Грунт плывун: что это такое, как с ним бороться и чем он грозит

что это такое, как с ним бороться и чем он грозит

• 22 апреля 2020

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Итог: у нас ничего не получилось. Покупать стальную обсадную мы не стали, а просто забили рядом скважину-иглу — отчет об этом я уже писал раньше. Пластиковую обсадную сначала хотели вытащить домкратом, но потом решили не мучаться и оставили в земле (нижний ее край на глубине 4-5 метров в воде), пользуемся ею как холодильником. Опускаем туда три бутылки пива на веревке.

🙂 При желании оттуда можно выкачать ведро грязной воды с песком, но такой необходимости нет.

 

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.

Состояние зыбучих песков – Механизм возникновения и профилактические меры

🕑 Время чтения: 1 минута

Состояние зыбучих песков – это всплывание частиц несвязного грунта, таких как мелкий гравий и песок, из-за вертикального просачивающегося вверх потока. При кипении песка несущая способность и прочность на сдвиг несвязного грунта снижаются, и становятся очевидными волнения частиц грунта.

Состояние зыбучих песков — это не тип грунта, а состояние течения, возникающее в несвязных грунтах. На практике состояние кипения может возникнуть, когда земляные работы проводятся ниже уровня грунтовых вод, а вода откачивается из котлована, чтобы защитить территорию от воды.

Содержание:

• Как возникает состояние зыбучих песков?
• Состояние зыбучих песков на строительной площадке
• Как избежать состояния зыбучих песков?

Как возникает состояние зыбучих песков?

Состояние зыбучих песков возникает, когда фильтрующее давление, действующее вверх, преодолевает давление, направленное вниз из-за погруженного веса грунта, и песчинки раздвигаются. В результате грунт не способен выдержать нагрузку.

Почва, находящаяся в состоянии зыбучих песков, теряет прочность на сдвиг и несущую способность. Прочность на сдвиг несвязного грунта зависит от эффективного напряжения. Прочность на сдвиг определяется по формуле:

Эффективное напряжение определяется по следующей формуле:

Рис. 1: Состояние сыпучего песка

Терминология уравнения 2 поясняется и проиллюстрирована на рис. 2. Подстановка компонентов уравнения 2 приводит к следующим выражениям:

Таким образом, уравнение 5 может быть выражено следующим образом:

Замена значение массы подводной единицы по коэффициенту пустотности:

Принимая G=2,67 и e=0,67, результат уравнения 9 равен единице.

Таким образом, эффективное напряжение становится равным нулю для грунта с указанными выше значениями G и e, когда гидравлический градиент i равен единице, т.е. напор, вызывающий течение, равен длине образца.

При превышении критического градиента почва движется вверх, и поверхность почвы кажется кипящей. Быстрое состояние также известно как состояние кипения. На этом этапе происходит сильное и видимое волнение частиц. Расход резко возрастает из-за произошедшего в процессе повышения коэффициента проницаемости. Если на поверхность почвы положить груз, он опустится. Почва ведет себя как жидкость, не имеющая сопротивления сдвигу.

Зыбучие пески не могут выдержать вес человека или животного и ведут себя как жидкость с удельным весом примерно в два раза больше воды. Человек может легко плавать в нем примерно на треть своего тела из зыбучих песков. Однако зыбучие пески очень вязкие, и движение в них потребует больших усилий и энергии. Человек может утонуть (удушиться), если устанет и в панике уронит голову в зыбучие пески.

Если человек попал в зыбучие пески, он должен держать голову высоко над поверхностью почвы и медленно двигаться в сторону берега. Он должен попытаться поймать какое-нибудь дерево на берегу или попытаться вытащить себя из зыбучих песков.

При наличии на несвязных грунтах напора, необходимого для образования зыбучих песков, увеличивается.

Состояние зыбучих песков на строительной площадке

Существует ряд строительных площадок, подверженных воздействию зыбучих песков:

1. Земляные работы в гранулированных материалах за перемычками вдоль рек.
2. Любое место, где существует артезианское давление, т. е. где напор воды превышает обычное статическое давление воды.
3. За насыпями рек для защиты от наводнений.

Как избежать состояния зыбучих песков?

Этого можно избежать, понизив уровень грунтовых вод на участке перед земляных работ или, альтернативно, за счет увеличения длины восходящего потока. кипячение состояние также распространено, когда водопроницаемый слой песка, лежащий в основе глинистой почвы, в условиях артезианского давления.

Состояние зыбучих песков – уравнение, физическая модель, механизм и предотвращение

зыбучие пески 9Состояние 0046 или состояние кипящего зыбучего песка — это состояние, возникающее в песке, когда эффективное напряжение уменьшается из-за восходящего потока воды. Когда восходящий поток увеличивается, достигается стадия, на которой эффективное напряжение снижается до нуля. Состояние, развившееся таким образом, известно как состояние зыбучих песков.

На рис. 1 показана физическая модель. Вода течет из левый резервуар к правому резервуару так, чтобы поток через почву в правом бак направлен вверх.

Физическая модель

Суммарное напряжение на дне образца грунта,

σ= ϒ sat x L

Восходящее давление в нижней части образца почвы = Вода давление из левого бака.

U = ϒW x (H+L)

Эффективное напряжение, σ ’= σ- U

σ’ = ϒ SAT X L- ϒW X (H+L)

σ ’= ϒ сб X L – ϒw х ч – ϒв xL

                                 σ’= ϒ sub x L – ϒw 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 станет единицей, то i=iC

т.е. h/L =1

или, h=L

из длина образца .

Прочность на сдвиг несвязного грунта определяется по формуле:

τ= σ’ X tan ϕ

Где,        τ = прочность на сдвиг

  σ’ = эффективное напряжение

              ϕ = угол внутреннего трения

Если прочность на сдвиг грунта равна нулю, он ведет себя как жидкость .

 В такой ситуации почва говорят, что в быстром состоянии.

При превышении критического гидравлического состояния частицы грунта двигаться вверх, и поверхность почвы кажется кипящей.

На этой стадии сильное и видимое движение частиц происходит. Разряд резко возрастает из-за увеличения коэффициента проходимости в процессе.

Если на поверхность поместить груз почва, она тонет вниз.

Когда естественная почва становится быстрой, она не может выдержать вес человек или животное.

Вопреки распространенному мнению, земля не засасывает жертву под свою поверхность. На самом деле зыбучие пески ведут себя как жидкость с удельным весом в два раза больше, чем вода.

Читайте также: Методы подкрепления, процедуры, использование при укреплении и ремонте фундамента

Состояние зыбучих песков в повседневной жизни

Человек может легко плавать в нем, вытащив из зыбучего песка около одной трети тела. 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 погрузится в зыбучий песок.

Если человек попал в зыбучие пески , 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 зыбучего песка,

Следует подчеркнуть, что зыбучий песок не является особым видом песка. это состояние, возникающее в песке, когда эффективное напряжение равно нулю .

 Любой несвязный грунт может стать подвижным, если восходящая сила просачивания достаточно велика, чтобы унести частицы грунта вверх. Благодаря наличию сцепления в глинистом грунте не происходит сыпучего состояния песка.

Особое состояние сыпучего песка

Подводя итог, следует отметить следующие моменты.

• Быстрый песок не является особым типом песка.
• Несвязный грунт становится быстрым, когда эффективное напряжение становится равным нулю.
• Для существования сыпучих песков преобладающий гидравлический градиент должен быть около единицы.
• Проницаемость зернистого грунта должна быть достаточно высокой для быстрого образования песка.
• Связной грунт не становится быстрым, даже эффективное нормальное напряжение становится равным нулю, потому что глина обладает некоторой прочностью на сдвиг из-за сцепления.