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.
23м;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.
Глубина промерзания грунта в Москве и Московской области
Промерзание почвы – распространение в почве в холодный период года нулевой и отрицательной температур.
Глубина промерзания зависит от типа почвы, от теплоемкости, теплопроводности и влажности почвы, от обработки почвы, от толщины снежного покрова и наличия растительности, предохраняющих почву от сильного выхолаживания.
Глубина промерзания является одним из самых важных параметров при определении глубины заложения фундамента, а значит нахождение этого коэффициента обязательно при любом строительстве.
Максимальная глубина промерзания грунта в Москве = 1.56 метра
Под «максимальной» подразумевается глубина промерзания при наихудших условиях — влажный скальный грунт не покрытый снегом на открытой местности. Для глинистого грунта максимальное значение уменьшается в 1.47 раза, для песков — в 1,2, для гравия — в 1,1:
- Суглинки и глины — 1,05 м
- Мелкий песок, супесь — 1,28 м.
- Крупный песок, гравий — 1,37 м.
Глубина промерзания ависит от суммы среднемесячных отрицательных температур, и рассчитывается по формуле:
H = √M*k, где М — сумма среднемесячных отрицательных температур за год, k — коэффициент по каждому из типов грунтов.
Значения нормативной глубины промерзания в Москве
Таблица нормативной глубины промерзания грунта по СП 131.13330.2018 (актуализация СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»)
| Суглинки и глины | Песок мелкий, супесь | Песок крупный, гравелистый | Крупно обломочные грунты | |
| Москва | 1.05 м | 1.28 м | 1.37 м | 1.56 м |
| Новомосковский АО | 1.15 | 1.4 | 1.5 | 1.7 |
| Троицкий АО | 1.18 | 1.44 | 1.54 | 1.74 |
Внимание. До недавнего времени для расчета глубины промерзания грунта использовался Свод правил СП 131.13330.2012 (СНиП 23-01-99*) утративший силу с 2020 года в связи признанием Приказа Минстроя России от 28.11.2018 N 763/пр, утвердившего новый Свод правил СП 131.13330.2018.
Таблица нормативной глубины промерзания грунта по СНиП 23-01-99 (устаревший)
| Суглинки и глины | Песок мелкий, супесь | Песок крупный, гравелистый | Крупно обломочные грунты |
1. 11 м | 1.34 м | 1.44 м | 1.63 м |
Значения расчетной глубины промерзания в Москве при различных типах строения
Постройки значительно снижают глубину промерзания. Так, при постоянном проживании в доме с полами по грунту, глубина промерзания грунта снижается почти в два раза.
| Тип грунта | Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до | ||||
| 0º С | 5º С | 10º С | 15º С | 20º С и более | |
| Строения без подвалов с полами по грунту | |||||
| — глина и суглинок | 0.99 | 0.88 | 0.77 | 0.66 | 0.55 |
| — супесь, песок мелкий и пылеватый | 1.21 | 1.07 | 0.94 | 0. 8 | 0.67 |
| — песок гравелистый, крупный и средней крупности | 1.29 | 1.15 | 1 | 0.86 | 0.72 |
| — крупнообломочные грунты | 1.46 | 1.3 | 1.14 | 0.98 | 0.81 |
| Строения без подвалов с полами по деревянным лагам | |||||
| — глина и суглинок | 1.1 | 0.99 | 0.88 | 0.77 | 0.66 |
| — супесь, песок мелкий и пылеватый | 1.34 | 1.21 | 1.07 | 0.94 | 0.8 |
| — песок гравелистый, крупный и средней крупности | 1.44 | 1.29 | 1.15 | 1 | 0.86 |
| — крупнообломочные грунты | 1.63 | 1.46 | 1.3 | 1.14 | 0.98 |
| Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию | |||||
| — глина и суглинок | 1.1 | 1.1 | 0.99 | 0.88 | 0.77 |
| — супесь, песок мелкий и пылеватый | 1. 34 | 1.34 | 1.21 | 1.07 | 0.94 |
| — песок гравелистый, крупный и средней крупности | 1.44 | 1.44 | 1.29 | 1.15 | 1 |
| — крупнообломочные грунты | 1.63 | 1.63 | 1.46 | 1.3 | 1.14 |
| Строения с подвалами или с техническими подпольями | |||||
| — глина и суглинок | 0.88 | 0.77 | 0.66 | 0.55 | 0.44 |
| — супесь, песок мелкий и пылеватый | 1.07 | 0.94 | 0.8 | 0.67 | 0.54 |
| — песок гравелистый, крупный и средней крупности | 1.15 | 1 | 0.86 | 0.72 | 0.57 |
| — крупнообломочные грунты | 1.3 | 1.14 | 0.98 | 0.81 | 0.65 |
| Строения с неотапливаемыми помещениями | |||||
| — глина и суглинок | 1.21 | ||||
| — супесь, песок мелкий и пылеватый | 1. 47 | ||||
| — песок гравелистый, крупный и средней крупности | 1.58 | ||||
| — крупнообломочные грунты | 1.79 | ||||
Под опорой, загруженной весом дома, грунт уплотняется и становится слабопучинистым. Если возведение фундамента и дома выполняется в один сезон, то глубину заложения фундамента на пучинистых грунтах можно уменьшить на 30-40 см. относительно расчетной глубины промерзания. Этот прием используют в регионах с глубиной промерзания более 2х метров. Для дополнительного уменьшения глубины бурения, вокруг дома выполняют грунтовую подсыпку.
Температура грунта в Москве по месяцам
Для лучшего понимания как происходит промерзание и оттаивание грунтов можно ознакомиться с данными приведенными в книге «Справочник работника газовой промышленности» 1989 года. В таблице переведены средние значения температуры грунта по месяцам по данным вытяжных термометров на глубине 0,4 0,8 метра.
| Таблица температур грунта в Москве по месяцам | |||
| Месяц | 80 сантиметров | 120 сантиметров | 160 см |
| Средняя | 7,7 °С | 8 °С | 8,3 °С |
| Январь | 1,4 °С | 2,7 °С | 3,8 °С |
| Февраль | 1,1 °С | 2,2 °С | 3,7 °С |
| Март | 0,8 °С | 1,8 °С | 2,6 °С |
| Апрель | 1,4 °С | 1,9 °С | 2,4 °С |
| Май | 7,8 °С | 6,4 °С | 5,6 °С |
| Июнь | 13,1 °С | 11,4 °С | 10,3 °С |
| Июль | 16,9 °С | 15,4 °С | 14 °С |
| Август | 17,6 °С | 17 °С | 16,1 °С |
| Сентябрь | 14,6 °С | 15,2 °С | 15,3 °С |
| Октябрь | 9,7 °С | 11,1 °С | 12,1 °С |
| Ноябрь | 5,1 °С | 7 °С | 8,5 °С |
| Декабрь | 2,5 °С | 4,1 °С | 5,5 °С |
Средняя температура почвы в Московской области в зависимости от глубины
Средняя многолетняя температура почвы на глубинах (по вытяжным термометрам) по СП 20.
13330.2016 (Приложение Г, таблица Г.1).
| Средняя температура почвы в Московской области в зависимости от глубины | |||||
| t, °C на глубине 0,8 м | t, °C на глубине 1,6 м | t, °C на глубине 3,2 м | |||
| tmax | tmin | tmax | tmin | tmax | tmin |
| 15,4 | 0,6 | 13,3 | 1,8 | 11,2 | 3,8 |
Нормативы
20-01-2021
Сообщить о ошибке (Ctrl+Enter)
Влияние снежного покрова и температуры воздуха на колебания глубины промерзания грунтов в Москве и Московской области
Влияние снежного покрова и температуры воздуха на вариации глубины промерзания грунтов в Москве и Московской области
- Фролов Денис
Аннотация
По рассмотренному влиянию толщины снежного покрова и температуры воздуха на вариации глубины промерзания грунта на площадке метеорологической обсерватории МГУ, а также по данным обсерваторий Московской области предполагается сделать выводы о влиянии городской остров тепла до глубины промерзания грунта в Московской области.
Для этого были проанализированы значения максимальной глубины промерзания грунта для метеорологической обсерватории МГУ и для метеостанций Московской области: Коломна, Можайск и Сухиничи. А так как не всегда имеются данные фактических наблюдений, то для этих метеостанций были получены расчетные значения максимальной глубины промерзания грунта. Расчеты проводились по ранее разработанной расчетной схеме, основанной на задаче о теплопроводности трехслойной среды (снег, мерзлота и талая земля) с фазовым переходом на границе. Уравнение теплового баланса включало энергию фазового перехода, приток тепла от талой земли и отток в мерзлую землю и при наличии снежного покрова через нее в атмосферу. Тепловой поток рассчитывался по закону Фурье как произведение теплопроводности на градиент температуры. Предполагалось, что температура в каждой среде изменяется линейно. Для снежного покрова и мерзлого грунта использовалась формула теплопроводности двухслойной среды. Полученные расчетные значения сравнивались с фактическими значениями глубины промерзания грунта.
- Публикация:
Тезисы конференции Генеральной Ассамблеи EGU
- Дата публикации:
- Апрель 2021
- DOI:
- 10.5194/egusphere-egu21-4455
- Биб-код:
«/>
Особенности промерзания и оттаивания сезонномерзлых грунтов на ВСМ Москва-Казань
| [1] | ООО «Московский государственный университет геофизики». Отчет о мониторинге характеристик сезонномерзлых грунтов и их влияния на ВСМ Москва-Казань[R]. Москва: ООО «Геофизика МГУ», 2017. 9 с.0011 |
| [2] | У Цин-бай, Чжан Тин-цзюнь. Изменения мощности активного слоя над Цинхай-Тибетским нагорьем с 1995 по 2007 год[J]. Журнал геофизических исследований, 2010, 115: 1-12. |
| [3] | 赵国堂.严寒地区高速铁路无砟轨道路基冻胀管理标准的研究[J].铁道学报, 2016, 38 (3): 1-8. doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2016.03.001 ЧЖАО Го-тан. Исследование стандарта управления морозным пучением безбалластного основания пути на высокоскоростной железной дороге в регионах с суровым холодом [J]. Журнал Китайского железнодорожного общества, 2016, 38 (3): 1-8. |
| [4] | 蔡德钩.高速铁路季节性冻土路基冻胀时空分布规律试验[J].中国铁道科学, 2016, 37 (3): 16-21. doi: 10.3969/j.issn.1001-4632.2016.03.003 CAI Де-гоу. Испытание пространственно-временного распределения морозного пучения земляного полотна высокоскоростной железной дороги в районе сезонной мерзлоты [J]. Китайская железнодорожная наука, 2016, 37 (3): 16-21. (на китайском языке). дои: 10.3969/j.issn.1001-4632.2016.03.003 |
| [5] | 石刚强, 赵世运, 李先明, 等.严寒地区高速铁路路基冻胀变形监测分析[J].冰川冻土, 2014, 36 (2): 360-368. doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0044 SHI Gang-qiang, ZHAO Shi-yun, LI Xian-ming, et al. Морозное пучение земляного полотна высокоскоростных железных дорог в холодных регионах: мониторинг и анализ[J]. Журнал гляциологии и геокриологии, 2014, 36 (2): 360-368. (на китайском языке). doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2014.0044 |
| [6] | 熊治文, 金兰, 程佳, 等. XIONG Zhi-wen, JIN Lan, CHENG Jia и др. Экспериментальное исследование характеристик морозного пучения улучшенного крупнозернистого наполнителя для высокоскоростной железной дороги[J]. Китайская железнодорожная наука, 2015, 36 (5): 1-6. (на китайском языке). doi: 10.3969/j.issn.1001-4632.2015.05.01 |
| [7] | SHI Gang-qiang, ZHANG Yu-zhi, ZHAO Shi-yun, et al. Анализ осадки полотна высокоскоростной железной дороги в регионах с сезонной мерзлотой[J]. Прикладная механика и материалы, 2012, 204-208: 1740-1743. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.204-208.1740 |
| [8] | 李金平, 张娟, 陈建兵, 等.高寒冻土区路基变形演化规律与破坏特征[J].交通运输工程学报, 2016, 16 (4): 78-87. дои: 10.3969/j.issn.1671-1637.2016.04.008 LI Jin-ping, ZHANG Juan, CHEN Jian-bing и др. Законы эволюции и характеристики разрушения грунтового основания в альпийской зоне вечной мерзлоты[J]. |
| [9] | ЮЭ Зу-рун, ВАН Янь-лян, Т МА Чао и др. Борьба с морозным пучением засыпок из мелкого круглого гравия в регионах с глубоким сезонным замерзанием[J]. Науки в холодных и засушливых регионах, 2013, 5 (4): 425-432. doi: 10.3724/SP.J.1226.2013.00425 |
| [10] | KONRAD J M, LEMIEUX N. Влияние мелких частиц на характеристики морозного пучения хорошо просеянного материала основания [J]. Канадский геотехнический журнал, 2005, 42 (2): 515-527. doi: 10.1139/t04-115 |
| [11] | KONRAD J M. Миграция воды, вызванная замерзанием, в уплотненных материалах основания [J]. Канадский геотехнический журнал, 2008, 45 (7): 89.5-909. дои: 10.1139/T08-024 |
| [12] | 张玉芝, 杜彦良, 孙宝臣, 等. ЧЖАН Ю-чжи, ДУ Янь-лян, САН Бао-чэнь и др. Деформация земляного полотна высокоскоростной железной дороги в результате промерзания-оттаивания в сезонномерзлых районах[J]. Китайский журнал горной механики и инженерии, 2014, 33 (12): 2546-2553. (на китайском языке). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201412021.htm |
| [13] | MU Shen, LADANYI B. Моделирование связанных полей тепла, влаги и напряжения в промерзающей почве [J]. Наука и техника холодных регионов, 1987, 14 (3): 237-246. дои: 10.1016/0165-232X(87) |
| [14] | 邰博文, 刘建坤, 李旭, 等.寒区高速铁路路基冻胀数值模型及防冻胀措施[J].中国铁道科学, 2017, 38 (3): 1-9. doi: 10.3969/j.issn.1001-4632.2017.03.01 ТАЙ Бо-вэнь, ЛЮ Цзянь-кун, ЛИ Сюй и др. Численная модель морозного пучения и противоморозного пучения земляного полотна высокоскоростной железной дороги в холодном регионе[J]. |
| [15] | ЮЭ Зу-ран, ТАЙ Бо-вэнь, САН Ти-чэн. Анализ характеристик температурного поля на основе измерений на участке земляного полотна высокоскоростной железной дороги Харбин-Цицикар в районе глубокой сезонной мерзлоты[J]. Науки в холодных и засушливых регионах, 2015, 7 (5): 547-553. |
| [16] | 金铭, 李毅, 刘贤德, 等.祁连山黑河中上游季节性冻土年际变化特征分析[J].冰川冻土, 2011, 33 (5): 1068-1073. JIN Ming, LI Yi, LIU Xian-de, et al. Характеристики межгодовой изменчивости сезонной мерзлоты в верховьях среднего течения реки Хэйхэ в горах Цилянь[J]. Журнал гляциологии и геокриологии, 2011, 33 (5): 1068-1073. (на китайском языке). |
| [17] | 彭小清, 张廷军, 潘小多, 等.祁连山区黑河流域季节性冻土时空变化研究[J].地球科学进展, 2013, 28 (4): 497-508. PENG Xiao-qing, ZHANG Ting-jun, PAN Xiao-duo и др. |
| [18] | 李林, 王振宇, 汪青春, 等.青海季节性冻土退化的成因及其对气候变化的响应[J].地理研究, 2008, 27 (1): 162-170. doi: 10.3321/j.issn:1000-0585.2008.01.018 LI Lin, WANG Zhen-yu, WANG Qing-chun, et al. Причина сезонной дегенерации мерзлых почв и ее реакция на изменение климата в Цинхае [J]. Географические исследования, 2008, 27 (1): 162-170. (на китайском языке). doi: 10.3321/j.issn:1000-0585.2008.01.018 |
| [19] | 原国红.季节性冻土水分迁移的机理及数值模拟[D].长春: 吉林大学, 2006. ЮАНЕЙ Го-хун. Механизм и численное моделирование переноса воды в сезонно промерзающем грунте[D]. Чанчунь: Цзилиньский университет, 2006 г. (на китайском языке). |
| [20] | 李杨.季节性冻土水分迁移模型研究[D]. ЛИ Ян. Исследование модели миграции содержания влаги в сезонномерзлой почве[D]. Чанчунь: Цзилиньский университет, 2008 г. (на китайском языке). |
| [21] | 吴道勇, 赖远明, 马勤国, 等.季节性冻土区水盐迁移及土体变形特性模型试验研究[J].岩土力学, 2016, 37 (2): 465-476. У Дао-юн, Лай Юань-мин, М.А. Цинь-го и др. Модельные испытания миграции воды и солей и деформационных характеристик в сезонномерзлых грунтах[J]. Механика горных пород и грунтов, 2016, 37 (2): 465-476. (на китайском языке). |
| [22] | 张莲海, 马巍, 杨成松, 等.土在冻结及融化过程中的热力学研究现状与展望[J].冰川冻土, 2013, 35 (6): 1505-1518. doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2013.0167 ЧЖАН Лянь-хай, М.А. Вэй, ЯН Чэн-сонг и др. Обзор и перспективы термодинамики грунтов, подвергающихся замораживанию и оттаиванию [J]. Журнал гляциологии и геокриологии, 2013, 35 (6): 1505-1518. (на китайском языке). doi: 10.7522/j.issn.1000-0240.2013.0167 |
| [23] | ЧЖАН Тин-цзюнь. |
| [24] | RODDER T, KNEISEL C. Влияние снежного покрова и размера зерен на тепловой режим почвы в зоне прерывистой вечной мерзлоты, Швейцарские Альпы [J]. Геоморфология, 2012, 175-176: 176-189. doi: 10.1016/j.geomorph.2012.07.008 |
| [25] | MACKIEWICZ M C. Новый подход к количественной оценке реакции температуры почвы на изменение температуры воздуха и снежного покрова[J]. Полярная наука, 2012, 6: 226-236. doi: 10.1016/j.polar.2012.06.003 |
| [26] | 蔡汉成, 李勇, 杨永鹏, 等.青藏铁路沿线多年冻土区气温和多年冻土变化特征[J].岩石力学与工程学报, 2016, 35 (7): 1434-1444. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201607014.htm CAI Han-cheng, LI Yong, YANG Yong-peng, et al. Изменение температуры и вечная мерзлота вдоль Цинхай-Тибетской железной дороги [J].  About the author |
(на китайском языке). doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2016.03.001
高速铁路改良粗颗粒填料冻胀特性试验研究[J].中国铁道科学, 2015, 36 (5): 1-6. doi: 10.3969/j.issn.1001-4632.2015.05.01
季节性冻土地区高速铁路路基冻融变形规律研究[J].岩石力学与工程学报, 2014, 33 (12): 2546-2553. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YSLX201412021.htm
Китайская железнодорожная наука, 2017, 38 (3): 1-9. (на китайском языке). doi: 10.3969/j.issn.1001-4632.2017.03.01
Пространственные и временные вариации сезонномерзлого грунта в бассейне реки Хэйхэ горы Цилянь в Западном Китае [J]. Достижения в области наук о Земле, 2013, 28 (4): 497-508. (на китайском языке).
长春: 吉林大学, 2008.
Влияние сезонного снежного покрова на тепловой режим почвы: обзор[J]. Обзоры геофизики, 2005, 43: 1-23.