Приближенная классификация мерзлотных условий районов Забайкальской и Дальневосточной железных дорог

Участок железной дороги	Длина, км	Характер распространения вечномерзлых грунтов	Мощность вечномерзлых грунтов, м	Температура вечномерзлых грунтов, о С
Усть-Кут – Ангарск	350	Островная	15 – 60	0 – -1,0
Петровский Завод – Чернышевск	802	Островная	15 – 55	0 – -1,0
Ангарск - Зейск	1650	Сплошная	60 – 250	-1,0 – -3,0
Чернышевск – Талдан	814	Сплошная	62 – 250	-0,2 – -2,0
Зейск – Ургал – Комсомольск-на- Амуре	1100	Сплошная и островная	15 – 70	0 – -1,0
Талдан – Свободный	406	Островная (редкие острова)	До 25	0 – -0,3

В зоне аккумуляции температура грунта непрерывно изменяется. Период и амплитуда ее зависят от географического расположения искусственных сооружений, метеорологических факторов, снегоотложений, вре­мени года, глубины от поверхности грунта и других условий тепло- и массообмена. По глубине решающее влияние на температуру оказывают длительно действующие факторы, особенно в холодный период года.

Температура толщи вечномерзлого грунта характеризует устойчивость мерзлоты – прочность мерзлых пород и способность их восстанавливать мерзлое состояние после протаивания в результате строительства и эксплуатации искусственных сооружений. Величина температуры в зоне годовых нулевых амплитуд колеблется от 0 до –16 °С [4]. Близкую к нулю температуру грунта имеют вечномерзлые породы у южной границы распространения мерзлоты. Особенностью динамики температур мерзлых грунтов является запаздывание максимальных и минимальных значений с глубиной, что необходимо учитывать при использовании материалов инженерных изысканий.

Характерной особенностью вечномерзлых и мерзлых грунтов является их способность к изменчивости прочностных и деформативных (реологических) свойств под воздействием внешних нагрузок. К реологическим свойствам вечномерзлых грунтов относят явления ползучести и релаксации.

При проектировании искусственных сооружений учитывают следующие основные характеристики вечномерзлых грунтов: криогенную структуру; степень заполнения объема пор льдом и незамерзающей водой; суммарные влажность и льдистость; теплофизические показатели (температуру начала замерзания, температуру на уровне нулевых амплитуд, коэффициенты теплопроводности, объемную теплоемкость и др.). При проектировании искусственных сооружений характеристики и показатели вечномерзлых грунтов оснований учитывают при выборе типа и конструкции опор мостов и их фундаментов, глубины заложения, обеспечения термического режима с применением специальных устройств в зависимости от принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований.

1.7. Подземные льды и подземные воды

Подземным льдом называют лед, залегающий в вечномерзлом грунте в форме линз, слоев или жил, имеющих значительные размеры и площади распространения [7].

Подземный лед встречается в грунтах различного происхождения: болотных, озерных, аллювиальных, делювиальных, на марях, заболоченных низинах, поймах и берегах рек.

К основным причинам существования подземного льда относят растительный покров и гидрогеологический режим грунтов деятельного слоя.

При нарушении естественных условий залегания подземный лед вытаивает, что приводит к образованию локальных понижений местности, чаще всего заполненных водой [7].

Формы залегания подземных льдов, содержащихся в вечномерзлых грунтах, имеют разнообразный характер. Выделяют следующие формы подземных льдов: пластовую, когда лед залегает слоем сравнительно одинаковой мощности (от нескольких сантиметров до десятков метров); линзовую – лед имеет увеличенную в средней части мощность площадью до нескольких десятков квадратных метров; жильную – лед заполняет трещины скальных и полускальных пород небольшой мощности; клиновидную – лед заполняет морозобойные трещины на глубину до 20 м; гнездовую – лед заполняет отдельные полости в виде небольших включений; натечную – лед находится в виде отдельных кусков, глыб наземного происхождения [4].

Подземные воды встречаются в талых и сезонно-талых слоях и подразделяются на надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные. Они могут сообщаться между собой и с водоемами.

Надмерзлотные воды питаются за счет атмосферных осадков, поверхностных вод, а также более глубоких подземных вод и оттаивания подземных льдов.

Зеркало подземных вод в основном повторяет рельеф местности, движение вод направлено в сторону уклона, а поверхность вечномерзлых грунтов для них является водоупором. В условиях сливающейся мерзлоты такие воды находятся в жидком состоянии только в период сезонного оттаивания.

Режим надмерзлотных вод зависит от условий протаивания и промерзания водоносного слоя, а также количества выпавших атмосферных осадков в период таяния. Действие надмерзлотных вод как теплоносителя вызывает протаивание нижележащих слоев мерзлого грунта, более интенсивное в направлении движения потока грунтовых вод.

Межмерзлотные воды встречаются в основном в районах с деградацией мерзлоты. Существование их возможно благодаря связи с надмерзлотными и подмерзлотными водами и постоянному переносу (при движении воды) тепла в межмерзлотную талую зону. Наличие межмерзлотных вод возможно также в замкнутых таликах, если эти воды засолены и температура замерзания их понижена.

Подмерзлотные воды имеют повсеместное распространение в районах распространения вечномерзлых грунтов. Подмерзлотные воды питаются главным образом за счет просачивания надмерзлотных и речных вод через сквозные талики и трещиноватые зоны.