Почему нужно учитывать промерзание грунта при расчете фундаментов

Правильно рассчитанный фундамент способен выдержать значительные нагрузки и сохранить целостность несущих стен и всего дома на долгосрочный период. Проектирование любого строения начинается с расчетов основания.

Влияющие факторы

На выбор конструкции фундамента влияет много факторов, основными из которых считаются показатели, связанные с грунтом на участке:

• Тип почвы.
• Высота подъема грунтовых вод.
• Глубина, на которую промерзает почва в зимний период.

Кроме этого, в расчет берутся такие показатели будущего дома, как этажность, выбранный материал возведения и конструктивные особенности (наличие подвала или без него).

Именно от этих факторов зависит расчетная глубина фундамента и объем земляных работ.

Глубина промерзания и необходимость ее учета

Уровень промерзания почвы является определяющим в расчете глубины заложения основы под здание.

Выделяют два уровня промерзания:

• Хорошими условия для закладки фундамента считаются в случае, если грунтовые воды располагаются ниже уровня промерзания почвы.
• К сложным условиям для закладки и эксплуатации основы дома относится промерзание слоя грунта с грунтовыми водами. В этом случае почва в зимний период вспучивается, что приводит к возрастающим нагрузкам на основание строения.

Нормативные акты предписывают располагать фундамент ниже глубины промерзания грунта. Рассмотрим, почему.

Зимой к существующим вертикальным нагрузкам на основание (сила тяжести дома и сопротивление грунта) добавляются боковые, вызванные вспучиванием почвы. По мере промерзания грунта эти силы увеличиваются, оказывая колоссальное воздействие.

Если фундамент заложен недостаточно глубоко, то замерзшая земля начинает давить на подошву, «выталкивая» основание. Такие нагрузки могут достигать значения 10 тонн на квадратный метр площади. Помимо этого, такая сила неравномерна на разных участках, поэтому происходит небольшой перекос здания.

Это наглядно видно, когда по стенам дома начинают появляться трещины, увеличивающиеся каждой весной, после оттаивания и проседания почвы под домом.

При правильном расчете и выборе глубины закладки основы строения (ниже уровня замерзания почвы), воздействующих сил становится меньше. Не возникает эффекта «выталкивания» дома из земли. Фундамент не перекашивается и прослужит продолжительное время без проседания и перекосов несущих стен.

Совет! Если грунтовые воды на вашем участке подходят слишком близко к поверхности и значительно усложняют возведение дома, попробуйте проложить несколько дренажных канав в ближайший овраг. Это осушит площадку под застройку и снизит пучинистость грунта.

Расчет промерзания грунта

Формула, по которой вручную рассчитывается этот параметр, выглядит так: h=vМ*k. По этой формуле требуется сумму среднемесячных температур умножить на специальный коэффициент, который применяется для каждого вида грунта:

• глинистый – 0,23;
• песчаный – 0,28;
• гравистый – 0,30;
• крупнообломочный –0,34.

Из полученного значения извлекают квадратный корень. Это долго и приходится обращаться к справочной литературе. Поэтому проще взять готовые усредненные значения промерзания грунта по регионам. Пример такой таблицы с некоторыми крупными городами приведен ниже.

Влияющие факторы

Отдельно отметим, что такие расчеты усреднены, и производятся без учета некоторых данных, влияющих на глубину промерзания. Приведем два фактора:

1. Заснеженность региона. Помимо естественного увлажнения, снежный покров считается отличным теплоизолятором для почвы. Из этого следует, что чем больше снега на участке, тем меньше промерзает земля.
2. Назначение здания. При строительстве жилого дома или отапливаемого здания, уровень промерзания уменьшается. Если сооружение в зимний период не отапливается, то земля промерзает больше среднего значения.

Берите эти факторы во внимание при планировании и разработке фундамента, поскольку различие с табличными данными составляют до 30%, что имеет значение при расчетах.

Учет глубины сезонного промерзания грунтов — Студопедия

 

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

,

(52)

где M_t – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по [8], а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d₀ — величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30 м; крупнообломочных грунтов — 0,34 м.

Значение d₀ для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания. При этом в первом приближении рекомендуется принимать значение нормативной глубины промерзания d_fn, полученное по формуле (52), исходя из предположения, что весь сезоннопромерзающий слой сложен грунтом одного вида, имеющим коэффициент d₀₁. Значение d₀₁, принимаемое как среднее из величин d_0i, используется для уточнения нормативной глубины промерзания d_fn и средневзвешенного значения с учетом фактической толщины каждого слоя грунта.

Пример 6.Пример определения средневзвешенного значения . Необходимо найти нормативную глубину промерзания на площадке, сложенной следующими грунтами. С поверхности залегает слой супеси толщиной h₁=0,7 м (d₀₁=0,28 м), далее следует слой суглинка толщиной

h₂=0,5 м (d₀₂=0,23 м), подстилаемый гравелистым песком (d₀₃=0,30 м). Сумма абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур в данном районе равна 62°С (M_t =62).

Решение. Предположим, что слой сезонного промерзания сложен одним грунтом с d₀₁=0,28 м. Тогда нормативная глубина промерзания по формуле (52) равна: 2,21 м. В этом случае толщина нижнего слоя, которую следует учесть при определении средневзвешенного значения , равна: h₃= d_fn1 — h₁ — h₂ = 2,21 – 0,7 – 0,5 = 1,01 м. При этом 0,278 м.

С учетом =0,278 м нормативная глубина промерзания составит: 2,19 м, т.е. уточнена всего на 0,02 м (П=0,02/2,21´100=0,9 %), поэтому дальнейший расчет методом приближения можно не выполнять.

Средние месячные отрицательные температуры за зиму для некоторых городов РФ приведены в таблице 36.

Таблица 36 Поставить на одной странице

Город	Температура наружного воздуха, С°
Средняя по месяцам
I	II	III	IV	V…X	XI	XII
Архангельск	-12,9	-12,5	-8	-0,9	> 0	-4,1	-9,5
Котлас	-14,6	-12,6	-6,4	1,6	> 0	-5,3	-11,2
Владимир	-11,1	-10,0	-4,3	4,9	> 0	-2,7	-7,5
Муром	-11,5	-10,9	-4,9	4,7	> 0	-2,3	-8,2
Вологда	-12,6	-11,6	-5,9	2,3	> 0	-3,5	-8,9
Череповец	-11,3	-10,8	-6,1	2,2	> 0	-3	-8,5
Воронеж	-9,8	-9,6	-3,7	6,6	> 0	-0,6	-6,2
Нижний Новгород	-11,8	-11,1	-5,0	4,2	> 0	-2,8	-8,9
Иваново	-11,9	-10,9	-5,1	4,1	> 0	-3,1	-8,1
Кинешма	-11. 7	-11,3	-5,6	3,4	> 0	-3,5	-9,1
Бежецк	-10,7	-10,2	-5,2	3,2	> 0	-2,3	-7,7
Тверь	-10,5	-9,4	-4,6	4,1	> 0	-1,8	-6,6
Ржев	-10,0	-8,9	-4,2	4,1	> 0	-1,4	-6,3
Калуга	-10,1	-8,9	-3,9	4,8	> 0	-1,5	-6,5
Кострома	-11,8	-11,1	—5,3	3,2	> 0	-2,9	-8,7
Самара	-13,5	-12,6	-5,8	5,8	> 0	-3,4	-9,6
Санкт Петербург	-7,8	-7,8	-3,9	3,1	> 0	-0,3	-5,0
Липецк	-10,3	-9,5	-4,4	5,5	> 0	-1,5	-7,1
Саранск	-12,3	-11,7	-5,9	4,8	> 0	-3,0	-8,7
Москва	-10,2	-9,2	-4,3	4,4	> 0	-1,9	-7,3
Пенза	-12,2	-11,3	-5,6	4,9	> 0	-2,9	-9,1
Пермь	-17,0	-14,8	-7, 9	для Х -0,3	-8,3	-14,4
Рязань	-11,0	-10,0	-4,7	5,2	> 0	-2,2	-7,0
Саратов	-11,0	-11,4	-4,8	6,6	> 0	-2,0	-8,3
Смоленск	-9,4	-8,4	-4,0	4,4	> 0	-1,0	-5,8
Тамбов	-10,9	-10,3	-4,6	6,0	> 0	-1,4	-7,3
Казань	-13,5	-13,1	-6,5	3,7	> 0	-3,8	-10,4
Тула	-9,9	-9,5	-4,1	5,0	> 0	-1,1	-6,7
Ижевск	-14,6	-13,3	-6,7	3,3	> 0	-5,1	-11,6
Чебоксары	-13	-12,4	-6,0	3,6	> 0	-3,7	-10,0
Ярославль	-11,9	-10,7	-5,1	3,7	> 0	-2,7	-8,1

 

Нормативную глубину промерзания d_fn в курсовом проектировании допускается принимать по карте нормативных глубин промерзания (рисунок 40). Найденные по карте значения d_fn умножаются для глин и суглинков на коэффициент 1; супесей, песков пылеватых и мелких – 1,2; песков средней крупности, крупных и гравелистых – 1,3; крупнообломочных грунтов – 1,48.

Расчетная глубина промерзания находится по формуле

где k_h — коэффициент теплового влияния сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по таблице 37; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k_h = 1,1.

 

Таблица 37

Особенности сооружения	Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
					³20
Без подвала с полами, устраиваемыми:
по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
на лагах по грунту	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
по утепленному цокольному перекрытию	1,0	1,0	0,9	0,8	0,7
С подвалом или техническим подпольем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4

Примечания

1. Приведенные в таблице значения коэффициента k_h относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента а_f <0,5 м; если а_f ³1,5 м, значения коэффициента k_h повышают на 0,1, но не более чем до значения k_h =1; при промежуточном значении а_f значения коэффициента k_h определяют интерполяцией.

2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии — помещения первого этажа.

3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент k_h принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

— для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 38;

— для внутренних фундаментов — независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по таблице 38, считая от пола подвала или технического подполья.

При наличии в холодном подвале (техническом подполье) отапливаемого сооружения отрицательной среднезимней температуры, глубину заложения внутренних фундаментов принимают по таблице 38 в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта, определяемой по формуле (53) при коэффициенте k_h =1. При этом нормативную глубину промерзания, считая от пола подвала, определяют расчетом по формуле (52) с учетом среднезимней температуры воздуха в подвале.

Глубину заложения наружных фундаментов отапливаемых сооружений с холодным подвалом (техническим подпольем) принимают наибольшей из значений глубины заложения внутренних фундаментов и расчетной глубины промерзания грунта с коэффициентом k_h =1, считая от уровня планировки.

Таблица 38

Грунты под подошвой фундамента	Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод dw, м, при
	dw £ df + 2	dw > df + 2
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	Не зависит от df	Не зависит от df
Пески мелкие и пылеватые	Не менее df	То же
Супеси с показателем текучести IL < 0	То же	«
То же, при IL ³ 0	«	Не менее df
Суглинки, глины, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя IL ³ 0,25	«	То же
То же, при IL < 0,25	«	Не менее 0,5 df

В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания d_f, соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания d_fn.

Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по таблице 38, при этом глубина исчисляется: при отсутствии подвала или технического подполья — от уровня планировки, а при их наличии — от пола подвала или технического подполья.

Глубину заложения фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:

— фундаменты опираются на мелкие пески и специальными исследованиями на данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств, а также в случаях, когда специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную пригодность сооружения;

— предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов.

 

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. В какой последовательности осуществляется расчет фундаментов мелкого заложения?

2. Какие факторы влияют на выбор глубины заложения фундамента?

3. Как учитывается наличие грунтовой воды при расчете конструкций подвальных помещений?

4. Почему для отдельных видов грунтов необходимо закладывать подошву фундамента ниже глубины промерзания?

5. Как назначается глубина заложения фундамента для отапливаемого и неотапливаемого здания?

 

 

Глубина заложения ленточного фундамента: СНиП, таблица, расчет

На начальных этапах проектирования определяется глубина заложения ленточного фундамента, его тип и обустройство. Эти данные необходимы для дальнейших расчётов ленточного фундамента по статическим и динамическим нагрузкам. Здесь учитываются такие факторы, как: глубина сезонного промерзания, статический уровень подземных грунтовых вод, класс строения, сейсмичность района, геология грунтов.

Следуя рекомендациям СП, соответствующим требованиям ГОСТ, создаются индивидуальные проекты для отдельных объектов. Знание этих положений необходимо каждому застройщику, который настраивается самостоятельно осуществлять этапы строительства от создания проекта до сдачи в эксплуатацию объекта.

Факторы, влияющие на глубину заложения фундаментов

Перед началом строительства сооружения сделайте проект на основе которого будут проводиться строительно-монтажные работы, подключение к существующим сетям коммуникаций. На основании этого документа, после оформления, сбора подписей у контролирующих организаций, выдаётся разрешение на строительство.

Важно! Не начинайте работы до получения разрешения на индивидуальное строительство.

Проектирование ленточного фундамента, определение его заглубления производится с учётом влияния следующих факторов:

1. Глубина сезонного промерзания ниже лежащих грунтов.
2. Уровень грунтовых, паводковых вод.
3. Состав и залегание грунтов, их свойства, несущая способность.
4. Класс ответственности, долговечности, капитальности сооружения.
5. Нагрузки, передающиеся на ленточный фундамент от веса здания.
6. Близко расположенные застройки.
7. Сейсмичность района.
8. Экологические и санитарные требования.
9. Экономическая целесообразность при выборе вариантов.

Глубина промерзания, методы определения

При определении глубины заложения подошвы фундамента важную роль играет правильное определение нормативной глубины промерзания для данного района строительства. Проектные организации, для облегчения расчётов, пользуются картой с нанесёнными изотермическими линиями или таблицей, в которой указаны значения нормируемой глубины промерзания для крупных городов, регионов России.

Нормативную глубину промерзания в районе строительства ленточного фундамента можно посчитать самостоятельно по эмпирической формуле (5.3 СП 22.13330.2016) справедливой для районов с промерзанием <2.5 м:

d_н=√M*d₀

• d_н — нормативная глубина промерзания;
• М — сумма отрицательных среднемесячных температур за год которые узнайте из СНиП 23-01-99 таблица 3. В случае самостоятельного расчёта получите эти данные на местной метеостанции за последние 5 лет наблюдений, выберите холодный год;
• d₀ – эмпирический коэффициент, зависящий от типа и вида грунтов, находящихся в зоне промерзания, определяемый из таблицы.

Тип грунта	Коэффициент
Глинистые и суглинки	0.23 м
Супеси, пески с включением пылевидных частиц	0.28 м
Крупный, чистый песок с вкраплениями гравия	0.3 м
Крупнообломочные и скальные	0.34 м

Расчётная глубина залегания подошвы ленточного фундамента определяется умножением нормативного значения на коэффициент 1.1.

Изотермические линии нормативной глубины промерзания по Европейской территории России и Западной Сибири.Выборка из таблицы нормативной глубины промерзания грунтов по Европейской части России

Для домов с тёплым подвалом или утеплённым полом расчетная отметка заложения определяется с учётом температуры в помещениях, примыкающих к фундаменту во время отрицательных наружных температур по формуле (5.4 СП 22.13330.2016):

d_f = d_н*к

• d_f – расчётная отметка заложения;
• d_н — нормативная глубина, определяемая выше по формуле 5.3;
• к — понижающий коэффициент, определяемый по таблице 5.2 СП 22.13330.2016.

Например: по Московской области нормируемая глубина сезонного промерзания на площадке с супесными грунтами, пылевидными песками равна 1.34 метра. При строительстве дома из кирпича с отапливаемым подвалом, температурой в холодные месяцы 20 градусов понижающий коэффициент =0.4. Расчётный уровень заложения: 1.34*0.4=0.56 м. Подошва фундамента будет на отметке -0.76 м.

Коэффициенты для определения расчётной глубины промерзания для отапливаемых зданий.

Нормативные уровни промерзания берутся по пиковой нагрузке от максимально низких температур за 5—10 лет наблюдений. Поэтому, во время проектирования следуйте рекомендациям СП, чтобы гарантировать  сроки эксплуатации строения.

Грунтовые воды

Уровень положения грунтовых вод напрямую влияет на заложение проектируемого фундамента и состояние грунта. Определить уровень грунтовых вод возможно такими способами:

• получить данные по гидрогеологическим изысканиям в районе участка у отдела архитектуры;
• пробурить шурф самостоятельно;
• узнать у соседей, построившихся ранее на прилегающем участке.

Уровень грунтовых вод носит сезонный характер, поэтому расчёт ведётся по максимальному значению в пиковый, весенний период (СНиП 22.13330.2016). В зависимости от положения грунтовых и паводковых вод, глубины естественного промерзания изменяется нормируемое заложение подошвы основания.

Когда пиковый подъём грунтовых вод превышает глубину промерзания, рекомендуется возводить мелко заглублённый ленточный фундамент с применением технологий по укреплению основания, дренажа.

Пучинистость

Пучинистость — негативный фактор, влияющий на заложение фундамента. Пучение вызывают только те грунты, которые обладают высокой капиллярной активностью — способностью втягивать воду, смешиваться с ней. При замерзании таких грунтов увеличивается объём, что вызывает изменение положения фундамента, нарушается геометрия кирпичных стен, каркаса здания, конструкционных элементов.

Замерзание грунта происходит под подошвой и у боковых стенок фундамента. Пучение грунта вызывает усилия, способные поднимать  нагруженные здания. Например для лёгкого дома со стенами из блоков низкой плотности (пенобетон, газобетон) разность уровней между крайними точками стены не должна превышать 0.02% (СП 22.1330.2016, таблица Д.1). Эксцентриситет приложения нагрузок для такого варианта не допускается.

Грунты по своей способности поглощать влагу и увеличиваться в объёме при промерзании делятся на следующие категории:

• сильно пучинистые,
• пучинистые,
• средне пучинистые,
• слабо пучинистые,
• не пучинистые.

Какой вид грунтов, их залегание на участке можно узнать:

• в отделе архитектуры из геологических исследований;
• пробурив шурф на участке, взяв керн и определив состав в лаборатории — это самый надёжный способ.

К пучинистым грунтам относятся: глина, суглинки, супеси. К средне пучинистым относят мелкие пески с природными включениями пылевидных частиц или глины, имеющие способность втягивать воду через капилляры. Сильно пучинистыми становятся такие грунты когда уровень грунтовых вод выше глубины промерзания.

К не пучинистым относятся: скальные и крупнообломочные грунты, чистые крупные и средней крупности пески, способные адсорбировать влагу.

Фундаменты глубокого заложения

При строительстве зданий 1 и 2 категорий применяют фундаменты глубокого заложения, ниже глубины промерзания. Это обеспечивает их нормируемую долговечность (>50 лет), степень ответственности, капитальность (ГОСТ 27751). Немалую роль в проектировании играет:

• отсутствие выше грунтов, способных нести расчётную нагрузку;
• необходимость устройства подвала для проводки коммуникаций;
• нахождение рядом крупных объектов, способных изменить расположение и свойства грунтов за время эксплуатации;
• повышенная сейсмичность.

Привязка таких зданий производится на основе глубоких инженерных расчётов с учётом правил и требований СП 22.1330.2016, с применением необходимых мер защиты фундамента от пучения, подземных и паводковых вод.

Применяемые виды защиты:

• утепление, позволяющее сохранять температуру фундамента и предотвращать обмерзание;
• дренаж на уровне основания подошвы перфорированными трубами для отвода подземных и талых вод;
• несъёмная опалубка;
• утеплённая отмостка расчётной ширины;
• утепление цоколя;
• укрепление грунтов инъекцией цементного раствора при необходимости.

Фундаменты мелкого заложения, сплошные плиты

Фундаменты мелкого заложения применяют для зданий 2 и 3 категорий когда глубина промерзания низкая и заглублять подошву настолько экономически не целесообразно. Второй вариант — глубина сезонного промерзания ниже уровня грунтовых вод.

При этом, геология грунтов на участке должна позволять по природной несущей способности возводить мелко заглублённый фундамент.

Обустройство фундамента сплошной плиты по СП 50-101-2004.

Обустройство должно предусматривать дренаж, утепление отмостки, надёжную гидроизоляцию. Иногда заранее закладывается в проект усиление нижележащих грунтов методом инъекции цементным раствором, установка свай с целью удерживания фундамента от поднятия в случае вспучивания.

Эти меры достаточно эффективные, позволяют гарантировать долговечность фундамента до 50 лет. Расчёт заложения подошвы ведётся с учётом геологии распределения пластов грунта на участке.

Ширина фундамента зависит от несущей способности грунтов на которые он опирается и толщины кирпичной или блочной стены каркаса строения, расчётной по тепло потерям для данного климатического пояса.

Плитный монолитный фундамент рекомендуется возводить в густо застроенных городах и районах, например в Москве, где ограничена возможность копать глубокие котлованы. При соблюдении технологии строительства, плитный фундамент считается надёжнее других оснований.

Расчёт проводится по положениям СП 50-101-2004, сложен для не специалиста, выгоден по экономическим затратам, срокам возведения.

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.

Расчет глубины промерзания | Конструктив

Расчет глубины промерзания грунта выполняется согласно предписаниям СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» Старая версия документа представляла карту промерзания грунта всей территории СССР. На сегодняшний день эти данные считаются устаревшими, поэтому внедрена система расчета.

Важно понимать, что расчет глубины промерзания грунта выполняется для правильной установки фундамента и всех коммуникаций, связанных с водой.

Расчет глубины промерзания грунта по СНиП

Основной пункт строительных норм и правил указывает на то, что глубина промерзания грунта, при проектировании, принимается на базе данных о наблюдении (на протяжении последних 10 лет) за открытой, освобожденной от снега небольшой территорией.

Эта информация собирает метеослужба. Важным условием наблюдаемой площадки, является прохождения грунтовых вод ниже отметки промерзания грунта. Практически, подробно о местности и всех проведенных исследованиях можно узнать у местной геологической службы. Они контактируют с метеослужбой и регулярно получают необходимые данные.

Если такая информация отсутствует, можно применять расчет глубины промерзания, но только для местностей, где прогнозируемое промерзание не больше 2,5 метров.

Для выполнения расчета необходимо использовать формулы:

d_fn – нормативная глубина промерзания грунта.

d_f – расчетная глубина промерзания грунта.

M_t – коэффициент без установленной единицы измерения, который являет собой сумму отрицательных температур, определяемый по СНиП 2.01.1-82 «Строительная климатология». Значение отрицательных температур берется среднемесячное и суммируется модульно. Открываем СНиП, ищем необходимую нам местность, выписываем три цифры минусовой температуры и складываем их, не учитывая знак минус.

d₀ – этот параметр принимается, согласно виду грунта:

• 0,23 м. для суглинков и глин;
• 0,28 м. для супесей, песков и мелких пылеватых грунтов;
• 0,30 м. для крупных и средней крупности песков;
• 0,34 м. для крупнообломочных грунтов.

k_h – коэффициент, значение которого зависит от теплового режима проектируемого здания. Если здание неотапливаемое, принимают значение 1,1, а при эксплуатационном постоянном отоплении значение коэффициента выбирают по таблице 1, которая указана в СНиП 2.02.01-83, который можно скачать в конце статьи, при этом необходимо внимательно учесть примечания к таблице.

Расчет глубины промерзания грунта без СНиП

Расчет глубины промерзания грунта необходим для выполнения правильной посадки фундамента и определения отметки его подошвы. В реальности, при строительстве небольших коттеджей, мало кто выдерживает рекомендации, которые регламентирует СНиП.

При этом, решения опираются на существующие здания, которые уже построены с нарушением рекомендаций и стоят, не падают до сих пор. Следует понимать, что документ разрешает размещать фундамент в зоне промерзания грунта, но с обеспечением соответствующих мероприятий.

Во-первых, необходимо выполнить геологические изыскания в зоне строительства по нескольким углам пятна здания. Если нет возможности привлечь специальную службу, надо выполнить бурение обычным ручным буром на глубину до двух метров.

Важно убедиться, что под фундаментами, которые размещаются в грунте, который промерзает, нет глинистых участков. Дело в том, что пески не имеют свойства сберегать в себе воду и потому, они не вспучиваются при замерзании. Глина же, при замерзании увеличивается в объеме и осуществляет значительное давление, что приводит к неравномерному крену фундамента.

В случае обнаружения таких грунтов необходимо либо провести заглубление фундамента ниже точки промерзания, либо сделать выемку таких грунтов и обеспечить песочный карман, который будет служить основанием.

Подводным камнем надо считать вероятность размещения глинистых грунтов под небольшим слоем песчаных. В таких случаях часто бывает, что дойдя до отметки низа фундамента, люди видят хорошие грунты и спокойно размещают на нем свои конструкции, без дальнейшего исследования грунта.

А по факту, если дальше будут находиться глинистые грунты в зоне промерзания, то зимой произойдет вспучивание и непрогнозируемая деформация.

Скачать СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

Скачать ДБН В.2.1-10-2009 «ОСНОВИ ТА ФУНДАМЕНТИ СПОРУД. Основні положення проектування»

© Статья является собственностью recenz.com.ua. Использование материала разрешается только с установлением активной обратной ссылки

 

Добавить комментарий

Характеристики грунтов. Глубина промерзания ǀ «Фундамент СПб-24»

Зачем нужно проведение геологического исследования грунта и знание характеристик грунта на участке? Дом, баня, гараж, технические постройки и даже забор должны строиться на крепком и прочном основании. Точное определение типа грунта и уровня грунтовых вод позволяет не только построить по-настоящему прочный и уютный дом, но и сберечь деньги в дальнейшем при его эксплуатации.

Типы грунтов

В Ленинградской области наиболее распространены песчаные, глинистые, суглинистые (супеси), торфяные скалистые грунты. Каждый грунт характеризуется присущей только ему несущей способностью.

Песчаный грунт

Песчаный грунт – наиболее удобен для ведения строительства дома. Его легко обрабатывать, он хорошо уплотняется, способен вынести большую нагрузку. Помимо этого он обладает хорошей водопроницаемостью, за счет чего мало промерзает и не повержен сезонному пучению.

При строительстве загородных домов на песчаном грунте наилучшим вариантом будет выбор в качестве основания и закладка ленточного мелкозаглубленного фундамента глубиной до 0,7 метра. Если здание не планируется эксплуатировать в холодный зимний период, то заглублять в землю его и вовсе не нужно.

Глинистый грунт

Глинистая почва характеризуется высоким промерзанием, подверженностью к размыванию и деформации во влажном состоянии, а также пучению вследствие воздействия низких температур. Если на вашем участке именно такой вид почвы, то в обязательном порядке до начала строительства необходимо произвести точное его исследование и особенно внимательно отнестись к проведению расчета конструкции фундамента.

Также рекомендуем для строительства выбирать монолитный плитный фундамент либо монолитный ленточный, заложенный ниже глубины промерзания.

Суглинистый грунт

Суглинистый грунт и супесь – это смесь песка и глины. Если в суглинке количество глины находится в пределах 10-30%, то в супеси – до 10%. Вести строительство на этих грунтах не просто. Для того чтобы исключить просадки возводимого дома в дальнейшем, нельзя использовать на этих грунтах для строительства ленточного фундамента блоки ФБС. Необходимо заливать монолитный ленточный фундамент, армированный по всему объему арматурой, диаметр которой рассчитывается в зависимости от материала стен. Особенное внимание необходимо обратить на глубину его заложения. Она должна быть ниже глубины промерзания.

Также себя хорошо зарекомендовали при строительстве легких строений монолитные плитные фундаменты на песчаной подушке. За счет своей «плавучести» они хорошо справляются с любыми движениями грунтов.

Торфяные почвы

На торфяных почвах строительство дома вести очень сложно вследствие того, что такие грунты обладают низкой несущей способностью. Строить на них тяжелые дома не рекомендуется. Процесс выбора фундамента начинается с определения глубины залегания торфа. В зависимости от результатов исследования возможны 2 варианта строительства фундамента:

• полная замена торфяного слоя песчаным грунтом;
• использовать для строительства дома, бани, гаража или забора свайно-ростверковый фундамент.

Скалистые грунты

Поскольку скалистые грунты представляют собой выходящую на поверхность или находящуюся под небольшим слоем грунта горную породу, то они являются самым надежным основанием для строительства фундамента для всех зданий и сооружений. Этот грунт не склонен к промерзанию в зимний период, не впитывает влагу и способен нести большие нагрузки. Поэтому строить фундамент можно без заглубления, непосредственно на поверхности.

Глубина промерзания

Одним из важнейших факторов, учитываемых при строительстве фундамента загородного дома, бани, гаража и других технических построек является глубина промерзания грунта. Обычно фундамент закладывается ниже глубины промерзания грунта, если не приняты особые инженерно-технические решения.

Для Ленинградской области приняты следующие значения глубины промерзания грунта:

Грунт	Нормативная глубина промерзания, м
Суглинки, глины	1,16
Пылеватые и мелкие пески	1,41
Пески средние и крупные	1,51
Крупнообломочные грунты	1,71

Уровень грунтовых вод

Для железобетонного фундамента не столь страшны сами грунтовые воды. Наибольший вред наносят присутствующие в воде химические соединения и растворы солей, приводящие к разрушению бетона. Поэтому еще на первоначальном этапе строительства необходимо обеспечить отвод расположенных близко к поверхности грунтовых вод за счет сооружения дренажной системы.

Идеальный случай — уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания. Можно строить дом с подвалом, не боясь, что весной он будет затоплен. Наиболее сложно строить фундамент, если грунтовые воды расположены на глубине промерзания грунта. В этом случае основание необходимо выполнять на противопученистой подушке из песка и щебня.

Для того, чтобы определить уровень водонасыщения грунта, под каждым углом будущего здания и на пересечении его диагоналей необходимо пробурить с помощью бура шурфы глубиной не менее 1,5 метра. По мере выемки грунта производится замер, на какой глубине появляется вода. Если во время бурения вода не появляется, рекомендуется проверить ее наличие на следующий день.

Строительство фундамента по всем правилам

При строительстве фундамента в Санкт-Петербурге или Ленинградской области нет мелочей. Выбор конструкции и закладка фундамента под дом без проведения всех необходимых геологических изысканий просто недопустима!

Точное соблюдение строительных норм и правил – основа работы компании «Фундамент СПб-24». Мы не закапываем в землю ваши деньги. Мы закладываем фундаменты только на основе глубоких исследований почвы и скрупулезных инженерных расчетов.

Глубина промерзания грунта в Самарской области. СНиП 23-01-99. Строительная климатология

При проектировании зданий и сооружений, помимо всего прочего, мы учитываем всевозможные климатические факторы в районе, где будет вестись строительство. Инженеры-проектировщики должны учитывать такие, например, параметры, как уровень расположения грунтовых вод, структуру почвы на участке и, конечно же, глубину промерзания грунта. В Самарской области, как и во всех других регионах мира, последний показатель зависит в основном от климатических условий.От температуры воздуха в зимний период, толщины снежного покрова и пр. Также глубина промерзания грунта зависит и собственно от особенностей последнего. Ведь земля на участке может быть как глинистой, так и каменистой или песчаной.

Климат Самарской области

Этот регион страны находится в зоне влияния Азиатского континента. А в этой части света, как известно, температура воздуха зимой и летом сильно различается. Однако климат в Самарской области все же не такой резко континентальный, как в Азии.Смягчающее влияние на него, как и на большую часть европейской территории России, оказывает Атлантический океан.

Но в любом случае для климата Самарской области характерны малоснежные и совершенно такие же морозные зимы. Продолжительность их обычно составляет не менее 150 дней в году. Среднесуточная температура в Самарской области в январе колеблется в пределах -10,9… -13,8 ^{, около} С. поэтому глубина промерзания почвы в этом регионе России значительна.

Осадки в зимний период на территории Самарской области распределяются достаточно равномерно. Но все же в северной части этого региона выпадает еще немного снега. Здесь грунт в некоторых случаях может промерзать на глубину чуть меньше, чем в остальной части региона. Но разница эта, конечно, несущественная.

СНиП 23-01-99

Строительная климатология — раздел «Физика», учитывающий влияние климатических факторов на здания и сооружения.При проектировании и строительстве зданий информация изложена в СНиП 23-01-99. Этот документ разработан специалистами НИИСФ для всех регионов Российской Федерации. В 2000 году он заменил ранее существовавший свод норм СИТ 2.04-01-98.

В документе СНиП, составленном в начале тысячелетия «Строительная климатология», в последний раз изменения вносились в 2003 году. В этом своде, среди прочего, приведена таблица климатических параметров для разных регионов России в период холода. дан сезон.В Самарской области согласно этому документу они такие, как в таблице ниже.

средняя температура	Средняя влажность	Осадки с марта по ноябрь	Средняя скорость ветра
от -4,3 до -8,5 900 около ИЗ	84%	176 мм	4 м / с

Эти и другие параметры, представленные в СНиП, необходимо учитывать при проектировании зданий и сооружений в Самаре. область.

Строительная климатология: глубина промерзания грунта

Это один из важнейших параметров, учитываемых при проектировании. В зависимости от этого показателя в той или иной местности принимается решение не только о глубине закладки фундамента, но и о выборе самой разновидности.

Почему в Подмосковье разная глубина промерзания почвы?

Глубина промерзания почвы напрямую зависит от ее типа, климатических условий местности, влажности и прочего.Особенности и параметры учитываются при бурении скважин, строительстве и других видах хозяйственной деятельности.

Какова глубина сезонного промерзания почвы? На что влияет этот показатель?

Это случайная величина и не может быть постоянной. Это связано с тем, что одни факторы, влияющие на параметры, не меняются со временем (например, тип почвы, рельеф), а другие, наоборот, постоянно меняются (влажность почвы, высота снежного покрова, интенсивность и продолжительность снижения температура и др.). При строительстве зданий большое значение имеет глубина промерзания грунта. Сегодня Подмосковье активно застраивается. От того, насколько глубоко промерзнет грунт, зависит глубина фундамента конструкции. При строительстве следует учитывать, что зимой (в случае постоянного проживания) утепляется территория под домом. За счет этого расчетная глубина промерзания почвы может быть уменьшена на пятнадцать-двадцать процентов. Обеспечить максимальное сохранение тепла почвы способна лента качественного утеплителя шириной от полутора до двух метров.Его укладывают по всему дому, создавая тем самым теплоизолирующую шторку.

Что вызывает разную глубину промерзания в Московской области?

Диапазон значений от 50 см до 1 м 80 см. Эту разницу специалисты объясняют разной плотностью почвы. Чем сильнее мороз и чем плотнее почва, тем сильнее промерзает земля. В почве, насыщенной влагой, показатели будут выше, чем в сухой. Таким образом, среднее значение по Московской области отсутствует. Но есть нормативная глубина промерзания грунта.СНиП устанавливает следующее расчетное значение — 1 метр 40 см. Но нужно сказать, что при его определении были учтены крайне суровые климатические условия: высокий уровень грунтовых вод, сильный мороз, отсутствие снега. На самом деле глубина промерзания грунта в Подмосковье отличается от существующих нормативов. Часто он не превышает одного метра. Если зима очень холодная, снега практически нет, то уровень может доходить до полутора метров. На западе Подмосковья почва промерзает примерно на 65 см, а на востоке, на севере, в южной части — до 75 см.

Влияние типа почвы

Глубина промерзания грунта в Московской области зависит от различных факторов. Один из них — тип почвы. Таким образом, песчаный грунт промерзает на большую глубину, чем глинистый. Это связано с тем, что глина более пористая, чем песок. Для Подмосковья характерны песчаные почвы, суглинки, крупнозернистые почвы, торфяные болота и супеси. Специалисты, учитывающие все факторы в комплексе, могут максимально точно определить уровень.Например, крупнозернистый грунт начинает промерзать при температуре 0 градусов. Для песков и супесей глубина промерзания составляет 132 сантиметра, для суглинистых и глинистых почв — 1,2 м.

p >>

КАК ОПРЕДЕЛИТЬ ГЛУБИНУ ИЗУЧЕНИЯ ПОЧВЫ?

Глубина изучения почвы

В общем, разведка должна проводиться до глубины, до которой увеличение давления из-за нагрузки на конструкцию может вызвать заметную осадку или разрушение фундамента при сдвиге.Эта глубина известна как глубина исследования , , что зависит от следующих факторов.

• Тип конструкции
• Нагрузка на конструкцию
• Размер и форма фундамента
• Положение загруженных участков
• Профиль почвы и его свойства

Глубина исследования в начале работы может быть определена в соответствии с приведенным ниже правилом большого пальца, которое может нуждаться в изменении по мере продвижения разведки.

Глубина исследования почвы

Правило большого пальца для определения глубины исследования

1. Глубина исследования должна быть в полтора-два раза больше расчетной ширины (нижний размер) основания, одиночного или комбинированного, от базового уровня фундамента.
2. В случае слабых грунтов разведку следует продолжить до глубины, на которой нагрузки могут нести пласт без чрезмерной осадки или разрушения при сдвиге.
3. Изолированная раздвижная опора или плот: в полтора раза больше ширины.
4. Смежные опоры с расстоянием в свету менее чем в два раза больше ширины: в полтора раза больше длины
5. Свайный фундамент: от 10 до 30 метров или более, или, по крайней мере, в полтора раза больше ширины конструкции
6. Основание подпорной стенки: в полтора раза ширина основания или в полтора раза больше подвержены высота поверхности стены, в зависимости от того, что больше.
7. Для плавающего фундамента глубина строительства должна быть равна глубине строительства.
8. В любом случае глубина, на которую процесс выветривания влияет на почву, должна рассматриваться как минимальная глубина для исследования участков и должна быть принята равной 1,5 метра. В случае чернохлопчатобумажной почвы минимальная глубина исследования составляет 3,5 метра.

Ложись и грязно: как почва меняется с глубиной?

Убедитесь, что в вашем браузере включен JavaScript.Если вы оставите отключенным JavaScript, вы получите доступ только к части предоставляемого нами контента. Вот как.

Области науки	Наука об окружающей среде
Сложность
Требуемое время	Среднее (6-10 дней)
Предварительные требования	Нет
Наличие материала	Легко доступны
Стоимость	Среднее (50 — 100 долларов)
Безопасность	Возможны легкие травмы

Аннотация

Что покрывает менее 10% поверхности Земли, но является жизненно важным природным ресурсом для земной жизни? Что фильтрует грунтовые воды и поддерживает большую часть нашего производства продуктов питания, не говоря уже о производстве строительных материалов и бумаги? Ответ, который часто упускают из виду, — почва.С помощью этого проекта вы можете получить всю грязь о почвообразовании, почвенных горизонтах и ​​составе различных почв.

Цель

У этого проекта две цели:

1. для наблюдения и измерения основных образцов почвы, чтобы увидеть, как свойства почвы меняются с глубиной, и
2. для сравнения профилей кернов почвы, собранных с нескольких участков.

Поделитесь своей историей с друзьями по науке!

Да, Я сделал этот проект! Пожалуйста, войдите в систему (или создайте бесплатную учетную запись), чтобы сообщить нам, как все прошло.

кредитов

Эндрю Олсон, доктор философии, приятели науки

Источники

цитировать эту страницу

Здесь представлена ​​общая информация о цитировании. Обязательно проверьте форматирование, включая использование заглавных букв, для метода, который вы используете, и обновите цитату по мере необходимости.

MLA Стиль

Сотрудники Science Buddies. «Спуститься и испачкаться: как почва меняется с глубиной?» Друзья науки , 14 июня 2018, https: // www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/EnvSci_p011/environmental-science/how-does-soil-change-with-depth. Проверено 15 января 2021 г.

Стиль APA

Сотрудники Science Buddies. (2018, 14 июня). Ложись и грязно: как почва меняется с глубиной? Полученное из https://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project-ideas/EnvSci_p011/environmental-science/how-does-soil-change-with-depth

Дата последнего редактирования: 2018-06-14

Введение

«Почвы — один из важнейших природных ресурсов Земли, но их часто принимают как должное.Большинство людей не осознают, что почвы — это живой, дышащий мир, поддерживающий почти всю земную жизнь ». (GLOBE, 2005b)

Мы зависим от почвы для производства продуктов питания из сельскохозяйственных культур, но наша зависимость от почвы гораздо глубже. Почва является настолько важной частью каждой экосистемы на Земле, что ее часто называют «великим интегратором» (GLOBE, 2005b). Вот несколько примеров, которые помогают объяснить это прозвище: «Почвы содержат питательные вещества и воду для растений и животных. Они фильтруют и очищают воду, которая проходит через них.Они могут изменить химический состав воды и количество, которое подпитывает грунтовые воды или возвращается в атмосферу с образованием дождя. Продукты, которые мы едим, и большая часть материалов, которые мы используем для изготовления бумаги, зданий и одежды, зависят от почвы. Почвы играют важную роль в количестве и типах газов в атмосфере. Они накапливают и передают тепло, влияют на температуру атмосферы и контролируют деятельность растений и других организмов, живущих в почве »(GLOBE, 2005b)

Тем не менее, пахотная почва покрывает лишь небольшую часть поверхности Земли — около 10% (GLOBE, 2005a).Этот тонкий слой почвы называется педосферой . Почвообразование — чрезвычайно медленный процесс. На создание одного дюйма почвы может потребоваться 500 лет.

Исследование почвы называется Почвоведение . Узнайте больше о мире под нашими ногами! В этом научном проекте вы станете почвоведом-любителем и научитесь проводить следующие измерения характеристик почвы:

• Описание сайта
• Глубины горизонта
• Структура почвы
• Цвет почвы
• Консистенция почвы
• Текстура почвы
• Корни
• Скалы
• Карбонаты

Термины и понятия

• Почвообразование
• Типы почв
• Гумус
• Ил
• Песок
• Глина
• Почвенный горизонт
• Педосфера
• Пед

Вопросы

• Что такое почвенный горизонт?
• Какие пять факторов способствуют почвообразованию?

Библиография

• Де Колстоун, Эрик Б.(2013, 10 мая). Почвоведение. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА). Получено 29 октября 2013 г. с https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/soils/ref/?cid=nrcs142p2_054253
.
• Де Колстоун, Эрик Б. (2013, 10 мая). Основы почвоведения. НАСА. Получено 29 октября 2013 г. с сайта http://soils.gsfc.nasa.gov/index.php?section=9
.
• ГЛОБУС. (2005b). Протоколы. Получено 29 октября 2013 г. с https: // www.global.gov/do-globe/globe-teachers-guide/soil-pedosphere

Чтобы просмотреть пошаговое руководство по определению характеристик почвы, см. Дополнительные ресурсы и предложения по поиску местного эксперта, который мог бы стать наставником для вашего проекта, см.

Лента новостей по этой теме

Примечание: Компьютеризированный алгоритм сопоставления предлагает указанные выше статьи.Это не так умно, как вы, и иногда может давать юмористические, нелепые или даже раздражающие результаты! Узнать больше о ленте новостей

Материалы и оборудование

Эти предметы можно приобрести у Carolina Biological Supply Company, поставщика, утвержденного Science Buddies:

• Бутыль с распылителем. Его следует наполнить водой.
• Таблица или книга цветов почвы. Вы также можете найти такой, например, таблицу цветов почвы Манселла, в местной библиотеке.
• Увеличительное стекло
• Пипетка для полива. В качестве альтернативы можно использовать капельницу с лекарством или пипетку.
• №10 почвенное сито. В нем должно быть отверстие сетки 2 мм. В качестве альтернативы вы можете найти его в магазине садоводов.
• Перчатки одноразовые. Кроме того, их можно приобрести в местной аптеке или аптеке. Если у вас аллергия на латекс, используйте виниловые или полиэтиленовые перчатки.

Вам также потребуется собрать следующие предметы:

• Распечатка или другая мобильная копия этого научного проекта Порядок определения характеристик почвы
• Самодельный почвенный шнек, состоит из:
  • Длина трубы ПВХ 1 «
  • Деревянный дюбель диаметром 1 дюйм.Это для выталкивания грунта из трубы ПВХ.
  • Прочный деревянный блок. Это необходимо для того, чтобы закрыть конец трубы при забивании ее молотком.
  • Молоток
• Тройники, гвозди или другие указатели горизонта для гольфа
• Мастерок или лопата
• Бумажные полотенца
• Измерительная палочка или рулетка
• Камера
• Уксус
• Листы бумаги или бумажные тарелки
• Паспорт характеристик почвы
• Помощник
• Карандаши
• Дополнительно: закрывающиеся пакеты или контейнеры
• Дополнительно: маркер
• Блокнот лабораторный

Заявление об отказе от ответственности: Science Buddies участвует в партнерских программах с Инструменты для дома, Amazon.com, Каролина Биологический и Jameco Electronics. Доходы от партнерских программ помогают поддерживать Science Buddies, общественной благотворительной организации 501 (c) (3), и делаем наши ресурсы бесплатными для всех. Наш главный приоритет — обучение студентов. Если у вас есть какие-либо комментарии (положительные или отрицательные), связанные с покупками, которые вы сделали для научных проектов по рекомендациям на нашем сайте, сообщите нам об этом. Напишите нам на [email protected].

Методика эксперимента

1. Выберите ваши сайты.
2. Опишите каждое место в своем лабораторном блокноте. Включите в свое описание:
   1. откос,
   2. ландшафтное положение (например, склон холма, вершина, большая равнина),
   3. тип покрытия (например, деревья, трава),
   4. землепользование (например, лес, лужайка, пляж),
   5. материнский материал (подстилающая коренная порода, если вам это известно — может быть доступно обследование почвы округа, которое будет полезно здесь).
3. Возьмите образцы почвы на каждом участке.
   1. Попросите помощника держать трубку из ПВХ вертикально так, чтобы один конец твердо стоял на земле, где вы хотите взять образец почвы.
   2. Удерживайте деревянный брусок поверх трубы из ПВХ, чтобы распределить силу ударов молотка или киянки. (Держите пальцы подальше!)
   3. Прикрутите ПВХ-трубу к земле до тех пор, пока над поверхностью не останется около 6 дюймов. (В качестве альтернативы вы можете вынуть стержни из почвы на более мелкие куски, аккуратно собирая их по порядку.)
   4. Удерживая трубу прямо вверх и вниз, вращайте ее вперед и назад, чтобы ослабить трубу в отверстии.
   5. Вытяните трубу с образцом почвы внутри.
   6. Используйте 1-дюймовый дюбель, чтобы осторожно вытолкнуть образец грунта из трубы. Используйте бумажные тарелки или листы простой бумаги в качестве фона для исследования образцов почвы.
4. Определите почвенные горизонты. Используйте всю имеющуюся в вашем распоряжении информацию:
   1. цвет и текстура почвы,
   2. глубина корня,
   3. свидетельства червей и других почвенных организмов и т. Д.
   4. Это хорошее время, чтобы воспользоваться увеличительным стеклом!
5. С помощью тройников для гольфа или гвоздей (или маркеров на фоновой бумаге) отметьте глубину горизонта почвы.
6. Измерьте глубину горизонта (верх и низ каждого горизонта) и запишите их в свою таблицу данных (см. Пример).
7. Для каждого горизонта почвы используйте таблицу, чтобы определить структуру почвы и записать ее в таблицу данных (GLOBE, 2005a).
   1. С помощью кельмы или другого землеройного устройства удалите образец почвы с исследуемого горизонта.
   2. Осторожно возьмите образец в руку и внимательно посмотрите на почву, чтобы изучить ее структуру. Сейчас хорошее время, чтобы воспользоваться увеличительным стеклом!
   
   Шаг 7. Определение структуры почвы
   
8. Для каждого горизонта почвы определите цвет почвы, сопоставив его с образцами в книге цветов почвы (необязательно, но желательно) или используя описательные цветовые обозначения. Фотографии также будут полезны здесь для вашей витрины.
   1. Возьмите педа ( ped — это небольшой естественный агрегат почвы — другими словами, небольшой «комок» почвы) с исследуемого горизонта и отметьте, влажный он, сухой или влажный. Если он сухой, слегка смочите его водой из пульверизатора.
   2. Сломайте педаль и подержите ее рядом с таблицей цветов.
   3. Встаньте так, чтобы солнце было через плечо, так, чтобы солнечный свет освещал цветовую диаграмму и исследуемый образец почвы.
   4. Найдите цвет на таблице цветов, который наиболее точно соответствует цвету внутренней поверхности педа.
   5. Запишите цвет педа в таблицу данных в строке для соответствующего горизонта почвы. Иногда образец почвы может иметь более одного цвета. При необходимости запишите максимум два цвета и укажите (1) доминирующий (основной) цвет и (2) второстепенный (вторичный) цвет.
9. Для каждого горизонта почвы используйте таблицу Шаг 9, чтобы определить состав почвы (GLOBE, 2005a).
   1. Возьмите педаль из исследуемого горизонта почвы. Если почва очень сухая, смочите поверхность образца керна, брызнув на нее водой, а затем снимите педаль для определения консистенции.
   2. Удерживая педаль между большим и указательным пальцами, осторожно сожмите ее, пока она не выскочит или не развалится.
   3. Запишите полученные данные для каждого горизонта почвы в таблицу данных.
   
   

   Свободный: Вам сложно выбрать один пед, и конструкция разваливается, прежде чем вы с ней возитесь.Примечание: Грунты с однородной структурой всегда имеют рыхлую консистенцию.
   Рыхлый: Пед ломается при небольшом давлении.
   Фирма: Пед ломается, когда вы прикладываете большее давление, и педаль сжимает пальцы, прежде чем сломается.
   Чрезвычайно твердый: Пед нельзя раздавить пальцами (нужен молоток!)

   Шаг 9.Определение консистенции почвы
   
10. Для каждого горизонта почвы определите структуру почвы, используя инструкции и текстурный треугольник почвы (GLOBE, 2005a).
    Текстура почвы, шаг 1
    1. Положите немного земли с горизонта (размером с маленькое яйцо) в руку и используйте распылитель для увлажнения почвы. Дайте воде впитаться в почву, а затем втирайте ее между пальцами, пока она не станет полностью влажной. Когда почва станет влажной, попробуйте сформировать шар.
    2. Если почва образует шар, перейдите к Текстура почвы, шаг 2 .
    3. Если почва не образует шар, назовите ее песком . Текстура почвы завершена. Запишите текстуру этого горизонта в свою таблицу данных.
    Текстура почвы, Шаг 2
    1. Поместите комок земли между большим и указательным пальцами и осторожно надавите на него и сожмите его в ленту.
    2. Если вы можете сделать ленту длиннее 2.5 см, перейдите к Текстура почвы, Шаг 3 .
    3. Если лента разрывается до 2,5 см, назовите ее супесчаным песком . Текстура почвы завершена. Запишите текстуру этого горизонта в свою таблицу данных.
    Текстура почвы, Шаг 3
    1. Если почва:
       • очень липкий,
       • тяжело выжать,
       • пятнает ваши руки,
       • блестит при растирании,
       • образует длинную ленту (> 5 см) без разрывов,
       затем назовите его глина и перейдите к Текстура почвы, шаг 4 .
    2. В противном случае, если почва:
       • несколько липкий,
       • несколько сложно выжать,
       • не более чем слегка липкий,
       • образует ленту среднего размера (от 2 до 5 см) перед разрывом,
       затем назовите его суглинок и перейдите к Текстура почвы, шаг 4 .
    3. В противном случае, если почва:
       • гладкий,
       • легко отжимается,
       • не более чем слегка липкий,
       • образует короткую ленту (<2 см) перед разрывом,
       затем назовите его суглинком и перейдите к Текстура почвы, шаг 4 .
    Текстура почвы, Шаг 4
    1. Намочите небольшую щепотку земли на ладони и потрите ее указательным пальцем. Если почва:
       • Каждый раз, когда вы выдавливаете почву, становится очень песчанистой, перейдите к пункту b.
       • На ощупь очень гладкая, без ощущения песка, перейдите к c.
       • Ощущается лишь немного песком, перейдите к d.
         
    2. Добавьте к исходной классификации слово песчаный .
       • Если вы достигли этой точки, текстура почвы должна быть одной из следующих:
         • глина песчаная ,
         • супесчаный суглинок , или
         • супеси .
       • Текстура почвы завершена. Запишите текстуру этого горизонта в свою таблицу данных.
    3. К исходной классификации добавить слово ил или ил .
       • Если вы достигли этой точки, текстура почвы должна быть одной из следующих:
         • илистая глина ,
         • суглинок илистый , или
         • илистый суглинок .
       • Текстура почвы завершена. Запишите текстуру этого горизонта в свою таблицу данных.
    4. Оставьте исходную классификацию.
       • Если вы достигли этой точки, текстура почвы должна быть одной из следующих:
         • глина ,
         • суглинок , или
         • суглинок .
       • Текстура почвы завершена. Запишите текстуру этого горизонта в свою таблицу данных.
    
    Рис. 1. Текстурный треугольник почвы. На этой диаграмме показано приблизительное процентное содержание песка, ила и глины в почве в зависимости от того, как почва ощущается в ваших руках. См. Инструкции к шагу 10 выше.
    
11. Для каждого горизонта наблюдайте и записывайте, есть ли ни один , несколько или много скал.Используйте сито № 10, чтобы отсеять образец почвы от горизонта. Камни останутся в сите.
12. Для каждого горизонта наблюдайте и записывайте, есть ли нет , несколько или много корней. Используйте сито № 10, чтобы отсеять образец почвы от горизонта. Корни останутся в сите.
13. Для каждого горизонта почвы измерьте количество свободных карбонатов.
    1. Отложите часть почвы для теста на содержание свободных карбонатов.Не трогайте его голыми руками.
    2. С помощью пипетки (или одноразовой пипетки) добавьте несколько капель уксуса в образец почвы.
    3. Внимательно обратите внимание на наличие шипения (пузырей). Чем больше свободных карбонатов присутствует, тем сильнее будет шипение.
    4. Из ваших наблюдений запишите в таблицу данных одно из следующих обозначений:
       • Нет: если вы не наблюдаете никакой реакции, значит, в почве нет свободных карбонатов.
       • Незначительный: , если вы заметили очень слабое пузырение; это указывает на присутствие некоторых карбонатов.
       • Strong: , если есть сильная реакция (много и / или большие пузырьки), это указывает на присутствие большого количества карбонатов.
14. Сфотографируйте или нарисуйте свой почвенный профиль. Вот несколько советов, как получить хорошую фотографию.
    1. Используйте маркер и чистый лист бумаги, чтобы сделать знак, указывающий на это место. Сфотографируйте знак (подойдите достаточно близко, чтобы его можно было прочитать), чтобы знать, откуда взялись следующие изображения.
    2. Поместите рулетку или измерительную линейку, начиная с верхней части профиля почвы рядом с местом, где были отмечены горизонты.
    3. Когда солнце будет у вас за спиной, сфотографируйте профиль почвы так, чтобы были четко видны маркеры горизонта и их глубина (на рулетке или измерителе).
    4. Сделайте еще одну фотографию ландшафта вокруг места отбора проб.
15. Вот пример таблицы данных.

Наклон: 3 градуса
Пейзаж Положение: большой, ровный участок
Тип покрытия: трава
Землепользование: школьная территория
Основной материал: известняковая порода

Горизонт	Верх	низ	Структура	Цвет	Консистенция	Текстура	Скалы	Корни	Карбонаты
1	0 см	20 см	Гранулированный	10YR3 / 4	Рыхлое	Суглинок	Нет	Много	Нет
2	20 см	40 см	Блочный	7.5YR6 / 8	Рыхлое	Суглинок	Нет	Много	Нет
3	40 см	75 см	Блочный	5YR6 / 8	Фирма	Суглинок	Нет	Много	Нет
4	75 см	100 см	Призматический	5YR6 / 6	Чрезвычайно твердый	Глина	Нет	Немного	Нет

Интерпретация ваших данных

Как соотносятся профили почв на разных участках? Что они говорят вам о различиях в экологической истории разных участков?

Примечание: следующие предложения взяты из Протокола определения характеристик почв (GLOBE, 2005a).

• Почвенные горизонты. Маловероятно, что большое количество четко выраженных горизонтов будет обнаружено в очень молодых почвах (недавно отложенных или близко к коренным породам) или в очень высокоразвитых почвах (например, в тропических регионах). Больше горизонтов находится в умеренном климате под лесной растительностью.
• Цвет. Темно окрашенная почва обычно находится на поверхности, если не было интенсивного выщелачивания органического материала, например, в хвойном лесу, или если не произошло отложения, когда новый материнский материал отложился поверх уже разработанного профиля почвы.
• Текстура. В целом текстура почвы схожа по мере углубления в почву с постепенным увеличением содержания глины. Если есть очень резкое различие в текстуре (например, глинистая почва на очень песчаной почве), это также может быть признаком другого исходного материала из-за отложений. Это может произойти, если вы находитесь в районе рядом с ручьем, где часто бывает наводнение, или где деятельность человека нарушила почву и был добавлен залив .
• Структура. Зернистая структура обычно встречается там, где много корней. Почвы с большим количеством глины обычно имеют блочную или массивную структуру.
• Консистенция. Когда почва имеет однозернистую структуру, консистенция всегда рыхлая, а текстура обычно представляет собой песок или другую очень песчаную структуру, такую ​​как суглинистый песок. Проверка насыпной плотности почвы может служить проверкой ее консистенции, поскольку чем плотнее почва, тем более плотной будет консистенция.
• Корни. Насыпная плотность должна быть ниже, если в почве много корней, которые добавляют поровое пространство к горизонту.
• Карбонаты. Если присутствуют свободные карбонаты, pH должен быть 7 или выше, так как большое количество карбоната кальция снижает кислотность почвы и увеличивает pH.

.

Если вам нравится этот проект, возможно, вам понравятся следующие родственные карьеры:

.