Первым этапом любых строительных работ является полное обследование территории, которая предназначена для возведения здания. Данная проверка позволяет определить геофизические, экологические характеристики, а также получить информацию об особенностях грунта. Особенно важно проводить подобные испытания в северных регионах страны, которые характеризуются продолжительным зимним периодом и наличием мерзлых грунтов. Глубина промерзания в таких регионах может достигать 3 метров, а фундаменты на такой почве подвергается воздействию различных процессов: промерзанию, морозному пучению, оттаиванию и вибродинамике. Данные, которые были получены в ходе испытаний мерзлых грунтов, позволяют спрогнозировать все неблагоприятные воздействия, а также подобрать наиболее подходящие строительные материалы и рассчитать сроки строительства здания. В ГОСТ 20276-2012 “Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости”, а также в ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания.Общие положения” можно найти более подробную информацию по испытаниям. Что такое мерзлые грунты

Как указано в ГОСТе 25100-2011 «Грунты. Классификация», мерзлые грунты - это горная порода, характеризующаяся отрицательной температурой. Они содержат в своём составе лёд и минеральные частицы, которые цементируют грунт. Если же порода имеет температуру ниже нуля, но в ее составе нет льда, то такой грунт называют морозным. Также существует категория талых пород. К ним относятся горные породы, которые некоторые время находились в мерзлом состоянии, после чего они просто оттаяли. Все остальные породы, которые характеризуются положительной температурой, называются немерзлыми. Физические свойства мерзлых грунтов Самые сложные мерзлые грунты – это дисперсные породы, которые перешли в мерзлое состояние. Это многокомпонентные многофазные капиллярно-пористые и коллоидные грунтовые системы. От немерзлых такие породы отличаются своей связностью или, как еще говорят, сцементруемостью минеральных части льдом. Еще одно важное отличие – это особая криогенная структура и текстура грунта. Все это обуславливается процессом фазового перехода воды в лед во время промерзания. Но самое существенное отличие мерзлых от немерзлых пород – это химико-минеральный состав, показатель дисперсности и основные свойства грунтов. Объясняется это тем, что промерзание дисперсных пород сопровождается сложными и специфичными физико-химическими процессами. Скорость, интенсивность и направленность этих процессов определяется условиями промерзания, т.е. возрастом и генезисом мерзлоты. Самые важные физические характеристики мерзлых и оттаивающих дисперсных пород, это: влажность грунта; плотность; пучинистость; пористость; дисперсность; размокаемость; криогенная структура; льдистость. Все это определяет их физико-химические процессы, прочность и деформационные свойства. Характеристики и типы мерзлых грунтов

Существует несколько основных типов мерзлых грунтов: мерзлый. Характеризуется низкой температурой. В его структуре содержится лёд и видимые криогенные связи. Температура мерзлого грунта может достигать -30 и более градусов; сезонно мерзлый грунт. Замерзает только лишь в холодное время года, как раз такие характерны для Санкт-Петербурга и Ленинградской области; морозный. Скальные грунты с отрицательной температурой. В их составе содержится лёд и незамерзшая вода; охлажденный. Он имеет в своём составе песок и глину. Характеризуется низкой температурой в холодное время года; многолетнемерзлый или вечномерзлый. Такой грунт находится в замёрзшем состоянии как минимум 3 года; твердомерзлый. Грунт сцементирован льдом, но при этом он достаточно хрупкий и практически не сжимается, даже если на него воздействует нагрузка; распученный. При оттаивании уменьшающийся в объёме; сыпучемерзлый, или, как его еще называют, «сухая мерзлота». Песчаный и крупнообломочный грунт характеризуется отрицательной температурой, но при этом он не сцементирован льдом и достаточно хрупок; пластичномерзлый. Сцементирован льдом. Он обладает вязкими свойствами и сжимается, если на него воздействует определенная сила. Одно из самых главных свойств мерзлых грунтов – это криогенные структурные связи. Это кристаллизационные связи, которые могут возникать в скальных грунтах с трещинами либо во влажных дисперсных грунтах. Возникают такие связи при низкой температуре после цементирования льдом. Методы испытаний Существует два основных метода испытаний мерзлых грунтов: полевые. Проводятся на строительном объекте на поверхности, либо в подземных или открытых выработках; лабораторные. Проводятся непосредственно в лаборатории и позволяют установить физико-механические свойства мерзлых грунтов. Полевые испытания При проведении полевых испытаний размеры выработки устанавливаются с учетом возведения крепи и обеспечения удобства проведения работ. По этой причине размеры сечения должны составлять как минимум 2x2 метра. Проверка грунта выполняется до требуемой глубины, но при этом она должна достигать верхней границы вечномерзлой толщи. Площадка, выбранная для проведения проверки, обустраивается водоотводной канавой по всему периметру. Во время проверки составляется документ, в котором указываются все физические и механические свойства мерзлых грунтов. Самым популярным полевым методом проверки является горячий штамм. В состав такой установки входит несколько основных узлов: плоский, круглый и высокопрочный штамм. Он имеет сплошную подошву и оснащен обогревателем. Площадь подошвы должна составлять примерно 0,5 метра квадратного; насос. Он применяется для откачки воды; устройство для нагрузки штамма; обогреватель; измерительный прибор для фиксации нагрузки. Штамм должен равномерно нагревать горную породу специальным нагревателем или горячей водой. Максимальная температура нагрева должна достигать 90 и более градусов. Перед началом испытаний штамм очищается и выравнивается, после чего он забивается в землю до ненарушенного мерзлого слоя. Чтобы он надежно контактировал с грунтом, необходимо создать подушку из немного влажного песка толщиной 2 сантиметра. После выполнения всех подготовительных работ проводится проверка надежности монтажа всех основных узлов. Нагрузка на штамм должна осуществляться при помощи домкратов или специальными грузами, которые обеспечивают постоянное давление нужной величины. На мерзлый грунт или в забой выработки устанавливается датчик, который реагирует на любые деформации. Его необходимо защитить от ветра, дождя, снега и солнечных лучей, поскольку они могут повлиять на результаты измерений. Температурные датчики устанавливаются с интервалом в 10 сантиметров в 2 скважины, которые бурятся по краям штамма. Глубина залегания датчиков должна быть на уровне 80 сантиметров. В скважинах, в которые устанавливаются температурные датчики, укладывается гидроизоляционный слой из охлажденного глинистого грунта. Сами же испытания проводятся в два этапа: Штамм нагревается, и на него подается нагрузка, вследствие чего под ним образуется оттаявший грунт. Оттаявшая земля уплотняется нагрузкой, которая постепенно нарастает. При этом на каждом этапе нужно замерять степень деформации грунта. После окончания испытаний установка демонтируется, под штаммом удаляется верхний слой и отбирается несколько кернов для проведения лабораторных испытаний. Форма и размеры образцов определяются в зависимости от будущих испытаний и свойств самого грунта. Лабораторные испытания Отбор образца для лабораторных испытаний выполняется при помощи следующего инструмента: специальная кольцевая пила; насадка для вдавливания кольца; гладкие металлические пластины; винтовой пресс; выталкиватель. Позволяет извлечь образец; небольшая лопата; штангенциркуль; нож; лабораторные весы и набор гирь. После того, как образец извлекли, он очищается, взвешивается, накрывается пластинками и герметизируются. Далее он помещается в эксикатор (специальный контейнер с отрицательной температурой), на дне которого находится лед или снег - именно он не позволяют образцу таять. Хранить образец в таком виде можно не более 10 дней. Испытания мерзлых грунтов проводятся в помещениях с постоянной отрицательной температурой воздуха, что позволяет сохранить целостность и мерзлое состояние образца. Чаще всего для этого используют холодильные камеры, шурфы или подземные лаборатории, которые расположены в толще замерзших грунтов. Во время испытаний нельзя допускать сколов или иных повреждений отобранных образцов, в противном случае все полученные данные будут некорректными. Все результаты необходимо занести в журналы, которые содержат данные о месте отбора кернов и другие необходимые свойства, характеристики и свойства мерзлых грунтов. Исследования мерзлых грунтов в лаборатории должны проводиться на ровном и жестком столе, который исключает любые вибрации и ударные воздействия на приборы и сам образец. Механизмы, которые используются во время проверки, должны обеспечивать: центрированную передачу нагрузки; касательную нагрузку в плоскости среза; постоянное давление; Также они обеспечивают рост нагрузки на каждом этапе исследований. Во время проверки образец может подвергаться различным испытаниям: сжатие и прессование; высушивание; раскатывание образца; взвешивание в воде; сухое сжигание. Все эти испытания позволяют определить основные свойства мерзлых грунтов. Заключение Лабораторные и полевые исследования мерзлых грунтов позволяют получить полную информацию о мерзлых грунтах, а также контролировать в годовом цикле ход промерзания, пучения и оттаивания пород. Полученная информация используется во время строительства и позволяет исключить негативное воздействие на фундамент. В итоге вы сможете подобрать конструктивное решение, которое позволит снизить деформацию и разрушение здания, продлив срок его службы. #мерзлыйгрунт #грунт #испытаниягрунта #стройкагрунт