Усадочно-набухающая способность - Shrink–swell capacity
Термоусадочная набухают емкость почв относится к степени некоторым глинистым минералам будет расширяться , когда влажное и втягивание в сухом состоянии . Грунт с высокой усадочно-набухающей способностью является проблематичным и известен как усадочно-набухающий грунт или расширяющийся грунт . Количество присутствующих определенных глинистых минералов, таких как монтмориллонит и смектит , напрямую влияет на способность почвы к набуханию при усадке. Эта способность резко изменять объем может вызвать повреждение существующих конструкций, например трещины в фундаменте или стенах плавательных бассейнов.
Описание
Из-за физических и химических свойств некоторых глин (например, группы Lias ) при абсорбции воды происходит большое набухание. И наоборот, когда вода высыхает, эти глины сжимаются (усыхают). Присутствие этих глинистых минералов позволяет почвам сжиматься и набухать. Некоторые из этих глинистых минералов: смектит , нонтронит , бентонит , хлорит , монтмориллонит , бейделлит , аттапульгит , иллит и вермикулит . Количество этих минералов в конкретной почве также будет определять степень ее способности к набуханию при усадке. Например, почвы с небольшим количеством экспансивных глинистых минералов не будут расширяться так сильно при воздействии влаги, как почва с большим количеством тех же глинистых минералов. Если почва состоит по крайней мере из 5 процентов этих глинистых минералов по весу, она может иметь способность сжиматься и набухать.
Это свойство измеряется с использованием значений коэффициента линейной расширяемости (COLE). Если у почвы значение COLE больше 0,06, это может привести к повреждению конструкции. Значение COLE 0,06 означает, что 100 дюймов почвы расширятся на 6 дюймов во влажном состоянии. Почвы с такой способностью к набуханию при усадке относятся к категории Vertisols . По мере высыхания этих почв на поверхности могут образовываться глубокие трещины, которые затем позволяют воде проникать на более глубокие уровни почвы. Это может привести к тому, что набухание этих почв станет циклическим с периодами усадки и набухания.
Повреждать
Группы глины с высокой способностью к усадке и набуханию имеют тенденцию повреждать посевы во время засухи, поскольку почва сжимается, разрывая корни. Грунты, способные к набуханию при усадке, могут вызвать инженерные проблемы или повредить существующие конструкции. Набухание может вызвать вспучивание или подъем конструкций, а усадка может привести к неравномерному осаждению отложений под фундаментом, что потенциально может привести к разрушению конструкции. Некоторые общие конструкции, которые выдерживают повреждение почвы, - это фундаменты, стены, проезды, бассейны, дороги, трубопроводы и подвальные этажи. Примерно половина домов в Соединенных Штатах построена на почвах, которые считаются нестабильными, и половина из них пострадает от грунта. Эти повреждения включают большие трещины в стенах и фундаменте, коробление проезжей части и дорог, а также заклинивание дверей и окон.
Мелкие трубы, находящиеся в зоне сезонного колебания влажности, подвергаются нагрузкам из-за усадки грунта, что может привести к поломке водопроводных или канализационных труб. Оболочки бассейнов также могут треснуть из-за этого давления, а протекающие бассейны также могут со временем вводить много воды в окружающие почвы, что может привести к подъему настилов бассейнов и близлежащих фундаментов. Ежегодно глинисто-набухающие глинистые почвы наносят ущерб примерно в 7 миллиардов долларов. Все эти повреждения вызваны силой, создаваемой расширяющейся почвой или вспучиванием грунта.
Обширные почвы являются наиболее проблемными в регионах с четко определенными влажными и засушливыми периодами, в отличие от областей, которые поддерживают определенный уровень влажности в течение года, поскольку этот годовой цикл вызывает расширение и набухание почвы каждый год. Вода также может поступать в почву через людей или их инфраструктуру. Повреждение довольно часто вызвано дифференциальным набуханием, которое вызывается очагами влажной почвы, расположенными рядом с сухой почвой. Примеры локализованных источников воды включают спринклерные системы, выгребные ямы, протекающие трубы и бассейны.
Идентификация
Собственники и потенциальные покупатели могут проверить экспансивные почвы консультации обследования почвы , многие из которых создаются и поддерживается в США Департаменте сельского хозяйства - рациональное использование природных ресурсов Служба охраны (USDA-НРЦ). При обследовании почвы следует указать значение коэффициента линейной растяжимости (COLE). Профессиональные почвоведы также могут анализировать образцы почвы, чтобы определить ее способность к набуханию при усадке. Обширные почвы образуют большие трещины примерно многоугольной формы на поверхности почвы в засушливые периоды. Однако отсутствие этих трещин не означает, что почва не экспансивна.
Смягчение
Для смягчения или предотвращения ущерба, наносимого обширными почвами, можно использовать множество методов. Что касается фундаментов, то одним из решений является расширение фундаментов зданий до такой глубины, чтобы они находились ниже зоны колебаний содержания воды. Это поддерживает их, когда почва сжимается, и закрепляет их, когда почва набухает. Другое решение - удалить ранее существовавший расширяющийся грунт и заменить его нерасширяющимся грунтом, но если глубина расширяющегося грунта слишком велика, этот вариант будет очень дорогим. Поддержание постоянной влажности почвы - еще одно решение, которого иногда можно достичь, позволив дождевой воде должным образом стекать с территории, закрепив участки вокруг конструкций с плохими дренажными качествами, устраняя утечки в трубах, избегая чрезмерного полива близлежащих растений и посадив деревья. на некотором расстоянии от любой конструкции. Еще одно решение - процесс, называемый стабилизацией почвы , при котором в почву добавляются дополнительные материалы, чтобы ограничить ее способность к усадке и набуханию. Материалы для стабилизации включают цемент , смолы , летучую золу , известь , пуццолан или смесь извести и пуццолана, в зависимости от условий площадки и целей проекта.
Смотрите также