Процессы, происходящие в результате взаимодействия фундамента и основания, многообразны и сложны. В совокупности они называются инженерно-геологическими, и во многих из них так или иначе участвуют подземные воды. Некоторые из этих процессов будут рассмотрены ниже.
Виды воды в грунте
Для начала остановимся на видах воды, которые могут быть в почве. Есть три разновидности: свободная гравитация, физически связанная и химически связанная.
Первый тип присутствует в крупных порах, которые сообщаются между собой. Это заставляет их свободно двигаться под действием силы тяжести, отсюда и название. Такая вода характерна для водонасыщенного песка, крупнозернистого грунта, трещин в горных породах и в небольшом количестве содержится в глинистом грунте. Именно эти воды образуют водоносные горизонты.
Физически связанная вода находится в капиллярных порах. Они могут быть соединены между собой, а могут быть замкнуты. Мелкий размер пор встречается в глинистой почве, реже в илистом песке. Как правило, чем больше глинистых частиц в составе почвы, тем больше пор, но меньше размер. Вода в них находится под давлением (есть еще термин «поровое давление»), она покидает поры только под некоторым внешним воздействием.
Химически связанная вода содержится только в глине, в небольших количествах в глинистых почвах. Главное, что в состав породы входят определенные глинистые минералы, способные химически удерживать воду. Это минералы из групп монтмориллонита и гидрослюды. Вода, которая попадает в поры, становится частью породы. Его можно удалить только нагреванием. Эта особенность является причиной набухания некоторых глин.
Испарение воды с глубины и его влияние на фундамент
Теперь вернемся к основам. Неглубокие фундаменты обеспечивают относительно легкие постройки, к которым относится большинство частных домов. Если в основании есть песок, ничего интересного не происходит (случай затопления здесь не рассматривается). С глинистой почвой не все так просто.
Глинистые грунты имеют понятие консистенции и еще одно понятие - фильтрационное уплотнение. Консистенция зависит от влажности и пористости: чем больше объем пор и чем больше они заполнены водой, тем тоньше грунт. Эта величина непостоянна для зоны аэрации (мощность почвы от поверхности до уровня грунтовых вод), что вполне объяснимо. Эти почвы постоянно подвергаются выветриванию: солнце сушит, дождевые и талые воды увлажняют, промерзают, оттаивают…
Испарение и ленточный фундамент
А теперь представьте, что был заложен ленточный фундамент на глубину 0,5 м, сделана песчаная подушка и возведен дом. Основа сделана из глины.
Обратите внимание: Умереть когда-нибудь не так страшно, как умереть сегодня.
Глина водостойкая, но вода проникает в нее, только очень медленно. В зоне аэрации это водяной пар. Если строитель или прораб грамотный, то он спроектирует (сделает) обратную засыпку песком и засыпает им недра до уровня земли или чуть выше. Вода, испаряясь из недр, попадает в песок и легко выходит в атмосферу через вентиляционные отверстия в фундаменте. При этом давление под лентой медленно сжимает глину, поры закрываются (полностью или частично) и со временем под подошву ничего не попадает.Воздействие воды на плиту
Другой вариант – печь на тех же условиях. Давление низкое, уплотнения грунта почти нет, особенно если подушка большая. Испарение не прерывается, но тогда воде с прокладки деваться некуда. С годами на песке образуется пленка или даже слой воды (то, что называется взгроможденной водой). Попробуйте перевернуть кирпич, который долго лежал на земле на жаре. Вокруг будет сухо, а под ним - мокро, могут собираться черви для рыбалки. Если вы попытаетесь копать, то обнаружите, что вместо кирпича посередине легче копать на определенную глубину, чем в сторону, и тогда будет то же самое. Точно так же, только в больших масштабах происходит под печью. В зоне аэрации вода в виде пара движется вертикально, по тому же пути они стекают из луж вниз, а не сплошным потоком.
Часто в зоне аэрации глинистые почвы имеют влажность 0,8 и менее, особенно в жаркую погоду. Это характерно для глубин до 1-3 м и очень индивидуально. Такая степень влажности свидетельствует о наличии в порах воздуха, который при определенных условиях может замещаться водой. При этом изменяется консистенция, а вместе с ней ухудшаются механические свойства. Не случайно в таблицах свойств в приложении А СП 22.13330.2016 есть пункт об уровне влажности. Это происходит неоднородно по площади и глубине. Процесс называется замачиванием (насыщение почвы водой), и именно это происходит под плитой и бетонным покрытием при отсутствии дренажа. Результат – неравномерное выпадение осадков, а затем и деформации строительных конструкций.
Как избежать проблем из-за замачивания
При определении механических свойств в лаборатории опыт в ряде случаев проводят в естественном состоянии и при полном водонасыщении. Для частного домостроения этого обычно не делают (дорого), но задача геолога не только рассказать, что находится на участке в момент бурения, но и сделать прогноз. К сожалению, в большинстве попадавшихся мне отчетов (не только по частным домам) такие вещи не пишутся.
Самое простое, что можно сделать, чтобы избежать замачивания грунта под фундаментом, — это провести контурный дренаж в глубине подушки. Другой вариант – откос на глиняном дне с понижением от центра к краю, мощная песчаная подушка (от 0,5 м), доходящая почти до края отмостки, а сама отмостка должна иметь возможность испаряться вода.
Повторюсь, процесс затопления я не рассматривал, речь идет только об испарении грунтовых вод.
Есть и другие процессы, такие как оседание, набухание, которые связаны с водой и представляют опасность, но это отдельная большая тема.
Больше интересных статей здесь: Советы.
Ламинат CLASSEN Expedition «Дуб Титикака»