База нормативной документации: www.complexdoc.ru

промерзания пород с редкими островами (до 5 %) ММП и

перелетками, tср ММП от 0 до минус 0,5°С, М до 10-20 м; 15 - высокогорные районы с большим диапазоном изменений tср (от 0

до минус 13°С и ниже) и ММП (до 1 000 м и более); 16 - граница между геокриологическими зонами и подзонами; 17 - граница между зонами криопэгов; 18 - граница распространения сингенетически промерзших отложений с повторножильными льдами; 19 - граница субгляциальной криолитозоны мощностью от 0 до 500 м и более, tср ММП от 0 до минус 12°С

Главной особенностью территорий зоны вечной мерзлоты является то, что их освоение сопровождается образованием термокарстовых озер из-за таяния мерзлых грунтов и вытаивания жильных и погребенных льдов при нарушении мохорастительного покрова.

Передвижение по таким местам с тяжелой техникой наносит непоправимый ущерб территориям, это ограничивает возможные сроки сообщения между населенными пунктами.

Почти полное отсутствие дорог на большей части территории Сибири и Крайнего Севера затрудняет развитие этих регионов и доставку любых грузов, даже самых необходимых, жизненно важных продуктов жизнедеятельности местного и приезжего населения. Связь между населенными пунктами бывает возможной только по зимним дорогам (автозимникам, ледовым переправам).

19.2. Дорожно-климатическое районирование первой зоны - зоны вечной мерзлоты России

Разнообразие природно-климатических условий России учитывают с помощью дорожно-климатического районирования (ДКР), получившего в разные периоды отражение в нормативных документах (ВСН 84-62, ВСН 84-75, ВСН 46-83, СНиП 2.05.02-85,

ВСН 84-89, ОДН 218.046-01 и др. [11, 15, 16, 24, 26, 29].

Многолетний опыт применения существующего дорожноклиматического районирования выявил, что оно не удовлетворяет в полной мере практике изысканий, проектирования дорог, особенно в районах с наличием многолетнемерзлых грунтов и требует дальнейшего уточнения и детализации. Целесообразно территорию России разделить на два региона [12, 13, 19, 21, 22, 47]:

962

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

1-й основной, особенностью которого является сезонное промерзание грунтов (~ 30-35 % территории России);

2-й, в котором поверхностный слой грунтов протаивает летом на некоторую глубину (сезонное оттаивание грунтов), а остальную часть года находится в мерзлом состоянии (~ 65-70 % территории России занимает вечная мерзлота (рис. 19.1) [33].

Линией раздела регионов следует считать границу распространения многолетнемерзлых грунтов на территории России.

ВСеверном полушарии Земли вечная мерзлота занимает более 22 млн. км:, из которых на долю территории бывшего СССР

приходилось более половины (11,454 млн. км:), а в современной Российской Федерации превышает 65 % ее территории, в том числе занимает 85 % территории Сибири, 95 % республики Саха-Якутия [33] (см. рис. 19.1, табл. 19.1).Изучение природных условий зоны вечной мерзлоты показало, что на ее территории отчетливо выражено зональное изменение основных физико-географических факторов. Это диктует необходимость деления территории зоны вечной мерзлоты на подзоны. На основе исследований, проведенных Омским филиалом СоюздорНИИ (на дорогах Сибири

иКрайнего Севера, в Якутии, Бурятии и других регионах с участием МАДИ (д-р техн. наук, проф. Н.А. Пузаков), ОмСХИ (д-р с/х наук, проф. B.C. Мезенцев), ВОЛАТТ (д-р техн. наук, проф. И.А. Золотарь) и результатов многолетних наблюдений (мониторинг дорог) за мерзлотным режимом на постах и опытных участках автомобильных дорог, зона вечной мерзлоты была разделена на фи характерные подзоны.

Внастоящее время границы этих подзон значительно уточнены (рис. 19.2) автором настоящего раздела с учетом последних карт мерзлотоведов (рис. 19.1) на основе исследований проф. В.А. Давыдова (рис. 19.2). При этом названия подзон были сохранены аналогично предыдущим публикациям и нормативно-техническим документам (ВСН 84-75, ВСН 84-89) [29], однако при этом значительно уточнены границы подзон с конкретным указанием географических названий мест («Малая»* таблица районирования,

табл. 19.2) [47]:

963

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Рис. 19.2. Схематическая карта дорожно-климатического районирования зоны вечной мерзлоты (по В.А. Давыдову)

Первая подзона I1 - Северная подзона низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов (НТММГ) сплошного распространения с высокой влажностью грунтов сезоннооттаивающего слоя (влажность грунтов выше предела текучести, > Wтек);

Вторая подзона I2 - Центральная подзона (НТММГ) сплошного распространения с умеренной влажностью грунтов сезоннооттаивающего слоя, Wотн = (0,7-1) Wтек;

Третья подзона I3 - Южная подзона высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов (ВТММГ) сплошного и островного распространения с умеренной влажностью грунтов сезоннооттаивающего слоя, Wотн = (0,7-1) Wтек.

В связи со значительной громоздкостью (из-за перечисления множества населенных пунктов и географических названий) «Большая» таблица дорожно-климатического районирования здесь не приведена в полном объеме: она имеется в научном отчете отдела № 31 ГП «Росдорнии». Выполнить это деление на подзоны в настоящее время представилось возможным, учитывая исследования мерзлотоведов, наличие карт распространения

964

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

многолетнемерзлых грунтов на территории бывшего СССР, например, в 1991 году была подготовлена обобщенная карта «Геокриологическая карта СССР» (масштаб 1:2 500 000), разработанная кафедрой геокриологии МГУ им. М.В. Ломоносова. Основными разработчиками и составителями карты являются: Э.Д. Ершов, К.А. Кондратьева, С.А. Замолотчикова, Н.И. Труш, Е.Н. Дунаева, А.В. Гаврилов, В.Е. Афанасенко, С.Ф. Хруцкий и др. [33].

В основу дорожно-климатического районирования положены факторы, оказывающие решающее влияние на устойчивость дорожных конструкций в данной зоне:

вид грунта сезоннооттаивающего слоя и его влажность;

характер распространения многолетнемерзлых грунтов и их температура;

мощность слоя сезонного оттаивания;

среднегодовые температуры воздуха;

рельеф местности;

гидрология.

Совокупность этих признаков обусловлена сочетанием климатических, грунтово-гидрогеологических и мерзлотных особенностей и присуща в определенной степени природным ландшафтам и рельефу земной поверхности. Действительно, каждый природный ландшафт является уникальным, обладающим неповторимой в целом совокупностью физико-географических условий, а также типичным и наиболее распространенным комплексом природных и территориальных особенностей. Поэтому для выделения границ подзон за основу взяты границы зональных типов ландшафтов.

В схеме деления территории зоны вечной мерзлоты на дорожноклиматические подзоны (см. рис. 19.2) принята нумерация подзон I1, I2, I3, обозначающая: первую подзону первой дорожноклиматической зоны (ДКЗ); вторую подзону первой ДКЗ; третью подзону первой ДКЗ. Такая нумерация подзон позволяет сохранять общепринятые названия дорожно-климатических подзон (см. ВСН 84-89, ОДН 218.046-01 и др.). Характеристика природных условий и примерные географические границы районов приведены в «Малой» таблице районирования, табл. 19.2 [47]:

965

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

п-ов Тазовский, п-ов Гыданский. Гыданскую гряду, п- ов Явай, п-ов Мамонта, о. Сибирякова. острова Шокальского. Олений, Сибирякова. Диксон. п-ов Таймыр, горы Бырранга. Таймырский (Долгано-Ненецкий) авт. округ. Крайний Север ЗападноСибирской равнины. Северо-Сибирскую низменность. Игарку, Норильск, Талнах. северную часть плато Путорана. о-ва Арктического института, о-ва Сергея Кирова, архипелаг Норд Шельда, Северную Землю, п-ов Челюскин, северную часть СреднеСибирского плоскогорья, Анабарское плато, Крайний Север СахаЯкутии, ЦентральноЯкутскую равнину (северную часть Ленского бассейна стока, севернее Кыстатыама), о-ва Де Лонга, о-ва Анжу, Новосибирские о-ва, Ляховские о-ва, Берег Ойогос-Яр, ЯноИндигирскую

967

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

968

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

969

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

970

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Сихотэ-Алинь (Приморский и Хабаровский края). Имеются высокотемпературные многолетнемерзлые грунты (ВТММГ) на Курильских о-вах: Атласова, Парамушир. Онекотан, Симушир, Уруп, Итуруп, Кунашир и др.

971

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

Свердловской области, югозападные районы Ханты-Мансийского авт. округа, центральные и восточные районы Тюменской обл., северные р-ны Омской обл., западноцентральновосточные районы Томской области, юго-западный район Красноярского края. В Еврейском авт. округе, в Хабаровском и Приморском краях все площади, не занятые ММГ, до границ с Китаем и Кореей; в южных районах п-ова Камчатка, в центральных и южных районах о-вов Сахалин и Курильских, все

972

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

площади, не занятые ММГ.

Пр и м е ч а н и я :

1.Границы намечены примерно, их следует корректировать в процессе проектно-изыскательских работ в соответствии с характеристикой условий местности и многолетнемерзлых грунтов (см. текст и настоящую таблицу); Огромнейшие территории, занятые многолетнемерзлыми (вечномерзлыми) грунтами, могут иметь дополнительные уточнения по отдельным регионам;

2. В горных районах в связи с вертикальной зональностью необходимо учитывать изменения природно-климатических условий по мере увеличения высоты пояса;

3. В гористой местности многолетнемерзлые грунты обычно встречаются на заболоченных участках, на склонах северной экспозиции и в пониженных затененных местах.

Наиболее неблагоприятной для дорожного строительства является первая Северная подзона (I1), где широко распространены жильные и погребенные льды, близко залегающие к поверхности земли. Здесь, в большинстве мест необходимо проектировать и строить дороги с минимальным нарушением естественного режима территории, используя, как правило, первый принцип (с вариантами) проектирования и строительства дорог, т.е. сохранение мерзлоты в основании насыпи в течение всего периода эксплуатации дороги.

Природно-климатические условия второй Центральной подзоны (I2) более стабильны, предсказуемы и позволяют проектировать земляное полотно по второму принципу с допущением оттаивания грунтов основания под насыпью и учетом возникающих при этом деформаций дорожного покрытия.

Третья Южная подзона (I3) высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов (пород) - ММГ (ММП), в основном, островного распространения кажется наиболее благоприятной для дорожного строительства, однако это обманчивое впечатление. Здесь очень трудно определить наличие и характер мерзлоты: вечномерзлые грунты встречаются или в виде сплошной высокотемпературной вечной мерзлоты, или в виде отдельных мерзлых островов среди талой толщи грунта.

973

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

В горных районах в связи с вертикальной зональностью необходимо учитывать изменение природно-климатических условий по мере увеличения высоты пояса. В гористой местности вечномерзлые грунты обычно встречаются на заболоченных участках, склонах северной экспозиции и в пониженных затененных местах.

Земляное полотно на участках островной мерзлоты следует проектировать и строить по третьему принципу, т.е. с обеспечением предварительного оттаивания грунтов основания под насыпью (примерно за год до возведения земляного полотна) и подготовки дорожной полосы, включая осушение.

Кроме того, выделена Северная подзона II ДКЗ - (II1), примыкающая к южной границе с наличием вечной мерзлоты островного типа, с высокотемпературными пластично мерзлыми грунтами (см. рис. 19.2). Здесь происходит образование «перелетков», нередко возникающих на глубине сезонно замерзающих слоев грунта в районах с континентальным и резкоконтинентальным климатом, с отрицательной среднегодовой температурой воздуха (ниже минус 0°С).

Для более детальной характеристики условий района проложения трассы автомобильной дороги принято делить его на участки (типы местности) по характеру поверхностного стока и степени увлажнения. Такое деление на типы местности возможно также для зоны вечной мерзлоты с учетом дополнений, отражающих специфические, мерзлотно-грунтовые условия этой зоны (табл. 19.3), которые в свою очередь, определяют выбор и расчет дорожных конструкций.

Таблица 19.3.

Типы местности по характеру поверхностного стока, степени увлажнения и мерзлотно-грунтовым условиям

974

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

*) Грунты подразделяются по категориям просадочности:

I категория - условно непросадочные при относительной степени просадочности d = 0-0,01;

II категория - малопросадочные - при d = 0,01-0,1;

975

База нормативной документации: www.complexdoc.ru

III категория - просадочные - при d = 0,1-0,4;

IV категория - сильно просадочные - при d = 0,4-0,6;

V категория - чрезмерно просадочные - при d = 0,6-1,0.

Степень просадочности d определяется по формуле:

где

gТН - объемный вес скелета талого грунта, оттаявшего под нагрузкой 1 кгс/см2 = 9,80665×104 н/м2;

gМ - объемный вес скелета грунта в мерзлом состоянии, г/см3.

Таким образом, территория многолетнемерзлых пород для целей транспортного строительства разделена на фи подзоны: Северная подзона низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов (НТММГ) сплошного распространения, Центральная подзона низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов (НТММГ) преимущественно сплошного распространения и Южная подзона высокотемпературных многолетнемерзлых грунтов (ВТММГ) преимущественно островного распространения.

В Северной и Центральной подзонах в основном это сливающаяся мерзлота, а в Южной - несливающаяся (рис. 19.3).

Это районирование может быть названо макрорайонированием, более детальное микрорайонирование следует разрабатывать в процессе изысканий вдоль трассы будущей дорога с учетом конкретных мерзлотно-грунтовых и инженерно-геологических условий.

976