1. Характеристика природно-климатических и геокриологических условий
Общие сведения
В России более 40 % общей территории занимают северные районы с суровыми климатическими условиями. Нормативная документация по климатическим показателям [1,2], учитываемым при проектировании и строительстве искусственных сооружений, выделяет северную строительно-климатическую зону, к которой относят районы Восточной Сибири, Забайкалья и большую часть Дальнего Востока (рис. 1.1).
Условия северной строительно-климатической зоны характеризуются наиболее сложными природно-климатическими показателями, они имеют разнообразный характер. Обширную территорию северной строительно-климатической зоны подразделяют на климатические подрайоны (рис. 1.1) [1,2]. Кроме того, в зависимости от температурных факторов, а также физико-геологических условий ее условно подразделяют на районы холодного и сурового климата (табл.1.1) [3].
Таблица 1.1
Особенности природно-климатических факторов по климатическим зонам
|
Климат
|
Особенности природно-климатических факторов
|
|
Суровый |
Вечномерзлые и многолетнемерзлые грунты основания, морозное пучение грунтов основания, низкая температура наружного воздуха самой холодной пятидневки минус 40 оС и ниже, среднегодовая температура наружного воздуха ниже 1 оС, развитие наледей в зоне сооружений |
|
Холодный |
Глубокое сезонное промерзание грунтов основания (3 м и более), морозное пучение грунтов основания, низкая температура наружного воздуха самой холодной пятидневки от минус 30 оС до минус 40 оС, среднегодовая температура наружного воздуха ниже 0 оС, развитие наледей в зоне сооружений |
Широкое освоение северных территорий неизбежно. Это приведет к значительным объемам строительства новых железнодорожных магистралей. Масштабное строительство в районах северной строительно-климатической зоны сопряжено со значительными инженерными трудностями, определяемыми природно-климатическими, геокриологическими и другими факторами.
Рис. 1.1. Схематическая карта климатического районирования территории России: заштрихованная область – районы северной строительно-климатической зоны
В настоящее время накоплен опыт проектирования, строительства и эксплуатации инженерных сооружений в сложных природно-климатических условиях. Транссибирская и Байкало-Амурская магистрали стали своего рода «экспериментальной площадкой» для мостов, труб, тоннелей и других искусственных сооружений в этих экстремальных условиях.
Специфические условия районов сурового климата необходимо учитывать на всех этапах работ, начиная от проектирования и заканчивая эксплуатацией.
Для обеспечения качества и надежности искусственных сооружений в сложных природно-климатических условиях северных территорий следует использовать самые современные и высококлассные материалы, прогрессивные технологии строительства и эффективные методы эксплуатации, которые позволяли бы безопасно пропускать поездную нагрузку в течение длительного срока службы.
Природные, геологические, гидрологические и геокриологические условия районов сурового климата отличаются сложностью и значительным разнообразием. К особенностям рассматриваемых районов относят наличие низких температур в зимний период, распространение многолетнемерзлых, вечномерзлых грунтов и мерзлотных явлений – термокарстовых процессов, подземных льдов, развитие наледей, морозного пучения грунтов. Многочисленные водотоки и реки характеризуются большими подъемами уровня воды в период весенних и летне-осенних паводков, а также глубоко врезанными руслами. Рельеф местности имеет свои особенности, характерные для северных территорий.
Физико-геологические явления развиты в виде осыпей, снежных лавин, камнепадов, горных обвалов, селей, которые определяют выбор дорогостоящих вариантов инженерных сооружений. К неблагоприятным физико-геологическим явлениям районов сурового климата относят распространение многолетнемерзлых и вечномерзлых грунтов, развитие наледей, заболачивание территорий (мари), термокарсты, подземные льды, бугры пучения.