40. Особенности грунтов в мерзлом состоянии.

Текстура мёрзлых грунтов: слитная, слоистая, морозная. Грунт слитной текстуры – содержит лёд – цемент без крупных включений. Характерна для обломочных, гравелистых и песков. Слоистая – для пылевато-глиненых и пылеватых песков. Находятся в верхних слоях до 15-25м. Образуется при одностороннем промерзании и сильном увлажнении грунтов. Ячеистая – при промерзании пылевато-глинистых грунтов, сильно увлажнённые, свободного потока воды. Вечномёрзлые грунты могут находиться: в твёрдомёрзлом (прочно сцементированы льдом, при быстром приложении нагрузки происходит их хрупкое разрушение. Под действием нагрузок такие грунты практически не сжимают Е0>100МПа), пластичномёрзлом (сцементированы льдом, обладают вязкими свойствами, характеризуется большой сжимаемостью Е0<100МПа ), сыпучемёрзлом (грунты имеют отрицательную t, но не сцементированные льдом – крупнообломанные, гравелистые и песчаные) состоянии. Мёрзлые грунты – четырёхкомпонентная система: твёрдые частицы, незамёрзшая вода, воздух, лёд.

41. Защита грунтов от чрезмерного промерзания.

Грунты, подлежащие разработке в зимнее время, предохраняют от промерзания различными способами: •вспахиванием, в том числе с последующим боронованием и снегозадержанием; глубоким рыхлением; •утеплением теплоизоляционными материалами; •покрытием быстротвердеющей пеной (пенопластом); •введением в грунт химических реагентов (хлористого кальция, хлористого натрия и т. п.) и др.

Мероприятия по предохранению грунтов от промерзания осуществляют поздней осенью, перед наступлением заморозков, а по предохранению оснований траншей и котлованов — немедленно после выемки из них грунта.

Одним из эффективных способов предохранения грунтов от промерзания является их предварительное глубокое (до 1,5 м) рыхление. Образующаяся при рыхлении гребенчатая поверхность задерживает снег, который, в свою очередь, также защищает грунт от промерзания.

Глубина промерзания разрыхленного слоя, даже в суровую зиму, значительно меньше глубины промерзания грунта в естественном состоянии. Порядок разрыхления участков должен быть увязан с последующей его разработкой. Глубокое рыхление рекомендуется применять для малосвязных (супеси) и гравелистых грунтов на участках, разрабатываемых в последнюю треть зимы.

Предварительно грунт рыхлят (поздней осенью) экскаватором, оборудованным прямой лопатой, а затем раскидывают зачерпнутый грунт. Сначала лобовой проходкой при работе в отвал роется траншея глубиной 1,3-1,5м. Последующей проходкой (боковой) эта траншея засыпается грунтом вновь образуемой траншеи и т. д. Таким образом по верху будущего котлована создается слой разрыхленного грунта толщиной 0,3...0,4 м, который задерживает на поверхности снег, предохраняющий грунт от промерзания. Дополнительная проходка за пределами котлована засыпается. Зимой мерзлая корка разрыхленного грунта легко разрабатывается экскаватором.

Небольшие поверхности грунта защищают от промерзания утеплением теплоизоляционными материалами (опилками, соломой, сеном, камышитом, шлаком, листьями и т. д.). Площадь утепленного грунта, подлежащего разработке в разные месяцы зимы, должна иметь соответственно разную толщину слоя утепляющих материалов, определяемую по соответствующим формулам.

Все более широкое применение в качестве теплоизоляционного материала находит быстротвердеющая пена, наносимая на поверхность грунта с наступлением устойчивой отрицательной температуры воздуха. Быстротвердеющая пена (пенопласт) обладает высокой пористостью и в замерзшем виде хорошо предохраняет грунт от промерзания. Слой пены толщиной 30-50 см отдаляет начало замерзания грунта на полтора-два месяца. Пену приготовляют и наносят с помощью пеногенерирующих установок.

Химический способ предохранения грунта применяется где температура на поверхности грунта под слоем снега не опускается ниже -15 °С. Осенью соль (технический хлористый натрий ИЛИ хлористый калий) укладывают на очищенную поверхность грунта или вносят в грунт на глубину 10-25см инфильтрацией соляного раствора с поверхности, а также инъецированием его в грунт (при наличии тяжелых глинистых грунтов). Требуемое количество водного раствора солей и их концентрацию определяют расчетом.

Агрессивное воздействие солей на строительные конструкции и повышенная электропроводимость пропитанных солями грунтов, усиливающая влияние блуждающих токов на подземные сооружения, ограничивают применение химического способа предохранения грунтов от промерзания (и оттаивания).