1.5. Глубина сезонного промерзания грунтов
Сезонное промерзание верхних слоев грунта имеет большое значение для практики строительства и эксплуатации искусственных сооружений.
Мощность и температурный режим грунта сезонного промерзания зависит от солнечной радиации, температуры наружного воздуха, осадков, литологического состава и влажности грунтов, вида и свойств растительности, рельефа местности, экспозиции склонов и других природных факторов (рис. 1.2, 1.3 [7,8]).
Исследованиями установлено, что среднегодовая температура грунтов и амплитуда годовых колебаний температуры воздуха формируются под воздействием радиационно-теплового баланса на поверхности грунтов и теплоизолирующего влияния растительного, снежного и водного покровов [7].
Рис. 1.2. Схематическая карта мощности сезонного промерзания глинистых грунтов: 1 – при максимальном снегонакоплении; 2 – при минимальном снегонакоплении; 3 – для оголенной поверхности
Рис. 1.3. Схематическая карта мощности сезонного промерзания песчаных грунтов: 1 – при минимальном снегонакоплении; 2 – при максимальном снегонакоплении; 3 – для оголенной поверхности
Литологический состав грунтов оказывает влияние на мощность деятельного слоя через их теплопроводность и теплоемкость. Чем больше плотность грунта, тем значительнее мощность деятельного слоя.
Увеличение влажности грунтов приводит к уменьшению теплопроводности талого грунта. Увеличение льдистости мерзлых грунтов приводит к увеличению их теплопроводности.
С увеличением мощности снежного покрова повышается его теплоизолирующая способность. Таким образом, снег оказывает отепляющее влияние на грунты деятельного слоя. Глубина промерзания под снежным покровом может отличаться на 50–60 % от глубины промерзания на оголенной местности в аналогичных условиях.
Растительный покров оказывает охлаждающее влияние на температурный режим деятельного слоя в южных районах и служит теплоизолирующим фактором, оказывая отепляющее влияние в северо-восточных регионах.
Мохово-торфяной покров обладает незначительной теплопроводностью в талом состоянии. В этой связи в летний период он приводит к сокращению амплитуды суточного колебания и понижению температуры грунтов, способствуя уменьшению мощности деятельного слоя. Повреждение и уничтожение растительности приводит к развитию термокарста и образованию болот и озер.
Инфильтрация дождевой воды в крупнообломочные грунты и скальные трещиноватые породы оказывает влияние на мощность деятельного слоя. Повышение температуры грунтов за счет инфильтрующихся осадков составляет 1,5–2,0 0С [7].
Районы северной строительно-климатической зоны характеризуются глубоким сезонным промерзанием грунтов (более 2 м), а также преобладанием глубины промерзания (до 3–4 м) над глубиной оттаивания (до 2–2,5 м).
Глубину сезонного промерзания грунтов основания учитывают при проектировании мостов и труб. Этот фактор определяет выбор типа и конструкции опор и фундаментов искусственных сооружений, а также глубину их заложения.