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.
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:
Читайте также: Различные типы разрушения дорожного покрытия
Читайте далее:- Виды разрушений в гибких дорожных покрытиях, их причины и методы ремонта.
- Морозное пучение – как оно работает, последствия и профилактика.
- Исследование грунта и типы фундаментов на основе свойств грунта.
- Что такое морозостойкая стена? Виды и применение морозостойких стен.
- Состав и структура жесткого дорожного покрытия.
- Наплавка бетона – ремонт бетонного пола или поверхности тротуара.
- Как выбрать метод улучшения почвы в зависимости от типа почвы?.