1. Температура грунта

• Чем ниже температура — тем выше касательные силы пучения (рост линейный до −15 °C).

• Максимум сил наблюдается в верхних слоях промерзания (0,2–0,3 м), с глубиной они снижаются из‑за повышения температуры грунта.

• Распределение температуры по глубине влияет на распределение сил по высоте фундамента.

2. Влажность грунта

• Чем больше влаги в грунте — тем сильнее пучение. Вода при замерзании расширяется, создавая давление.

• Особенно опасно, если уровень грунтовых вод высокий: грунт дополнительно насыщается влагой.

• Критическая влажность — когда поры заполнены водой почти полностью (степень влажности ).

3. Тип и состав грунта

• Глинистые грунты, суглинки, супеси — сильно пучинистые: хорошо удерживают влагу, много капилляров.

• Пески мелкие и пылеватые — пучинистые при высокой влажности.

• Крупнообломочные грунты, пески крупные и гравелистые — слабопучинистые или непучинистые: влага быстро уходит, мало капиллярного подсоса.

• Торфяники — могут сильно пучиться при высокой влажности, но часто имеют низкую несущую способность.

4. Глубина промерзания

• Чем глубже промерзает грунт — тем больше суммарная площадь контакта с фундаментом и выше интегральная сила пучения.

• Максимум интегральных сил обычно приходится на 2/3 глубины промерзания (обычно 1,0–1,5 м).

• Глубина зависит от климата, снежного покрова, теплового режима здания.

5. Площадь контакта фундамента с грунтом

• Касательные силы пропорциональны площади боковой поверхности фундамента в зоне промерзания ().

• Чем длиннее/выше фундамент в слое сезонного промерзания — тем больше сила пучения.

6. Диаметр/форма фундамента

• Для свай и столбов: при диаметре менее 140–200 мм сила пучения снижается с уменьшением диаметра.

• При диаметре 200 мм и более влияние размера практически исчезает.

• Гладкие поверхности смерзают слабее, чем шероховатые или рифлёные.

7. Скорость промерзания

• Медленное промерзание позволяет влаге подтягиваться к фронту замерзания — пучение усиливается.

• Быстрое промерзание может «заморозить» влагу на месте — эффект слабее.

• Оптимальная скорость для лабораторных испытаний — 10–20 мм/сут.

8. Снежный покров и растительность

• Снег и мох действуют как теплоизолятор: замедляют промерзание, меняют его распределение по глубине.

• Толстый снежный покров может уменьшить глубину промерзания, но продлить период фазовых переходов — влияние неоднозначно.

9. Тепловой режим сооружения

• Отапливаемые здания локально прогревают грунт — меняют глубину и распределение промерзания.

• Холодные подполья или неотапливаемые здания дают более равномерное промерзание.

10. Наличие противопучинных мероприятий

• Замена грунта на непучинистый (песок, щебень) снижает силы пучения.

• Гидроизоляция и смазки на боковой поверхности уменьшают смерзание.

• Утепление фундамента сокращает глубину промерзания и площадь контакта.

67. Какие данные необходимы для расчета чаши протаивания под сооружением в процессе эксплуатации?

Коротко для запоминания: чтобы рассчитать чашу протаивания, нужно знать:

• что стоит на грунте (размеры, тепловыделение);

• какой грунт (теплопроводность, влажность, температура);

• где стоит (климат, рельеф, грунтовые воды);

• как защищено (утепление, специальные конструкции).

Расчёты ведутся по СП 25.13330.2012 

68. Перечислите способы определения несущей способности одиночной сваи в порядке увеличения их точности

Способы определения несущей способности одиночной сваи можно расположить в порядке увеличения точности следующим образом:

1. Теоретический расчёт по характеристикам грунтов. Этот метод используется на предварительном этапе проектирования и основывается на аналитических данных о грунте и сваях (прочность грунта, размеры свай, методы их монтажа).

2. Динамические испытания. Метод основан на измерении реакции сваи на ударную нагрузку. На оголовок сваи наносят удар падающим грузом (молот копра), а величину перемещения (отказ) фиксируют с помощью геодезических приборов или датчиков. Метод не рекомендуется для глинистых грунтов. 194

3. Статическое зондирование. Метод используется для оценки сопротивления грунта на разных глубинах и в различных слоях.

4. Статические испытания свай. Метод основан на постепенном приложении нагрузки к сваям для измерения их осадки.

69. Изобразите на схеме направление действия касательных и нормальных сил морозного пучения

70. Напишите основное условие устойчивости фундамента против действия касательных сил морозного пучения

Для снижения касательных сил морозного пучения боковая поверхность свай и фундаментов в слое сезонного промерзания-оттаивания должна быть покрыта противопучинистыми смазками, устойчивыми к механическому воздействию. Для буроопускных свай пазухи в слое сезонного промерзания-оттаивания заполняются непучинистым материалом (сухой песок и др.).

71. Что удерживает фундамент от деформации за счет касательных сил морозного пучения, возникающих в сезонно-мерзлом слое?

То что касательные силы намного слабее нагрузки от здания и собственного веса фундамента. Фундамент от деформации из‑за касательных сил морозного пучения удерживают: заглубление ниже глубины промерзания, утепление, дренаж, замена пучинистого грунта на непучинистый, гидроизоляция/смазки на поверхности фундамента и армирование конструкции. Фундамент от касательных сил морозного пучения удерживают сила трения о грунт ниже глубины промерзания, вес сооружения, анкерные элементы и сопротивление грунта по боковой поверхности и под подошвой фундамента.

72. Что удерживает фундамент от деформации за счет касательных сил морозного пучения, возникающих в сезонно-талом слое?

То что касательные силы намного слабее нагрузки от здания и собственного веса фундамента

Фундамент от деформации за счёт касательных сил морозного пучения в сезонно‑талом слое удерживают:

• вес сооружения (нагрузка на фундамент);

• сила трения боковой поверхности фундамента о грунт ниже глубины промерзания;

• анкерные элементы (например, расширенная нижняя часть сваи);

• сопротивление грунта по боковой поверхности и под подошвой фундамента;

• конструктивные и защитные меры (утепление, дренаж, замена пучинистого грунта на непучинистый, гидроизоляция поверхности фундамента).

    

73. Что такое T_bf, от чего она зависит?

74. Термоэрозия

Термин, использующийся для обозначения эрозии в области многолетней (вечной) мерзлоты. Своеобразие процесса термоэрозии заключается в сочетании теплового и механического воздействия текущей воды на многолетнемёрзлые горные породы. Определяющими факторами развития термоэрозии являются важнейшие характеристики многолетнемёрзлых пород: температура, литологический состав, льдистость грунтов, форма залегания подземного льда, особенности криотекстуры и пр.

75. Термоабразия

Термоабразия– процесс разрушения берегов морей, озер и водохранилищ, сложенных льдом или многолетнемерзлыми п. в результате совместного механич. воздействия прибоя и термич. действия воды и воздуха. Под действием волн происходит протаивание мерзлых п. с полным или частичным выносом обломоч. материала.

76. Солифлюкция

«Солифлюкция - медленное передвижение протаивающих переувлажнённых почв и дисперсных почв (грунтов) на пологих склонах рельефа, возникающее под влиянием попеременного промерзания и протаивания почв, действия силы тяжести, криогенных процессов (миграция влаги, смена фаз воды, пучение и усадка при промерзании и протаивании) и др.» Развитие солифлюкции определяется комплексом условий, главными из которых являются климат, рельеф, растительность, характер грунтов.

77. Криогенная десерпция

Криогенной десерпцией (сползанием или крипом) называется процесс, сущность которого заключается в том, что пучение дисперсных пород, при их промерзании на склоне, происходит по нормали к его поверхности, а движение вниз по склону при их оттаивании - под действием силы тяжести по вертикали В процессе цикла промерзания – оттаивания частица породы оказывается перемещенной вниз по склону на некоторое расстояние величина которого зависит от величины морозного пучения и крутизны склона. Смещение частиц породы за один цикл уменьшается от поверхности к подошве сезонноталого слоя. Сползание вниз тем сильнее, чем больше величина пучения и угол наклона склона

78. Термокарст

Термокарст – просадки на земной поверхности, образующиеся при протаивании льдистых мерзлых пород и вытаивании подземного льда.

79. Морозное пучение

Морозное пучение. Под морозным пучением понимается процесс увеличения объема тонкодисперсных пород при промерзании, которое связано с расширением содержащейся в них воды (почти на 9-11%) и выделением льда. Наиболее интенсивно пучение проявляется в глинистых пылеватых и сильно пылеватых породах четвертичного возраста, т.е. в породах малой и сравнительно малой степени литификации. Такие породы в инженерной практике часто называют “пучинистыми

В целом морозное пучение пород определяется их дисперсностью, гранулометрическим и минеральным составом, исходной влажностью и плотностью, составом обменных катионов, уровня грунтовых вод, внешней нагрузки, температуры, скорости и глубины промерзания

80. Морозобойное растрескивание

Морозобойное растрескивание представляет собой процесс температурной деформации мерзлых пород в изменяющемся градиентном температурном поле. При изменении температуры пород в слое годовых колебаний температур возникают объемно-градиентные напряжения, которые могут привести к морозобойному растрескиванию массива пород. Трещины возникают на поверхности и проникают в глубь массива. В плане они образуют полигоны. Многократное повторение процесса морозобойного трешинообразования приводит к формированию криогенных образований и специфических форм рельефа. Явления, связанные с процессом морозобойного растрескивания, характеризуются по размеру полигонов, ширине раскрытия и глубине проникновения трещин в породу, виду и составу их заполнения, соотношению времени их формирования и времени осадконакопления.

81. Наледи

Наледь – скопление льда, образовавшегося на ледяном покрове водотоков или водоемов, мерзлом грунте или на поверхности дороги в результате замерзания периодически изливающихся природных или технических вод. Наибольшее распространение наледи имеют в районах с суровым зимним климатом, где встречается многолетняя мерзлота.

Существуют различные классификации наледей:

1. По природе возникновения:

- естественные – образуются под воздействием природно-климатических факторов.

- искусственные – возникают после строительства дороги в результате нарушения грунтово-

гидрологических условий.

2. По расположению:

- наземные – образуются на поверхности земли или на поверхности рек и озер.

- подземные – образуются в верхних слоях грунта.

3. По источникам питания водой:

- русловые – образуются в руслах рек, речек и ручьев вследствие замерзания воды, вытекающей на поверхность льда.

- грунтовые – образуются при замерзании отдельных участков водоносного слоя грунта, по которому перемещаются грунтовые воды.

- стоковые – образуются при замерзании талых вод весной и во время оттепелей зимой, а также при замерзании производственных и бытовых вод.

- смешанные – образуются за счет нескольких источников питания водой.

Наиболее часто образуются русловые и грунтовые наледи, которые представляют наибольшую опасность для дорог.