Плывуны истинные и ложные
Плывуны — это насыщенные водой грунты, при вскрытии приобретающие свойства вязкой жидкости.
Они представляют собой большую опасность при выполнении строительных работ. Если плывуны вскрываются подземными выработками, то они сравнительно быстро заполняют её, а вышележащие массы начинают сдвигаться и тоже приходят в движение. В Ленинграде в 1974 г. при строительстве метро проходили подземную выработку в плывунах на глубине примерно 80 м после их замораживания. Однако на одном участке эти пески оказались не промороженными и образовался прорыв. Тысячи кубических метров плывунных грунтов быстро заполнили часть готовой выработки, а па поверхности произошло оседание пород с образованием мульды.
При строительстве Северо-Муйского тоннеля протяженностью 15,3 км было вскрыто несколько десятков разломов, заполненных дезинтегрированным до песка и глины грунтом. Обильно водонасыщенные грунты при вскрытии переходили в плывунное состояние. Наиболее опасными по стабильности перехода в плывунное состояние являлись нарушения, заполненные водопасыщенным грунтом песчано-глинистого состава с содержанием глинистых частиц 3-12% и более.
Установлено, что плывуны — это слабые, неустойчивые породы, требующие специальных методов ведения строительных работ и специальных мероприятий по обеспечению устойчивости сооружений.
В плывунное состояние могут переходить пески, супеси, лессы, суглинки, озерные илы, глины.
Таким образом, плывуны — это не какой-либо определенный тип горной породы, а особое состояние породы.
На практике чаще всего приходится иметь дело с плывунными песками и особенно с песками, содержащими некоторое количество коллоидных частиц. При всем многообразии гранулометрического состава плывунов для всех типов плывунных унтов характерно одно общее качество — частицы этих грунтов в силу различных причин при вскрытии горными выработ-1ми оказываются разделенными прослойками свободной воды, то обусловливает или полное исчезновение структурных связей, или уменьшение их настолько, что они не в состоянии противостоять тем напряжениям, которые приводят плывуны в движение.
Плывуны очень осложняют процесс проходки горных выработок и строительство сооружений. При проходке котлованов происходит обрушение их стенок, разжижение грунтов при сотрясении, выполаживание откосов, заплывание котлована грунтом. Так, например, при строительстве Химкинский плотины произошло оплывание супесей в котловане с образованием угла .Оплывание произошло в результате сотрясения от бетономешалки.
Значительные затруднения возникают и при вскрытии плывунов буровыми скважинами. В этом случае в обсадных трубах образуются «пробки» вследствие того, что плывуны из забоя нажины устремляются вверх по обсадной трубе, обволакивают буровой снаряд и происходит его «прихват».
Давление плывунов часто вызывает искривление стволов шахт, разрушает крепление подземных горных выработок.
Проявление плывунности грунтов может привести к деформации и даже разрушению сооружения. Примером может по служить строительство на Ленинских горах в Москве стометрового лыжного трамплина. Когда трамплин был уже построй строители приступили к срезке грунта в нижней части склона, которому нужно было придать кривизну, обеспечивающую безопасное приземление лыжников. Подрезкой были вскрыты плывунные грунты, устремившиеся в выемку так быстро, что рабочие не успели вывести из нее экскаватор.
Переход грунтов в плывунное состояние возможен при одновременном сочетании следующих четырех факторов:
— благоприятные условия залегания пород;
— наличие разностей напоров подземных вод;
— определенный состав пород;
— определенное состояние рыхлых пород.
Под благоприятными условиями залегания следует понимать обнаженность пород, вскрытых горными выработками, буровыми скважинами или какими-нибудь естественными процессам например, размывом. Если плывуны залегают глубоко и не вскрываются, то плывунность пород не проявляется. Очень часто при строительстве, опасаясь осложнений, сооружения проектируют таким образом, чтобы не вскрывать породы, которые могут перейти в плывунное состояние.
Наличие разности напоров подземных вод также может служить причиной перехода грунтов в плывунное состояние. Разность напоров во многих случаях зависит от геологического строения и геоморфологических условий местности. Следует также иметь в виду, что естественные гидрогеологические условия могут быть изменены в процессе строительства, и тогда устойчивые горные породы могут перейти в плывунное состояние. Так, например, при откачке воды из котлованов может возникнуть разность напоров, что может привести к переходу грунтов в плывунное состояние.
Классификация плывунов
Перечисленные грунты могут перейти в плывунное состояние при наличии избыточного увлажнения их. Анализ причин, которые вызывают переход грунтов в плывунное состояние, позволили А.Ф. Лебедеву подразделить плывуны на истинные ложные.
Истинные плывуны
Истинные плывуны. Группу истинных плывунов составляют рыхлые горные породы — глинистые пески, супеси, суглинки, глины. Они переходят в плывунное состояние не только под воздействием гидродинамического давления, но, главным образом, из-за наличия в их составе минеральных и органических коллоидов. Коллоиды присутствуют в форме коллоидно-дисперсных минералов типа глауконита и монтмориллонита, а также виде гидроокиси Al, Fe и органических соединений. Все они придают частицам плывунов подвижность и, включая большое количество воды, способствуют растяжению структурной сетки.
Это, в свою очередь, обусловливает уменьшение механическое сцепления между частицами. Вода, присутствующая в плывунных грунтах, находится в связанном состоянии, что затрудняет ее удаление.
Истинные плывуны обладают следующими особенностями:
1.Пористость 36-58%, коэффициент пористости 0,67-1,39.
2.Наличие органических и минеральных коллоидов.
3.Наличие частиц размером менее 5 мкм в количестве не менее 3%.
4.Величина максимальной молекулярной влагоемкости превышает 3%.
5.Присутствие коллоидов в составе истинных плывунов обусловливают слабую фильтрационную способность их. Коэффициент фильтрации для истинных плывунов не превышает см/с (0,9-9 см/сут). Чрезвычайно слабая водопроницаемость их и большая водоудерживающая способность исключает возможность осушения плывунов обычными способами.
6.Истинные плывуны обладают очень низким сопротивлением сдвигу. Предельное сдвигающее напряжение не превышает 0,005 МПа.
7.Влажность истинных плывунов близка к пределу текучести.
8.Угол естественного откоса изменяется от (3-4)° до (8-9)°.
9.Плотность истинных плывунов составляет 1,8-2,2 г/см3.
10.Истинные плывуны своеобразно ведут себя при забивке в них свай. При частых ударах небольшой силы плывун приходит в движение и свая легко погружается в грунт. После окончания забивки происходит остановка подвижек и свая приобрела большую несущую способность.
11.Кусочек плывуна, извлеченный из котлована, имеет вид слабовлажного грунта, вода из него не выступает, но если по нему похлопать ладонью, он расплывается и растекающиеся края, каплями падают с руки.
12.При высыхании истинные плывуны сильно цементируются вследствие склеивающего действия коллоидов.
Внешне истинные плывуны обнаруживаются по следующий характерным признакам:
— При взмучивании в дистиллированной воде истинный плывун образует суспензию, которая не осаждается в течение ряда месяцев.
— В истинных плывунах благодаря наличию коллоидных частиц вода в котлованах обычно мутная.
Ложные плывуны
Ложные или псевдоплывуны представляют собой преимущественно среднезернистые или тонкозернистые пески. Переход их в плывунное состояние происходит под влиянием гидродинамического давления потока подземных вод т.е. в результате наличия гидравлического градиента, возникающего при вскрытии выемки, котлована, траншеи, который, взвешивая частицы грунтов, устраняет трение между ними.
Признаки псевдоплывунов:
1.При взмучивании в дистиллированной воде ложный плывун образует суспензию, которая осветляется в десяти сантиметровом слое в течение 2-3 дней;
- В котлованах, вскрывающих ложные плывуны, вода прозрачная или слабо мутная, быстро светлеющая;
- Ложные плывуны сравнительно хорошо отдают воду, и при естественном или искусственном снижении гидравлического (напорного) градиента они легко переходят в устойчивое состояние.
что это такое, как с ним бороться и чем он грозит
Владельцы частных земельных участков постоянно возводят постройки, это может быть небольшой дачный домик, а может современный коттедж. В любом случае, для таких задач им необходима вода. И вот, при копании колодца, рабочие натыкаются на плавун.
Что за напасть такая, что делать если у вас просел грунт?
Многие, наверное, слышали страшилки о плывуне, что кольца уносило, копачей под землю затягивало…Ну такое возможно, если наткнуться на бурную подземную реку, в жизни немного проще.
Что такое плывун и чем он так опасен
Плывуны бывают двух видов, рассмотрим каждый, чтобы понять разницу.
Истинный – в почве, кроме песка, присутствуют частички глины и ила, именно они обволакивают частички песка, действуют как смазка. Такая масса лежит в неподвижном состоянии до тех пор, пока не меняется внутреннее подземное давление. Грунты, где преобладают истинные плывуны в составе имеют глину, песок, супесь, суглинки.
Когда копают колодец или копают траншеи под фундамент, всегда есть вероятность наткнуться на такого непрошеного подземного гостя.
У истинного плывуна очень низкая водоотдача из-за глины, поэтому колодец придется копать в другом месте. Вода будет выглядеть как глиняно-песчаный раствор.
Чем же опасен истинный плывун:
- под его воздействием возможна разгерметизация швов колодца
- вода становиться непригодной для питья
- также она не пригодна для технических целей
- возможен сдвиг колец
- вокруг колодца проседает грунт
- плывун под домом может привести к трещинам стен, фундамента
Ложный – такой вид не такой опасный, в его составе много песка и воды. Чтобы заставить его двигаться, необходимо создать гидравлическое давление. Если на вашем пути повстречался данный вид, это не так печально, как с первый вариант. Поскольку в его составе превалируют песчанные массы, такой пласт почвы весьма богат влагой. Этот факт усложняет процесс копки и создаст дополнительные трудности в процессе эксплуатации.
Подобные прослойки встречаются в различных почвах, независимо от континента. Ученые до сих пор спорят на эту тему, причину возникновения не знает никто. В почвах происходят так называемые процессы водонасыщения, которые и являются по сути, плывунами. Наши почвы постепенно замываются плывунами, что приводит к ухудшению водоснабжения.
Как определить плывун на участке
Ответить на данный вопрос можно только в процессе копки. При проведении земляных работ возможно быстрое наполнение влагой траншеи или шурфа, проседание грунта, обвал шахты. Пока плывун герметично находится в почве, он не производит никаких действий. Как только человек нарушает его изоляцию, из него исходит вода, над ним начинает проседать почва.
Правильным решением будет проведение геодезической экспертизы, однако стоимость данной услуги не всем по карману.
Если есть соседи, можно познакомившись, расспросить их о данной проблеме, какой у них колодец, какой фундамент, глубина…
Как осушить плывун
Однако, современные методы строительства основаны на научных разработках, позволяют в большинстве случаев, не уходить с выбранного участка.
При копке колодцев, когда плывун в скважине, необходимо пройти его как можно быстрей и поглубже пройти этот слой. В этом случае, необходимо соблюсти некоторые меры безопасности:
- копать нельзя самому, наверху должен находится напарник со страховочным тросом, который в случае опасности, сразу вытянет человека, плывун может прийти в действие внезапно;
- стенки колодца необходимо сразу укреплять, а еще лучше, сразу копать в кольцах, хоть это и неудобно, толщина кольца уменьшает внутреннее пространство.
Невыполнение элементарных требований может привести даже к человеческим жертвам. Плывун – это как резиновый шарик с водой и при неаккуратным обращении с ним, он в считанные секунды вырывается на поверхность, заливая все вокруг глинистой грязной массой. Поток грязного песка сложно остановить, а затем и вычистить.
Поведение разбуженного и сердитого плывуна невозможно предсказать, он может быть чрезвычайно мощным и агрессивным, его сила даже кольцо может унести. В случае попадания на ложный мощный плывун, сильная выкачка воды не всегда помогает. При этом может весьма просесть грунт, его просто вымоет вода с песком.
Осушить плывун можно путем установки дренажной системы для отвода лишней водной массы. Однако, такой метод приемлем на небольшой глубине залегания плывуна. Водоотводная система делается ниже проблемного пласта почвы, за ней необходимо наблюдать все время.
Чтобы плывун остановить, необходимо максимально быстро отсечь его путем монтажа металлических щитов на стенках шахты в неспокойном месте.
Опытные специалисты знают, что в зимний период активность плывуна значительно ниже, если он на небольшой глубине.
В случаях, когда нет возможности осушить активный пласт, необходимо выбрать правильный вариант устройства подземной части, который сведет к минимуму контакт с ним.
Типы фундаментов для строительства на плывуне
Если вы узнали, что плывун на участке есть, не отчаивайтесь – есть несколько проверенных вариантов для строительства. Рассмотрим их:
- если глубина активного слоя ниже уровня промерзания, можно использовать мелкозаглубленный ленточный фундамент;
- фундамент свайного типа подойдет там, где после плывуна залегает устойчивый грунт и нет подвижек почвы, подземных толчков. Такой вид фундамента базируется на сваях, которые установлены ниже плывуна;
- плитный фундамент является наиболее правильным решением, если плотные, устойчивый слой почвы находится на большой глубине, свыше 6 метров. Но при условии нахождения плывуна близко к поверхности;
- во всех случаях, делать максимально возможную отмостку вокруг дома.
При возведении фундамента на плывуне не стоит пользоваться тяжелыми тракторами, не создавать тем самым лишнее давление на подвижной пласт.
Траншеи, как правило, копают вручную; хотя предпочтительным вариантом является свайный фундамент, здесь меньше земляных работ.
В составе воды в плывуне много глинистых взвесей, поэтому, грунт пучинистый. Исходя из этого, сезонные деформации будут обязательно себя проявлять. Стальной усиленный каркас, вмонтированный в фундамент, нивелирует подвижки грунта и предотвратит его растрескивание.
При копке траншеи, важно знать, что плывун не обладает прочностью, поэтому, давление на него должно быть минимальным. В связи с этим, траншеи должны быть широкими. Идеально было бы установка бетонной подземной плиты на весь периметр дома, но материально это не каждому по плечу.
Монолитная бетонная лента заливается по верху гидроизоляции на усыпанный слой песчано-гравийной подушки. Такой слой должен быть не менее 40 см и быть максимально равномерно уложенным. Широкая отмостка будет отводить влагу от фундамента, которой в недрах и так предостаточно.
Если плывун в колодце
Прежде всего необходимо осмотреть погружной насос на предмет его заиливания поступающей суспензией. Если такое произошло, его обязательно необходимо промыть. Также важно прочистить трубы от колодца к дому, иначе возможное попадание глины в систему приведет к порче оборудования.
Если донный фильтр состоит из щебня крупных фракций, необходимо сверху насыпать слой чистого щебня более мелкой фракции толщиной 20 – 30 см.
Иногда, чтобы спасти колодец, требуется монтаж специальных стальных щитов – колец, которые монтируются на швы между кольцами на анкерах из нержавеющей стали. Стык должен быть обмазан специальным герметиком на битумной основе.
Такая защита предотвратит просачивание в скважину нежелательных глинистых примесей, вода будет максимально чистой и пригодной для всех случаев.
Такой вариант требует умения и знания, поэтому лучше привлечь к этому специалистов в этой области. Материально это все равно дешевле, чем устанавливать в подвале специальные системы по очистке воды. Нужен обязательно теплый и большой подвал, где размещают две емкости для воды и отдельно для грязи.
Изучение выбранного участка перед началом земляных работ позволит избежать сюрпризов и неожиданностей. Если обнаружился плывун, по возможности, его лучше обойти. Размеры плывуна составляют от двух до десяти метров по периметру.
Также не лишним будет проконсультироваться с мастерами в этом деле.
Что такое плывун? Уникальные подземные фото
Давно хотел написать пост про плывун и наглядно на фотографиях и картинках показать, что это такое.
Я уже немного писал об этом в своем посте про скважину-иглу. Здесь немного дополню.Итак на участке под землей с уровня где-то 3-3.5 метра и до глубины 10 метров расположен водонасыщенный песок — плывун.
Мы пробовали сделать скважину обычным способом — сделали разборный бур из нескольких секций и начали бурить.
Для удобства мы установили треногу.
До глубины 3 метра все шло хорошо. Затем начались проблемы с плывуном. Сколько мы не вынимали песка, глубина погружения бура практически не менялась. Это обычное явление на плывунах.
В песке под землей образуется полость
пустоты с водой. Эта полость растет в ширину и практически не углубляется. Так можно вычерпать хоть несколько тонн песка, пока не образуется подземная пещера и грунт сверху не провалится вниз. 🙂Вот как выглядит такой процесс на схеме:
Схема образования полости при бурении плывуна
А вот как это выглядит в реальности. Выкладываю уникальные подземные фото плывуна и образовавшейся в результате бурения полости. Мы опускали фотоаппарат на веревке в скважину.
Первое фото на глубине примерно 3.5 метра в переходном слое между глиной и песком. Т.е. там где нормальная скважина переходит в пустотную полость.
Переход между глиной и плывуном
Следующие два фото сняты ниже — на глубине около 4-х метров.
На этом уровне видна шарообразная полость заполненная на половину водой. Из-за таких полостей бывают провалы грунта над плывунами.
Также видны корни растений повисшие в пустоте. Оказалось, что многие травы дорастают корнями до 4 метров! Мы не ожидали, если честно.
Вот так обваливается песок в плывуне. Бурить обычным способом бесполезно. Просто будем увеличивать подземную пещеру. 🙂
Подземная полость в плывуне
Корни растений свисают в полость от плывуна
Чтобы решить такую проблему нужно применять обсадную трубу. Которая не даст песку обваливаться, и бур пойдет потихоньку вниз. Полости при этом не будет. Обсадную трубу нужно периодически забивать все глубже и глубже. На рисунке я пририсовал обсадную трубу красным цветом.
Бурение плывуна с обсадной трубой
Так мы и сделали. Опустили в скважину обсадную трубу.
Затем мы стали бурить внутри обсадной трубы и пробовать просаживать ее все глубже и глубже, периодически выкачивая песок с водой вибрационным насосом Ручеек.
Вибронасос для прокачки плывуна
Мы по неопытности совершили три ошибки:
- Обсадную трубу надо брать железную. Мы взяли пластиковую, которая при забивании аммортизирует и не идет в глубь. Кроме того, у пластиковой трубы толще стенки. Это тоже не на пользу.
- В обсадной трубе не должно быть отверстий. У нашей же трубы было очень много насверленных дырок. Так как взяли в качестве обсадной трубы то, что было под рукой.
- Воду из скважины выкачивать нельзя. При этом увеличивается внешнее сдавливание песком обсадной трубы и ее трудно забивать глубже. Можно даже сказать больше — лучше заливать внутрь обсадной трубы воду или глинистый раствор, тем самым создавая давление внутри ствола обсадной и помогая продвигать ее все ниже и ниже.
Ну и напоследок схема установки нашей скважины-иглы со всеми подземными слоями. Надеюсь кому-то мой пост был интересен. Буду и дальше делиться опытом.
Почитайте также, как я пробовал очищать воду от железа с помощью белизны.
Фундамент на плывуне – в чем опасность, способы борьбы, особенности возведения
Наличие плывуна в составе грунтовых слоев осложняет возведение подземной части строения, а нередко способствует признанию участка непригодным для строительства. Но современные технологии позволяют справляться с особыми геологическими условиями и устанавливать фундамент на плывуне. Существует несколько вариантов устройства основания дома на неустойчивых грунтах. Их выбор обусловливается отметкой залегания плывуна относительно нулевого уровня, а также его толщиной.
Чем опасен плывун
Плывун является герметичным пластом, состоящим из водонасыщенного песчаного или супесчаного грунта, находящегося под давлением. Он имеет вязкую полужидкую консистенцию. Сам по себе такой слой не коварен, но при малейшем нарушении целостности плывуна, водная масса под напором начинает прорываться через вскрытие, вынося с собой песок и другие грунтовые частицы. В результате происходит:
- изменение гидрогеологического режима на участке;
- снижение несущей способности расположенных над плывуном грунтов;
- неравномерная осадка поверхности почвы;
- деформация сооружений, расположенных в непосредственной близости;
- разрушение инженерных коммуникаций.
Кроме того, плывуны, насыщенные глинистыми частицами, опасны в период промерзания грунта, так как подвергаются сильному пучению. Данный факт должен учитываться в проектной документации.
Основной трудностью возведения фундамента на плывуне является обеспечение невозможности оголения и повреждения монолитности водонасыщенного пласта.
В процессе проектирования и строительства дома на неустойчивых грунтах требуется принимать меры, связанные с нивелированием несущей способности земляных слоев. Необходимо помнить, что игнорирование предложенных проектировщиками мероприятий может привести к печальным последствиям, начиная от перекоса проемов и заканчивая серьезными просадками и разрушениями.
Способы борьбы
Осушить плывун в грунте под силу дренажной системе, расположенной ниже уровня залегания проблемного пласта. В дальнейшем она способна предотвратить его повторное появление, но для правильного функционирования дренажа потребуется систематическое проведение ревизионных проверок.
При глубоком расположении плывуна проложить дренажную систему бывает либо слишком сложно, либо материально невыгодно, какой бы совершенной она ни была, поэтому большее внимание уделяют выбору типа фундамента. При невозможности выполнения осушения, требуется остановиться на таком варианте устройства подземной части, который не допустит ее контакта с плывуном. В крайнем случае, сведет его к минимуму.
- Мелкозаглубленный ленточный фундамент подойдет для грунтовых условий с залеганием плывуна ниже отметки промерзания грунта.
- Свайный фундамент устраивается при расположении проблемного пласта небольшой толщины в пределах 0,5-1м от поверхности почвы в том случае, если под ним находятся устойчивые грунты, способные выдержать вертикальные нагрузки от будущего строения. Смысл заключается в прохождении сваями слабого слоя и их опоре на твердое основание.
- Плитный фундамент зарекомендовал себя с положительной стороны в ситуациях, когда плотные грунты располагаются на большой глубине (более 6 метров), а плывун – на малой (около 1-1,5м).
При высоком уровне грунтовых вод и близком от поверхности земли расположении плывуна, нередко рассматриваются варианты предварительного возведения на строительной площадке насыпи из непучинистых грунтов. Трамбовка песчано-гравийных слоев, в этом случае, должна производиться без привлечения тяжелой техники, так как усиленные нагрузки оказывают на плывуны негативное воздействие.
Грунтовые условия строительной площадки определяют путем геологических исследований. При этом уточняют уровень подземных вод, глубину расположения плывуна и его толщину. О возможном расположении на участке проблемного грунта могут рассказать соседи, уже построившие дом. Но если таковых не найдется, следует попробовать самостоятельно определить его наличие или отсутствие.
Вероятность обнаружения плывунов в низинах, на ранее заболоченных участках или в местах, где был хотя бы маленький водоем, довольно высока.
Узнать о проблемном слое можно, выкопав шурф или пробурив скважину на площадке застройки на глубину более нормативного показателя промерзания грунта в данном регионе. Если выемка заполнится жидким песком, а ее стенки оплывут, то вполне можно утверждать о том, что плывун на участке присутствует. Для определения толщины пласта следует вызвать специалистов, так как самостоятельно узнать, насколько он заглублен, не получится.
Особенности устройства фундамента на плывуне
Чтобы верно возвести фундамент на плывуне своими руками, потребуется выполнить определенные правила, рекомендованные специалистами. Приведем наиболее значимые из них.
Для земляных работ не следует привлекать тяжелую строительную технику, поэтому траншеи для монолитных лент и плит придется копать вручную. В связи с данным обстоятельством, застройщики отдают предпочтение свайным конструкциям, исключающим большой объем работ.
Наличие в плывунах воды и глинистых частиц подразумевает, что грунт является пучинистым. Вне зависимости от его глубины залегания, сезонные деформации почвенных слоев будут проявлять себя в той или иной мере. Нивелировать нагрузки поможет усиленный арматурный каркас, установленный в теле фундамента или ростверка.
Чем шире будет фундаментное основание, тем меньшее давление оно станет оказывать на грунт. Если посмотреть на проблему плывуна с позиции оптимального распределения нагрузок от здания, то в качестве его подземной части правильнее было бы выбрать монолитную плиту, очертания которой совпадают с габаритами дома в плане. Но данный вариант фундамента далеко не всегда экономически оправдывается. Что касается ленточной конструкции, то она потребует как можно большей ширины.
Плывуны не имеют достаточной жесткости, поэтому давление на них должно быть максимально снижено.
Выкапывать траншеи следует аккуратно во избежание вскрытия плывуна. При нарушении целостности может произойти прорыв текучего песка наружу, а как результат – смещение слоев грунта и просадка почвенных слоев. Подобная ситуация чревата появлением деформаций в несущих конструкциях близлежащих строений и возникновением аварийных ситуаций на действующих инженерных трубопроводах. Не стоит забывать о том, что любые земляные выемки должны располагаться выше уровня расположения плывуна. От этого правила отступать запрещается.
Монолитную ленту и плиту следует заливать бетоном по песчано-гравийной подушке, уложенной поверх гидроизоляции. Толщина подстилающего слоя должна быть в пределах 35…40см. По периметру готового фундамента в обязательном порядке необходимо будет выполнить широкую отмостку, способную защитить подземную конструкцию от увлажнения путем организованного отвода атмосферных осадков.
Меры безопасности
Халатное отношение к технике безопасности при работе на участке, где в толще грунта присутствуют плывуны, может привести к трагедии. Если случайно вскрытый пласт водонасыщенного песка прорвется под напором в котлован, то затопит его в считанные минуты. Плывун похож на воздушный шарик, заполненный водой, который в герметичном состоянии не опасен, а при разрыве – бесконтролен. От потока вязкого песка будет сложно укрыться, а удалить его из выемки окажется трудно осуществимой задачей. Поэтому стоит заранее предпринять меры предосторожности и максимальной безопасности. Для этого потребуется:
- укрепить откосы котлована или траншеи деревянными щитами;
- установить в определенном месте лестницу для возможности быстрого подъема на бровку выемки в случае прорыва жидкой массы;
- оставить одного из работников наверху для визуального контроля за площадкой и оказания помощи в случае необходимости;
- соблюдать общие правила и технологию устройства фундаментов на проблемных грунтах.
Тщательное обследование состава грунта на застраиваемом участке поможет вовремя принять правильное решение по выбору фундамента и оградит от возможных проблем впоследствии. Не следует забывать, что только фактические исследования дают правдивую информацию о грунтовых условиях, учитывая которые, специалисты найдут оптимальный и экономически обоснованный вариант надежного основания для дома.
Чем опасен плывун и как от него избавиться?
Какой бы чистой вода ни была, пить её, поскрипывая песком на зубах, не очень приятно. Проблему создаёт плывун, проходящий через колодец. Плывун – это слой грунта, насыщенный водой. Часто его путают с водоносным горизонтом, однако истинное происхождение плывунов учёным пока не известно.
В состоянии покоя плывун находится под давлением, поэтому стоит на одном месте. Как только грунт испытывает деформацию или давление, плывун приходит в активное движение.
При деформации грунта плывун переходит в активное состояние
Виды плывунов
Различают два вида плывунов: истинный и ложный. Истинный плывун содержит частички глины, которые склеивают песок. Получившиеся образования движутся в водоносном слое, создавая проблемы для колодцев. Ложный плывун – удача для владельца участка. Плывун содержит только смесь из песка и воды. Песок хорошо отдаёт воду, поэтому не доставляет проблем при строительстве и эксплуатации колодца.
Чем опасен плывун?
— он содержит воду с примесями песка и других веществ, содержащихся в грунте – жидкость становится непригодной для питья;
— может привести к сдвигу колец колодца или его разрушению;
— разгерметизирует колодец;
— грунт вокруг колодца может проседать.
Обычно о плывуне узнают ещё при раскопке ямы для колодца. Первый признак – появление воды на уровне до 1 метра. Если проблему не замечать, то при эксплуатации колодца могут возникнуть следующие проблемы: необходимость частой очистки колодца, его разрушение изнутри или и вовсе уход воды.
Если у вас ограничена площадь для выбора места под колодец, то нельзя исключать его строительства на месте плывуна
Так делают многие. Только приготовьтесь к тому, чтобы решать дополнительные проблемы.
Как обойти плывун?
Колодец на плывуне можно построить, используя следующие методы:
1. Ударно-канатный способ. Он заключается в бурении скважины ударным станком внутри металлической трубы. Используя этот метод нужно знать, что он затрудняет установку дна обсадной колонны.
2. Абиссинский колодец. Здесь всё просто: металлическая труба диаметров в 2,5 сантиметра вбивается в землю ручным способом на глубину до 20 метров, а сверху ставится насос.
3. Плотное скрепление колец колодца так, чтобы не было стыков, через которые может просочиться вода.
Также эксперты рекомендуют следующие советы по прохождению плывуна:
— при строительстве колодца не выкачивайте очень много воды, поскольку пустота тут же будет заполняться суспензией;
— если используете бур, то старайтесь быстро заполнять колодец водой, не давая при этом смещать гидравлическое равновесие, которое будет вытягивать песок вверх колодца;
— устанавливайте фильтры только на водоносный горизонт.
— с плывунами хорошо могут бороться специальные замораживающие растворы, которые закрепляют песок, отводя от него жидкость.
Что точно не нужно делать, так это пытаться вычерпать всю мутную воду из колодца. Чистая вода появится на небольшое количество времени, затем будет снова суспензия и ил. Также вряд ли поможет углубление колодца. Воды под плывуном может не быть – потом в результате рытья можно получить лишь жёлтый песок.
Как видно, плывун доставляет много проблем для владельца участка, однако все они решаемы в короткие сроки.
Как нужно строить на плывуне?
Плывун – грунт в виде песка и супеси, насыщенный водой. При обработке или рытье котлованов на плывуне происходит разжижение грунта.
В естественных условиях плывун герметичен, а частицы песка, насыщенные жидкостью, находятся под давлением.
Плывуны могут встречаться повсеместно, но чаще бывают на болотистой местности. Строить на плывуне непросто, этот вид грунта относится к одним из самых проблемных.
Грунт плывуна не отдаёт воду. При малейшем воздействии начинает расплываться и течь. В зимнее время года плывуны подвержены сильному морозному пучению. Опасность плывуна заключается в том, что если нарушить его целостность и вырыть котлован, то он начинает разрушаться, со стенок сыпется песок. Уровень воды и песка, не смотря на углубление, все время поднимается.
Здание, построенное на плывуне, может затянуть в нижние слои почвы. Стены дома лопаются от собственного веса, а фундамент разрушается.
Чтобы успешно построить здание на плывуне, необходимо соблюдать ряд технических особенностей.
Технология строительства здания на плывуне
При выборе фундамента, на который будет опираться всё строение, учитывают глубину залегания плывуна и его толщину.
При обустройстве фундамента на плывуне помните о следующих моментах:
- Нежелательно использовать тяжёлую строительную технику, чтобы не повредить целостность грунта и не затопить траншею.
- Земляные работы не должно затрагивать проблемный слой.
- Фундамент должен быть максимально широким. В случае использования ленточного фундамента увеличивается ширина ленты до максимально возможной величины.
- При обустройстве основания обязательным этапом будет выполнение дренажа на участке застройки.
- Устройство любого фундамента, исключая свайный тип, проходит на песчано–гравийной подушке.
- Из-за сильного пучения плывунов, в фундамент встраивают усиленный арматурный пояс.
Для строительства здания на плывуне, применяют следующие типы фундамента:
- Ленточный.
- Свайный.
- Плитный монолит.
При залегании плывуна на уровне 1 метра, а устойчивого грунта на глубине 3 — 5 метров, в качестве основы под дом выполняют свайный фундамент с ростверком из монолита.
Ленточный мелкозаглубленный фундамент применяют при нахождении плывучей прослойки от нулевого уровня не ниже трёх метров.
Монолитная плита используется при залегании неустойчивого грунта на уровне 1 метра, при этом устойчивое основание должно достигать 5 метров.
Узнать самостоятельно глубину плывучего и устойчивого основания затруднительно, воспользуйтесь профессиональной помощью строителей.
Поэтапная постройка фундамента на плывучем грунте
Перед заложением фундамента нужно бурить скважину и брать пробы грунта, чтобы определить тип плывучего слоя. От величины песчаных фрагментов зависит степень плывучести.
Когда траншея для фундамента готова, излишки воды удаляют насосом и прокладывают дренажный слой. На дренаж укладывают гидроизоляцию. Далее заливают бетонный слой, грунт в дальнейшем не размокает и не рушится при строительстве.
В течение 3 – 5 дней бетон застывает, после чего переходят к следующим этапам строительства.
Свайный фундамент используют только тогда, когда известна точная глубина залегания плывуна. Основание фундамента размещают ниже расположения плывуна в устойчивом слое. Для укрепления свай проводят обвязку ростверка железобетонными столбами.
Монолитный фундамент конструируют при строительстве здания из кирпича и камня. Перед закладкой основания определяют толщину бетонной заливки. Для каждого строения она индивидуальна. Оптимальная ширина монолита для плывуна не должна быть тоньше 35 мм. В монолитном основании используют усиленный арматурный каркас с сечением прутьев от 12 до 16 мм.
Монолитный фундамент следует заливать за один раз, без перерывов, чтобы избежать крошения плиты в будущем.
Утепление фундамента на плывуне
Утепление фундамента позволяет защитить фундамент от воздействия низких температур и исключит промерзание. Наружное утепление предотвратит попадание грунтовых вод и осадков.
Утепление бетона снаружи улучшит его качества и сохранит конструкцию на длительный период.
Для утепления используют пенополистирол, пенопласт. Его размещают на фундаменте и закрепляют строительной мастикой.
Утепление пенополиуретаном проводится при помощи напыления вещества, которое превращается в пену. Данный вид утеплителя самый оптимальный, так как удерживает тепло в 3 раза лучше и наносится за один день.
Плывуны приносят много проблем в строительстве. Если нарушить плывучее основание, то потоки воды заполнят траншею, а грунт расплывется. Из такого участка тяжело убрать строительную технику. Поэтому перед заложением фундамента грунт тщательно исследуют на толщину устойчивого основания и плывучей части, чтобы избежать проблем с заложением фундамента.
Плывун в колодце — как избавиться от проблемы?
Плывуном называют переувлажненную динамическую массу, которая состоит из частиц глины, песка и фрагментов других пород. Поскольку плывуны могут находиться на разных глубинах, заранее обозначить место их залегания бывает сложно. При обустройстве гидротехнического сооружения опасность такой массы определяется ее высокой подвижностью под давлением воды, что может привести к скорому разрушению стен резервуара, проседанию почвы, ухудшению качества воды в колодце.
Плывун в колодце.Опасности плывунов
Негативное воздействие грунта, состоящего из сжиженных глиняных и песчаных масс, не ограничивается лишь проблемами копки на плывуне. Подвижность подземных слоев способна привести к сдвигу бетонных колец при дальнейшей эксплуатации водного источника и его разрушению.
Большинство плывунов залегает на глубине от 1,5 до 10 м. На наличие таких подвижных переувлажненных подземных масс влияют различные факторы. Если в окрестностях участка есть овраги, искусственные котлованы или провалы грунта, вероятность возникновения плывунов возрастает. При этом они могут долгое время оставаться неподвижными и начинать движение лишь под воздействием влаги.
Также на появление плывунов влияет наличие в грунте песка мелкой или крупной фракции. При высоком уровне подземных вод опасность их возникновения тоже увеличивается.
Владелец колодца на плывуне может столкнуться с различными неприятными последствиями этого явления:
- недостаточная фильтрация воды;
- пучение грунта при отрицательных температурах;
- снижение дебита гидротехнического сооружения или полное исчезновение водоносного слоя;
- разрушение шахты резервуара.
Разновидности плывунов
Выделяют 2 разновидности «плавающих» грунтов, перенасыщенных влагой.
- Ложные плывуны — это слой мелкозернистого песка, перенасыщенный влагой. Ложный «плавающий» грунт, если он попался при бурении колодца, не становится препятствием при сооружении резервуара. Пройти его бывает несложно, и обнаружение такого подвижного слоя грунта не влечет опасных последствий для последующей эксплуатации колодца.
- Истинные плывуны могут иметь толщину от 3,5 до 10 м. Они состоят из смеси песка, глины, коллоидных частиц, фрагментов других пород и воды. Переувлажняясь, мелкий песок и глина выполняют роль смазки для более крупных частиц грунта. Из-за большого количества влаги истинный плывун сильно пучится, а при высыхании становится чрезмерно пластичным. Такой «плавающий» слой снижает дебит гидротехнического сооружения, усложняя не только обустройство колодца, но и его дальнейшую эксплуатацию. Избавиться от него оказывается невозможно.
Эффективные способы преодоления плывуна
Если плывун в колодце небольшой толщины, можно воспользоваться технологией углубления гидротехнического сооружения на несколько бетонных колец. Для этого из шахты резервуара удаляют лишний грунт, что позволяет бетонным элементам просесть под собственной тяжестью на необходимую глубину. Чтобы обезопасить колодец, эти работы рекомендуется выполнять вручную, так как при использовании грязевого насоса повышается опасность обвала шахты.
При обнаружении плывуна на этапе обустройства колодца необходимо сразу скрепить нижние бетонные кольца скобами. Эта дополнительная операция позволит избежать в будущем смещения колец или разрывов между ними. Если в выкопанном колодце обнаружился плывун, его можно придавить донным фильтром. Это позволит избежать намывания мелких частиц в резервуар.
Когда плывун в колодце активен, бороться с ним локальными мерами не удается, а перенести гидротехническое сооружение на другой участок невозможно, следует выполнить более сложные, но эффективные работы.
Укрепление бетонных колец.Проведение фиксации бетонных колец позволяет создать монолитную бетонную конструкцию внутри колодезной шахты. Это повысит ее устойчивость к воздействию «подвижного» грунта и предотвратит смещение отдельных бетонных элементов в основании гидротехнического сооружения.
Обустройство абиссинской скважины подразумевает углубление металлической трубы, диаметр которой составляет 250 мм, в грунт на глубину 18-20 м. Прохождение рытья в этом случае не зависит от подвижности грунта. Труба способна выдерживать давление в подвижном подземном слое, при этом плывун не будет засорять новый водоносный резервуар. Однако абиссинский источник невозможно оснастить насосом большой мощности, поэтому выкачивание воды осуществляется вручную.
Эффективная очистка колодца
Если обнаружился плывун в колодце, что делать для остановки намывания на дне сооружения песчаного слоя, подскажет проведение регулярных очистных мероприятий. Тогда намываемый слой грунта не лишит резервуар доступа к водоносному слою.
При выполнении чистки необходимо соблюдать некоторые правила:
- извлекать за один раз небольшое количество намываемого песка и глины, чтобы избежать обрушения грунта;
- выполнять очистные работы в сухое время года;
- обустраивать на дне очищенного колодца дополнительный донный фильтр.
Результатом чистки резервуара часто становится появление в воде взвеси мелких песчаных частиц. Мутная вода непригодна для употребления в пищу. Ускорить ее очищение позволит установка деревянного фильтра из досок влагостойких пород древесины. Такой фильтр погружается на дно колодезной шахты. Он может иметь форму щита либо цилиндра, в котором проделаны отверстия для подачи воды.
Деревянный фильтр для колодца.Установка донного фильтра производится в несколько этапов:
- Удаляется 0,35 м песчаного слоя со дна шахты резервуара.
- Выполняется засыпка галечной либо гравийной подушки. Ее толщина может достигать 0,5 м.
- Деревянный фильтр опускается на дно сооружения, где закрепляется на нижнем бетонном кольце.
- Расстояние, образовавшееся между деревянным щитом в колодец и стенками бетонного кольца, заполняется битым кирпичом, после чего заливается бетонной смесью.
Сооружение такой конструкции в колодце позволит поднимать на поверхность воду, чистую от примесей песка.
Профилактические мероприятия при эксплуатации колодца
Профилактические меры призваны увеличить срок эксплуатации колодца и улучшить качество воды, которое с появлением подвижных слоев грунта может ухудшиться.
- В процессе эксплуатации резервуара нельзя полностью опустошать его шахту. Это правило действует и при чистке колодца. Отсутствие воды в сооружении может спровоцировать образование плывуна.
- Необходимо следить за целостностью фильтрующих сооружений на дне колодезной шахты. Если обнаружено их повреждение или выход из строя, необходимо провести своевременный ремонт либо замену.
- При обустройстве фильтра донной очистки следует выровнять его по уровню водоносного пласта.
- За счет монтажа донного деревянного щита из доски со шпунтом можно избежать появление плывуна в колодце.
- Проводить комплексное очищение колодца необходимо 1 раз в 5 лет. В процессе очистки резервуара проводится полная замена фильтров.
Соблюдение этих простых, но необходимых мер профилактики позволит продлить эксплуатацию колодца и избежать неприятных последствий воздействия на резервуар «подвижного» грунта.
Зыбучие пески — механизм возникновения и меры профилактики
🕑 Время чтения: 1 минута
Зыбучие пески — это всплытие частиц несвязного грунта, например мелкого гравия и песка, из-за вертикального восходящего фильтрационного потока. Когда происходит кипение песка, несущая способность и сопротивление сдвигу несвязного грунта снижаются, и становится очевидным взбалтывание частиц грунта.
Зыбучие пески — это не тип грунта, а состояние потока, которое встречается в несвязных грунтах.Фактически, состояние кипения может возникнуть, когда раскопки ведутся ниже уровня грунтовых вод и вода откачивается из котлована, чтобы сохранить территорию свободной от воды.
Как возникает состояние зыбучих песков?
Зыбучие пески возникают, когда просачивающееся давление, действующее в направлении вверх, преодолевает давление в направлении вниз из-за веса грунта под водой, и песчинки раздвигаются. В результате почва не может выдерживать нагрузку.
Грунт, находящийся в состоянии зыбучих песков, теряет прочность на сдвиг и несущую способность.Прочность несвязного грунта на сдвиг зависит от действующего напряжения. Прочность на сдвиг определяется по формуле:
Эффективное напряжение определяется следующим выражением:
Рис. 1: Состояние быстрого пескаТерминология уравнения 2 поясняется и проиллюстрирована на рис. 2. Подстановка компонентов уравнения 2 приводит к следующим выражениям:
Итак, уравнение 5 можно выразить следующим образом:
Подстановка значение массы погруженной единицы по паросодержанию:
Принимая G = 2.67 и e = 0,67, результат уравнения 9 равен единице.
Таким образом, эффективное напряжение становится равным нулю для грунта с вышеуказанными значениями G и e, когда гидравлический градиент «i» равен единице, т.е. напор, вызывающий поток, равен длине образца.
Если критический градиент превышает, почва движется вверх, и поверхность почвы кажется кипящей. Быстрое состояние также известно как состояние кипения. На этом этапе происходит сильное и видимое перемешивание частиц.Разряд внезапно увеличивается из-за увеличения коэффициента проницаемости, произошедшего в процессе. Если на поверхность почвы положить какой-либо груз, он опускается вниз. Почва ведет себя как жидкость, не имеющая сопротивления сдвигу.
Зыбучие пески не выдерживают веса человека или животного и ведут себя как жидкость, удельный вес которой примерно в два раза больше веса воды. Человек может легко плавать в нем, так как примерно треть его тела не покрыта зыбучими песками. Однако зыбучие пески очень вязкие, и движение в них потребует больших усилий и энергии.Человек может умереть от утопления (удушья), если он устанет и в панике упадет головой в зыбучие пески.
Если человек попал в зыбучие пески, он должен держать голову высоко над поверхностью почвы и медленно двигаться к берегу. Он должен попытаться поймать какое-нибудь дерево на берегу или попытаться вытащить себя из зыбучих песков.
Когда на несвязных почвах есть некоторый дополнительный заряд, напор, необходимый для образования зыбучих песков, увеличивается.
Зыбучие пески на строительной площадкеЕсть ряд строительных площадок, подверженных воздействию зыбучих песков:
- Раскопки в сыпучих материалах за перегородками вдоль рек.
- Любое место, где существует артезианское давление, т.е. где напор воды больше обычного статического давления воды.
- За речными набережными для защиты от наводнений.
Это можно предотвратить, снизив уровень грунтовых вод на участке перед земляные работы или, как вариант, увеличивая длину восходящего потока. Кипячение состояние также является обычным, когда проницаемый песчаный слой под глинистой почвой в состоянии артезианского давления.
Зыбучие пески — уравнение, физическая модель, механизм и профилактика
Зыбучие пески Состояние или кипение зыбучих песков — это состояние, возникающее в песке, когда эффективное напряжение снижается из-за восходящего потока воды. Когда восходящий поток увеличивается, достигается стадия, на которой эффективное напряжение снижается до нуля. Такое состояние известно как состояние зыбучих песков.
Как возникает состояние зыбучих песков?Рисунок 1.показывает физическую модель. Вода течет из левый резервуар в правый резервуар так, чтобы поток через почву в правом бак движется вверх.
Физическая модель
Суммарное напряжение на дне образца грунта составляет,
σ = ϒ сб x L
Восходящее давление внизу образца почвы = Вода. давление из левого бака.
u = ϒw x (h + L)
Эффективное напряжение, σ ’= σ- u
σ ’= sat x L — ϒw x (h + L)
σ ’= ϒ сб X L — ϒw х ч — ϒw xL
σ ’= sub x L — w x h
Для быстрого состояния ,
Где я называется гидравлический градиент .
Принимая удельный вес почвы как 2,65 и коэффициент пустотности как 0,65 , значение i становится единицей.
Если I становится единицей, то i = iC
т.е. ч / л = 1
или, h = L
Это означает, что при достижении состояния зыбучих песков головка , вызывающая поток , равна толщине длины образца .
Прочность на сдвиг несвязной сои определяется по формуле:
τ = σ ’X tan ϕ
Где, τ = прочность на сдвиг
σ ’= эффективное напряжение
ϕ = Угол внутреннего трения
Когда эффективное нормальное напряжение σ ’= o, τ = 0.
Если прочность грунта на сдвиг равна нулю, он ведет себя как жидкость .
В такой ситуации почва говорят, что находится в быстром состоянии.
При превышении критического гидравлического состояния частицы почвы двигайтесь вверх, и поверхность почвы кажется кипящей.
На этой стадии сильное и видимое движение частиц происходит. Разряд внезапно увеличивается из-за увеличения коэффициента проницаемости в процессе.Если на поверхность почва, опускает вниз.
Когда естественная почва становится быстрой, она не может выдержать вес человек или животное.
Вопреки распространенному мнению, почва не засасывает жертву своей поверхностью. Фактически, зыбучие пески ведут себя как жидкость, удельный вес которой в два раза больше веса воды.
Читайте также: Методы, процедура и использование подкрепления при укреплении и ремонте фундамента
Зыбучие пески в повседневной жизниЧеловек может легко плавать в нем, если примерно одна треть его тела находится вне зыбучих песков.Но зыбучие пески очень вязкие; движение в нем потребовало бы больших усилий и энергии.
Человек может умереть от утопления (удушья), если он устанет и его голова утонет в зыбучем песке.
Если человек застрял в зыбучих песках , он должен держать голову над поверхностью почвы и медленно двигаться к берегу. Он должен попытаться поймать какое-нибудь дерево на берегу и попытаться выбраться из песчаного песка,
Следует подчеркнуть, что песчаный песок не является особым видом песка.это состояние, которое возникает в песке, когда эффективное напряжение равно нулю .
Любой несвязный грунт может стать быстрым, если сила просачивания вверх достаточно велика, чтобы уносить частицы почвы вверх. Из-за наличия сцепления в глинистой почве не происходит быстрого песка.
Особое состояние Quick Sand
В заключение следует отметить следующие моменты.
- Быстрый песок не является особым видом песка.
- Несвязная почва быстро разрастается, когда эффективное напряжение становится равным нулю.
- Для условий быстрого песка преобладающий гидравлический градиент должен быть около единицы.
- Проницаемость гранулированного грунта должна быть достаточно высокой, чтобы иметь место быстрое состояние песка.
- Связный грунт не становится быстрым, даже эффективное нормальное напряжение становится равным нулю, потому что глина обладает некоторой прочностью на сдвиг из-за когезии.
Состояние «быстрого песка» можно предотвратить, снизив уровень грунтовых вод на участке перед выемкой грунта или, в качестве альтернативы, увеличив протяженность восходящего потока.
Вам также понравится:
(Посещали 8892 раза, сегодня 1 посещали)
Продолжить чтение
Как работает зыбучий песок | HowStuffWorks
Чем больше вы боретесь с зыбучими песками, тем быстрее вы тонете. Если вы просто расслабитесь, ваше тело будет плавать в нем, потому что ваше тело менее плотное, чем зыбучие пески.
Если вы когда-нибудь окажетесь в яме с зыбучими песками, не волнуйтесь — она не поглотит вас целиком, и выбраться из нее не так сложно, как вы думаете.
Человеческое тело плотностью 62,4 фунта на кубический фут (1 г / см 3 ) и способно плавать на воде. Зыбучие пески плотнее воды — их плотность составляет около 125 фунтов на кубический фут (2 г / см 3 ), что означает, что вы можете плавать по зыбучим пескам легче, чем по воде. Главное — не паниковать. Большинство людей, которые тонут в зыбучих песках или любой другой жидкости, обычно паникуют и начинают махать руками и ногами.
Можно утонуть в зыбучих песках, если вы упадете над головой и не сможете оторвать голову от поверхности, хотя зыбучие пески редко бывают такими глубокими.Скорее всего, если вы упадете, вы всплывете на поверхность. Однако соотношение песка и воды зыбучих песков может меняться, в результате чего некоторые зыбучие пески становятся менее плавучими.
«Точно так же, если бы зыбучие пески были глубокими, до пояса, было бы очень трудно выбраться из плотной суспензии, в отличие от очень влажного бетона», — сказал Рик Вутен , старший геолог компании Инженерная геология и геологические опасности для Геологической службы Северной Каролины. «Вес зыбучих песков определенно затруднил бы движение, если бы вы были выше колен.»
Худшее, что можно сделать, — это бродить по песку и двигать руками и ногами через смесь. Вы сможете только глубже погрузиться в жидкую песочницу. Лучше всего сделать медленных движений. и поднимитесь на поверхность, а затем просто лягте. Вы поплывете до безопасного уровня.
«Когда кто-то ступит в зыбучие пески, их вес заставляет их тонуть, как если бы они ступили в пруд. — сказал Дюмушель. — Если они будут бороться, они склонны утонуть.Но если они расслабятся и попытаются лечь на спину, они обычно могут плавать и грести в безопасное место ».
Когда вы пытаетесь вытащить ногу из зыбучих песков, вы работаете с вакуумом , оставленным движением, согласно к «Руководству по выживанию в наихудшем сценарии». Авторы книги советуют вам двигаться как можно медленнее, чтобы снизил вязкость . Кроме того, попробуйте раздвинуть руки и ноги и наклониться, чтобы увеличить поверхность . область , которая должна позволить вам плавать.
В то время как зыбучие пески остаются избитым условием плохих приключенческих фильмов, в реальной жизни очень нечего бояться. Пока вы сохраняете хладнокровие в ситуации, худшим результатом будет обувь, полная мокрого песка.
(PDF) Исследование явления зыбучих песков в геотехнической лаборатории
ABNT NBR 6502: 1995 классифицирует песок как мелкий (от 0,06 мм до 0,2
мм), средний песок (от 0,2 до 0,6 мм) и крупный песок. (От 0,6 мм до 2,0 мм).
Таким образом, песчаный грунт состоит из минеральных частиц гранулометрического состава от
до0.От 06 мм до 2,0 мм, видимые невооруженным глазом. Одной из основных характеристик
является отсутствие сцепления между зернами, то есть их зерна
легко отделяются друг от друга, обеспечивая высокую проницаемость в этих типах почв, обеспечивая легкую циркуляцию воды
в этих условиях. Согласно Капуто (1988), проницаемость
— это способность почвы пропускать воду через нее, а коэффициент проницаемости
количественно определяет это свойство.
Явление зыбучих песков возникает, когда большой поток воды заполняет
пустот в песке, устраняя трение между зернами (Freitas, 2017). Эта ситуация
встречается на берегах рек, озер, пляжей, болот и в регионах, близких к
источникам подземных вод.
В Бразилии зыбучие пески получили обозначение «areia moveiça»
, что в буквальном переводе означает «движущийся песок». Этот термин используется потому, что отсутствие трения между зернами
позволяет песку приобретать свойства жидкости
, когда он становится подвижным.
Это явление происходит, когда песок находится в состоянии постоянного восходящего потока
таким образом, что он испытывает определенное напряжение
, в результате чего сопротивление грунта равно нулю. При этом баланс зерен
нарушен, что делает грунт неустойчивым (Cavalcante, 2006).
В этом исследовании была разработана структура, способная моделировать явление
зыбучих песков в уменьшенном масштабе, чтобы облегчить понимание
этого природного явления.Исследование может быть применено как дидактическая форма
усвоения зерновой насыщенности и понимания того, как поток воды
может вызвать явление зыбучих песков в песчаных почвах.
2. Методология
В исследовании использовались количественные и качественные методологии. Для анализа
были собраны данные о гранулометрии песчинок, коэффициенте проницаемости
(K) и наблюдении процента погружения (I) во время явления
.
Оборудование, способное моделировать явление зыбучих песков,
было разработано для проведения испытаний на проницаемость использованного грунта. Оборудование
имеет механизмы, которые могут контролировать ситуацию при возникновении явления зыбучих песков
и позволяют понять его возникновение.
Чтобы понять и проанализировать моделирование, необходимо знать системные переменные
, используемый ресурс, какие процессы выполняются и что такое моделируемое событие
.Переменными являются разные типы песка и их различная проницаемость
. Процесс представляет собой непрерывный восходящий поток воды. Ресурс
— это путь, через который будет просачиваться вода, в данном случае — столб песка
. Сумма всех этих компонентов позволяет моделировать и изучать
зыбучих песков.
Для устранения одной из переменных была разработана система BMA (система
, состоящая из гравия, сетки и песка).Эта система, независимо от типа используемого песка
, может позволить проницаемости оставаться в диапазоне 10-2 см / с с небольшими изменениями
в миллиметровом масштабе. Реализация моделирования зыбучих песков с проницаемостью
в масштабе 10-2 см / с является хорошим вариантом, поскольку эта проницаемость
является одной из наиболее вероятных для возникновения явления. Это утверждение
было выведено путем испытания на проницаемость и моделирования эффекта в лаборатории
.
Характеристика грунта была основана на стандарте ABNT NBR 7181/2016
, а коэффициент проницаемости был получен с использованием оборудования
, разработанного для проекта на основе Caputo (1988), где указано, что коэффициент проницаемости
почва может быть количественно определена с помощью закона Дарси
, выраженного следующим уравнением:
2 Том 5-IAEG_AEG_2018, 026, v3 (финал): «Изучение явления зыбучих песков в.. .
Зыбучие пески
2
Инженеры демонстрируют «пузыри» из песка
22 апреля 2019 г. — Новое исследование показывает, как два типа песка могут вести себя как легкие и тяжелые жидкости, проливая свет на геологические процессы от оползней до вулканов и потенциально открывая новые технологии от …
Шерстистым звездчатым растениям, чтобы выжить, нужны катастрофы
Мар.19, 2019 — Санта-Ана Шерстяная Звезда, находящаяся под угрозой исчезновения, зависит от катастрофических наводнений. Благодаря огромной плотине естественных наводнений на его территории больше нет. Исследователи используют различные методы обработки почвы, имитирующие …
Чем отличаются ил и песок при движении по течению?
16 декабря 2019 г. — Песок и ил в реках резко меняют свои транспортные средства на четкой границе между размерами зерен, независимо от того, насколько быстро река течет. Универсальный транспортный алгоритм обнаружил расширение…
Влияет ли холодный дым лесных пожаров на водоотталкивающие свойства почв на выжженных территориях?
25 мая 2021 г. — после лесных пожаров почвы на выжженных территориях часто становятся водоотталкивающими, что приводит к усилению эрозии и наводнений после дождя — явление, которое многие ученые связывают с дымом и …
Утилизация миндального сада в рамках стратегии, не влияющей на климат
1 апреля 2020 г. — Переработка садовых деревьев на месте может улавливать углерод, экономить воду и повышать урожайность, что делает ее экологически безопасной практикой для орошаемых миндальных садов Калифорнии…
Модифицированная глина может удалить гербицид из воды
12 февраля 2020 г. — Создав аккуратно расположенные щели в глинистом минерале, ученые смогли фильтровать воду, чтобы удалить токсичный гербицид. После удаления загрязняющего вещества путем нагревания материала глина может быть …
Покровные культуры, компост и уголь
7 августа 2019 г. — В новом исследовании сравниваются методы органического земледелия, влияющие на почву …
3D-печать «более экологичных» зданий с использованием местной почвы
Авг.20, 2020 — Ученые сообщают о прогрессе в создании экологически безопасного строительного материала из местной почвы с помощью 3D …
Сельскохозяйственные угодья кукурузного пояса потеряли треть своей богатой углеродом почвы
15 февраля 2021 г. — Более одной трети кукурузного пояса на Среднем Западе — почти 100 миллионов акров — полностью лишилось богатого углеродом верхнего слоя почвы, согласно новому исследованию, которое указывает Департамент США …
Глиняные недра в самом засушливом месте Земли могут сигнализировать о жизни на Марсе
Ноябрь5 февраля 2020 г. — В богатых глиной неглубоких слоях почвы в засушливой пустыне Атакама в Чили обнаружены разнообразные микробы, свидетельствующие о том, что подобные отложения под поверхностью Марса могут содержать микроорганизмы, которые могут быть …
Состояние, возникновение, предотвращение и факты
Зыбучие пески — это такое состояние, при котором насыщенный песок теряет способность поддерживать в конечном итоге приобретение характера жидкости. Зыбучие пески встречаются в устьях больших рек или вдоль плоских ручьев или пляжей, где водоемы частично заполнены песком с нижележащим слоем глины или любого другого плотного материала, препятствующего дренажу.Quick Sand — это смесь песка, грязи и растительности.
[Изображение будет добавлено в ближайшее время]
Мы узнаем больше об этой типичной ситуации с песком, состоянии зыбучих песков, его возникновении и других удивительных фактах об этом песке.
Зыбучие пески
Зыбучие пески предназначены для всплывания частиц несвязной почвы, таких как мелкий гравий и частицы песка, это происходит из-за вертикального восходящего фильтрационного потока. Здесь происходит вскипание песка, снижается несущая способность и сопротивление сдвигу этого типа грунта, и тогда становится очевидным взбалтывание частиц грунта.
Зыбучие пески на самом деле не являются типом почвы, это скорее состояние текучести почвы, которое возникает в почвах с меньшей степенью сцепления. В этой ситуации закипание происходит, когда земляные работы ведутся ниже уровня грунтовых вод, и в это время вода откачивается из котлована, чтобы не допустить попадания воды в окружающее пространство.
Как возникает состояние зыбучих песков?
[Изображение будет добавлено в ближайшее время]
Зыбучие пески возникают, когда есть просачивающееся давление, оно действует в восходящем направлении, преодолевая давление в нисходящем направлении, это происходит из-за погруженного веса почвы, а здесь песка зерна вытесняются.Это приводит к образованию зыбучих песков, которые не выдерживают нагрузки на этот песок.
Когда критический градиент превышает, почва здесь постепенно поднимается вверх, а затем поверхность почвы кажется кипящей. Это быстрое состояние песка также известно как состояние кипения. На этом этапе происходит сильное и видимое взбалтывание этих частиц. Затем разряд внезапно увеличивается из-за увеличения коэффициента проницаемости, которое произошло в процессе. Если на поверхность почвы кладут какой-то груз, он в конце концов тонет.Почва для этого явления ведет себя как жидкость, не имеющая сопротивления сдвигу.
Зыбучие пески не выдерживают веса человека или животного и поэтому ведут себя как жидкость, удельный вес которой примерно в два раза больше веса воды. Человек может легко плавать в нем, оставив около одной трети своего тела из зыбучих песков. Однако зыбучие пески очень вязкие, и движение в них потребует большого количества энергии. Человек может умереть, утонув, или задохнуться, если устанет, а затем упасть головой в зыбучие пески в приступе паники.
Следует иметь в виду, что если человек попал в такой вид зыбучих песков, он должен держать голову высоко над поверхностью почвы, а затем медленно двигаться к берегу. Человек должен попытаться поймать какое-нибудь дерево на берегу, а затем попытаться вылезти из него.
Зыбучие пески на строительной площадке
Строительные площадки очень восприимчивы к условиям типа зыбучих песков:
Раскопки в сыпучих материалах за перемычками вдоль рек.
Любое место, где существует артезианское давление, т.е. где напор воды больше обычного статического давления воды.
За набережной реки также для защиты от наводнений.
Как избежать состояния зыбучих песков?
Состояние Quick Sand можно предотвратить, снизив уровень грунтовых вод на участке перед выемкой грунта или увеличив длину восходящего потока воды. Состояние кипения довольно часто встречается в то время, когда предыдущий песчаный слой, лежащий в основе глинистой почвы, находится в состоянии артезианского давления.
Интересные факты
Зыбучие пески — это не песок, это гидравлическое состояние.
Песчаный грунт становится «зыбучим песком», когда этот поток поднимается вверх под гидравлическим градиентом, который снижает эффективное напряжение до нуля.
В типичных условиях песчаного грунта критический гидравлический градиент имеет соотношение 1: 4.
Состояние Quick Sand возникает в основном в условиях мелкого песка.
Высокое артезианское давление в крупнозернистом песке является одной из важнейших причин развития состояния зыбучих песков.
Зыбучие пески не могут засосать вас под водой: Nature News
Эксперименты показывают, что люди не погружаются полностью в зыбучие пески.
Пластиковая игрушка, как и человек, недостаточно плотна, чтобы полностью погрузиться в массу зыбучих песков. © Daniel BonnХотя фильмы ужасов часто изображают жертвы, исчезающие в зыбучих песках, правда гораздо более укротительна. Люди не могут полностью погрузиться в этот тип почвы, и лабораторные симуляции теперь подтверждают этот малоизвестный факт.
Quicksand — это обычный песок, который настолько насыщен водой, что трение между частицами песка уменьшается, что делает их неспособными выдержать какой-либо вес.
Смесь чаще всего появляется у дельт могучих рек. Он также может образоваться после того, как землетрясение высвободит воду из подземных резервуаров. Эксперты говорят, что когда зыбучие пески вызывают обрушение мостов и зданий, это действительно может быть опасно.
«Настоящая опасность зыбучих песков заключается в том, что вы можете застрять в них во время прилива».
Даниэль Бонн,
Амстердамский университет, Нидерланды
С другой стороны, вероятность того, что человека полностью затянет в песок, равна нулю.«Голливудская версия просто неверна», — говорит Томас Зимми, специалист по механике грунта из Политехнического института Ренсселера в Трое, штат Нью-Йорк.
Голландское мужество
Но ученые не устали опровергать миф. Квест Даниэля Бонна по воссозданию
зыбучих песков в лаборатории началось с поездки в Иран.
Исследователь из Амстердамского университета увидел знаки, предупреждающие посетителей об опасности этой зернистой почвы возле озера Намак, расположенного на севере страны.Бонн также слышал поучительные рассказы от местных пастухов.
Предупреждения возбудили его любопытство и вдохновили его взять образец обратно в Нидерланды, где он и его коллеги проанализировали его состав.
После того, как они определили пропорции мелкого песка, соленой воды и глины в зыбучих песках, они смешали более крупные партии того же самого.
Прогулка по воде
Бонн и его коллеги затем поместили алюминиевые бусины той же плотности, что и у среднего человека, поверх самодельного зыбучего песка.Команда встряхнула систему и наблюдала, как это действие частично затопило бусинки.
Падение объекта в зыбучие пески может привести к тому, что частицы песка, поддерживаемые водой, потеряют свою устойчивость и текут вниз в жидком виде. Бонн сравнивает беспокойство с опрокидыванием стопки аккуратно разложенных апельсинов.
«Чрезвычайно небольшое изменение напряжения может привести к полному разрушению этого материала», — говорит он. Согласно измерениям, проведенным в ходе экспериментов с шариками, увеличение физической нагрузки на частицы всего на 1% может привести к увеличению их скорости потока в миллион раз, создавая тягу вниз.Бонн добавляет, что выбраться из зыбучих песков сейчас сложно; сила, необходимая для того, чтобы вытащить ногу, равна силе, необходимой для подъема автомобиля среднего размера.
ОБЪЯВЛЕНИЕ
«Настоящая опасность зыбучих песков заключается в том, что вы можете застрять в них, когда поднимутся приливы», — говорит Бонн. Но терпение может быть добродетелью, спасающей жизнь.