Waarom vriezen stenen uit de grond?

[Gast]

Het wereldkampioenschap cyclocross dd. 29/01/2017 in het G.H. Luxemburg werd betwist op een terrein, waarop vroeger een groot gebouw had gestaan, dat werd afgebroken. In de ondergrond waren echter heel veel stukken steenpuin achtergebleven. Op de dag dat de wedstrijd werd betwist vroor het keihard, waardoor die stenen met hun scherpe randen letterlijk aan het grondoppervlak kwamen te liggen, met talloze lekke banden voor gevolg. 
 
Hoe is het te verklaren dat bij vriesweer stenen uit de ondergrond naar de oppervlakte worden gestuwd?

[ArcherBarry]

Dat is eigenlijk zeer simpel. Buiten de stenen was het parcour ook zeer nat. Ofwel de grond was doordrenkt van met water dat dus is gaan bevriezen. IJs heeft een lagere dichtheid dan water. Met andere woorden 1kg ijs heeft een groter volume dan 1kg water en dat volume moet ergens heen.
 
Krachten proberen altijd de weg van de minste weerstand te vinden, dus bij het uitzetten moet er iets wijken. In dit geval zijn dat de puinstenen in de grond die dan worden weggedrukt.
 
Hier onder een illustratie hoe groot de krachten van uitzettend ijs zijn
 

[Michel Uphoff]

Dat stenen vanzelf omhoog kunnen komen, ligt m.i. wat genuanceerder.

 

Als je een bakje notenmelange voor je hebt merk je misschien op dat zeker na wat schudden/trillen de grotere noten bovenop komen en de kruimels onderop. Dat is logisch, de kleine nootjes en kruimels kunnen tussen de holten van de grotere noten naar beneden zakken, en niet andersom. Als grond in beweging is, komen zo grotere brokken op den duur meer boven te liggen.

 

Rotsen en stenen geleiden warmte veel beter dan zand, wat hier m.i. de basis voor het tweede proces is:

Als het gaat vriezen zal de vorst langzaam in de grond dringen. Direct onder de goed warmte geleidende (afvoerende) stenen zal er sneller sprake van vorst in de grond zijn dan op dezelfde hoogte in zand. Onder de stenen bevriest het water in de bodem dus eerder en zet uit, zo drukt het de steen iets omhoog in een nog niet bevroren omgeving.

Bij dooi loopt de door krimp ontstane ruimte onder zo'n steen langzaam vol met water en zand (zoals bij het bakje nootjes), en gaat het weer vriezen dan wordt de steen weer een stukje omhoog geperst door het ijs direct onder de steen.  

 

Zo werken stenen zich m.i. bij herhaaldelijke wisselingen van vorst en dooi langzaam omhoog c.q. het zand zich naar beneden.

In de Croatische bergen maken ze van de nood een deugd. Daar blijken ieder voorjaar weer duizenden stenen aan het oppervlak gekomen te zijn en die worden dan maar gebruikt als bouwmateriaal voor schapenkraal, huizen en erosie kerende muurtjes. Hier twee voorbeelden uit Hvar (spr. Gwaar) en Dobrinj.

Hvar rotsmuren 2851 keer bekeken

2009 Dobrinj 015 2851 keer bekeken

Bron: mu

[klazon]

Dit verklaart toch niet het verschijnsel wat ik in mijn jeugd heb meegemaakt. In het erf bij ons huis zat een stalen buis die er ooit door een vorige bewoner in was geslagen. In de zomer zag je die buis niet, hij was dan bedekt door het grind dat op het erf lag. Maar als het begon te vriezen kwam die buis omhoog en stond dan een paar centimeter boven het grind. In het voorjaar verdween hij weer onder de grindlaag.
Nadat dit zich een aantal jaren had herhaald besloten we om hem er uit te trekken. De buis bleek toen bijna 2 meter diep in grond te staan.
Diameter was ca. 6 cm en de ondergrond was klei. Ik heb nooit begrepen dat een buis die zo diep in de grond staat door vorst en dooi op en neer kon bewegen.

[Michel Uphoff]

Ik weet niet of vorst wel de oorzaak is, wellicht eerder neerslagverschillen want klei klinkt in als het droger wordt.

[klazon]

Dat zou een verklaring kunnen zijn, dat niet de buis maar de grond beweegt.

[Gast]

Als de buis 2 m diep in de grond stond, lijkt het mij inderdaad weinig waarschijnlijk dat die zou bewegen, daar de basis van de buis dan ruimschoots in de vorstvrije zone stond. Gezien die buis bovendien op het erf van een huis stond, is de ondergrond voldoende draagkrachtig, tenminste als het huis zelf op normale funderingen werd gebouwd (dus fundering op staal en niet op putten of palen). De aanzet van een fundering op staal ligt doorgaans op 80 cm onder het maaiveld, omdat de grond vanaf die diepte vorstvrij is.