Уровень промерзания грунта: Что такое глубина промерзания грунта: особенности, нормы, формула расчета

Что такое глубина промерзания грунта

Строительство начинается с фундамента, его структура зависит от важнейшего параметра – глубины промерзания грунта – наибольшего показателя, при котором почва замерзает до 0 градусов при самых низких температурах без учета снежного покрова. Увеличение объема воды деформирует грунт.

Особенности процесса

Прежде чем начинать строительство дома, нужно выяснить, что такое глубина промерзания грунта. Если фундамент недостаточно заглублен, фасад здания может покрываться направленными трещинами. Чтобы при переходе грунтовых вод в состояние льда этого избежать, закладку нужно производить ниже отметок промерзания. Вид почвы влияет на выбор типа фундамента.

Одной из причин промерзания может быть высокая влажность. Переходя в состояние льда, вода увеличивается в объеме до 10%. В результате этого зимой грунт выталкивает фундамент из себя. Весной происходит обратное, из-за таяния снега он затягивается в почву. Эти процессы повторяются каждый год и неравномерно. При этом фундамент деформируется или окончательно превращается в руины.

На глубину промерзания и на правильность закладки фундамента влияют:

• тип грунта;
• уровень грунтовых вод;
• климатические условия.

Перед планированием строительства, прежде всего, изучается структура и типология почвы. Прочная, незначительно сжимаемая почва будет оптимальным вариантом. На определенной глубине вода в ней не замерзнет и не поддастся расширению, поэтому фундамент ляжет прочно и не будет деформироваться.

Расчетная и нормативная глубина

Существует понятие глубины сезонного промерзания грунта. Его показатели отличаются между собой в разных районах. Например, глубина промерзания грунта в Московской области не одинакова с показателями в более северных или южных регионах. Среднюю величину вывели на протяжении длительных наблюдений.

Показатель определяла нормативная глубина промерзания грунта – техническая документация, регламентирующая архитектурно-строительное проектирование. Нормативной считается глубина, указанная в документах. Сначала применялся СНиП 2.01.01-82 («Строительная климатология и геофизика»). Сейчас используется современный СНиП 2.02.01-83* («Основания зданий и сооружений»). К этим документам прилагается карта глубин, которой удобно пользоваться. Особого внимания к себе требуют глинистые почвы – они чаще подвергаются негативному влиянию перепадов температур.

Еще одним примером может служить отапливаемое здание. При этом реальный показатель может отклоняться от нормативного до 30%. Глубина промерзания грунта для фундамента определяется по формуле: Нp = Нн * k, где:

• Нн — нормативный показатель согласно карте глубин промерзания грунтов;
• K — коэффициент, формирующийся от режима эксплуатационных мероприятий и расположения фундамента k = 0,5:1,2.

Глубина промерзания грунта для водопровода также определяется нормативными документами. Согласно существующим нормам трубы необходимо закладывать примерно на 1,6 м.

Влияние типа почвы

Важное значение играет тип грунта. Скальный является самым прочным, не подверженным размыванию и промерзанию. Фундамент можно закладывать практически на поверхности. На хрящевых почвах закладку следует производить на глубину 0,5 метров. Песчаные хорошо пропускают воду, теряют прочность и проседают. Фундамент закладывается на глубину до 0,7 метров. На торфяной почве не стоит возводить, так как из-за различных органических примесей формируется неравномерная нагрузка.

Как уменьшить показатель промерзания грунта?

Устройство фундамента предусматривает защиту основания. Все необходимые меры нужно предпринять до наступления первых холодов и после дождей. Предохранению грунта от промерзания помогут следующие меры:

• рыхление;
• теплоизоляция с использованием определенных материалов;
• химическая обработка почвы.

Вспахивание делает верхний слой рыхлым, благодаря чему образуются воздушные пустоты, что значительно отдаляет промерзание.

Хорошо предохраняет грунт от промерзания обработка химическими реагентами. Такой способ применим для небольших котлованов с песчаной и глинистой почвой. Растительность ликвидируется, и наносится необходимое количество веществ: хлористого кальция и хлористого натрия. Это увеличивает продолжительность строительного периода до 15 суток.

Утепление с использованием теплоизоляторов ¬– основной метод уменьшения глубины промерзания сезонного и другого типа грунта. При этом сопротивление теплового потока ощутимо повышается, и холод с поверхности не замораживает слои под теплоизоляционным материалом. Выбор утеплителя зависит от воспринимаемой им нагрузки.

Глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта – это глубина замерзающей почвы в холодный период года в регионах с отрицательной температурой воздуха (от 0 и ниже). Эта величина является важнейшим показателем, который необходимо учитывать при возведении любых новых строений – от частных домов до высотных зданий. Глубина промерзания грунта в разных природно-климатических зонах будет отличаться. Поэтому для каждой отдельно взятой географической местности рассчитывается своя норма.

Факторы, влияющие на показатель глубины промерзания грунта:

• Климат региона.
• Наличие близости уровня подземных вод.
• Тип грунта.

От климатических условий региона, от его погодных условий и количества осадков зависит точка промерзания грунтов. Так, например, уровень промерзания земли в Архангельске равен 1,60 м (для глинистых почв) и 1,76 м (для песчаных). А глубина промерзания в Брянской области – от 1,00 до 1,10 м. 
Также перед началом фундаментных работ следует определить тип грунта вашего участка. Проанализировать насколько он плотен или сыпуч, каков его вид – глинистый, песчаный, торфяной, скальный, суглинок или хрящевой.

От результатов этих исследований будет меняться показатель промерзания почвы и, соответственно, предъявляться индивидуальные требования к нормам закладки фундамента и застройки в целом.
Наличие близости уровня подземных вод – это наиболее неблагоприятное явление, оказывающее негативное влияние на стабильность состояния грунта. В период морозов земля промерзает на установленную для данного региона специалистами глубину, достигнув же водоносного слоя, происходит образование льда. Как следствие возникает дополнительное вздутие почвы, растяжение и сжатие грунтов.
Это обстоятельство считается не настолько плачевным, если точка замерзания земли находится выше (т.е. ближе к поверхности) отметки почвенных вод. Серьезная проблема возникает в случае, когда промерзший грунт гораздо глубже подземных потоков. 

Виды грунтов

• Песчаный вид почвы отлично пропускает воду и не повержен деформации. Однако, находясь в разных стадиях плотности – теряет уровень прочности, проседая под давлением дома.
  
• Наиболее надежный грунт, состоящий из цельного массива – скальный. Он не деформируется и не промерзает. На скальной почве фундамент возможно возводить, не углубляясь, непосредственно на поверхности.
• Хрящевая почва, являющаяся смесью гравия, обломков камней и хряща, также устойчива к размытию и пучению, однако нормативная документация СНИП требует углубление цоколя не менее чем на 0,5 метра.
• Глинистый тип грунта не пропускает воду, легко поддается размытию, образует комки, глубоко промерзает. Чтобы избежать такого неприятного последствия, как промерзание фундамента и деформация основы всего цоколя, в данном случае важно проводить фундаментные работы, углубляясь ниже точки промерзания земли.
• Торфяная почва максимально подвержена нагрузкам, она сжимается и неравномерно промерзает. Она состоит из смеси органики, глины и песочных масс, поэтому не рекомендована для возведения на ней каких-либо строений.

Способы устранения неблагоприятных факторов, влияющих на глубину промерзания грунтов

Существуют многочисленные способы устранения нежелательных последствий при промерзании почв:


• Работы по прокладке дренажных канав.
• Осушение почвы.
• Утепление цоколя.
• Посадка кустарников по периметру фундамента и др.

Исследовать почву самостоятельно и принять грамотное решение о закладке фундамента крайне сложно. Ведь от прочности и надежности такой важнейшей конструкции, как фундамент, зависит дальнейшая судьба всего дома. Обратившись к специалистам в компанию «Вовкина деревня», вашей выгодой станет крепкое здание, устойчивое к всевозможным неблагоприятным природным явлениям, которое убережет ваш бюджет от внеплановых сложных ремонтов цоколя и дома целиком.

Сезонная нормативная глубина промерзания грунтов СНИП

Верная закладка основы фундамента – залог долголетия построенного дома. Это гарант прочности и геометрической стабильности всего здания. При строительстве необходимо учитывать 2 закона:


• Нижняя точка цоколя никогда не должна быть выше уровня промерзания почвы в самые морозные месяцы года.
• Закладываемый вами фундамент должен твердо стоять на грунте, который характерен высоким уровнем несущей способности.

Промерзание грунта СНИП

Для определения величин промерзания геологами и инженерами разработаны и собраны воедино карты, положения, правила закладки фундамента и нормативы, которыми следует руководствоваться при застройке.


СНИП (сокр.-строительные нормы и правила) – основополагающая база для архитектурно-строительных компаний, проектных организаций и конструкторских бюро. В документации СНИП подготовлены все необходимые требования и знания о возведении прочного, длительного в эксплуатации строения. Опираясь на эту документацию, нормативное (сезонное) промерзание грунта СНИП будет зависеть от ответов на следующие вопросы:

• Что вы строите – загородный дом, АЗС, торгово-развлекательный центр или др.
• Каковым будет общее давление на подошву фундамента. На какую величину углублены соседние здания и коммуникации.
• План рельефа территории застройки сегодня и будет ли он изменен.
• Геологические и инженерные условия проектируемого дома – от характеристики грунта, пластования почвы до карманов выветривания.
• Наличие гидрогеологических параметров на территории застройки.
• Каков уровень глубины промерзания грунта.

Благодаря многочисленным возможностям, технологиям и материалам, доступным современному строителю, а также оформленным в единый регламент правилам, сегодня можно воплотить практически любой архитектурный проект.

Воспользовавшись услугой компании «Вовкина деревня», вам станут доступны все необходимые знания об участке, различные варианты проведения строительных работ, а именно:


• Наличие водоносных слоев под землей, их глубина и возможное влияние на качество цокольной закладки
• Глубина промерзания грунта (Брянск, Вологда, Нижний Новгород, Астрахань и др. городов РФ)
• Методы устранения проблемных ситуаций, связанных с недостатками грунта
• Способы утепления и укрепления стен цокольной части здания при таковой необходимости.

Мерзлая земля и линия промерзания: как и почему она замерзает

Насколько глубоко промерзает земля зимой?

Промерзание почвы происходит, когда земля содержит воду и температура земли падает ниже 0° C (32° F). Более половины всей суши в Северном полушарии ежегодно замерзает и оттаивает, что называется сезонной мерзлотой. Четверть суши в Северном полушарии имеет подземный слой, который круглый год остается замороженным. Если земля остается мерзлой не менее 2 лет подряд, она называется вечной мерзлотой.

Что вызывает промерзание почвы?

Когда земля промерзает, вода между камнями, почвой и галькой и даже внутри камней замерзает и становится пористым льдом. Итак, официально земля замерзает, когда вода в земле становится льдом.

Глубина промерзания

Глубина промерзания (или линия промерзания) — это самая глубокая точка, до которой замерзают грунтовые воды. Глубина промерзания варьируется в зависимости от линии промерзания в каждом месте и может иметь большое влияние на многие методы строительства. Например, любые бригады, копающие грунт для доступа к инженерным сетям или готовящие землю для заливки бетона, должны знать о своей местной глубине промерзания.

При замерзании грунтовые воды увеличиваются в объеме на 9%. По этой причине чувствительные к давлению конструкции, такие как водопроводные и канализационные линии, должны быть закопаны ниже глубины промерзания, чтобы избежать разрывов. Когда вода превращается в лед, она может расширяться с огромной силой и вызывать вздутие земли. В районах с холодным зимним периодом промерзание грунта может привести к повреждению дорог. Например, вода, превращающаяся в лед под дорогами, иногда создает морозное пучение. Расширяющийся лед толкает дорогу вверх и образует горб, который позже, после оттаивания, создаст выбоины и провалы в проезжей части.

Линия замерзания меняется в зависимости от продолжительности холодного воздуха. Чем дольше будет холодный период, тем глубже промерзнет земля. Но глубина промерзания ограничена, потому что глубоко внутри Земля теплая.

Что влияет на линию замерзания?

Большая часть тепла Земли исходит от Солнца (рис. 1). Земля хранит много солнечного тепла, а остальное отражает в воздух. Снег и лед имеют светлый цвет и отражают больше тепла. Океанская вода и голая земля отражают меньше тепла, вместо этого поглощая его. Этот перенос тепла между землей и воздухом называется поверхностным потоком энергии.

Рисунок 1. На этой диаграмме показано, как атмосфера Земли и земля отражают и поглощают солнечную энергию.

— Авторы и права: Центр атмосферных исследований НАСА

Тепло также исходит изнутри Земли. Ядро Земли очень горячее, и его тепло движется к поверхности. Тепло от вулканов, рек, озер и других источников также может распространяться через землю. Это тепло сохраняет некоторые области незамерзающими, даже если температура поверхности низкая.

Вообще, более глубокая вечная мерзлота очень старая. Один исследователь обнаружил, что самой глубокой части вечной мерзлоты под заливом Прадхо на Аляске более 500 000 лет.

Градиент температуры

Когда температура земли падает ниже 0°C (32°F), она замерзает; однако температура земли может отличаться от температуры воздуха над ней. Этот температурный градиент означает, что слои в глубине земли могут быть холоднее или теплее, чем слои вблизи поверхности.

Верхний слой почвы может реагировать на условия на поверхности, но нижние слои могут меняться не так быстро. В теплый летний день поверхность земли поглощает тепло и становится горячее воздуха. Но температура в нескольких футах под землей может быть намного ниже, чем на воздухе. Зимой наоборот; поверхность земли охлаждается, но слой глубоко под землей может оставаться теплее, чем поверхность. Верхний слой земли препятствует перемещению тепла между холодным воздухом и более глубокими слоями земли, изолируя себя.

Как местный ландшафт влияет на промерзание грунта?

Замерзание почвы зависит не только от колебаний температуры, сезонных изменений и местоположения. Снег, почва, растения и другие аспекты местного ландшафта также влияют на мерзлоту.

Снег

Толстый слой снега действует как одеяло, чтобы тепло не покидало землю. Только тонкий слой земли промерзнет под толстым слоем снега.

Тип почвы

Некоторые почвы замерзают легче, чем другие. Светлые почвы промерзают раньше и остаются мерзлыми дольше, чем темные. Светлые почвы и скалы отражают солнечный свет, сохраняя землю более прохладной. Рыхлые почвы, такие как песок, имеют больше места для воды, и лед образуется легче. В плотных почвах с мелкими частицами не так много места для воды. Глина, например, не так легко замерзает, как песок.

Торф

Торф образуется, когда мертвые растения не полностью разлагаются. Грунт под торфом обычно холоднее, чем грунт, не покрытый торфяным слоем. Зимой торф промерзает и позволяет теплу уйти из-под земли. Поскольку тепло уходит, образуется больше мерзлого грунта и вечной мерзлоты.

Растения

Летом растения охлаждают почву под ними, потому что они блокируют попадание солнечного света на землю. Вечнозеленые деревья особенно охлаждают землю. Вечнозеленые деревья не сбрасывают листву зимой. Это означает, что деревья блокируют солнечный свет от нагревания земли. Кроме того, их ветки блокируют попадание снега на землю под ними. Голая земля легче теряет тепло. Вечная мерзлота часто образуется под вечнозелеными деревьями.

Склоны

Склоны холмов и гор могут воздействовать на мерзлоту и вечную мерзлоту. Если склон получает больше солнечного света из-за того, как он обращен, земля будет теплее и с меньшей вероятностью промерзнет. В Северном полушарии склоны, обращенные на юг, к солнцу, получают больше солнечного света, чем тенистые склоны, обращенные на север. В Южном полушарии все наоборот.

Крутые склоны могут содержать мерзлый грунт. Крутизна склона влияет на то, сколько солнечного света он получает. На крутые склоны не так много прямых солнечных лучей, поэтому они холоднее. Крутые склоны плохо удерживают снежный покров, поэтому голая земля теряет больше тепла. Направление ветра также влияет на образование мерзлого грунта. Если склон обращен к ветру, земля теряет больше тепла. Кроме того, ветер сдувает снег, и земля становится еще холоднее.

Озера и реки

Озера и реки являются источниками тепла в холодных местах. Вода теплее окружающего воздуха и может согревать землю под ней зимой. Озера и реки могли не иметь под собой мерзлого грунта. Или у них может быть более толстый активный слой по сравнению с близлежащей землей.

Powerblanket Ground Frost Solutions

«Ваши одеяла просто превосходны. Благодаря Powerblankets мы смогли быстро разморозить землю и завершить нашу работу. На самом деле, мы оцениваем экономию 10 часов на сайте, что уже эквивалентно экономии в 5000 долларов. При расчете на тысячи наших сайтов получается огромная экономия! Мы очень рады, что Powerblanket сэкономил нам время и деньги, и надеемся на дальнейшую экономию».

— Ким Херман OSP/COEI Operations Manager Precision Utilities Group

Мороз — это реальность, с которой приходится сталкиваться многим промышленным компаниям. Высокая удельная мощность продуктов для оттаивания грунта Powerblanket помогает справиться с трудностями оттаивания грунта в суровых климатических условиях. Используйте обогреватель для пола Powerblanket, чтобы сэкономить время, деньги и нервы.

 

Время – деньги. Не тратьте время на ожидание, пока земля оттает. Powerblanket вас прикроет.

Одеяла с подогревом для оттаивания земли

Понимание основ Frost Depth

Вы когда-нибудь застряли в длительной холодной погоде, когда земля кажется промерзшей? Когда вы окружены мерзлой землей, ее воздействие влияет на ваш рабочий график. Мерзлая земля также может повредить здания, продукты, оборудование и задержать транспортировку.

Когда вы окружены мерзлой землей, вы ищете решения для обогрева, которые могут обеспечить оптимальную температуру для вашего продукта, услуги, оборудования или транспортировки. Финансовая жизнеспособность и рост вашей отрасли зависят от решений по утеплению с использованием лучших и наиболее совершенных инструментов, которые предлагают полностью настраиваемые функции и функции. Эти индивидуальные решения оказывают огромную помощь предприятиям в предотвращении финансовых неудач, отложенных графиков или потери запасов.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о том, как формируется мерзлый грунт, что влияет на глубину промерзания и какие решения можно использовать для борьбы с глубиной промерзания.


Определение глубины промерзания и что на нее влияет?

Рекордная глубина инея Земли, непрерывное измерение 0 градусов по Цельсию или 32 градуса по Фаренгейту достигает 8 футов или 2,40 метра. Как это влияет на глубину промерзания, понятно, но вопрос о том, что вызывает климатические различия температур, все еще обсуждается.

Ученые знают, что когда Земля вращается вокруг своей оси, солнце приносит дневной свет на одну половину Земли, что мы и называем днем. Есть части Земли, где отрицательные значения местоположения измеряют градусо-дни замерзания (FDD). Места с большими высотами холоднее, потому что там земная атмосфера тоньше.

Атмосферу Земли ученые сравнивают с одеялом, покрывающим Землю, поскольку оно удерживает тепло, которое поглощает поверхность Земли. Кроме того, самые холодные места на Земле имеют более тонкую атмосферу, что означает, что они не очень хорошо удерживают тепло. Каждые сто метров высоты, которые вы поднимаетесь (328 футов), вы получаете падение температуры воздуха на 0,6 градуса Цельсия или один градус Фаренгейта.





Как мерзлый грунт влияет на слои Земли

Возможно, вы уже знаете, что температура земли отличается от температуры воздуха вокруг нее. Поскольку слои земли имеют разную глубину, чем ближе слой к верхней части земных слоев, тем он теплее, потому что первые слои земли реагируют на условия в воздухе. Нижние слои тоже реагируют на то, что происходит в воздухе, но медленнее, поскольку атмосфере требуется больше времени, чтобы достичь этих слоев.

При смене сезона и зимой нижние слои Земли остаются теплее, чем поверхностные. Это потому, что нижний слой удерживал тепло, которое верхний слой Земли отдавал ему в теплое время года. Это делает Землю почти идеальным примером того, что может обеспечить теплоизоляция, потому что Земля буквально знает, как изолировать себя.


Что еще влияет на слои Земли?

В дополнение к сезонным изменениям, влияющим на температуру в различных местах на Земле, у вас также есть снег, растения, почва и другие факторы, влияющие на глубину промерзания.

Рыхлая почва и плотная почва

При наличии рыхлой почвы с крупными частицами легко образуется лед, в то время как плотная почва с более мелкими частицами не замерзает быстро и легко.

Светлая почва замерзает быстрее, чем темная. Как и одежда, которую вы носите в разное время года, все светлое отражает солнечный свет, а более темные цвета поглощают тепло.

Снежные одеяла

Снег действует как одеяло, которое удерживает тепло поверхности земли, предотвращая утечку тепла. Снег обеспечивает тонкий слой земли для замерзания, но другие слои имеют тепло, которое, как говорится, содержится в земле. Это означает, что снег является большим тепловым одеялом, которое может защитить уровень тепла земли.

Заболоченные участки и торф

Заболоченные участки земного слоя имеют почву, называемую торфом. Торф образуется при частичном разложении отмерших растений. Слои под торфом холоднее любой почвы вокруг него, не покрытой торфом.

Склоны и холмы Земли

Склоны влияют на температуру земли в зависимости от того, обращена ли одна сторона склона к солнцу.

Растения

Растения создают изоляционный слой и сохраняют прохладу почвы под ним, потому что солнце не может проникнуть сквозь них.

Вода в озерах и реках

Вода в озерах и реках является источником тепла в холодных районах, потому что часто земля под озером или рекой не замерзает.


Решения по обеспечению теплом подземных слоев

Когда вам необходимо искусственно оттаять землю, нагревательные одеяла (также называемые нагревательными матами или матами оттаивания) обеспечивают равномерное распределение тепла. Вот почему нагревательные одеяла также используются в аэрокосмической, морской или строительной отраслях. Именно их универсальность обеспечивает наиболее целенаправленный нагрев различных поверхностей и сред.

Многие решения для обогрева, используемые для оттаивания мерзлого грунта или бетона на открытом воздухе, могут помочь сохранить любые ваши дорогие материалы или товары. Покрытия для оттаивания грунта являются лучшим методом для оттаивания мерзлого грунта, отверждения бетона, предварительного нагрева и защиты строительных материалов от замерзания, таяния опасного снега и льда, проведения земляных работ, защиты трубопроводов от замерзания и обслуживания обогрева электрических кабелей.