Вопрос № 37. Явление морозного пучения.

Морозное пучение – возможность увеличения объема грунта при промерзании и уменьшения его при оттаивании. Пучению подвержены пылевато-глинистые грунты, а также пылеватые и мелкие пески. Это явление лишь частично объясняется тем, что объем воды, содержащийся в грунте, увеличивается при ее замерзании. При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышало бы 3-4 %. В то же время опыты и наблюдения в натуре показывают, что объем грунта при его промерзании иногда увеличивается до 100 %. Рост объема грунта при его промерзании сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз. Пучение грунта развивается вследствие притока воды к фронту промерзания из нижележащих слоев.

+ + + + + + + + + 1- мерзлый грунт

+ + + + + + + +

+ + + + + + + + + 2 – буферная зона

3 – миграция воды

К зоне промерзания, называемой буферной зоной, подтягивается вода как со стороны талого, так и промерзшего грунта, так называемое явление миграции влаги.

Подтягивание воды снизу зависит от коэффициента фильтрации. Чем > коэффициент фильтрации, тем легче происходит доувлажнение грунта. Из-за этого пылеватый песок и супесь более пучинисты, чем суглинок и тем более глина.

Выделяют два вида движения воды к буферной зоне – капиллярное и пленочное. Капиллярное движение воды связано с действием гидродинамического температурного градиента и является преобладающим, если граница промерзания находится в зоне капиллярного поднятия. Если кайма капиллярного поднятия не достигает границы промерзания, то приток к ней воды обусловлен действием пленочного механизма.

В процессе промерзания грунта происходит увеличение объема, содержащейся в нем воды. Если объем воды превысит объем пор, то произойдет увеличение объема грунта с возникновением дополнительных внутренних усилий. Грунты, которые в условиях естественного промерзания способны увеличиваться в объеме, называются пучинистыми, а само это явление называется морозным пучением грунтов. К пучинистым грунтам относятся все виды глинистых грунтов, пески пылеватые, мелкие, а также крупнообломочные грунты, содержащие глинистый заполнитель. К непучинистым грунтам относятся пески средней крупности, крупные и гравелистые, не содержащие пылевато-глинистых фракций. Пучение сопровождается неравномерным поднятием поверхности слоя промерзшего грунта и его осадкой при оттаивании.