Способность к усадке-набуханию

Способность к усадке и набуханию почв означает, в какой степени определенные глинистые минералы расширяются при намокании и сжимаются при высыхании. Почва с высокой способностью к усадке-набуханию является проблематичной и известна как почва с усадкой-набуханием или экспансивная почва . ^{[ 1 ]} Количество присутствующих определенных глинистых минералов, таких как монтмориллонит и смектит , напрямую влияет на способность почвы к усадке и набуханию. ^{[ 2 ]} Эта способность резко изменять объем может привести к повреждению существующих конструкций, например, трещинам в фундаменте или стенах бассейнов. ^{[ 3 ]}

Описание

Из-за физических и химических свойств некоторых глин ^{[ 4 ]} (например, Lias Group ) при впитывании воды возникает сильное набухание. И наоборот, когда вода высыхает, эти глины сжимаются (сжимаются). Присутствие этих глинистых минералов позволяет почвам сжиматься и набухать. Некоторые из этих глинистых минералов: смектит , нонтронит , бентонит , хлорит , монтмориллонит , бейделлит , аттапульгит , иллит и вермикулит . ^{[ 5 ]} Количество этих минералов в конкретной почве также будет определять степень ее способности к усадке и набуханию. ^{[ 5 ]} Например, почвы с небольшим количеством расширяющихся глинистых минералов не будут расширяться под воздействием влаги так сильно, как почва с большим количеством тех же глинистых минералов. ^{[ 5 ]} Если почва состоит как минимум из 5 процентов этих глинистых минералов по весу, она может иметь способность сжиматься и набухать. ^{[ 3 ]}

Это свойство измеряется с использованием значений коэффициента линейной растяжимости (COLE). Если значение COLE превышает 0,06, это может привести к структурному повреждению. ^{[ 2 ]} Значение COLE, равное 0,06, означает, что 100 дюймов почвы при намокании расширятся на 6 дюймов. ^{[ 2 ]} Почвы с такой способностью к усадке-набуханию относятся к отряду почв Vertisols . ^{[ 6 ]} По мере высыхания этих почв на поверхности могут образовываться глубокие трещины, что позволяет воде проникать на более глубокие уровни почвы. ^{[ 7 ]} Это может привести к тому, что набухание этих почв станет циклическим, с периодами как усадки, так и набухания.

Повреждать

Группы глины с высокой способностью к усадке и набуханию имеют тенденцию повреждать сельскохозяйственные культуры во время засухи, поскольку почва сжимается, разрывая корни. ^{[ 4 ]} Почвы, обладающие способностью к усадке и разбуханию, могут вызвать инженерные проблемы или повредить существующие конструкции. Набухание может привести к поднятию конструкции, а усадка может привести к неравномерному оседанию отложений под фундаментом, что потенциально может привести к разрушению конструкции. ^{[ 7 ]} Некоторыми распространенными конструкциями, которые подвергаются повреждению почвы, являются фундаменты, стены, подъездные пути, бассейны, дороги, трубопроводы и подвальные этажи. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} Примерно половина домов в Соединенных Штатах построена на почвах, которые считаются нестабильными, и половина из них пострадает от почвы. ^{[ 8 ]} Этот ущерб включает в себя большие трещины в стенах и фундаменте, искривление подъездных путей и дорог, а также заклинивание дверей и окон. ^{[ 10 ]}

Неглубокие трубы, заглубленные в зоне сезонных колебаний влажности, подвергаются нагрузке из-за усадки грунта, ^{[ 3 ]} которые могут стать причиной поломки водопроводных или канализационных труб. Корпус плавательного бассейна также может треснуть из-за этого давления, а протекающие бассейны также могут со временем привести к попаданию большого количества воды в окружающую почву, что может привести к подъему настилов бассейна и близлежащих фундаментов. ^{[ 3 ]} Ежегодно ущерб, причиняемый глинистыми и набухающими почвами, оценивается в 7 миллиардов долларов. ^{[ 11 ]} Все эти повреждения вызваны силой расширения почвы или пучениями грунта.

Экспансивные почвы являются наиболее проблематичными в регионах с четко выраженными влажными и засушливыми периодами, в отличие от территорий, где поддерживается определенный уровень влажности в течение года, поскольку этот годовой цикл заставляет почвы каждый год расширяться и набухать. ^{[ 3 ]} Вода также может попадать в почву через людей или их инфраструктуру. Повреждения довольно часто вызваны дифференциальным набуханием, вызванным карманами влажной почвы, расположенными рядом с сухой почвой. ^{[ 3 ]} Примеры локализованных источников воды включают спринклерные системы, выгребные ямы, протекающие трубы и плавательные бассейны. ^{[ 3 ]}

Идентификация

Владельцы недвижимости и потенциальные покупатели могут проверить наличие обширных почв, ознакомившись с обследованием почвы , многие из которых создаются и поддерживаются сельского хозяйства США Министерства Службой охраны природных ресурсов (USDA-NRCS). ^{[ 2 ]} В исследовании почвы должно быть указано значение коэффициента линейной растяжимости (COLE). ^{[ 2 ]} Профессиональные почвоведы также могут анализировать образцы почвы, чтобы определить ее способность к набуханию. ^{[ 2 ]} Экспансивные почвы образуют большие трещины примерно многоугольной формы на поверхности почвы в засушливые периоды. ^{[ 3 ]} Однако отсутствие этих трещин не означает, что почва не расширяется. ^{[ 7 ]}

смягчение последствий

Для смягчения или предотвращения ущерба, причиняемого обширными почвами, можно использовать множество методов. Когда дело доходит до фундаментов, одним из решений является расширение фундаментов зданий на глубину, на которой они находятся ниже зоны колебаний содержания воды. ^{[ 3 ]} Это поддерживает их, когда почва сжимается, и закрепляет, когда почва набухает. Другое решение — удалить ранее существовавшую расширяющуюся почву и заменить ее нерасширяющейся почвой. ^{[ 7 ]} но если глубина обширного грунта слишком велика, этот вариант обходится очень дорого. Поддержание постоянной влажности почвы является еще одним решением, которого иногда можно достичь, позволяя дождевой воде должным образом стекать с участка, исправляя участки вокруг построек с плохими дренажными качествами, устраняя протечки труб, избегая чрезмерного полива близлежащих растений и сажая деревья. на некотором расстоянии от любого сооружения. ^{[ 7 ]} Еще одним решением является процесс, называемый стабилизацией почвы , при котором в почву добавляются дополнительные материалы, чтобы ограничить ее способность сжиматься и набухать. ^{[ 7 ]} Материалы для стабилизации включают цемент , смолы , летучую золу , известь , пуццолан или известково-пуццолановую смесь. ^{[ 7 ]} в зависимости от условий площадки и целей проекта.

См. также

Аргиллипедотурбация

Ссылки

^ «Потенциал сокращения/набухания свойств почвы | NRCS» . www.nrcs.usda.gov . Проверено 13 ноября 2015 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кренц, Дженнифер; Ли, Брэд; Оуэнс, Филипп. «Набухающие глины и септические системы» (PDF) .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Роджерс, Дэвид; Ольшанский, Роберт; Роджерс, Роберт. «Повреждение фундамента из-за обширных грунтов» (PDF) .
^ Jump up to: ^а ^б Нагель, Дэвид. «Почвоведение для производителей овощей». МГУ : Координированный доступ к системе исследований и распространения знаний. 2001. Университет штата Миссисипи, 6 июля 2008 г. http://msucares.com/pubs/publications/p1977.htm .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Кинг, Хобарт. «Обширная почва и обширная глина» . Геология.com . Проверено 3 ноября 2015 г.
^ «Двенадцать почвенных орденов» . Колледж сельского хозяйства и наук о жизни Университета Айдахо .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Мохтари, Масуме; Дегани, Масуд. «Поведение расширяющихся грунтов, повреждения и контроль» (PDF) . Проверено 3 ноября 2015 г.
^ Jump up to: ^а ^б «Проблемные почвы» (PDF) . Проверено 3 ноября 2015 г.
^ Британская геологическая служба http://www.bgs.ac.uk/science/landUseAndDevelopment/shallow_geohazards/shrinking_and_swelling_clays.html
^ «Что такое обширные почвы?» . Риск собственности . Архивировано из оригинала 24 мая 1998 г.
^ «Глины, глинистые минералы и поведение усадки/набухания почвы» (PDF) .

[1] «Потенциал сокращения/набухания свойств почвы | NRCS» . www.nrcs.usda.gov . Проверено 13 ноября 2015 г.

[:4-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж Кренц, Дженнифер; Ли, Брэд; Оуэнс, Филипп. «Набухающие глины и септические системы» (PDF) .

[:3-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я Роджерс, Дэвид; Ольшанский, Роберт; Роджерс, Роберт. «Повреждение фундамента из-за обширных грунтов» (PDF) .

[Nagel-4] Jump up to: ^а ^б Нагель, Дэвид. «Почвоведение для производителей овощей». МГУ : Координированный доступ к системе исследований и распространения знаний. 2001. Университет штата Миссисипи, 6 июля 2008 г. http://msucares.com/pubs/publications/p1977.htm .

[:0-5] Jump up to: ^а ^б ^с Кинг, Хобарт. «Обширная почва и обширная глина» . Геология.com . Проверено 3 ноября 2015 г.

[6] «Двенадцать почвенных орденов» . Колледж сельского хозяйства и наук о жизни Университета Айдахо .

[:1-7] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Мохтари, Масуме; Дегани, Масуд. «Поведение расширяющихся грунтов, повреждения и контроль» (PDF) . Проверено 3 ноября 2015 г.

[:2-8] Jump up to: ^а ^б «Проблемные почвы» (PDF) . Проверено 3 ноября 2015 г.

[9] Британская геологическая служба http://www.bgs.ac.uk/science/landUseAndDevelopment/shallow_geohazards/shrinking_and_swelling_clays.html

[10] «Что такое обширные почвы?» . Риск собственности . Архивировано из оригинала 24 мая 1998 г.

[11] «Глины, глинистые минералы и поведение усадки/набухания почвы» (PDF) .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]