1. Інженерно-геологічні явища в основах споруд I в будівельних котлованах.

Характерною особливістю інженерно-геологічних процесів є їхній найтісніший зв'язок з інженерною діяльністю людини, але деякі з них можуть протікати і без цього зв'язку.

Інженерно-геологічні процеси бувають причиною деформацій будівель і споруд, а іноді і повного їх руйнування. Але, на відміну від такого геологічного явища, як землетрус, вони можуть бути відвернуті людиною.

Інженерно-геологічні процеси розділяються на дві великі групи: ті, що відбуваються із зміною об'єму порід та ті, що пов'язані з їхнім рухом (течією).

До першої групи відносяться:

1) ущільнення порід внаслідок збільшення тиску;

2) просадковість в лесових ґрунтах;

3) набухання та усадка глин;

4) суфозія та карст;

5) морозне здимання ґрунтів.

До другої групи відносяться:

1) видавлювання порід з-під підошви фундаментів;

2) зсувні процеси;

3) зрушення гірських порід.

1. Ущільнення порід внаслідок збільшення тиску

Збільшення тиску, що зазнають породи, які складають водоносні горизонти, може бути спричинене (крім зовнішнього навантаження від будинків та споруд) зниженням рівня підземних вод або зниженням їхнього напору (для напірних вод). У випадку зниження рівня підземних вод зникає зважуюча дія води, що викликає збільшення природного тиску.

Підошва верхнього водоупору, що огороджує напірний водоносний горизонт, зазнає зважуючого тиску води, направленого вгору. Це приводить до того, що водоносні породи зазнають неповного впливу ваги верхніх порід. При падінні напору води внаслідок відкачування тиск, що зазнають водоносні породи, збільшується на 100 кПа (10 тс/м2) на кожні 10 м зниження рівня.

Природне ущільнення деяких порід, наприклад, водяного походження (морські, озерні та річкові відклади), проходить, коли частинки знаходяться в зваженому стані. Такі ґрунти при відкачуванні води здатні доущільнюватись. Пониження земної поверхні можуть бути викликані і спадом напору нафти у результаті її видобутку.

3. Набухання та зсідання (усадка) глин.

До набухаючих відносяться ґрунти, які здатні збільшуватися в об'ємі при підвищенні вологості та зменшуватись при висиханні.

Процес збільшення в об'ємі називається набуханням, а зменшення –зсіданням (усадкою).

Здатністю набухати майже завжди володіють глини, оскільки набухання при замочуванні відбувається внаслідок збільшення товщини плівок зв'язної води, її розклинюючої дії. Ступінь збільшення об'єму ґрунтів при набуханні залежить від їхнього складу (особливо сильно набухають монтморилонітові глини), доступності поверхні частинок для молекул води та ступеня ущільнення грунту (наприклад, переущільнені морські глини схильні набухати). Крім глин, здатністю набухати володіють деякі види шлаків, а також звичайні пилувато-глинисті ґрунти при замочуванні їх хімічними відходами виробництва.

На Україні набухаючі глини зустрічаються в Криму, в районах Керчі та Феодосії.

Набухання відбувається внаслідок усмоктування води ззовні та за рахунок перерозподілу молекул води усередині ґрунту. Набухання без вбирання води ззовні проявляється, зокрема, при улаштуванні котлованів у результаті зняття природного тиску. Внаслідок набухання глин дно котлованів підіймається від кількох міліметрів до декількох десятків сантиметрів.

Якщо дно котлована з набухаючими ґрунтами залишити, то відбудеться зсідання глин з поверхні. Це пов'язано з їхнім ущільненням і викликає появу тріщин. Використання такого ґрунту як основи фундаментів у подальшому при попаданні води приведе до їх набухання (переущільнення та покращення доступності для молекул води). У зв'язку з цим безпосередньо перед будівництвом глини верхнього шару, що набухають або зазнають зсідання, повинні бути вилучені.

4. Суфозія та карст

Суфозія (лат. “суфозіо” – виношу) - процеси винесення частинок ґрунту рухомою водою (механічна суфозія), розчинення порід та винесення розчинів.

5. Морозне здимання

При промерзанні глинистих ґрунтів, доступних для проникнення в них вологи, в умовах неможливості збільшення їхнього об'єму, розвивається тиск, аналогічний тиску набухання. При відсутності огороджень відбувається збільшення об'єму промерзаючих ґрунтів, яке називається здиманням.

У тих випадках, коли тиск здимання перевищує величину тиску від власної ваги ґрунту і ваги споруд, відбувається піднімання земної поверхні разом з спорудами, побудованими на ній. Це піднімання відбувається дуже нерівномірно і приводить до утворення бугристого рельєфу і появи тріщин у стінах будинків.

У найбільшій мірі морозному здиманню піддаються пилуваті суглинки та супіски. У таких ґрунтах, як галька, гравій, крупний пісок, здимання не виникає.

У дійсності морозне здимання може досягати десятків відсотків товщини шару і пов’язане з переміщенням вологи із нижніх шарів ґрунту до фронту промерзання.

Впливу зимового здимання на стійкість споруд запобігають закладанням фундаментів на глибину, яка перевищує зимове промерзання ґрунтів.

Для запобігання зимового здимання на шляхах удаються до зниження рівня ґрунтових вод за допомогою дренажів. Нерідко потрібно повністю замінювати такі ґрунти на дренуючі, які не змінюють об'єму при замерзанні.