Месячные архивы: Декабрь 2019

Древесина

— ксилема (от греческого слова — дерево) — ткань древесных и травянистых растений, выполняющая функцию проведения по растению воды с растворёнными в ней минеральными, а иногда и органическими веществами, кроме того, служит как запасающая ткань, механическая, а иногда и выделительная.

Все клетки, слагающие древесину (за редким исключением), одревесневают. Различают 4 основных анатомиических элемента древесины.

Сосуды — длинные трубки с тонкими одревесневшими оболочками, слагающиеся из отдельных клеток-члеников.

В поперечных перегородках между члениками имеются отверстия — перфорации, в стенках — окаймлённые поры.

Сосуды выполняют проводящую и отчасти механическую функции.

Трахеиды — вытянутые замкнутые клетки, обычно с косо срезанными концами. В оболочках имеются окаймлённые поры. Выполняют также проводящую, а иногда и механическую функцию (главным образом у хвойных).

Живое содержимое в сосудах и трахеидах быстро отмирает. Древесная паренхима — живые тонкостенные клетки, в которых происходит накопление запасных веществ. Древесные волокна, или либриформ, — веретёновидные толстостенные, сильно вытянутые клетки, придающие прочность древесине.

Строение древесины характерно для каждого рода и даже вида растений, что используется в систематике растений. У травянистых растений древесина составляет лишь небольшую часть проводящего пучка, у древесных — основную массу ствола, ветвей и корней.

Древесина лиственных деревьев состоит обычно из сосудов, трахеид, древесной паренхимы и либриформа, — хвойных слагается только из трахеид.

В поперечном разрезе ствола дерева различают сердцевину (диаметр 2—3 мм), годовые слои с радиально направленными сердцевинными лучами и кору. У некоторых древесных пород, кроме прилегающей к коре светлой — заболонь, имеется темноокрашенная более плотная и прочная центральная часть — ядро, в которой закупорены сокопроводящие пути и содержатся смолы, дубильные и другие вещества.

Древесина широко используется как материал в строительстве, машиностроении, в производстве мебели, спортивного инвентаря, а также как сырьё в целлюлозно-бумажной, гидролизной, лесохимической и химической промышленности, как топливо, из древесины изготовляется ряд древесных материалов.

Состав древесины

Элементарный химический состав абсолютно сухой древесины всех пород:

• около 50% — С,
• 6% — Н,
• 44% — (О + N).

Древесина имеет сложную мицеллярную структуру и содержит:

• целлюлозы 43—64%,
• лигнина 19—29%
• гемицеллюлозы 23—32%.

Удельный вес древесинного вещества 1,54 г/см3.

Объёмный вес 0,1—1,4 г/см3.

Древесина гигроскопична — гигроскопическая влага заполняет межмицеллярные пространства. В полостях клеток содержится капиллярная влага, удаляемая при начале высыхания. При удалении гигроскопической влаги древесина сокращает свои размеры — усыхает, при увлажнении — увеличивает их — разбухает.

Усушка вдоль волокон около 0,1%,

в радиальном направлении 3—5%,

в тангентальном 6—10%.

Теплоёмкость абсолютно сухой древесины 0,33 ккал/кг°С ± 3% .

Механические свойства резко различны в разных направлениях и зависят от вида деформации. Так, если предел прочности при сжатии вдоль волокон 1,0, то поперёк волокон 0,1—0,3, при растяжении вдоль волокон 2,0—3,0, поперёк — 0,05—0,3.

Физико-механические свойства зависят также и от породы дерева, влажности и пр.

Породы древесины

Объёмный вес и прочность древесины различных пород при влажности 15%.

Пороки древесины

Пороки древесины

— (косослой, сучки, свилеватость, гниль) вызывают снижение показателе свойств. Физико-механические свойства снижаются также с увеличением влажности до 30% и с повышением температуры. Высушиванием, покрытие пленками и пропиткой достигается повышение стабильности физико-механических свойств и долговечность в условиях эксплуатации.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Древесные материалы

— констрyкционные изоляционные и поделочные материалы, изготовленные полностью или в основном из натуральной древесины, применяются в строительстве, машиностроении, судостроении, в производстве мебели, спортивного инвентаря, тары и пр.

Различают следующие группы :

Древесина натуральная — основная группа древесных материалов — лесоматериал круглый, тёсанный, колотый, пиленый, ( пиломатериал — доски, брусья, и др) щепной шпон, строганая фанера, древесная стружка, опилки, древесное волокно и пр.

Древесина пропитанная — натуральная древесина, в структуру которой введены:

• антисептически вещества для повышения биостойкости (консервированная древесина),
• антипирены, повышающие огнестойкость (в строительстве),
• стабилизаторы для снижения гигроскопичности и размероизменяемости при изменении её влажности (в машиностроении),
• красители (в мебельном производстве) и пр.

Древесина прессованная — уплотненная, преимущественно в направлении поперёк волокон, при давлении 100—300 кг/см2 (до объёмного веса 1,3— кг/см3) и нагреве (до 100°—250°).

Древесина клееная — склеенная для получения элементов больших размеров по толщине, ширине и длине, с более однородными физико-механическими свойствами или с заданным расположением наиболее прочной древесины в элементе.

Древесина слоистая — получаемая склеиванием шпона или строганой фанеры синтетическими смолами или белковыми клеями. Относительное направление волокон в слоях может быть различное, в соответствии с чем различают следующие виды слоистой древесины:

• фанера клеёная (переклейка) — взаимно перпендикулярным направлением волокон в соседних слоях шпона,
• фанера формованная (выклейка) криволинейной формы вплоть до сферической,
• древесина слоистая — с одинаковым или разным направлением волокон шпона в слоях,
• древесина слоистая комбинированная (столярные плиты).

Слоистая древесина иногда армируется тонким листовым металлом, металлической сеткой или тканью.

Древесина слоистопрессованная — изготовленная путём склеивания под давлением — 300 кг/см2 и при темпеатуре около 150° пропитанного синтетической смолой шпона, объёмный вес 1,3— 1,5 кг/см3,бывает тех же разновидностей, что и слоистая древесина.

Древеснопластические материалы — изготовляемые из стружек, опилок, дроблённой древесины и пр. и органических или минеральных связующих (10—30%); от пластич. материалов с древесным наполнителем они отличаются повышенным содержанием древесины; к древеснопластическим материалам относятся древесностружечные плиты, фибролит.

Древесноволокнистые плиты— изготовляемые из волокнистой древесной массы путём прессования.

В номенклатуру древесных материалах не входят материалы, являющиеся продуктом целлюлозно-бумажной, лесохимической отраслей промышленности, хотя исходным сырьём для получения этих материалов служит древесина.

Требования к лесоматериалам для гидротехнического строительства

Для строительства, реконструкции и ремонта гидротехнических сооружений (плотин, водоспусков, судоходных шлюзов и др.) применяют круглые и пиленые лесоматериалы хвойных (преимущественно) и лиственных пород

Условия работы древесины в гидротехнических сооружениях

значительно отличаются от условий в обычных наземных сооружениях. Для многих гидротехнических сооружений режим влажности постоянно меняется вследствие естественного или искусственного понижения уровня воды; происходящее при этом переменное увлажнение и высыхание деревянных элементов способствует созданию благоприятной среды для их гниения. Кроме того, на древесину может влиять длительное воздействие ударных и вибрационных нагрузок, химический состав воды и т. п.

Выбор древесины

Поэтому при выборе древесины необходимо учитывать ее стойкость против загнивания и механическую прочность.
В зависимости от условий среды долговечность древесных пород, различна. Так, в незащищенных от увлажнения нонструкциях малоустойчивы: ель, пихта, береза, бук, клен; в сырых местах высокой устойчивостью обладают: лиственница, дуб, ольха; относительно устойчивы в этих же условиях сосна, кедр.

Проведенные исследования позволили установить, что в результате воздействия среды, в которой древесина находилась 70 лет, полезное поперечное сечение деревянных элементов уменьшилось на 15—20% вследствие порчи их наружной части, вызванной процессом выщелачивания и ослизнения древесины пресной водой. Прочность древесины наружных слоев (на толщину 10— 15 мм) оказалась настолько малой, что она легко поддавалась смятию и разрушению при простом нажатии ногтем. Микроскопическим анализом установлено полное разрушение клеток и отсутствие какой-либо связи между ними.
За пределами поврежденного наружного слоя, а именно в заболони и в ядре, не обнаружено следов разрушения структуры клеток. Таким образом, механическая прочность исследуемой воздушно-сухой древесины при сжатии, изгибе, скалывании оказалась не ниже норм, допускаемых для здоровой древесины.

Соли натрия, кальция, калия и др., находящиеся в морской воде, оказывают на древесину гидротехнических сооружений большее влияние, чем речная пресная вода. Исследования проф. С. И. Ванина показали, что прочность древесины свай ), находившихся около 30 лет в воде, на 40—70% ниже, чем у нормальной древесины, не бывшей в воде.

Основная порода древесины, применяемая в строительстве гидротехнических сооружений, сосна. Дуб и лиственница используются в конструкциях, от которых требуется высокая прочность и стойкость против загнивания. Для изготовления мелких деталей нагелей, шпонок, клиньев, подкладок и т. п. применяют дуб, бук и другие твердые породы.
По прочности древесина должна удовлетворять следующим требованиям.

Предел прочности для древесины сосны 1-го и 2-го сортов (при испытании стандартных образцов с влажностью 15%) должен быть не менее:

• при сжатии вдоль волокон…………………. 300 кг/см2
• при изгибе …………………………………………  500 кг/см2
• при скалывании вдоль волокон…………. 50 кг/см2

Расчетный объемный вес для сзежесрубленной и сырой древесины составляет: для сосны 800 кг/м3, для дуба 1000 кг/м3.

Качество лесоматериалов

Качество лесоматериалов должно удовлетворять требованиям ГОСТ и дополнительным требованиям для несущих конструкций гидротехнических сооружений.
Ни в одном из сортов лесоматериалов не допускается гнили.
Для растягиваемых и изгибаемых элементов несущих конструкций применяют лесоматериалы 1-го сорта, а для сжатых элементов лесоматериалы 2-го сорта.
Древесина капитальных портовых сооружений, находящаяся в. условиях, где она может быстро загнивать или портиться древоточцами, обязательно должна быть хорошо антисептирована.

Древесная масса

Древесная масса

— волокнистая масса. получаемая при механическом истирании древесины (балансов) на вращающемся камне дефибрера; один из основных полуфабрикатов для производства бумаги и картона.

В зависимости от способов обработки балансов, различают белую, бурую и химическую древесную массу. Белая получается из обычной древесинь, бурая из древесины, предварительно пропаренной в котлах (около 8 часов при температуре 150°—160°и давлении 4—5 ати), химическая — из лиственных пород, обработанной раствором моносульфита и бикарбоната натрия при давле до 11 ати к температуре 150°С.

Широкое применение древесных материалов объясняете дешевизной по сравнению с целлюлозой, тряпичной массой, а также способностью повышать печатные свойства бумаги (гладкость, непрозрачность, непрозрачность, впитываемость красок и др.).

Недостатками считается сравнительно низкая механическая прочность, недостаточная белизна и неустойчивость первоначальных свойств (белизна, прочность) при воздействии солнечного света, тепла и влаги, что ограничивает применения.

Для частичного устранения этих недостатков древесная масса подвергается отбелке.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Гранит

— итальянское слово granito, от латинского granum — зерно — глубинная изверженная горная порода, богатая кремнезёмом.

Состоит из калиевого полевого шпата (ортоклаза, микрокрина), кислого плагиоклаза (альбита, олигоклаза), кварца, а также слюды (биотита или мусковита), амфибола и редко пироксена.

Структура гранита обычно полнокристаллическая, нередко порфировидная и гжейсовидно-полосчатая. Предполагают, что кроме гранита магматического происхождения, имеются, особенно среди докембрийских, образовавшиеся в результате процессов гранитизации другие породы, включая осадочные.

Гранит фото

Порода — прекрасный строительный материал, широко используется для облицовки инженерных сооружений (мостовые опоры, ледорезы, набережные и др.), цоколей промышленных и жилых зданий, а также для изготовления колонн, памятников, статуй и др.

Полнокристаллическая глубинная порода, состоящая, главным образом, из полевого шпата, кварца и слюды (биотит, мусковит).

Твердость по шкале Мооса — около 6.

Цвет — от светлосерого до темносерого, а также красный, серозеленый, коричневый и др.

Рисунок — преимущественно пятнистый, струйчатый, обусловленный неравномерным скоплением составляющих породу минералов. Мелкозернистые сорта имеют однородную окраску, лишенную рисунка (серый янцевский ) или со струйчатым рисунком цветных прослоек (красный лезниковский). Крупнозернистые граниты часто имеют порфировидную структуру, т. е. включения крупных кристаллов в основной мелкозернистой массе. Предел прочности на сжатие — 1500—3000 кг/см2.

— фото лезниковского гранита

Монолитность: величина блоков может достигать нескольких десятков кубометров; средний размер от 1 до 3 мЗ.

Применение. Гранит широко используется в монументальной архитектуре для облицовки колонн, цокольных частей сооружений, подпорных стен, набережных, полов (в условиях интенсивного движения толпы) и пр.; большинство гранитов прекрасно полируется и с течение многих десятков лет сохраняет зеркальную поверхность.

Гранитные облицовки применяются без предохранительных покрытий с обратной стороны, за исключением светлых разновидностей гранита, на которых при непосредственном примыкании к незащищенной антикоррозийным покрытием стальной конструкции со временем может возникнуть окраска окислами железа.

— фото янцевского гранита

Хорошая скалываемость гранита, плотность и кристаллическое строение позволяют применять для отделки сооружений декоративные рельефные фактуры природного окола, долгое время сохраняющие свою форму и легко промывающиеся при загрязнении.

Однородные, мелкозернистые граниты применяются для профилированных деталей, часто выполняемых ударной обработкой. Крупнокристаллические граниты более пригодны для плоских элементов облицовки (плиты, пояса), изготовляемых обычно распиловкой и шлифованием. В профилированных изделиях крупные кристаллы не дают возможности получить четкие линии профиля. Для ответственных облицовок совершенно не пригодны роговообманково-биотитовые граниты с крупнозернистой структурой и порфировидными выделениями полевого шпата (так называемые граниты типа рапакиви).

Кварцит — порода, сложенная из зерен кварца, прочно сцементированных кремнистым цементом. Цвет: белый, серый, розовый и красный. Многие разновидности кварцита имеют расплывчатый рисунок. Предел прочности на сжатие — около 4000 кг/см2. Долговечность — наибольшая из всех пород камня..

— фото Шрокшинского кварцита

Монолитность: средняя величина добываемых в карьере блоков от 0,5 до 1,5 м3. Применение — ограниченное вследствие высокой твердости кварцита (по шкале Мооса—7), требующей больших затрат при добыче и обработке; употребляется только для сооружений высокого класса.

Широко известен в России шокшинский кварцит красного цвета, использованный во многих монументальных сооружениях. Из него инкрустировано на фасаде мавзолея В. И. Ленина слово ЛЕНИН; он был применен в советских павильонах на международных выставках 1937 г. (Париж) и 1939 г. (Нью-Йорк), а также на станциях московского метрополитена. Высокая плотность кварцитов позволяет не прибегать к их гидроизоляции; в случае использования для цоколя пористого камня кварцит может применяться как водонепроницаемая база.

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на обработку персональных данных в соответствии с Условиями

Подземные части зданий и сооружений, а также подземные сооружения нуждаются в специальной защите. Дело в том, что любой грунт, в котором они расположены, никогда не бывает совершенно сухим — он всегда содержит воду. Эта вода под действием тех или иных сил стремится пройти через материал сооружения.

Пройдя его, она вызывает появление сырых пятен или течей и повышает влажность внутри сооружений, нарушая, тем самым, нормальную его эксплуатацию, что в ряде случаев совершенно недопустимо.

Однако не только этим характеризуется вредное влияние воды, содержащейся в грунте и проникающей через материал конструкции. В ряде случаев эта вода содержит растворенные бетон или цементный раствор, чаще всего применяемые при строительстве сооружения.

Такая вода является агрессивной,иона вызывает коррозию, т. е. разрушение бетона или раствора, со всеми вытекающими из этого последствиями. Интенсивность разрушения увеличивается, когда грунтовая вода фильтрует через кладку сооружения, так как при этом происходит вымывание продуктов разрушения.

Большая работа проводится по выработке мер защиты подземных частей зданий и сооружений от проникания воды и разрушения бетона и раствора агрессивными водами. Много усилий, в частности, предпринимается по разработке водонепроницаемого бетона. Однако к настоящему времени эта задача полностью еще не решена и поэтому часто приходится применять гидроизоляцию.

Таблица. 1 Категория сухости сооружений и их частей.

Существует много видов гидроизоляции. Ясно, что в каждом конкретном случае стремятся выбрать наиболее экономичный вид ее, обеспечивающий заданный срок службы сооружения. Поэтому правильный выбор типа гидроизоляции является ответственной и в то же время сложной задачей.

Дело в том, что каждая строительная площадка характеризуется своими отличающимися условиями в части видов грунтов, взаиморасположения различных по водопроводящим свойствам (фильтрации) пластов, уровня грунтовых вод и т. п. Также различна и требуемая степень сухости изолируемых сооружений, в зависимости от чего их разделяют на три категории (табл. 1).

Ввиду этого в каждом конкретном случае следует особенно тщательно подходить к вопросу о том, нужно или не нужно устраивать гидроизоляцию подземных сооружений или их частей и какие выбрать вид и конструкцию этой изоляции.

фото гидроизоляционные работы

При этом важно иметь ясное представление о том, каков процесс вредного воздействия на бетон или раствор грунтовых вод, содержащих различные примеси.

В порах рыхлых горных пород (грунтов) в естественных условиях обычно содержится то или иное количество воды, характеризующее количественно влажность грунта. Влажность равна выраженному в процентах отношению веса воды к весу частиц грунта.

Состояние грунта, при котором содержащаяся в нем вода заполняет все поры, соответствует полной влагоемкости грунта. Грунт в этом случае находится в состоянии грунтовой массы.

В состоянии полного влагонасыщения грунты находятся в зоне ниже уровня подземных (грунтовых) вод. Выше этого уровня располагаются капиллярная зона и зона аэрации (рис. 1).

Степень заполнения пор водой (степень влажности) равна отношению естественной влажности к полной влагоемкости.
Нижним пределом степени влажности песка в исключительных случаях может быть нуль, а глин 0,4—0,5, но обычно даже в условиях сухого климата на глубине 5—6 м степень влажности глин близка к единице.

Влага в зоне аэрации находится в виде пара и в жидком состоянии. Относительная влажность воздуха в зоне аэрации близка к 100%; таким образом, он практически до предела насыщен водяными парами. Так как упругость водяных паров уменьшается по мере понижения их температуры, то пары перемещаются в сторону меньшей температуры.

Рис. 1. Схема распределения воды в грунте
/—/ — поверхность земли; 2—2 — поверхность водоупора; 3—3 —поверхность грунтовых вод; 4—4 — уровень капиллярных вод; /—4 — зона аэрации; 4—3 — капиллярная зона; 3—2 — зона насыщения

Зимой в результате этого водяные пары перемещаются вверх к охлажденной поверхности земли. Летом в южных и особенно степных районах температура грунта под зданиями и сооружениями ниже, чем за их пределами, что ведет к накоплению влаги под ними. Наиболее эффективным методом борьбы с этим, как известно, является устройство подполья.
Вода в жидком состоянии может быть физически связанной или свободной.

фото влагонасыщения грунта

Свободная вода в свою очередь делится на капиллярную и гравитационную.
Так как поры рыхлых пород представляют собой систему капиллярных трубок, то вода, смачивая стенки этих трубок, поднимается в них. Высота капиллярного подъема, измеряемая от уровня воды, зависит от диаметра трубок, т. е. пор. Для песков высота капиллярного подъема равна нескольким десяткам сантиметров, для суглинков 1 —1,5 м, для глин 3— 4 л, а по некоторым данным и значительно больше.

Часто только за счет подъема влаги в капиллярах глинистых пород и строительных материалов в помещениях появляется сырость.

Поэтому в капиллярной зоне обязательно должна предусматриваться гидроизоляция.

Песок может отдавать почти всю имеющуюся в его порах воду, вытекающую под действием силы тяжести.

В то же время шурфы, колодцы и котлованы, пересекающие полностью насыщенные водой глины, могут совсем не иметь воды.

Мелкозернистые породы способны отбирать влагу у крупнозернистых.

Грунтовые воды, полностью заполняющие поры грунтов и трещины в горных породах, при определенных условиях перемещаются в порах.

Водопроницаемость грунта зависит от:

• его пористости, а также
• от характера пустот и пор.

Но одна величина пористости еще не определяет степени его водопроницаемости.

Грунт может обладать очень значительной пористостью (например, в глине пористость часто достигает 50%), а в то же время быть практически водонепроницаемым;

песок даже при пористости в 30% хорошо проницаем для воды. В данном случае играет роль размер пустот или диаметр пор.

По степени водопроницаемости грунты можно разделить на три группы:

1. водопроницаемые;
2. полупроницаемые;
3. непроницаемые.

К водопроницаемым грунтам относятся галечник, гравий, песок, а также все сильно трещиноватые породы.

К полупроницаемым грунтам можно отнести такие породы, как супеси и суглинки, лёсс, торф, реже пористые известняки и мергели.

К непроницаемым грунтам принадлежат глины, а также массивные кристаллические и нетрещиноватые осадочные породы.

Практическая водонепроницаемость глины объясняется прежде всего тем, что поры в ней имеют незначительный размер и вода при движении испытывает большое сопротивление, создаваемое силами поверхностного натяжения частиц.

Поверхность же всех глинистых частиц в единице объема очень велика. Существенным обстоятельством, делающим глину непроницаемой, является и щелевидная форма пор.

Таким образом, глинистые слои являются водоупорными для находящейся над ними грунтовой воды. Поэтому глину используют для предупреждения фильтрации воды к сооружению или через плотину, устраивая специальные глиняные замки.

Движение подземных вод в порах рыхлых и в трещинах скальных пород в случае полного заполнения их водой называется фильтрацией.

Коэффициент фильтрации является важнейшей характеристикой породы.

Ориентировочные величины этого коэффициента даны в табл. 2.

Уточнение их для каждого конкретного случая может быть произведено расчетным либо лабораторным методом или найдено в полевых условиях.
Между величинами коэффициента фильтрации и высотой капиллярного поднятия имеется определенная зависимость.

Ориентировочное значения коэффициента фильтрации рыхлых горных пород

В хорошо проницаемых для воды породах, при отсутствии водоупорной толщи над водоносным горизонтом, вода появляется при проходке шурфов и скважин на отметке, соответствующей статическому установившемуся уровню подземных вод.

В малопроницаемых породах отметка появления воды несколько меньше отметки статического уровня, которого вода достигает через несколько часов или суток.

В водонепроницаемых породах статический уровень воды обычно не устанавливается.

Вопрос об истинном уровне грунтовых вод при малопроницаемых и непроницаемых грунтах часто остается открытым. В этих случаях рекомендуется применять манометрический пьезометр, изобретенный В. Г. Булычевым в 1939 г.

Этот пьезометр (рис. 2) состоит из открытой с нижней стороны трубы, ртутного манометра, шлюза для воды и зоздуха, а также соединительных резиновых трубок.

Труба нижним концом устанавливается на грунт и заполняется зодой через пробку, которая затем герметически закупоривается.
Давление в ртутном манометре, сразу же после этого устанавливающееся, показывает уровень грунтовой воды.

Подземные воды могут быть разделены на воды со свободной поверхностью (ненапорные) и напорные. В последнем случае над водоносным горизонтом имеется водоупорный слой. Поверхность, сверху ограничивающая ненапорные водоносные горизонты, называется зеркалом. Ненапорные подземные воды могут быть разделены на грунтовые и межпластовые. Первый от поверхности земли водоносный горизонт называется горизонтом грунтовых вод.

Особым видом подземных вод является верховодка, которая образуется, когда в пределах зоны аэрации имеется линза, сложенная породами, сравнительно мало проницаемыми для воды. Воды верховодки могут создать гидростатический напор на сооружение.

Рис. 2. Манометрический пьезометр В. Г. Булычева
1 — труба; 2 — ртутный манометр; 3 — шлюз для воды и воздуха; 4 — соединительные резиновые трубки; 5 — пробка; 6 — отверстие для выхода воздуха

Положение уровня, состав и температура подземных вод изменяются во времени, определяя их режим.
На положении уровня существенно сказываются количество и интенсивность выпадения атмосферных осадков, а также испарение воды.

Эти колебания могут быть сезонными или годовыми. Сезонные колебания могут достигать 0,2—1,5 м. Так как подземные воды обычно связаны с реками, то изменение положения уровня воды на них или высыхание рек сказывается и на уровне подземных вод.

Существенное влияние на уровень грунтовых вод оказывает застройка территории. В этом случае причинами поднятия уровня могут быть утечки воды из производственных помещений, а также коренное изменение теплового режима пород. В частности, практически исключается влияние испарения на протяжении теплого времени года.

Породы под основаниями зданий имеют более низкую температуру, в результате чего к ним происходит перемещение влаги. Фильтрация воды из различных каналов, а также инфильтрация поливных вод могут существенно влиять на положение уровня грунтовых вод.
В то же время при откачке воды из колодцев, котлованов, шахт, рудников и тоннелей уровень грунтовых вод будет понижаться.

Для определения положения уровня грунтовых вод при неглубоком их залегании копают шурф — вертикальный колодец обычно квадратного или прямоугольного, а в последнее время чаще круглого сечения. Глубина шурфа 3—5 м, сечение при небольшой глубине не более 1,2X1,8 м.

В малоустойчивых грунтах стенки шурфов крепят лесом. При небольшом объеме работ породы разрабатывают вручную, а при значительном — при помощи специальных механизмов — шурфо- и котловано-копателей (например, станка конструкции Гидропроекта).

При глубоких исследованиях грунта применяют бурение. Диаметр скважин, используемых в практике инженерно-геологических и гидрогеологических исследований, находится в пределах 50—300 мм. Скважины бурят вручную и механическим путем. В последнее время для ускорения бурения применяют виброметод. Одним из видов бурения сплошным забоем является роторное, которое обычно производят с промывкой скважины глинистым раствором. Весьма удобны для бурения сравнительно неглубоких скважин (до 100—150 м) самоходные станки роторного бурения АВБ-3-100 и СБУ-150-ЗИВ, смонтированные на автомобиле.

В последнее время в практику входит новый вид бурения — шнековый, который осуществляется без промывки. Песчано-глинистые, гравелистые и другие породы, разрушенные в забое скважины при помощи долота, поднимают к устью скважины вращающимся шнеком. Для шнекового бурения применяют станок УШБ-1, при котором шнековое бурение можно сочетать с вибрационным.
Разведочные работы проводятся на такую глубину, чтобы изучить всю толщу пород, которая может изменяться под воздействием сооружения. Наиболее глубокие выработки проходят в связи с проектированием плотин, а наименее глубокие — для небольших зданий и по трассам водоводов и коллекторов.

Задачей разведочных работ является выявление особенностей геологического строения и гидрогеологических условий строительной площадки.
При неглубоком уровне воды отметку его замеряют при помощи рейки с нанесенными на ней делениями или складного метра. При более глубоком уровне используют шнур, к концу которого привязывают специальное приспособление: поплавок, хлопушку или свисток.

Рис. 3. Возникновение гидростатического напора в водонепроницаемом грунте

При выборе гидроизоляции необходимо всегда учитывать возможные случаи поднятия уровня напорной воды. Это, в частности, возможно за счет просачивания в водопроницаемую засыпку или по контакту между водонепроницаемой засыпкой и фундаментом сооружения поверхностных и, в частности, атмосферных вод (рис. 3). Указанное обстоятельство может потребовать устройства сплошной изоляции до поверхности грунта.

При нахождении подземной части сооружения в водонепроницаемом грунте напорная вода может появиться не только за счет атмосферных вод, но и снизу — при наличии водопроницаемого слоя, насыщенного артезиской водой. В этом случае потребуется устройство усиленной гидроизоляции. При расположении всего сооружения в водопроницаемых грунтах выше уровня капиллярного поднятия воды устраивают упрощен­ную окрасочную изоляцию.

Повышение уровня грунтовых вод может происходить за счет инфильтрации поверхностных вод, выпадающих в виде атмосферных осадков или сбрасываемых на территории данной строительной площадки или района (свои воды), а также поступающих с других территорий (чужие воды).

Чужие воды можно перехватывать нагорными канавами, а сток своих вод достигается вертикальной планировкой территории с устройством водосточной сети открытого или закрытого типа. Котлованы под здания и сооружения не рекомендуется выбывать заблаговременно; после устройства их следует ограждать от затопления. После устройства фундаментов надо быстро и тщательно (с трамбованием) заделать пазухи и организовать сток поверхностных вод от здания.

В качестве мероприятий против затопления при сооружении плотин и образовании водохранилищ может быть применено обвалование территории или искусственное ее повышение.
Для понижения уровня грунтовых вод до заданного положения на территории строительства часто устраивают подземный дренаж.

Дренажи — это особого рода подземные сооружения, закладываемые обычно на такой глубине, чтобы уровень подземных вод располагался не менее чем на 0,5 м ниже подошвы фундаментов.
Подземные дренажи бывают горизонтальные, вертикальные, комбинированные и специального типа (противооползневые).

В плане дренажная система может быть однолинейной, двухлинейной, контурной (кольцевой), площадной и смешанной.
Дрены, своим основанием доходящие до водоупора, называются совершенными, а не доходящие — несовершенными.
Горизонтальные дренажи в свою очередь могут быть открытыми (канавы, лотки), закрытыми, трубчатыми, галерейными, прифундаментными, пластовыми и совмещенными с водостоками.
Закрытые дрены траншеи, заполненные сплошь фильтрующим материалом (каменная наброска с песчано-гравийной засыпкой, фашины), применяются редко.

Рис. 4. Трубчатый дренаж совершенного типа с трехслойной обсыпкой
1 — местный грунт; 2 — песок среднезернистый; 3 — песок крупнозернистый; 4 — гравий средней крупности или мелкий щебень; 5 — щебень, втрамбованный в грунт; в — щебень средней крупности; 7 — дренажная труба

В трубчатых дренах по низу траншеи, так­же заполняемой фильтрующим материалом, укладывают трубы. Этот тип дренажа нашел наиболее широкое применение в строительстве. Срок службы его достигает многих десятилетий. Диаметр труб определяется расчетом, минимально он равен 150 мм. Трубы используются гончарные, керамические, бетонные, железобетонные, асбестоцементные и деревянные.

Для приема воды в трубах делают, чаще всего в шахматном порядке, прорези либо оставляют частично незаделанными стыки. В последнее время применяют трубы из пористого бетона.
Для внутренних слоев обсыпки трубчатого дренажа используется обычно гравий и щебень, а для наружных — пески (рис. 4).

Галерейные дренажи могут быть по виду материала деревянными, каменными и бетончыми, а по форме сечения прямоугольными, круглыми и овоидальными. Галереи прокладывают открытым (траншейным) и закрытым (штольневым или щитовым) способами или способом продавливания.

Прифундаментный дренаж устраивают в виде ряда дрен и колодцев, располагаемых по периметру здания или группы зданий. Так как подобный кольцевой дренаж устраивают на расстоянии 3—5 м от стен зданий, то это вызывает значительное увеличение объема земляных работ и удорожание строительства.

В местах перелома трубы сопрягают при помощи скрытых колодцев прямоугольной формы. Для контроля, осмотра, ремонта и очистки дренажной системы устраивают специальные колодцы.

В Ленинграде в 1953 г. был применен дренаж упрощенного типа, который укладывался в одной траншее с фундаментом (рис. 5).

Прифундаментный дренаж располагался на 0,5 м ниже пола подвала и присоединялся к ливневой канализации.
Пластовый дренаж обычно представляет собой слой дренирующего материала под всем сооружением с отводом воды в трубчатые дрены.

Рис.5. Конструкция прифундаментного дренажа
1 — керамическая дренажная труба диаметром 150 мм; 2 — гравий; 3 — крупнозернистый песок; 4 — мелкозернистый песок; 5 — слой мха; 6 — засыпка пазух котлована ранее вынутым грунтом

Рис. 6. Схема трубчатого колодца
1 — смотровой колодец; 2 — задвижка; 3 — оголовок; 4 — всасывающий трубопровод; 5 — всасывающая труба; 6 — депрессионная поверхность подземных вод; 7 — наставная труба; 8 — фильтр; 9 — отстойник

Вертикальные дренажи представляют собой ряд или контурную группу трубчатых колодцев, обслуживаемых общим или отдельными насосами.

Путем откачки воды из колодцев достигается понижение уровня грунтовых вод. Образующаяся при этом сниженная (депрессионная) поверхность воды приобретает форму воронки. При помощи колодцев можно снизить уровень подземных вод на значительной площади.

Трубчатый колодец обычно состоит из глухих труб и фильтра (рис. 6).

Фильтры могут быть дырчатые, щелевые, проволочные, каркасно-стержневые, сетчатые, гравийные; каркас фильтра может быть изготовлен из стали, керамики, асбестоцемента, пластмасс, дерева и т. д.
Стенки колодца под фильтром закрепляют при помощи обсадных или наставных труб.