Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Природные мерзлые грунты

Читайте также:
  1. V. 18. 5. Природные предпосылки способностей и талантов
  2. Б.2.11 По наличию включений глинистые грунты подразделяют согласно таблице Б.2.11.
  3. Б.3.7. По типам криогенных текстур мерзлые грунты подразделяются согласно таблице Б.3.7.
  4. Государственные природные заказники
  5. Государственные природные заказники
  6. Государственные природные заповедники
  7. Государственные природные заповедники

Мерзлые грунты в технической литературе часто именуют «крио­генными» (криос — холод, лед). Для грунтов этого класса характерны структуры с криогенными связями, т. е. структуры, скрепленные ледяным цементом. Мерзлое состояние грунтов, т. е. в условиях отрицательных температур, бывает временным и постоянным (веч­ным).

Временное мерзлое состояние. На территориях, где бывает зима с отрицательными температурами, грунты у поверхности земли промер­зают. Это так называемая «сезонная» мерзлота. Скальные грунты при этом получают отрицательную температуру, а дисперсные и техноген­ные замерзают за счет перехода в порах грунтов жидкой воды в твердое состояние (лед). В скальных фунтах вода замерзает в трещинах и активно их разрушает за счет расклинивающего действия образующе­гося льда (увеличение объема льда достигает 9,1 %).

В процессе сезонного промерзания дисперсные связные и несвяз­ные грунты за счет ледяного цемента приобретают повышенную проч­ность, несколько увеличивают объем и становятся водонепроницае­мыми. Предел прочности при сжатии мерзлых суглинков и глин достигает 6 МПа и более, что создает большие трудности при механи­ческой разработке. При небольшой влажности, что может быть в песках, свойства грунтов при переходе от положительной к отрица­тельной температуре практически мало меняются.

В весеннее время года лед в грунтах растаивает. Дисперсные грунты теряют прочность, становятся водонасышенными. Особенно сильно это сказывается на органоминеральных и органических грунтах, кото­рые могут переходить в разжиженное состояние с весьма малой несу­щей способностью. Такие грунты могут выдавливаться из-под фундаментов сооружений.

В строительстве сезонное промерзание грунтов всегда учитывается, определяется глубина промерзания df, которая зависит от климата и литологических особенностей грунтов. Величина df колеблется от нескольких сантиметров до 2—3 м и определяется:

• по карте СНиПа, где показывается среднее значение по каждой
местности;

• по расчетным формулам;

• по итогам многолетних наблюдений (более 10 лет) за глубиной
промерзания в данной местности. Искомое значение используют при
проектировании зданий и сооружений.

Вечная мерзлота. Иногда фунты постоянно (тысячи лет) находятся в мерзлом состоянии. Их изучает наука «Геокриология». Территорию, которую они занимают, именуют криолитозоной. Происхождение веч­ной мерзлоты связывают с периодом оледенений северного полушария Земли, оно было 10—15 тысяч лет назад.

Вечная мерзлота в России занимает большие площади на севере Европейской территории, и особенно в Сибири, в многолетнемерзлом состоянии находятся грунты скальные, полускальные, дисперсные. К классу мерзлых фунтов относят также чистые льды, входящие в фунтовые толщи в виде прослоев и линз, также льды подземных пещер. Кроме России вечномерзлые фунты распространены на Аляске, в Гренландии, Северной Монголии.

В России территорию вечномерзлых фунтов делят на три зоны: сплошную; с таликом; островную (рис. 34).

Сплошная мерзлота занимает крайний север Сибири, мощность мерзлой толщи сотни метров, температура грунтов минус 7—12 ° С.

Зона с таликами располагается южнее. Отдельные участки зоны представляют собой талые фунты; мощность мерзлых толщ 20—60 м при температуре 0,2—2 °С

Зона островной мерзлоты занимает территорию юга Сибири; мерз­лые фунты встречаются в виде отдельных участков; мощность толщ 10—30 м; температура от 0 до —0,3 "С.

Вечномерзлая толща по вертикали разделяется на две части: 1) дея­тельный слой; 2) собственно мерзлая толща.

Деятельный слой — это верхняя часть толщи вечной мерзлоты, которая в летний период оттаивает и замерзает зимой, т. е. в опреде­ленной мере это сезонная мерзлота. Мощность этого слоя зависит от климата и литологического состава грунтов и колеблется от 0,3 до 4 м. На Севере мощность минимальная, на Юге — наибольшая. В одном л том же месте в торфе или глине мощность слоя может быть 0,2—1 м, в то же время как в песках и гравии, имеющих открытые поры, 2—4 м.

Деятельные слои бывают двух видов: сливающиеся (типично северным районам); несливающиеся (рис. 35). В первом случае деятельный слой в зимнее время полностью промерзает и сливается с вечной мерзлотой, на которой лежит. При несливающемся деятельном слое между ним и вечномерзлой толщей остается слой незамерзшего грунта. Это бывает связано лишь с теплой зимой, либо характером деятельного слоя.

Для решения строительных задач важно знать мощность деятель­ного слоя. Эту мощность можно определить:

• при инженерно-геологических изысканиях;

• по многолетним (более 10 лет) наблюдениям за данным районом;

• расчетным способом, при котором учитывается тепловое влияние
будущего здания или сооружения.

В деятельном слое располагается надмерзлотная вода (грунтовая), залегающая на вечной мерзлоте, как на водоупоре.

Строительство в области вечной мерзлоты во многом зависит от характера деятельного слоя — мощности, физических и физико-меха­нических характеристик грунтов, поведения надмерзлой воды. С этим слоем связаны земляные работы и многие негативные процессы, приводящие к деформации объектов.

Вечномерзлая толща по своему строению бывает двух видов: 1) неп­рерывная, т. е. в виде сплошного массива из мерзлого грунта; 2) слоис­тая — в виде чередования мерзлых слоев со слоями (прослоями) талых грунтов или чистого льда. Наличие талых грунтов связано с циркуля­цией межмерзлотных (межпластовых) напорных подземных вод. В долинах рек Лены, Енисея и других мерзлота отсутствует. Это объяс­няется притоком тепла от речных вод. В южной зоне мерзлота посте­пенно оттаивает за счет теплого климата и в настоящее время сохраняется только на отдельных участках («островная» мерзлота). В мерзлых толщах очень часто содержится чистый лед (слои, прослои, линзы). Наибольшие мощности льда (до 20 м) отмечены на севере Сибири. Такой лед называется «погребенным».

В вечной мерзлоте присутствуют все виды грунтов. Грунты скаль­ного класса занимают незначительное место. Основную массу мерзлых толщ составляют дисперсные грунты (супеси, суглинки, глины, пески и т. д.).

По физическому состоянию вечномерзлые грунты разделяют на три вида:

• твердомерзлые, например, сцементированный песок, который
ведет себя как скальный грунт;

• пластично-мерзлые, примером могут быть сцементированные
льдом глинистые грунты, которые содержат также жидкую воду; эти
грунты могут, под нагрузкой, сжиматься;

• сыпучемерзлые — в виде песка, гравия и им подобным, в которых
обломки и частицы льдом несцементированы и грунты находятся в
рыхлом состоянии.

Физико-механические свойства мерзлых грунтов существенно зависят от характера распределения в них льда и формы льда. Это обуславливает три текстуры мерзлых толщ:

• массивная —лед в фунте распределен равномерно;

• сложная —лед кроме кристаллов присутствует в виде слоев (про-
тоев, линз);

• сетчатая — слои и прослои льда пересекаются в разных направлениях.

При оценке свойств большое значение имеет общее количество льда в объеме грунта. Для этого введено понятие льдистость. Суммарная льдистость обозначается Jtot.

Для вечномерзлых территорий характерен ряд криогенных процессов - морозное пучение, бугры пучения, термокарст, солифлюкция и наледи.

Морозное пучение проявляется зимой в виде локальных поднятий дорожных одежд (на 0,2—0,5) в силу промерзания деятельного слоя. Весной грунт оттаивает и на месте пучения образуется яма. Морозное пучение, которое оценивается коэффициентом kh, предупреждается рядом мероприятий, отраженных в проектной документации.

Бугры пучения образуются в результате подъема промороженного деятельного слоя за счет давления снизу межпластовых напорных подземных вод. Бугор растет несколько лет и достигает больших размеров по высоте и ширине. После оттаивания бугров образуются небольшие западины или даже озера.

Термокарст представляет собой процесс вытаивания льда в мерзлой толще за счет поступления тепла с поверхности земли. В результате поверхность земли начинает проседать, а иногда просто образует провалы.

Солифлющия — оплывание оттаивающих в летнее время фунтов, которые залегают на обогреваемых солнцем склонах рельефа (с укло­ном 7—10 °). Оплывание происходит по мерзлым грунтам.

Наледи представляют собой образование льда за счет прорыва н: поверхность земли надмерзлотных (грунтовых) вод или выхода речных вод на свой ледяной покров. Вода заливает подвалы и здания разру­шаются.

Строительство и эксплуатация объектов на территории вечно мерзлоты представляет собой сложную работу и осуществляется специальным нормативам. При земляных работах строителям прихо­дится разрабатывать вечную мерзлоту, как скальный грунт. Поэтому при строительстве стремятся не делать выемок.

Деформация зданий и сооружений связаны с оттаиванием вечно-мерзлых грунтов. В целом строительство в районах вечномерзлых грунтов осуществляется по трем принципам:

• без учета мерзлого состояния мерзлых грунтов, например, при
наличии скального основания;

• при сохранении мерзлого состояния грунтов на весь период
эксплуатации объектов;

• с предварительным (до строительства) оттаиванием мерзлых грунтов и последующим их укреплением или заменой на другие грунты, например, глинистые грунты на щебеночные.

Выбор варианта или их комплексное применение зависит от гео­логии строительной площадки, состава и состояния мерзлых грунтов, технических возможностей строительной организации (рис. 37).

Эксплуатация зданий и сооружений в районах вечной мерзлоты требует непрерывного контроля за состоянием грунтов оснований, постоянных профилактических и ремонтно-восстановительных работ.

 


Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 168 | Нарушение авторских прав


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Предметні уроки.Їх зміст і організація.Методика проведення| Приручение взрослых волков

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.009 сек.)