водотривких грунтах, а тому мають місцевим натиском), часто невисокою водопроникністю, слабкою водоотдачей, великою висотою капілярного підняття.

Підземні води характеризуються:

1. областю (умовами) харчування (опади, водойма, витоку і ін);
2. областю поширення;
3. умовами розвантаження;
4. формою залягання (тип скупчення): грунтовий потік, грунтовий басейн, грунтовий потік з басейном, у лінзах;
5. закономірним (зональністю) або незакономерным (азональностью) характером;
6. тип: природний, техногенний, змішаний, прибережний, вододільний, передгірний, мерзлотный та ін;
7. напрямком руху потоку;
8. режимом (глибина залягання, рівень, витрата, склад, швидкість руху, температура та ін).

Ці дані встановлюються на основі інженерно-геологічних досліджень і прогнозних розрахунків.

Напрямок потоку підземних вод

Грунтові води здійснюють складні рухи в залежності від місцевих геологічних умов, рельєфу місцевості й інших факторів. Розрізняють потоки плоскі, радіальні (що сходяться і розходяться) і криволінійні. Напрямок руху грунтових вод по карті гидроизогипс встановлюється за висотними відмітками гидроизогипс (на підставі дослідження).

У всіх випадках формуються складні умови водоносність з утворенням лінійно-витягнутих, часто ярусних зон з різною інтенсивністю обводнення, які можуть істотно змінюватися при будівництві та експлуатації.

Експлуатаційні джерела зволоження є небезпечними в тому випадку, якщо загальна кількість надходить з них води більше кількості инфильтрующей і якщо яка інфільтрувалася вода викликає істотний підйом рівня підземних вод. При цьому якщо споруда розташована на слабопроникних грунтах, то затоплюються не тільки споруда з джерелом, але і сусідні будови і підземні комунікації.

Таким чином, якщо підземна частина споруди буде перебувати нижче рівня підземних вод або будівельний майданчик може періодично підтоплюватися, гідростатичний тиск води стає серйозною проблемою для проектувальника, оскільки воно може призвести не тільки до затоплення підвалу, але і до руйнування конструкції підлоги в підвалі, приподнятию і виринання (при невеликій загальної навантаженні заглибленого споруди) під дією гідростатичного тиску.

Таким чином, наявність особливо високого рівня підземних вод і контакт вод з фундаментами і підставами будівель і споруд, а також з трубопроводами різного призначення можуть викликати негативні впливи. У зв'язку з цим повинні проводитися заходи проти можливого підтоплення.

Прогнозування зміни гідрогеологічних умов майданчика будівництва.

Вплив води на властивості ґрунту і заглиблені частини споруди майже завжди негативно. В умовах Північно-Заходу підземні води, особливо верховодка, часто залягають на глибині 0,2...2,0 м від поверхні землі, тому істотно впливають на вибір типу проектованого фундаменту, глибини його закладення, способу виробництва робіт нульового циклу. Рух грунтових вод може вимивати найдрібніші частинки грунту з-під фундаменту (механічна суфозія) і послаблювати основу. Зважувальної дія води призводить до різкого погіршення умов стійкості споруд. Можливий прорив напірними водами водотривкого шару грунту.

Підземна вода являє собою складний водний розчин містить: розчинні солі, гази, органічні речовини, колоїди. Кількісне співвідношення між окремими компонентами обумовлюють фізичні властивості і хімічний склад.

При аналізі режиму підземних грунтових вод необхідно встановити режимообразующие фактори (регіональні і локальні): глибину залягання, вид (грунтові напірні, безнапірні, «верховодка», витоків з комунікацій, водойм), хімічну агресивність води по відношенню до матеріалу фундаменту, прогноз зміни (підвищення або зниження).

При високому положенні рівня підземних вод вплив води позначається на:

1. ускладненні виробництва робіт при уривку котловану, так як дрібні і пилуваті піски можуть переходити в стан «помилкового» пливуна, що вимагає тривалого відкачування води або водозниження, додаткового кріплення стінок котловану і т. д.;
2. зниження міцності пилувато-глинистих грунтів (фг, Q, R, ут), прояві просадних властивостей, набуханні-усадці і вилуговування грунтів;
3. стійкості і стан підлог по грунту, заглиблених приміщень, укосів та ін;
4. здутті грунтів при їх замерзанні, осідання при відтаванні;
5. активізації інженерно-геологічних процесів (зсуви, осідання, розмиву ґрунтів, підмив схилів, прорив води та ін).

Характер взаємодії води з грунтом залежить як від виду, складу та стану циркулюючої в грунті води, так і від властивостей і стану ґрунту.

Процеси, що відбуваються в ґрунтах при їх взаємодії з водою.

Зміни починаються з підвищення вологості, яке, в свою чергу, є причиною подальших змін фізико-механічних властивостей грунтів, особливо пилувато-глинистого, а також складу і властивостей ґрунтових вод. Визначальним при цьому є положення рівня грунтових вод і можливість його капілярного підняття. За коефіцієнтом фільтрації прилеглі до фундаментів грунти діляться на водонепроникні, слабо водопроникні, водопроникні, дуже водопроникні і дуже водопроникні. При цьому фундаменти відносять до безнапірним споруд, а технологічні приямки і підвали — до напірним. Якщо в межах глибини закладення фундаменту зустрічаються різні шари грунту, то до розрахунку приймається коефіцієнт фільтрації найбільш фільтруючого шару.

Найбільшу складність представляє аналіз можливого підвищення рівня підземних вод, підтоплення території або зниження в процесі експлуатації, так звані техногенні зміни рівня підземних вод. Прогноз вірогідних змін рівня підземних вод проводять для споруд I і II рівнів відповідальності на строк відповідно 25 і 15 років. При цьому майданчики поділяються на обводняемые, необводняемые, умовно-обводняемые. На бетон фундаментних конструкцій можуть розвиватися агресивні процеси трьох видів:

• агресія I виду — характеризується вилуговуванням розчинних компонентів бетону (показник оцінки агресивності води — бікарбонатна лужність);
• агресія II виду — утворення розчинних сполук (показник оцінки агресивності води — водневий показник рН, вміст вільної вуглекислоти, вміст іонів кальцію і магнію, вміст їдких лугів);
• агресія III виду — утворення і накопичення в бетоні малорозчинних солей, що збільшуються в обсязі при твердінні (показники оцінки агресивності води — вміст сульфатів, хлоридів тощо).

Вибір типу гідроізоляції для захисту підземних конструкцій (I...VIII) залежить від ступеня впливу агресивних підземних вод: слабка, середня або сильна (див. «Рекомендації з проектування гідроізоляції підземних частин будівель, Дод. 2 і главу VI).

Дані про вміст у підземних водах тих чи інших сполук (в мл/л) порівнюються із значеннями, приведеними в СНиП 2.03.11-85 по проектуванню і захисту будівельних конструкцій від корозії, після чого робиться висновок про їх агресивності.

У багатьох випадках для забезпечення необхідної стійкості конструкцій фундаменту достатньо простого виконання наведених в нормах вимог, яким повинні відповідати: вид в'яжучого матеріалу і заповнювача, показники щільності бетону, товщина захисного шару бетону. Ці вимоги відображаються в проекті у вигляді приміток на кресленнях і в пояснювальній записці.

Якщо необхідна довговічність бетону не може бути забезпечена виконанням тільки проектних вимог, то у відповідності з діючими нормами необхідна розробка вказівок по захисту від агресивного впливу підземних вод підошви фундаменту або ростверку, їх бічних поверхонь, залізобетонних паль і т. п. На практиці намагаються закласти підошву фундаменту вище найвищого рівня підземних вод. Заглиблення фундаментів нижче, здійснюється в тому випадку, якщо пов'язані з цим додаткові витрати повністю виправдовуються технічними перевагами.

В цілому грунти по взаємодії з водою можна розділити на водостійкі, властивості яких при дії вологи суттєво не змінюються (наприклад, галька, гравій, грубозернистий пісок), і неводостійкі, властивості яких при дії вологи істотно змінюються (наприклад, леси, глинисті грунти, пилуваті піски, морени та ін).

Основні заходи щодо попередження підтоплення забудовуваних майданчиків:

1. підвищення планувальних відміток майданчика;
2. організація стоку поверхневих вод до забудови території;
3. пристрій гідроізоляції і дренажних систем;
4. усунення витоків з водопровідно-каналізаційних систем;
5. якісне виконання робіт нульового циклу .

Перед проектуванням підстав і фундаментів слід вивчити конструктивну і розрахункову схему споруди, оцінити його жорсткість, визначити величини і умови передачі навантажень на фундаменти; встановити характер і граничні значення можливих деформацій (чутливість) (СНиП 2.02.01-85).

Стосовно до завдань проектування фундаментів враховуються наступні особливості споруди:

• рівень відповідальності споруди (СНиП 2.01.07-85, Дод. 7);
• функціональне призначення та технологічні процеси;
• вплив жорсткості надземних конструкцій на основи і фундаменти (чутливість).

Статті pp-budpostach.com.ua Все про лазні

Статті по пїноблоку,пінобетону,пінобетонним блокам

Статті pp-budpostach.com.ua Статті по бетону

Статті Все про парканах

Статті pp-budpostach.com.ua Все про дахах ( види, матеріал, як краще вибрати)

Статті Все про Фундаменті

Статті по газобетону ( газоблокам ), газобетонних блоків, блоків газосиликатнных

Новини, статті, чутки, факти, різне і по чу-чуть

Статті по цеглині ( рядовому, особового,облицювальної,клинкерному, шамотною, силікатній,)