Воздействие грунтов на фундамент
Различные грунты имеют отличные друг от друга прочностные и другие свойства (подробнее о видах грунтов здесь). Известно, что лучше всего в качестве основания под здание подходит скальный грунт. Грунты такого типа совершенно спокойно несут нагрузку от самых больших небоскребов. Но небоскребы строят и на других менее твердых основаниях, например в Абу Даби. Каким образом удается воплощать настолько амбициозные проекты?
Все дело в фундаменте. Еще на стадии проекта, проводится ряд мероприятий позволяющих оценить характеристики и свойства грунтов на участке строительства для того, чтобы подобрать надежную конструкцию и технологию возведения фундамента. Простейшая схема взаимодействия фундамента и грунта приведена на нижерасположенном рисунке.
Рис.1 Проседание грунта: а – сила тяжести; б – сила сопротивления грунта
Под тяжестью конструкций грунт проседает. Это обычно происходит в течение первых двух лет после строительства.
Избежать проседания грунта невозможно. Поэтому задача строителей снизить степень проседания грунтов и сделать его равномерным. Иначе существует вероятность опущения одной части дома на 5см, другой на 10см, третьей на 20см и т.д. 
Рис. 2. Выталкивание фундамента силами морозного пучения грунтов.
Основной причиной движения грунтов и, как следствие, перемещения фундамента, является действие сил морозного пучения. Так как одно из немногих веществ, которые увеличиваются в объеме при замерзании – это вода, наиболее подверженные вспучиванию грунты это те, которые в большей степени насыщенны водой. Тем самым такие грунты воздействуют на фундамент, сжимают и выталкивают его.
Распространены случаи, когда силы морозного пучения настолько велики, что способны разрушить конструкцию фундамента. На схеме ниже показано как нижняя часть фундамента отделяется от верхней.
Рис. 3. Разрушение фундамента под действием сил морозного пучения: а — сила тяжести; б — сила сопротивления грунта; в — сила морозного пучения
Вероятен еще более худший вариант, когда силы давления грунта имеют боковое направление, в этом случае происходит опрокидывание фундаментов. Особенно это явление наблюдается когда сооружение расположено на холмистой местности.
Рис. 4. Опрокидывание фундамента
Разумеется, при оттаивании фундамент стремится вернуться в исходное положение, но зачастую это невозможно, например потому что грунт в освободившихся полостях осыпается, а так же по другим причинам. В результате строение теряет устойчивость.
Наиболее подходящие для заложения фундамента грунты имеют соотношение: уровень грунтовых вод / уровень промерзания грунта > 1 (т.е. уровень грунтовых вод ниже уровня промерзания грунта). Если же грунты не удовлетворяют данному условию, необходимо проводить мероприятия по искусственному осушению участка строительства (прокладка дренажных систем).
При заглублении подошвы фундамента ниже уровня промерзания грунта силы пучения несущественны. Так же используется технология утепления грунтов, которая снижает уровень промерзания.
Разновидности фундаментов используемые в деревянном домостроении.