Rychlost mrznutí půdy při teplotách pod bodem mrazu
Půdy s póry naplněnými vlhkostí jen do určité míry, husté, jemně porézní půdy, za jinak stejných podmínek, zamrzají hlouběji a rychleji než sypké a suché půdy, protože tepelná vodivost je větší.
Největší hloubka promrzání půdy se obvykle vyskytuje při vlhkosti 30-40%.
S jeho dalším zvyšováním se hloubka mrazu snižuje v důsledku zvýšení latentního tepla mrazu.
Vzhledem k tomu, že tepelná vodivost základního kamene je větší než tepelná vodivost půdy, pak, jak potvrdila praktická pozorování, když je šířka kamenného základu větší než 0,5 m, půda pod ním může zamrznout pod hloubkou mrazu normální pro půdy v dané oblasti.
Vrchní ochranný kryt v podobě sněhu, husté trávy, suchého listí nebo jehličí pomáhá snižovat hloubku promrzání půdy. Přítomnost silných a dlouhotrvajících větrů na otevřených plochách, které odfoukávají sněhovou pokrývku, přispívá ke zvýšení hloubek mrazu.
Rychlost zamrzání půdy závisí z:
- mrazivé teploty,
- velikost pórů a především vlhkost půdy.
Čím menší jsou póry, tím více je voda v půdě propojena silami kapilární a molekulární přitažlivosti a čím nižší je teplota a tím delší je doba potřebná k zamrznutí půdy. Jsou-li všechny ostatní věci stejné, dochází k zamrzání tím rychleji, čím nižší je vlhkost půdy, čím větší je její granulometrické složení (tj. čím větší jsou póry v půdě), tím hustší je základní hornina a tím méně organických zbytků plynů a vzduchu v půdě. .
Při výkopových pracích se hloubka zamrznutí zjišťuje měřením na místě. Pro předběžné úvahy je hloubka mrazu brána rovna průměrné hodnotě jejího maxima na základě pozorování meteorologických stanic v oblasti výstavby za posledních 15-20 let.
Závislost hloubky promrznutí půdy na době trvání promrzání při různých venkovních teplotách
Tečkovaná čára ukazuje příklad stanovení hloubky promrznutí půdy během 40 dnů ve třech fázích zmrazování, včetně 25 dnů při -5°, 10 dnů při -10 a 5 dnů při -15°. Hloubka mrazu je ~0,75 m a skládá se ze tří samostatných hodnot odpovídajících třem stupňům: 0,42+0,23+0,10=0,75 m/
Přibližné údaje o hloubce promrznutí půdy v závislosti na teplotě vzduchu a době jeho působení jsou na Obr.
Zmrazovací křivky udávají přibližné hodnoty pro hloubku promrzání půd s průměrnou vlhkostí (25-30%) na povrchu bez sněhové pokrývky.
V případě sněhové pokrývky je třeba zadat koeficient 0,85 pro tloušťku pokryvu 0,25 m, koeficient 0,7 pro tloušťku 0,5 m a 0,65 pro tloušťku 0,75 m.
Rozmrazování půdy probíhá postupně, probíhá současně shora i zdola a trvá poměrně dlouho. K úplnému rozmrazení dochází nejdříve v druhé polovině května.
Kolísání vlhkosti půdy
Zmrazování a rozmrazování půdy je spojeno s pohybem podzemní vody. Horizont podzemní vody, který je na podzim mírně zvýšený, se v zimě snižuje a prudce stoupá, když začíná tání. Podzemní voda se může dostat do kontaktu se spodním povrchem zmrzlé půdy a díky své relativně vysoké teplotě (4-6°) výrazně urychlit její rozmrazování.
Po krátkém jarním vzestupu hladina podzemní vody klesá a tání se opět poněkud zpomaluje.
Po celé období podzim-zima se vlhkost pohybuje mezi zónami zmrzlé a rozmrzlé půdy, vždy ve směru od jejích teplých do studených vrstev, což je způsobeno řadou fyzikálních jevů
