دینامیک خاکهای برافراشته

پدیده های سنگین، فرآیندهای موذی و غیر رسمی هستند که در خاک های رسی مرطوب، شنی ریز و سیلتی در طی یخبندان فصلی آنها رخ می دهد. آنها را نمی توان نادیده گرفت، که برای هر کسی قابل درک است، حتی توسعه دهنده ای که در ساخت و ساز مهارت کافی ندارد. بسیاری این را زمانی متوجه شدند که در بهار شکافی را در دیوار آجری یک خانه روستایی پیدا کردند، در و پنجره های کج شده یک خانه روستایی را دیدند و متوجه یک حصار کج شده خطرناک شدند.

پدیده های ریزش نه تنها تغییر شکل های بزرگ خاک، بلکه تلاش های عظیم - ده ها تن است که می تواند منجر به تخریب بزرگ شود.

مشکل در ارزیابی تاثیر پدیده های بالارفتن خاک بر ساختمان ها در برخی غیرقابل پیش بینی بودن آن ها به دلیل تاثیر همزمان چندین فرآیند است. برای درک بهتر این موضوع، برخی از مفاهیم مرتبط با این پدیده را شرح خواهیم داد.

یخبندانهمانطور که کارشناسان به این پدیده می گویند، به این دلیل است که در طی فرآیند انجماد، خاک مرطوب از نظر حجم افزایش می یابد.

این به دلیل این واقعیت است که حجم آب هنگام انجماد 12٪ افزایش می یابد (به همین دلیل است که یخ روی آب شناور می شود). بنابراین، هر چه آب در خاک بیشتر باشد، آبگیری آن بیشتر است. بنابراین، جنگلی در نزدیکی مسکو که بر روی خاک های بسیار سنگین ایستاده است، در زمستان 5 ... 10 سانتی متر نسبت به سطح تابستانی خود افزایش می یابد. از نظر ظاهری، این نامحسوس است. اما اگر یک شمع بیش از 3 متر به داخل خاک رانده شود، آنگاه می توان بالا آمدن خاک را در زمستان با علائم ایجاد شده روی این شمع ردیابی کرد. بالا آمدن خاک در جنگل می توانست 1.5 برابر بیشتر باشد، اگر پوشش برفی در آن وجود نداشت، خاک را از یخ زدگی می پوشاند.

خاکها با توجه به درجه بالارفتگی به دو دسته تقسیم می شوند:

- به شدت بالارفتن - بالا رفتن 12%؛

- ارتفاع متوسط ​​- افزایش 8٪.

- کمی بالا آمدن - بالا رفتن 4٪.

با عمق انجماد 1.5 متر، خاک شدیداً هوازده 18 سانتی متر است.

بالارفتن خاک با ترکیب آن، تخلخل و همچنین سطح آب زیرزمینی (GWL) تعیین می شود. بنابراین خاک های رسی، ماسه های ریز و سیلتی متعلق به خاک های ریزگرد و خاک های درشت دانه شنی و سنگ ریزه ای به خاک های غیرخاک هستند.

بیایید در نظر بگیریم که این با چه چیزی مرتبط است.

اولا.

در خاک رس یا ماسه های ریز، رطوبت، مانند یک لکه، به دلیل اثر مویرگی به اندازه کافی از سطح آب زیرزمینی بالا می رود و به خوبی در چنین خاکی حفظ می شود. در اینجا نیروهای خیس شدن بین آب و سطح ذرات غبار نمایان می شود. در ماسه های درشت دانه رطوبت بالا نمی رود و خاک فقط در سطح آب های زیرزمینی مرطوب می شود. یعنی هر چه ساختار خاک نازک‌تر باشد، رطوبت بیشتر می‌شود، منطقی‌تر است که آن را به خاک‌های پرروتر نسبت دهیم.

افزایش آب می تواند به موارد زیر برسد:
- 4 ... 5 متر در لومی;
- 1 ... 1.5 متر در لوم شنی;
- 0.5 ... 1 متر در ماسه های سیلتی.

در این راستا، میزان تراش خاک هم به ترکیب دانه آن بستگی دارد و هم به سطح آب های زیرزمینی یا سیل.

خاک سست ضعیف
- 0.5 متر - در ماسه های سیلتی؛
- 1 متر - در لوم شنی؛
- در 1.5 متر - در لوم؛
- 2 متر - در خاک رس.

خاک با متخلخل متوسط- هنگامی که سطح آب زیرزمینی زیر عمق انجماد محاسبه شده قرار دارد:
- 0.5 متر - در لوم شنی؛
- در 1 متر - در لوم؛
- در 1.5 متر - در خاک رس.

خاک بسیار سنگین- هنگامی که سطح آب زیرزمینی زیر عمق انجماد محاسبه شده قرار دارد:
- 0.3 متر - در لوم شنی؛
- 0.7 متر - در لوم؛
- در 1.0 متر - در خاک رس.

خاک زیاد- در صورتی که سطح آب زیرزمینی بالاتر از خاک های با ارتفاع زیاد باشد.

لطفاً توجه داشته باشید که مخلوط ماسه درشت یا شن با ماسه غبارآلود یا خاک رس به طور کامل برای خاک‌های بلند اعمال می‌شود. در صورتی که بیش از 30 درصد از اجزای گرد و غبار-رسی در خاک درشت وجود داشته باشد، خاک نیز به عنوان خاکریز طبقه بندی می شود.

دوما.

فرآیند انجماد خاک از بالا به پایین رخ می دهد، در حالی که مرز بین خاک مرطوب و یخ زده با سرعت معینی پایین می آید که عمدتاً توسط شرایط آب و هوایی تعیین می شود. رطوبت، تبدیل به یخ، حجم آن افزایش می یابد و از طریق ساختار آن به لایه های پایینی خاک منتقل می شود. بالارفتن خاک همچنین بر این اساس تعیین می‌شود که آیا رطوبتی که از بالا فشرده می‌شود زمانی برای نفوذ در ساختار خاک خواهد داشت یا خیر، آیا درجه فیلتراسیون خاک برای انجام این فرآیند با یا بدون بالارفتن کافی است. اگر ماسه درشت هیچ مقاومتی در برابر رطوبت ایجاد نکند و بدون مانع از آن خارج شود، چنین خاکی هنگام یخ زدن منبسط نمی شود (شکل 23).

شکل 23. خاک در مرز انجماد:
1 - شن و ماسه؛ 2 - یخ؛ 3 - مرز انجماد; 4 - آب

در مورد خاک رس، رطوبت فرصتی برای خروج از آن ندارد و چنین خاکی متورم می شود. به هر حال، خاک ماسه درشت که در یک حجم بسته قرار می گیرد، که ممکن است چاهی در خاک رس باشد، رفتاری شبیه به هم زدن خواهد داشت (شکل 24).

شکل 24. شن و ماسه در حجم بسته - همون:
1 - خاک رس؛ 2 - سطح آب زیرزمینی; 3 - مرز انجماد; 4 - ماسه + آب؛ 5 - یخ + ماسه؛ 6 - شن و ماسه

به همین دلیل است که ترانشه زیر پایه های کم عمق با ماسه درشت پر شده است که باعث می شود درجه رطوبت در کل محیط آن یکسان شود تا ناهمواری پدیده های بالارفتن صاف شود. ترانشه با ماسه در صورت امکان باید به یک سیستم زهکشی متصل شود که آب بالایی را از زیر فونداسیون خارج کند.

ثالثا.

وجود فشار ناشی از وزن سازه نیز بر تجلی پدیده های بالارفتن اثر می گذارد. اگر لایه خاک زیر پایه فونداسیون به شدت متراکم شود، درجه برآمدگی کاهش می یابد. علاوه بر این، هر چه فشار خود در واحد سطح پایه بیشتر باشد، حجم خاک متراکم شده در زیر پای پی بیشتر و میزان برآمدگی کمتر می شود.

مثال

در منطقه مسکو (عمق انجماد 1.4 متر)، یک خانه چوبی نسبتاً سبک بر روی یک خاک متوسط ​​​​تخت روی یک پایه نواری کم عمق با عمق 0.7 متر ساخته شد. با انجماد کامل خاک، دیوارهای بیرونی خانه تقریباً 6 سانتی متر افزایش می یابد (شکل 25، الف). اگر فونداسیون زیر همان خانه با همان عمق تخمگذار ستونی باشد، فشار وارده به خاک بیشتر می شود، فشردگی آن قوی تر می شود، به همین دلیل است که بالا آمدن دیوارها از یخ زدگی خاک از 2 بیشتر نمی شود. .. 3 سانتی متر (شکل 25، ب).

شکل 25. درجه بالارفتن خاک به فشار روی پایه بستگی دارد:
الف - زیر پایه نواری؛ ب - زیر پایه ستونی؛
1 - بالش شنی؛ 2 - مرز انجماد; 3 - خاک فشرده; 4 - فونداسیون نواری; 5 - فونداسیون ستونی

اگر یک خانه سنگی با ارتفاع حداقل سه طبقه بر روی آن ساخته شود، فشرده شدن شدید خاک زیر یک پایه کم عمق نواری ممکن است رخ دهد. در این صورت می توان گفت که پدیده های هینگ به سادگی توسط وزن خانه له می شود. اما حتی در این مورد، آنها همچنان باقی می مانند و می توانند باعث ایجاد ترک در دیوارها شوند. بنابراین، دیوارهای سنگی خانه بر روی یک پایه مشابه باید با تقویت افقی اجباری ساخته شود.

چرا خاک های بلند خطرناک هستند؟ چه فرآیندهایی که توسعه دهندگان را با غیرقابل پیش بینی بودن خود می ترساند در آنها اتفاق می افتد؟

ماهیت این پدیده ها چیست، چگونه با آنها برخورد کنیم، چگونه از آنها اجتناب کنیم، می توان با مطالعه ماهیت فرآیندهای جاری درک کرد.

دلیل اصلی خیانت خاک‌ها، تراشیدن ناهموار زیر یک سازه است

عمق انجماد خاک- این عمق تخمینی انجماد و نه عمق فونداسیون است، این عمق واقعی یخ زدگی در یک مکان خاص، در یک زمان خاص و تحت شرایط آب و هوایی خاص است.

همانطور که قبلاً اشاره شد، عمق انجماد با توازن قدرت گرمایی که از روده های زمین می آید، با قدرت نفوذ سرما از بالا به زمین در فصل سرد تعیین می شود.

اگر شدت گرمای زمین به زمان سال و روز بستگی نداشته باشد، دمای هوا و رطوبت خاک، ضخامت پوشش برف، تراکم، رطوبت، آلودگی و درجه گرمایش توسط خورشید، توسعه از سایت، معماری سازه و ماهیت کاربری فصلی آن (شکل 26).

شکل 26. یخ زدگی محل ساختمان:
1 - دال پایه؛ 2 - تخمینی عمق انجماد; 3 - خط انجماد در روز. 4 - مرز انجماد در شب

ناهمواری ضخامت پوشش برف به طور محسوسی بر تفاوت در ریزش خاک تأثیر می گذارد. بدیهی است که عمق انجماد هر چه بیشتر باشد، لایه لایه برف نازکتر باشد، دمای هوا کمتر شده و اثر آن بیشتر خواهد بود.

اگر چنین مفهومی را به عنوان مدت یخبندان معرفی کنیم (زمان بر حسب ساعت ضربدر میانگین روزانه منهای دمای هوا)، آنگاه می توان عمق انجماد خاک رسی با رطوبت متوسط ​​را در نمودار نشان داد (شکل 27).

شکل 27. وابستگی عمق انجماد به ضخامت پوشش برف

مدت زمان یخبندان برای هر منطقه یک پارامتر آماری متوسط ​​است که تخمین آن برای یک توسعه‌دهنده بسیار دشوار است، زیرا این امر مستلزم نظارت ساعتی دما در طول فصل سرد است. با این وجود، در یک محاسبه بسیار تقریبی، می توان این کار را انجام داد.

مثال

اگر میانگین دمای روزانه زمستان در حدود 15- درجه سانتیگراد و مدت آن 100 روز باشد (مدت یخبندان = 100 24 15 = 36000)، در این صورت با پوشش برفی به ضخامت 15 سانتی متر، عمق انجماد 1 متر خواهد بود و با ضخامت 50 سانتی متر - 0، 35 متر.

اگر یک لایه ضخیم از پوشش برف، مانند یک پتو، زمین را بپوشاند، آنگاه مرز یخ زدگی بالا می رود. در عین حال، چه در روز و چه در شب، سطح آن تغییر چندانی نمی کند. در غیاب پوشش برف در شب، مرز یخبندان به شدت به سمت پایین کاهش می یابد و در روز، زمانی که خورشید گرم می شود، به سمت بالا طلوع می کند. تفاوت بین سطح شب و روز مرز یخبندان خاک به ویژه در جاهایی که پوشش برفی کم یا اصلاً وجود ندارد و خاک بسیار مرطوب است قابل توجه است. وجود خانه نیز بر عمق یخ زدگی تأثیر می گذارد، زیرا خانه نوعی عایق حرارتی است حتی اگر در آن زندگی نکنند (دریچه های هوای زیرزمین برای زمستان بسته است).

سایتی که خانه در آن قرار دارد می تواند تصویر بسیار پیچیده ای از یخ زدن و بالا آمدن خاک داشته باشد.

به عنوان مثال، خاک با متخلخل متوسط ​​در امتداد محیط بیرونی یک خانه، زمانی که تا عمق 1.4 متری منجمد شود، می تواند تقریباً 10 سانتی متر افزایش یابد، در حالی که خاک خشک تر و گرمتر در قسمت میانی خانه تقریباً در سطح تابستان باقی می ماند. .

یخ زدگی ناهموار نیز در امتداد محیط خانه وجود دارد. نزدیک به بهار، خاک سمت جنوبی ساختمان اغلب مرطوب تر است، لایه برف بالای آن نازک تر از سمت شمالی است. بنابراین برخلاف ضلع شمالی خانه، خاک سمت جنوب در روز بهتر گرم می شود و در شب بیشتر یخ می زند.

از تجربه

در بهار، در اواسط ماه مارس، تصمیم گرفتم بررسی کنم که چگونه زمین در زیر خانه ساخته شده "راه می رود". در گوشه های فونداسیون (از داخل)، میله هایی به داخل سنگفرش ها بتن ریزی شده بود که به وسیله آنها نشست فونداسیون را از وزن خانه بررسی کردم. از سمت شمال، خاک 2 و 1.5 سانتی متر و از جنوب - 7 و 10 سانتی متر بالا رفت، سطح آب چاه در آن زمان 4 متر زیر زمین بود.

بنابراین، یخ زدگی ناهموار در منطقه نه تنها در فضا، بلکه در زمان نیز آشکار می شود. عمق انجماد در محدوده های بسیار زیاد در معرض تغییرات فصلی و روزانه است و حتی در مناطق کوچک به خصوص در مناطق مسکونی می تواند بسیار متفاوت باشد.

پاکسازی مناطق وسیع از برف در یک مکان از سایت و ایجاد برف در مکان دیگر، می توانید ناهمواری قابل توجهی در یخ زدگی خاک ایجاد کنید. مشخص است که کاشت درختچه ها در اطراف خانه برف را به دام می اندازد و عمق انجماد را 2 تا 3 برابر کاهش می دهد که به وضوح در نمودار مشاهده می شود (شکل 27).

پاکسازی مسیرهای باریک از برف تاثیر چندانی در درجه یخ زدگی خاک ندارد. اگر تصمیم دارید یک پیست اسکیت را در نزدیکی خانه خود پر کنید یا محل را برای ماشین خود تمیز کنید، می توانید انتظار ناهمواری زیادی در یخ زدن خاک زیر فونداسیون خانه در این منطقه داشته باشید.

نیروهای گرفتن جانبیخاک یخ زده با دیواره های جانبی پی، طرف دیگر تجلی پدیده های بالا رفتن است. این نیروها بسیار زیاد است و می تواند به 5 ... 7 تن در متر مربع از سطح جانبی پی برسد. اگر سطح ستون ناهموار باشد و پوشش ضد آب نداشته باشد چنین نیروهایی به وجود می آیند. با چنین چسبندگی قوی خاک یخ زده به بتن، نیروی شناوری عمودی تا 8 تن بر روی ستونی با قطر 25 سانتی متر که تا عمق 1.5 متر گذاشته شده است، عمل می کند.

این نیروها چگونه پدید می آیند و عمل می کنند، چگونه خود را در زندگی واقعی بنیاد نشان می دهند؟

به عنوان مثال، یک تکیه گاه پایه ستونی در زیر یک خانه نورانی را در نظر بگیرید. در خاک بالابر، عمق تکیه گاه ها در عمق انجماد محاسبه شده انجام می شود (شکل 28، الف). با وزن کم خود سازه، نیروهای یخ زدگی می توانند آن را به غیر قابل پیش بینی ترین شکل بالا ببرند.

شکل 28. بلند کردن فونداسیون توسط نیروهای چسبندگی جانبی:
الف - فونداسیون ستونی؛ ب - فونداسیون نوار ستونی مطابق با فناوری TISE.
1 - پشتیبانی فونداسیون؛ 2 - زمین یخ زده; 3 - مرز انجماد; 4 - حفره هوا

در اوایل زمستان، خط انجماد شروع به پایین آمدن می کند. زمین جامد یخ زده بالای ستون را با نیروهای کششی قدرتمند می گیرد. اما علاوه بر افزایش نیروهای چسبندگی، حجم خاک یخ زده نیز افزایش می یابد و به همین دلیل است که لایه های بالایی خاک بالا می روند و سعی می کنند تکیه گاه ها را از زمین بیرون بکشند. اما وزن خانه و نیروهای فرورفته ستون در زمین تا زمانی که لایه خاک یخ زده نازک است و سطح چسبندگی ستون به آن کم است، اجازه این کار را نمی دهد. با پایین آمدن مرز انجماد، ناحیه چسبندگی خاک یخ زده به ستون افزایش می یابد. لحظه ای فرا می رسد که نیروهای چسبندگی خاک یخ زده با دیوارهای جانبی فونداسیون از وزن خانه بیشتر می شود. خاک یخ زده ستون را بیرون می کشد و حفره ای در زیر باقی می گذارد که بلافاصله شروع به پر شدن با ذرات آب و خاک رس می کند. در طول فصل، در خاک های بسیار بالا، چنین ستونی می تواند 5 - 10 سانتی متر افزایش یابد. بالا آمدن پایه های پایه در زیر یک خانه، به عنوان یک قاعده، ناهموار است. پس از ذوب خاک یخ زده، ستون پایه، به عنوان یک قاعده، به خودی خود به جای اصلی خود باز نمی گردد. با هر فصل، ناهمواری راه خروج از تکیه گاه ها از زمین افزایش می یابد، خانه کج می شود، در حالت اضطراری قرار می گیرد "درمان" چنین پایه کاری دشوار و گران است.

این نیرو را می توان با صاف کردن سطح چاه با یک ژاکت کاغذ قیر که در داخل چاه قرار داده شده است، قبل از پر کردن آن با بتن، ضریب 4 ... 6 کاهش داد.

فونداسیون نواری فرورفته در صورتی که سطح جانبی صافی نداشته باشد و از بالا توسط یک خانه سنگین یا دال های بتنی بارگیری نشده باشد، می تواند به همین ترتیب بلند شود (شکل 4).

قانون اساسی برای پایه های نواری و ستونی مدفون (بدون انبساط در پایین): ساخت فونداسیون و بارگیری آن با وزن خانه باید در یک فصل انجام شود.

ستون فونداسیون که با استفاده از فناوری TISE ساخته شده است (شکل 28، b) به دلیل انبساط کمتر ستون توسط نیروهای انسجام خاک یخ زده بلند نمی شود. با این حال، اگر قرار نیست آن را با یک خانه در همان فصل بارگیری کنید، پس چنین پستی باید دارای آرماتور قابل اعتماد (4 میله با قطر 10 ... 12 میلی متر) باشد، به استثنای جداسازی قسمت منبسط شده پست از استوانه ای. مزایای بدون شک ساپورت TISE ظرفیت باربری بالای آن و این واقعیت است که می توان آن را بدون بارگیری از بالا برای زمستان رها کرد. هیچ نیروی یخبندان آن را بلند نمی کند.

نیروهای چسبندگی جانبی می توانند با توسعه دهندگانی که پایه های ستونی با حاشیه ظرفیت باربری زیادی می سازند شوخی غم انگیزی داشته باشند. ستون های پایه اضافی ممکن است در واقع اضافی باشند.

از تمرین

خانه ای چوبی با ایوان بزرگ لعابدار بر روی ستون های پایه قرار داشت. خاک رس و سطوح بالای آب های زیرزمینی نیاز داشت که فونداسیون زیر عمق انجماد گذاشته شود. کف ایوان وسیع نیاز به تکیه گاه میانی داشت. تقریباً همه چیز به درستی انجام شد. با این حال، در طول زمستان، کف تقریباً 10 سانتی متر افزایش یافت (شکل 29).

شکل 29. تخریب همپوشانی ایوان توسط نیروهای چسبندگی خاک یخ زده به تکیه گاه

دلیل این تخریب مشخص است. اگر دیوارهای خانه و ایوان با وزن خود می توانستند نیروهای چسبندگی ستون های فونداسیون را با خاک یخ زده جبران کنند، تیرهای سبک کف قادر به انجام این کار نبودند.

چه باید کرد؟

تعداد ستون های پایه مرکزی یا قطر آنها را به میزان قابل توجهی کاهش دهید. نیروهای چسبندگی را می توان با پیچاندن ستون های فونداسیون با چندین لایه عایق رطوبتی (نمد سقف، نمد سقف) یا با ایجاد یک لایه ماسه درشت در اطراف ستون کاهش داد. همچنین می توان از طریق ایجاد یک نوار بزرگ گریلاژ که این تکیه گاه ها را به هم متصل می کند، از تخریب جلوگیری کرد. راه دیگر برای کاهش بالابر این گونه تکیه گاه ها، جایگزینی آنها با یک پایه ستونی کم عمق است.

اکستروژن- ملموس ترین علت تغییر شکل و تخریب پی که در بالای عمق انجماد گذاشته شده است.

چگونه می توان آن را توضیح داد؟

اکستروژن مورد نیاز است روزانهعبور مرز انجماد از صفحه پشتیبانی پایینی فونداسیون، که بسیار بیشتر از بلند کردن تکیه گاه ها از نیروهای چسبندگی جانبی رخ می دهد. فصلیشخصیت.

برای درک بهتر ماهیت این نیروها، زمین یخ زده را به شکل دال نشان می دهیم. خانه یا هر سازه دیگری در زمستان به طور قابل اعتمادی در این تخته سنگ مانند منجمد می شود.

تظاهرات اصلی این روند در بهار دیده می شود. قسمت جنوبی خانه در طول روز به اندازه کافی گرم است (حتی می توانید در هوای آرام آفتاب بگیرید). پوشش برف ذوب شده است و خاک با یک قطره بهار مرطوب می شود. خاک تیره نور خورشید را به خوبی جذب می کند و گرم می شود.

در یک شب پر ستاره در اوایل بهاربه خصوص سرد (شکل 30). خاک زیر لبه بام به شدت یخ می زند. در دال خاک یخ زده، برآمدگی از پایین رشد می کند که با قدرت خود دال، به دلیل اینکه خاک مرطوب در هنگام یخ زدن منبسط می شود، به شدت خاک زیر آن را فشرده می کند. نیروهای چنین فشرده سازی خاک بسیار زیاد است.

شکل 30. دال خاک یخ زده در شب:
1 - تخته خاک یخ زده؛ 2 - مرز انجماد; 3- جهت تراکم خاک

یک تخته خاک منجمد به ضخامت 1.5 متر به ابعاد 10×10 متر بیش از 200 تن وزن خواهد داشت که تقریباً با این تلاش خاک زیر طاقچه متراکم می شود. پس از چنین قرار گرفتن در معرض، خاک رس زیر لبه "دال" بسیار متراکم و عملا ضد آب می شود.

روز فرا رسیده است... خاک تیره نزدیک خانه به ویژه توسط خورشید گرم می شود (شکل 31). با افزایش رطوبت، هدایت حرارتی آن نیز افزایش می یابد. خط انجماد بالا می رود (این به ویژه به سرعت در زیر طاقچه اتفاق می افتد). با ذوب خاک، حجم آن نیز کاهش می یابد، خاک زیر تکیه سست می شود و در حین ذوب، به صورت لایه لایه زیر وزن خود می افتد. ترک های زیادی در خاک ایجاد می شود که از بالا با آب و معلق ذرات رس پر می شود. در همان زمان، خانه توسط نیروهای چسبندگی پایه با دال خاک یخ زده و تکیه گاه در امتداد بقیه محیط نگه داشته می شود.

شکل 31. یک صفحه خاک یخ زده در طول روز:
1 - تخته خاک یخ زده؛ 2 - مرز انجماد (شب); 3 - مرز انجماد (روز); 4 - حفره ذوب

با آمدن شبحفره های پر از آب یخ می زنند، منبسط می شوند و به اصطلاح به "عدسی های یخی" تبدیل می شوند. با دامنه بالا و پایین بردن مرز انجماد در یک روز 30 - 40 سانتی متر، ضخامت حفره 3 - 4 سانتی متر افزایش می یابد و همراه با افزایش حجم لنز، ساپورت ما نیز افزایش می یابد. برای چندین روز و شب، تکیه گاه، اگر بار زیادی نداشته باشد، گاهی اوقات 10 تا 15 سانتی متر بالا می رود، مانند جک، که به خاک بسیار فشرده زیر دال تکیه می کند.

با بازگشت به دال خود، توجه می کنیم که پایه نواری یکپارچگی خود دال را نقض می کند. در امتداد سطح جانبی فونداسیون برش داده می شود، زیرا پوشش قیر که با آن پوشانده شده است چسبندگی خوبی برای فونداسیون به زمین یخ زده ایجاد نمی کند. دال خاک یخ زده که با بیرون زدگی خود فشاری بر روی خاک ایجاد می کند، خود شروع به بالا رفتن می کند و ناحیه شکستگی دال باز می شود و پر از رطوبت و ذرات خاک رس می شود. اگر نوار در زیر عمق انجماد دفن شود، دال بدون ایجاد مزاحمت برای خود خانه بالا می رود. اگر عمق پی بیشتر از عمق انجماد باشد، فشار خاک یخ زده پی را بالا می‌برد و تخریب آن اجتناب‌ناپذیر است (شکل 32).

شکل 32. صفحه ای از خاک یخ زده با شکستگی در امتداد نوار پی:
1 - بشقاب؛ 2 - تقصیر

جالب است که یک تخته زمین یخ زده را وارونه تصور کنید. این سطح نسبتاً همواری است که شب ها در برخی نقاط (جایی که برف نیست) تپه هایی روی آن می رویند که در روز به دریاچه تبدیل می شوند. اگر اکنون دال را به موقعیت اولیه خود برگردانیم، دقیقاً در جایی که تپه وجود دارد، لنزهای یخی در زمین ایجاد می شود. در این مکان ها، خاک زیر عمق انجماد به شدت فشرده می شود و در بالای آن، برعکس، سست می شود. این پدیده نه تنها در مناطق ساختمانی، بلکه در هر مکان دیگری که ناهمواری در گرم شدن خاک و ضخامت پوشش برف وجود دارد، رخ می دهد. طبق این طرح است که لنزهای یخی که برای متخصصان شناخته شده است در خاک های رسی ایجاد می شود. منشا لنزهای رسی در خاک های شنی یکسان است، اما این فرآیندها بسیار طولانی تر است.

بالا بردن یک ستون پایه کم عمق

بالا آمدن ستون فونداسیون توسط خاک یخ زده با عبور روزانه از مرز انجماد از کف آن انجام می شود. این روند به این صورت است.

تا لحظه ای که مرز انجماد خاک زیر سطح نگهدارنده ستون افت نکرده باشد، خود تکیه گاه بی حرکت است (شکل 33، الف). به محض اینکه مرز انجماد به زیر پایه فونداسیون می رسد، "جک" فرآیندهای بالا بردن فوراً وارد عمل می شود. لایه خاک یخ زده زیر تکیه گاه، با افزایش حجم، آن را بالا می برد (شکل 33، ب). نیروهای یخ زدگی در خاک های اشباع از آب بسیار زیاد است و به 10 ... 15 تن در متر مربع می رسد. با گرمایش بعدی، لایه خاک یخ زده زیر تکیه یخ ذوب شده و 10 درصد از حجم آن کاسته می شود. خود تکیه گاه توسط نیروهای چسبندگی آن به صفحه زمین منجمد در یک موقعیت برآمده نگه داشته می شود. آب با ذرات خاک به شکاف تشکیل شده در زیر پای تکیه گاه نفوذ می کند (شکل 33، ج). با پایین آمدن بعدی مرز انجماد، آب در حفره یخ می زند و لایه خاک یخ زده زیر تکیه گاه با افزایش حجم، به افزایش ستون فونداسیون ادامه می دهد (شکل 33، د).

لازم به ذکر است که این فرآیند بلند کردن تکیه گاه های فونداسیون ماهیتی روزانه (چندگانه) دارد و اکستروژن تکیه گاه ها توسط نیروهای چسبندگی به خاک یخ زده فصلی (یک بار در فصل) می باشد.

با یک بار عمودی زیاد بر روی قطب، خاک زیر تکیه گاه، به شدت تحت فشار از بالا فشرده می شود، به طور ضعیفی متخلخل می شود و آب از زیر تکیه گاه در طول فرآیند ذوب خاک یخ زده از طریق ساختار نازک خود به بیرون فشرده می شود. در این حالت، برداشتن ساپورت عملاً اتفاق نمی افتد.

شکل 33. بالا آمدن ستون فونداسیون با خاک زیاد.
A، B - سطح بالایی مرز انجماد؛ B، D - سطح پایین تر از مرز انجماد؛
1 - نوار گریلاژ؛ 2 - ستون فونداسیون; 3 - زمین یخ زده; 4 - موقعیت بالای مرز انجماد. 5 - موقعیت پایین تر از مرز انجماد. 6 - مخلوط آب و خاک رس; 7 - مخلوطی از یخ و خاک رس