Грунтові води: якщо вони розташовані в зоні будівництва

Приступаючи до будівництва, фахівці повинні враховувати різні чинники, що впливають на його якість. І одним з найважливіших факторів є стан грунтів, на яких плануються будівельні роботи.

Цей стан визначається цілою низкою фізико-хімічних показників. Але для якісного і безпечного монтажу чи не головним представляється наявність і обсяги підземних вод. Те, як грунтові води розташовані по відношенню до поверхні, згодом позначиться на довговічності споруди.

Поширення і класифікація

Зазначений вид водних ресурсів (рис.1) являє собою воду, яка формується у верхніх шарах Землі. Шар грунту, в якому вона накопичується під дією комплексу атмосферних і геологічних факторів, утворює водоносний горизонт. У цьому шарі відбувається як поширення підземних вод, так і їх підживлення з різних джерел.

Накопичення води в грунтах відбувається за рахунок періодичних атмосферних опадів і проникнення (інфільтрації) в грунт води з поверхні. При цьому, на відміну від артезіанських вод, що знаходяться на більшій глибині, грунтові не перебувають під тиском.

Крім того, вони періодично змінюють свій верхній рівень, який залежить від пори року і відповідних перепадів температур, в період весняного танення снігу або затяжних злив вода піднімається на мінімальну глибину.

Коливання температур ведуть не тільки до утворення верховодки (сезонного накопичення води у верхніх шарах грунту), а й до зміни хімічного складу води - мінералізації. Така зміна спостерігається в період максимального зниження рівня підземних вод (межень) або під час паводку, коли верхній зріз води в грунті знаходиться на мінімальній глибині.

Зазвичай грунтові води накопичуються в пухких, слабо скріплених між собою породах. Вони знаходяться також в тріщинах і порах грунту. При цьому потужність водоносного горизонту може змінюватися в залежності від тих чи інших геологічних змін в водомістких земних породах, від відстані до місця розвантаження горизонту, від кількості інфільтрованной води та інших факторів.

Завдяки близькому розташуванню до земної поверхні, грунтові води легкодоступні. Цей факт можна вважати плюсом в разі, якщо необхідно отримати великі обсяги води (наприклад, для потреб підприємств). Що стосується будівельної сфери, то грунтові води своїм відносно неглибоким заляганням часто доставляють серйозні проблеми.

особливості грунту

Якщо слідувати всім технологічним правилам, то перед початком робіт по влаштуванню фундаменту слід в процесі інженерно-геологічних вишукувань визначити ступінь водопроникності грунту в робочій зоні.

Від цього параметра часто залежать не тільки способи і матеріали, що застосовуються для зведення фундаменту, але і головне питання, чи можна в даному місці починати будівництво.

Всі грунти в тій чи іншій мірі складаються з твердих і пухких порід. Їх співвідношення, як і певна щільність пір, пустот і тріщин, які знаходяться в породах, впливає на водопроникність грунту.

За ступенем водопроникності все грунти поділяють на три великих типи - водонепроникні (такі грунти ефективно перешкоджають інфільтрації води), водопроникні (мають високий ступінь інфільтрації) і розчинні (активно вимиваються скупчуються в них водою).

До водонепроникним грунтам належать такі породи, як глина, осадові і кристалічні породи. Правда, в деяких випадках ці породи слід вважати умовно водонепроникними. Так, при збільшенні обсягів води, яка знаходиться в глинистому ґрунті, жирна глина може незначно пропускати воду. Водонепроникні породи стають проникними, якщо в результаті яких-небудь подій, інженерних або геологічних, в них зявляються порожнечі і тріщини.

Водопроникні породи, як випливає з їх назви, пропускають воду. Але через різницю ступенів цього пропускання всі вони діляться на однорідно проникні, тобто пропускають вологу по всій своїй товщі, і щодо проникні породи, тобто частково пропускають воду. До першої групи належать такі породи, як гравій, галечник, різні піски. Найбільш відомими представниками другої групи є дрібнозернистий пісок і торф.

Породи, добре пропускають вологу, в свою чергу, діляться на два види по їх здатності вбирати грунтові води. До вологоємним (наприклад, торф) належать породи, здатні утримувати в своїй товщі певну кількість води. Навпаки, невлагоемкой породи (пісок, галечники тощо.) Водою не насичуються, вільно пропускаючи її через свою товщу.

Прикладами розчинних гірських порід є солі (кухонна і калійна), вапняк, гіпс. Там, де вони розташовуються, при постійному впливі на них води утворюються порожнечі, грунтові воронки, карстові печери.

Особливості зонального розподілу

Всі води, що містяться під землею, поділяються відповідно до глибини і умовами їх залягання на кілька зон. Власне грунтові води займають лише одну з цих зон. При цьому головними відмітними критеріями є ступінь викривленості ландшафту, кількість і періодичність атмосферних опадів, сезонні коливання температури повітря.

Підземні води за ступенем поглиблення в земну товщу поділяються на води грунту, верховодку, грунтові і міжпластові води (рис.2). Самий верхній шар води - грунтовий - міститься в пухкому грунті і в основному живить вологою рослини.

Нижче, але також неглибоко, залягає верховодка. Вона характеризується періодичністю появи, найчастіше в період весняного танення снігів або осінніх дощів.

Далі йдуть грунтові води. Як вже було сказано раніше, вони утворюють верхній водоносний горизонт, який зберігає свою потужність завдяки тому, що нижче нього залягає водотривкий, не пропускає воду, горизонт. Потужність шару грунтових вод визначається відстанню між дзеркалом (самої верхньою кромкою) ґрунтових вод і верхньою межею водотривкому горизонту.

Так як грунтові води залягають відносно неглибоко від поверхні, вони так само, як і грунтові води і верховодка, схильні до сезонних коливань рівня. Іншими словами, в період сильних опадів їх дзеркало піднімається до поверхні землі, а в посушливі - опускається на глибину.

На рівень вод впливають і місцеві кліматичні особливості. Зокрема, в тундрі верхня кромка грунтових вод знаходиться практично біля самої поверхні землі, що призводить до заболочування місцевості. А ось в зоні пустель і напівпустель грунтові води накопичуються на великій глибині (до 100 метрів), що сильно ускладнює їх видобуток.

Нижче грунтових розташовуються міжпластові води. Так як вони накопичуються між двома водотривкими горизонтами, а обсяг підземного простору, займаного ними, практично постійний, то найчастіше вони перебувають під тиском. Крім того, підвищеним тиском характеризуються води, які містяться в вигнутих (артезіанських) геологічних структурах.

температура

Поряд з опадами, особливостями гідравліки тій чи іншій місцевості, способами господарської діяльності людини, на параметри ґрунтових вод суттєво впливають температури повітря і гірських порід. Грунтові води можуть бути холодними (температура до 20 ° С), теплими (20 ° С - 37 ° С), гарячими (вище 37 ° С).

Варто відзначити, що чим ближче до поверхні землі залягають такі води, тим сильніше вони схильні до впливу атмосферних температур і температур поверхневої води, інфільтріруемой в грунти. При цьому грунтові води на глибинах до 2 м відчувають добові температурні коливання.

Більш глибокі шари відрізняються більшою стійкістю до змін температури протягом доби, але схильні до сезонних термічним коливань, зберігаючи відносну сталість своєї температури протягом одного сезону.

спеціальне дослідження температури грунтових вод рекомендується проводити, щоб комплексно вирішувати практичне питання якісного та безпечного будівництва. Для будівельної сфери, зокрема, велике значення має зясування через температурні характеристики особливостей взаємодії різних водоносних горизонтів між собою, джерел і умов підживлення з підземних і наземних джерел, визначення швидкості руху води у водоносних шарах.

Завдяки знанню температурних режимів тих чи інших кліматичних зон, можна визначати придатні для влаштування фундаментів глибини і планувати місця закладення трубопровідних мереж та інших комунікацій, підземних сховищ.

важливий чинники

Температури грунтових вод визначаються наступними факторами:

1. Температура атмосферного повітря.
2. Інтенсивність сонячного випромінювання.
3. Стоки поверхневих вод, що мають певну температуру.
4. Близькість великих водойм, які виконують функцію стабілізуючого терморегулятора.
5. Наявність поблизу водоносних горизонтів великих промислових підприємств, населених пунктів.
6. Прокладка підземних ліній теплопередач.

Значення для будівельної сфери

Наявність в місці майбутнього будівництва підземної вологи, особливо її надмірної кількості, завжди було і залишається однією з найбільших проблем для будівельників. Ця проблема стає тим серйозніше, чим ближче розташовуються заглиблені конструкції до зони насичення грунтовими водами.

Чому слід завжди враховувати фактор підземних вод при будь-якому будівництві? Справа в тому, що ці води, навіть перебуваючи в незначних обсягах, в будь-якому випадку в більшій чи меншій мірі впливають на міцність будівельних елементів і їх довговічність.

Вода з-під землі завдяки дії капілярних сил, гідростатичного і гідродинамічного тиску потрапляє в пори і механічні зєднання матеріалів, з яких виробляються будівельні конструкції. Так вода піднімається по пустотах конструкцій на висоту до кількох метрів над рівнем землі.

В результаті добових і сезонних коливань температури повітря вода періодично переходить з одного агрегатного стану в інше (наприклад, замерзання змінюється оттаиванием), внаслідок чого відбувається поступове руйнування конструкцій. Одночасно можливу присутність у воді деяких агресивних хімічних речовин (кислот, лугів, іонів магнію, сульфатів) також діє руйнівно на бетон та інші будматеріали.

З іншого боку, надлишкові грунтові води, накопичуючись в заглиблених частинах будівель, викликають неодмінну вогкість, гниття або корозію будівельних поверхонь, набухання і деформацію підлог на нижніх поверхах. У деяких випадках ігнорування правил будівництва, враховують грунтові води, призводить до часткового або повного затоплення приміщень.

способи визначення

Сьогодні відомі декілька способів, які допомагають встановити наявність ґрунтових вод поблизу поверхні землі. Ось лише деякі з них:

1. Топографічна зйомка. Визначає найнижчі і найвищі (відповідно, найбільш придатні для робіт) точки передбачуваного місця будівництва.
2. Рослини-індикатори. Густі зарості болиголова, наперстянки, мати-й-мачухи, кінського щавлю, осоки, кропиви, хвоща сигналізують про близькість водоносного горизонту. Тополя чорна, комірник, очерет, комиш лісовий ростуть там, де вода знаходиться на глибині до 3 м. Грунтові води на глибині до 5 м «позначають» метельчатая полин, солодка гола. У той же час виноград, барбарис, яловець, бузок не люблять зволожених місць і швидко сохнуть, опинившись в подібному місці.
3. Поведінка тварин. Домашні кішки люблять полежати на землі там, куди підходять водні жили, а собаки таких місць не люблять. Мошки і комарі на заході рояться над вологими ділянками.

Таким чином, з огляду на ці та багато інших чинників, повязані з наявністю і потужністю водоносних пластів, можна заздалегідь уберегти себе від серйозних проблем при будівництві.

Увага, тільки СЬОГОДНІ!