Инженерногеологическая характеристика природных мёрзлых грунтов

1.

ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
ПРИРОДНЫХ
МЁРЗЛЫХ ГРУНТОВ

2.

Мерзлые грунты в технической
литературе часто именуют
«криогенными» (криос, гр. — 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).

3.

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 грунтах вода замерзает в
трещинах и активно их разрушает за счет
расклинивающего действия образующегося
льда (увеличение объема льда достигает 9,1
%).

4.

В весеннее время года лед в грунтах
растаивает. Дисперсные грунты
теряют прочность, становятся
водонасыщенными. 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
зданий и фундаментов сооружений.

5.

В строительстве сезонное промерзание грунтов
всегда учитывается, определяется глубина
промерзания ( которая зависит от климата и
литологических особенностей грунтов.
Величина колеблется от нескольких
сантиметров до 2—3 м и определяется:
• по карте соответствующего СНиПа, где
показывается среднее
значение по каждой местности;
• по расчетным формулам;
• по итогам многолетних наблюдений (более 10
лет) за глуби
ной промерзания в данной местности; искомое
значение исполь
зуют при проектировании зданий и сооружений.

6.

Вечная мерзлота. Иногда грунты 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, последнее из них было 10—15 тыс. лет
назад.
В России территорию вечномерзлых грунтов делят на три
зоны: сплошную; с таликом; островную
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 грунты; мощность
мерзлых толщ 20—60 м при температуре 0,2—2 °С.
Зона островной мерзлоты занимает территорию юга
Сибири; мерзлые грунты встречаются в виде отдельных
участков; мощность толщ 10—30 м; температура от 0 до —
0,3 °С.

7.

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
промерзает 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.
Деятельные слои бывают двух
видов: сливающиеся (типичные северным
районам); несливающиеся (рис. 59). 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
неза-мерзшего грунта. Это бывает связано либо с
теплой зимой, либо с характером деятельного слоя.

8.

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.

9.

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.

10.

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

11.

Деформации зданий и сооружений связаны с
оттаиванием вечномерзлых грунтов. В целом
строительство в районах вечно-мерзлых 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.

12.

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

13.

THE END