9.3. Промораживание болот естественным холодом для создания оснований под дороги и другие сооружения

Вследствие высокой заболоченности и обводненности центральной части Западно-Сибирской равнины до последнего времени основными транспортными артериями здесь служили реки. В настоящее время, когда на этой территории началось интенсивное освоение нефтяных месторож­дений, транспортная проблема стала особенно острой.

Прокладка капитальных дорог через глубокозалежные болота не только обходится очень дорого, но и представляет значительные техни­ческие трудности, связанные с работой техники на сильно обводненных массивах в теплое время года. Кроме того, строительство капитальных дорог требует значительного времени, что не может не сказаться на темпах хозяйственного освоения края, и в первую очередь на освоении нефтяных месторождений. В то же время специфика освоения месторож­дений такова, что в ряде случаев, особенно в период бурения скважин, дороги используются короткое время (в течение сезона, месяца и даже иногда для одного-двухразового использования для провоза буровых вы­шек и тяжелого оборудования к месту бурения). В этих условиях целесо­образнее прокладывать временные и в первую очередь мерзлотные доро­ги, стоимость которых в несколько раз меньше стоимости самых дешевых лежневых дорог.

.311

Известно, что севернее широты Тобольска среднегодовые температу­ры воздуха ниже нуля. Наличие отрицательных значений среднегодовых температур означает, что в этом районе тепловой баланс поверхности земли отрицательный. Теоретически в районах с отрицательным тепло­вым балансом должен существовать слой „вечной" мерзлоты. Однако в действительности этого не наблюдается не только в районе Тобольска, но даже и в более северных районах, например в Сургуте, где среднегодовая температура воздуха равна —3,3° С. Отсутствие „вечной" мерзлоты в районах севернее Тобольска объясняется следующими обстоятельства­ми. В зимний период достаточно мощный снежный покров является хоро­шим теплоизолятором, предохраняющим почву от сильного охлаждения и потерь тепла, что сильно снижает глубину зимнего промерзания. Ле­том же, наоборот, ввиду отсутствия какого-либо теплоизоляционного слоя на поверхности почвы тепло свободно проникает вглубь. Причем этого тепла хватает не только на таяние промерзшего зимой слоя, но и на зна­чительный прогрев верхних слоев почво-грунтов. Таким образом, различ­ное состояние поверхности, при котором происходит охлаждение почвы зимой и прогревание ее летом, создает положительный тепловой баланс верхних слоев грунта и в районах с отрицательной среднегодовой темпе­ратурой. Снежный покров при этом играет решающую роль.

Рассмотрим условия промерзания и оттаивания оснований дорожных трасс на болотах центральной части равнины при устройстве мерзлотных дорог.

Промерзание торфяной залежи на дорогах, про­ходящих через болота. Промерзание болот в естественном состоянии, несмотря на весьма низкие температуры воздуха, в зимние ме­сяцы невелико. Как показывают наблюдения, на рассматриваемой тер­ритории даже в самые суровые зимы глубина промерзания болот не пре­вышает 80 см, в обычные же зимы она составляет 40—50 см (см. разд. 5). Относительно небольшое промерзание болот в естественном состоянии обусловлено теплоизолирующим влиянием снежного покрова и верхнего слабо насыщенного водой слоя мохового очеса болот. При удалении этих теплоизоляционных слоев (снег, очес) низкие температуры воздуха позволяют проморозить торфяную залежь на значительную глубину и тем самым создать основу для устройства мерзлотных дорог и оснований под различные сооружения.

Глубину промерзания расчищенного от снега участка болота можно рассчитать по формуле (5.17). Как известно, при выводе этой формулы были сделаны допущения, что температура поверхности снега равна тем­пературе воздуха, а подток тепла к промерзающему слою из более глубо­ких слоев торфяной залежи мал и им можно пренебречь. В зимний период среднесуточная температура поверхности снега мало отличается от сред­несуточной температуры воздуха, поэтому можно полагать, что первое допущение существенно не повлияет на окончательный результат расче­та. Что касается второго допущения, то оно было бы верно, если бы к моменту начала промерзания температура всей толщи торфяной зале­жи равнялась 0° С. В реальных условиях такое явление не наблюдается. Поэтому в результаты расчетов промерзания по формуле (5.17) необхо­димо вводить поправку. Поскольку приток тепла из глубоких горизонтов земной коры (за счет геотермического градиента) весьма мал (состав­ляет ~ 17 кал/см² за 150 суток), величину притока тепла к промерзающе­му слою можно оценить по величине теплоотдачи грунта за счет его охлаждения в зимний период. Построение эпюр температуры почво-грун-

.312

тов для отдельных месяцев показало, что суммарный подток тепла за зиму в этих районах около 800 кал/см². Это тепло снижает глубины промерзания на величины, приведенные в табл. 9.1 [160].

Таблица 9.1

Поправки к вычисленной по формуле (5.17) глубине промерзания болот

бассейна р. Конды¹

Месяц	Декада	Поправка, см	Месяц	Декада	Поправка, см
Октябрь	3	-1.4	Январь	1	—0,7
Ноябрь	1	—1,3		2	—0,6
	2	— 1,2		3	—0,5
	3	—1,1	Февраль	1	—0,5
Декабрь	1	—1,0		2	—0,4
	2	—0,9		3	—0,3
	3	—0,8	Март	1	—0,2
				2	-0,2