Многолетнемерзлые грунты

Существуют зоны земной коры, в которых на некоторой глубине из года в год сохраняется отрицательная температура. Это явление называется вечной мерзлотой, а такие зоны грунтов называют криолитозонами.

Учение о явлениях вечной мерзлоты называется мерзлотоведением или геокриологией. В мерзлотоведении изучаются явления как вечной, так и сезонной мерзлоты, возникающей и исчезающей в зависимости от времени года и климатических условий.

Почти 25% суши всего земного шара и 64% площади России относятся к районам вечной мерзлоты. Однако, участки с вечномерзлыми породами могут встречаться не только в северных регионах, но и в глубоких пещерах и высокогорных областях.

Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением Земли в четвертичный период. По мнению ученых, само существование вечной мерзлоты не является вечным, поскольку при глобальном потеплении климата она может исчезнуть полностью.

Сезонномерзлый грунт находится в мерзлом состоянии лишь периодически в течение холодного периода года. В мерзлом состоянии он имеет отрицательную температуру, содержит лед и характеризуется криогенными структурными связями. В теплое время грунт оттаивает. Это явление называется сезонным промерзанием.

Глубина сезонного промерзания грунтов (d_f) зависит от климатических особенностей района, состава пород, мощности снегового покрова и других факторов. Величина сезонного промерзания колеблется от долей миллиметра до 3-4 м.

В СНиП приведены методы расчета нормативной глубины сезонного промерзания грунтов, с их помощью определяют величину d_f для конкретных районов и проектируют фундаменты таким образом, чтобы глубина их заложения превышала величину сезонного промерзания.

Это важно, так как при оттаивании весной мерзлый грунт теряет свою несущую способность и становится неустойчивым основанием. Глубину сезонного промерзания определяют также по расчетным формулам и по итогам многолетних наблюдений за глубиной промерзания в данной местности.

К многолетнемерзлым грунтам относятся грунты, которые в условиях природного залегания находятся в мерзлом состоянии в течение трех лет и более.

Специфичность многолетнемерзлых грунтов заключается в том, что в них содержится лед. При повышении температуры выше 0◦С мерзлый грунт оттаивает, и его прочность резко снижается, качественно изменяются и другие свойства, особенно в пылевато-глинистых грунтах. Под зданиями образуются своеобразные «чаши» протаивания.

В вертикальном разрезе толщи многолетнемерзлых грунтов различают на три слоя:

1) деятельный слой;

2) слой многолетней мерзлоты;

3) подмерзлотный слой (талые грунты с положительной температурой).

Деятельный слой – самая верхняя часть толщи многолетней мерзлоты летом оттаивает, а зимой замерзает. Это слой сезонно-переменных положительных и отрицательных температур. Его мощность зависит от климатических условий, состава пород и характера растительного покрова. Наибольшая мощность отмечается в песчаных и крупнообломочных грунтах, наименьшая – в органоминеральных. В деятельном слое даже в зимнее время могут находиться талики, т.е. оттаявшие (талые) участки горных пород.

Определение мощности деятельного слоя, его состава и состояния, а также расположения в нем талого грунта имеет большое практическое значение. В связи с этим в геологическом разрезе выделяют два типа мерзлоты:

I – сливающаяся мерзлота, при которой деятельный слой при замерзании непосредственно переходит в многолетнюю мерзлоту.

II – несливающаяся мерзлота, когда при замерзании между ними остается слой талого грунта.

.

Наиболее характерное положение деятельного слоя: