Что такое действие мороза в почве и как его предотвратить?

Два критических действия мороза в почве — это морозное пучение и морозное вскипание. Морозное пучение это явление, при котором молекулы воды, находящиеся в порах, замерзают при понижении температуры, что приводит к расширению почвы. Морозное кипение это явление разрыхления почвы, когда замерзшая почва начинает оттаивать. Морозное пучение происходит после процесса морозного пучения.

Вкратце объясняются основные особенности действия мороза и методы его предотвращения.

Морозное пучение в почве

Когда температура атмосферы опускается ниже точки замерзания, молекулы воды, находящиеся в порах почвы, замерзают, и образуется лед. Эти молекулы воды в основном перемещаются от нижнего уровня грунтовых вод к верхней части почвы. Образование льда в порах почвы приводит к увеличению объема почвы. Это происходит потому, что при преобразовании воды в лед объем увеличивается на 9%. Таким образом, каждая пора испытывает вспучивание из-за увеличения объема. Это называется морозным пучением.

Морозное пучение в дорожном покрытии Рис.1. Морозное пучение в дорожном покрытии; Изображение любезно предоставлено: http://www.typargeosynthetics.com.

В результате морозного пучения почва, находящаяся на уровне земли, поднимается. Это одна из основных проблем при строительстве легких сооружений над землей.

В реальных условиях морозное пучение происходит чаще, чем ожидается. Это происходит потому, что образование ледяных линз нарушает близлежащую водную пленку частиц почвы. Это может нарушить всасывание почвы и общее равновесие, что, в свою очередь, притягивает больше воды к вершине. Таким образом, морозное пучение происходит почти на 20-30 процентов глубины почвы. Почвы, которые в большей степени подвержены морозному пучению, — это алевриты и мелкие пески.

Морозное пучение в почве

После возникновения морозного пучения снижение температуры приводит к оттаиванию образовавшегося льда. Это приводит к высвобождению свободной воды в верхних слоях. Процесс оттаивания начинается в верхних слоях и со временем движется вниз.

Таким образом, почва в верхнем слое размягчается и разрыхляется, в то время как нижние слои находятся в замороженном состоянии. Это явление размягчения почвы называется морозным пучением.

Эффект морозного пучения негативно сказывается на конструкциях, построенных на грунте. Эта проблема широко распространена в дорожных покрытиях. Под действием колесных нагрузок мягкий грунт и вода выдавливаются наружу, в результате чего образуется дыра. Это может привести к разрушению дорожного покрытия, если состояние экстремальное. В результате обнажаются подпочвенные слои.

В наибольшей степени этому подвержены илистые почвы. Эти типы почв имеют более низкий индекс пластичности и ведут себя мягко при меньшем содержании воды.

Предотвращение действия мороза на почву

Морозное пучение и морозное пучение влекут за собой большие проблемы в обслуживании
автомобильных дорог и взлетно-посадочных полос. Следующие меры могут быть предприняты для
смягчить воздействие мороза на почву:

  • Наиболее эффективным методом предотвращения морозного пучения является замена грунта, подверженного морозному пучению, крупнозернистым грунтом, таким как гравий или крупнозернистый песок. Так как вода в крупнозернистой почве быстро стекает, нет возможности для возникновения морозного пучения.
  • Обеспечение изоляционного слоя между уровнем грунтовых вод и землей помогает избежать миграции воды к вершине. Изоляционный слой представляет собой слой гравия толщиной от 15 до 30 см.
  • Хорошая дренажная система предотвращает замерзание грунта, понижая уровень грунтовых вод, а также отводит воду, образовавшуюся после оттаивания.
  • Читайте также: Различные типы разрушения дорожного покрытия

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой