3.4.2 Прочность промерзше­го слоя торфяной залежи.

Прочность мерзлого торфа за- „ _ооп „ ,

_ПИР1,_Т Рис. 3.30. Временное сопротивление на изгиб

ВИСИТ от влагосодержания № мерзлого торфа на гряде при температуре 0° С в период нарастания мерзлого (1), —5° С (2) и — 6° С (3).

НО

слоя: чем больше тем выше прочность мерзлого торфа. Так по данным С. А. Чечкина [203], при влажности гряд грядово- мочажинного комплекса порядка 30—35% проч­ность мерзлого слоя со­ставляет 0,6—0,9 кг/см², а при полном влагонасы- щении (XV = 944-96%) прочность мерзлого сфаг­нового очеса достигает 32—36 кг/см², т. е. возра­стает в 40—60 раз.

В значительной степе­ни прочность мерзлого слоя торфяной залежи за­висит от состава и плот­ности растительных остат­ков, которые выполняют армирующую роль, повышая прочность мерзлого слоя [171].

На территории Западной Сибири в зоне олиготрофных (сфагновых) болот на отдельных болотных микроландшафтах экспедицией ГГИ были проведены исследования прочностных характеристик мерзлого торфа в естественных условиях (участки с ненарушенным моховым и снежным покровом с глубиной промерзания 40—50 см) и на специально про­мораживаемых (под дорожной трассой) площадках. Последние промо­раживались до глубины 100—150 см. Результаты этих исследований изло­жены в работе [64]. В ес­тественных условиях, как следует из указанной ра­боты, прочность мерзлого торфа в различных бо­лотных микроландшаф- гах, в частности значение временного сопротивле­ния на изгиб и сжатие, значительно увеличива­ется с глубиной. Причем на гряде (рис. 3.30) верхние слои торфяной залежи вследствие низ­кого стояния уровня бо­лотных вод( — 35 см), об­условливающего относи­тельно малое влагосодер- ^{50 70} 30 повкг/см^жание очесного слоя до

Рис. 3.32. Временное сопротивление „а сжатие мерз- ^м™ента замерзания, об- лого торфа на топи при температуре 0° С (1) и -2° С задают незначительными (2). величинами прочности

нем

\	\ 4	о \	4 1 О 2 • 3
	N. \°Ч	• \ • \ ча *\ V	х « с V
	4	\>
с		V	\ \ \	ч

о 20 40 60 806 кг/СМ²

Рис. 3.31. Временное сопротивление на изгиб мерз­лого торфа на мочажине при температуре 0° С (1), —5^е* С (2), —6° С (3) и —14^е С (4).

111

(ст = 5ч-10 кг/см²). В более глубоких слоях (25—35 см), непосредственно расположенных вблизи уровня воды (в зоне капиллярной каймы), проч­ность мерзлого слоя резко возрастает, достигая 30 кг/см².

Прочность мерзлого торфа на мочажине (рис. 3.31) по всей глубине гораздо выше прочности на гряде, что объясняется высоким влагосодер- жанием этого микрорельефа в период замерзания. Сопротивление на изгиб, как следует из рис. 3.31, с глубиной постепенно возрастает, что связано с увеличением количества растительного вещества. На прочност­ные свойства мерзлого торфа как мочажин, так и гряд существенное влияние оказывает его температура. С понижением температуры проч­ность промерзшей залежи возрастает. Так, временное сопротивление на изгиб при температуре 0°С составляет 15—20 кг/см², а при температу­ре — 15° С — 50—60 кг/см², т. е. в 3—4 раза больше.

Кривые временного сопротивления на сжатие мерзлого торфа (рис. 3.32) имеют иной характер: прочность вначале увеличивается, а затем с глубины 15—20 см уменьшается. Это обстоятельство объясняется нали­чием значительного количества пузырьков газа в торфе на глубине 15— 40 см, что и является причиной уменьшения прочности мерзлого торфа.

На основании проведенных опытов А. Г. Дерюгин [64] получил ана­литическую зависимость прочности мерзлого торфа от содержания рас­тительного вещества, которая выражается эмпирической формулой

ст = 10,5 -1- 8,7 !!>^ух • 100, (3.23)

Ч' общ

где о — временное (предельное) сопротивление на изгиб, кг/см²; Т^_Сух — объем сухого растительного вещества в торфе; \^₀бщ — общий объем об­разца.

Эту формулу, как показали опыты исследования, можно применять при вычислении прочности полностью насыщенного льдом мерзлого тор­фа при 0°С до глубины 40 см. Для более низких слоев торфяной залежи расчеты по этой формуле вести нельзя, так как она не учитывает сниже­ния прочности из-за увеличения степени разложения торфа.

Результаты испытаний образцов мерзлого торфа на искусственно промороженных зимних дорогах показали, что наименьшая прочность в верхнем 20-сантиметровом слое (порядка 20 кг/см²) увеличивается на глубине 20—40 см (до 38 кг/см²), а затем снова уменьшается. Увеличе­ние прочности с глубиной до 40 см, по-видимому, связано с увеличением содержания растительного вещества, а уменьшение ее после 40 см мож­но объяснить увеличением степени разложения торфа и содержания незамерзшей влаги.

Рассмотренные ьыше результаты экспериментальных исследований мерзлого торфа сибирских болот указывают на значительную изменчи­вость прочностных свойств промерзшего слоя торфяной залежи в раз­личных болотных микроландшафтах и элементах микрорельефа (гряды, мочажины) и в первом приближении могут служить расчетными харак­теристиками.

112

4

Уровенный режим болот

Различия в уровениом режиме болот Западно-Сибирской равнины обусловлены изменениями климатических факторов, морфологическими особенностями болот различных зон и составом болотных микроланд­шафтов.

Положение уровня воды относительно поверхности болот является, как известно, одной из главных характеристик обводненности болот, пред­ставляющей большой интерес при их освоении. Располагая данными о режиме колебания уровней болотных вод и используя известные в на­стоящее время связи уровней с водно-физическими характеристиками деятельного слоя (водоотдача, водопроводимость, влажность и др.), можно производить расчеты водообмена и водного баланса болот, су­дить о механических свойствах торфяной залежи, проводить соответству­ющие мероприятия по регулированию водного режима заболоченных и переобводненных территорий. Поскольку степень изученности гидрологи­ческого режима болот по территории неодинакова, характеристика уро- венного режима болотных вод в различных зонах дается с разной сте­пенью детальности в зависимости от наличия материалов наблюдений.