Smrznute i permefrostne zemlje

Zamrznute i permefrostne zemlje, ovisno o njihovoj temperaturi i trajanju, podijeljene su u neželjene (odmrznute), smrznute i trajno smrznute.

Zamrznuto tlo nazivamo negativnom temperaturom, pri čemu je dio vode pora u smrznutom stanju (u obliku ledenih kristala). Zamrznuta tla su četverokomponentni sustavi u kojima, osim čvrstih, tekućih i plinovitih faza, postoji led.

Ako se slane vode zamrzava na 0 ° C, tlo na ovoj temperaturi zamrzava se samo ako sadrži slobodnu ne-slanu vodu, budući da se vezana voda u obliku tankih filmova i slane vode zamrzava pri nižoj temperaturi.

Permafrost se zove tla koja je u smrznutom stanju tri godine ili duže. Podvodni tla izražava se strukturno nestabilnim tlima, jer tijekom njihova odmrzavanja dolazi zbog poremećaja prirodne strukture.

Kada zamrzavanje odmrznuta tla može nabubriti.

Površinski sloj tla koji se tijekom zime zamrzava i odmrzava ljeti naziva se aktivni sloj ili sloj sezonskog zamrzavanja i odmrzavanja, budući da prolazi kroz intenzivne procese vezane uz zamrzavanje i odmrzavanje tla.

Ako promatramo uzorak glinene zemlje (prema BI Dalmatov, 1988) stavljen u zamrzivač, a zatim s promjenom temperature, dobivena krivulja imat će četiri dijela (Slika 5.25).

Prvi odjeljak ab odgovara smanjenju temperature s super-hlađenjem vode pora. Drugi odjeljak bc opisuje oštar porast temperature tla, koji je povezan s kristalizacijom dijela vode u uzorku zemlje u T, što odgovara početku zamrzavanja. Treći dio CD-a, paralelno vremenskoj osi t, karakterizira oštar prijelaz većine vode u led. U četvrtom odjeljku de, dolazi do postupnog smanjenja temperature već zamrznute funte, tj. Tijekom tog razdoblja zamrzava se voda, a ne zamrznuta po vrijednosti T.

Ovisno o sastavu materijala i uvjetima temperature i vlažnosti, smrznute funti podijeljeni su u tvrdo smrznuto, plastično slobodno teče i labavo smrznuto.

Sl. 5.25. Grafikon procesa zamrzavanja funta u vremenu (prema BI Dalmatov, 1988)

Tlo koje karakterizira relativno lomljiva fraktura i praktična nepopustivost pod opterećenjem klasificiraju se kao tvrda stijena. Pod utjecajem opterećenja od konstrukcija, takve funti praktički nisu komprimirani (modul deformacije E> 100 MPa), jer su cementirani ledom.

Krupnozrnato tlo s ukupnim sadržajem vlage ωmališan > 0,03, kao i pješčana i glina, ako je temperatura niža od vrijednosti navedene u tablici. 5.8, u kojem tlo odlazi iz plastike u tvrdo-to-ispucati stanje.

Tablica 5.8. Temperatura tranzicije tla od plastike do krutog stanja

Velika enciklopedija nafte i plina

Zamrznuti tla

Smrznute i permafrostne tla su vrlo složene prirodne višeslojne formacije koje se sastoje od komponenti različitih svojstava, u različitim faznim stanjima (čvrsto, idealno plastično, tekuće, plinovito), međusobno povezane, koje se mogu smatrati samo jednim komponentama pod određenim uvjetima, na primjer, kada se u određenom volumenu smrznutog tla u vremenu ne preraspodjeljuje pojedinačne faze tla. [1]

Smrznute i permefrostne tla zbog prisutnosti veza led-cementa u njima, uz održavanje negativne temperature tla su prilično jake i stabilne prirodne formacije. Međutim, s povećanjem i smanjenjem njihove temperature (čak iu području negativnih temperatura) dolazi do značajnih promjena u svojstvima tla, što uzrokuje nestabilnost svojstava smrznutih stijena; kada je led pora odmrznut, strukturne ledeno-cementne veze su uništene lavinom i pojavljuju se značajne deformacije, a jake ledene permefrostne zemlje sa slaninom mulja i gline pretvore se u tekuće mase. [2]

U zamrznutom i permafrostu iskopavanja tla obavljaju se prema standardnim shemama uspostavljenim za linearnu konstrukciju, na temelju iskustva. [3]

Energetski intenzitet razvoja zamrznutih i permafrostskih tala usko je povezan s njihovom temperaturom, pa je potrebno predvidjeti promjene njihove temperature tijekom godine. [4]

Naziv vrsta zamrznutih i permafrostskih tala određuje se nakon njihovog odmrzavanja u nomenklaturi ovog poglavlja. [5]

Dodatne karakteristike smrznutih i permafrost tala određuju se u skladu s glavom SNiP-a o oblikovanju temelja i temelja na površinama permafrosta. [6]

Pri korištenju zamrznutih i permafrostnih tala kao baza ili okruženja za različite tipove struktura, od samog početka je važno utvrditi koju kategoriju treba pripisati sadržaju leda i fizičkom stanju. [7]

Prisutnost ledenih inkluzija (ledeno-cementni i led-međuslojevi) u smrznutim i permafrostnim tlima, što je, kao što je navedeno u prethodnom odlomku, opterećenje gotovo bilo koje veličine uzrokuje plastični protok i preusmjeravanje kristala, a prisutnost viskozne smrznute vode u smrznutom tlu uzrokuje bilo koji dodatni teret rađanja i protoka reoloških procesa. [8]

Količina smrznute vode u smrznutim i permafrostnim tlima smanjuje se s padom negativne temperature tla, a svako tlo je obilježeno dobro definiranom krivuljom sadržaja smrznute vode. [9]

Kod polaganja cjevovoda na smrznute i permafrostne zemlje, otapanje tla neposredno okružuje cjevovod moguće je i zbog vanjske temperature zraka na dubini cijevi koja je manja od maksimalnog sezonskog zamrzavanja tla i zbog temperature cjevovoda koji prevozi proizvod s pozitivnom temperaturom. [10]

Stoga formiranje zamrznutih i permafrostnih tala utječe ne samo stvaranjem slojeva, leća i lednih klinova, već i termokarst fenomena. [11]

Voda u tekućoj fazi na smrznutim i permafrostnim tlima - neuglađena voda na uobičajenim negativnim temperaturama (barem do oko 70 ° C) uvijek se nalazi u jednoj ili drugoj količini, kao što je prikazano na temelju teorijskih razmatranja još 1939. i dodatno je potvrdio rezultate izravnih eksperimenata u laboratoriju iu terenskim uvjetima. [12]

Razmotrimo više pojedinosti o vrstama leda u smrznutim i permafrostnim tlima kao glavnoj komponenti koja određuje njihovo smrznuto stanje. [13]

Razvoj učinkovitih strojeva koji mogu uništiti zamrznute i permefrostne zemlje važan je nacionalni ekonomski zadatak. [14]

Kao što je ranije navedeno, za zamrznute i permefrostne tla, osobito glinene, adhezija, koja je za njih deset puta veća nego kod ne-zamrznutih tala, ima prevladavajuću vrijednost u ukupnom otporu na smicanje; vrijednost koeficijenta unutarnjeg trenja tgcp za zamrznute tla visoke temperature, posebno s dugotrajnim opterećenjima, ima mnogo manju vrijednost. To je još legitimnije jer veličina sila prianjanja, određena metodom kugličnog testa, kao što je ranije spomenuto, uzima u obzir ne samo adheziju nego i neizravno trenje tla. [15]

Zamrznuto tlo;

Tla se naziva zamrznuta, u pore u kojem je bar dio vode pretvoren u led.

Važnost proučavanja svojstava zamrznutih tala određuje ne samo činjenica da više od 50% područja Rusije zauzima permafrost, već i obilježja sezonskog zamrzavanja tla na gotovo cijelom teritoriju. Permafrost tla su tla koja je bila u smrznutom stanju dugi niz godina, pa čak i stoljećima.

Fizičko-mehanička svojstva tla tijekom zamrzavanja i odmrzavanja prolaze kroz značajne promjene.

Voda, pretvarajući se u led, cementira čestice tla, dajući mu strukturalnu koherenciju, pojačanu mehaničku osobinu, otpornost na vodu. Kada zamrzavaju tlo, posebno zrnasto, prašnjavo, zasićeno vodom, dolazi do povećanja volumena tla. Kretanje vlage iz nižih slojeva, stvaranje leća iz leda dovodi do naginjanja tla.

Smrznute i permafrostne zemlje mogu imati glatku, slojevitu i staničnu (mrežu) zamrznutu teksturu (sl. 2.32).


Ris.2.32. Frosty teksture tla: a - glatka; b - slojevito;

in - stanični (mreža)

Glatka tekstura karakteristična je za grube, šljunčane tla i sve pijesak, osim za muljevito pijesak.

Slojevita frosty texture je karakteristična za muljevito glinene zemlje i muljeviti pijesak. Ova tekstura nastaje tijekom zamrzavanja jako močenih tala i tijekom migracije vode iz donjih vodonosnika.

Stanična (mrežasta) frosty texture formirana je zamrzavanjem tla od glatke zemlje, koje su u vlažnom stanju i sa slobodnim protokom vode.

Kada se odmrzava, smrznuto tlo, u pravilu, pokazuje da je zasićeno vodom, bez prirodnih veza između pojedinačnih čestica, kada se odmrzavanje pretvara u tekuće blato, bez početnih mehaničkih svojstava i daje podizanje pod opterećenjem (Slika 2.33).

Da bi se pojasnio gore navedeni fenomen migracije treba razmotriti svojstva vode u smrznutim tlima. Kao što je pokazalo istraživački tim znanstvenika pod vodstvom dopisnog člana SSSR akademije znanosti N.A Tsytovich, voda u smrznutim tlima može biti sadržana u tri stanja (faze) - čvrste, tekuće i pare.

Led u obliku čvrste tvari ispunjava pore, a dodatno oblikuje i ledene inkluzije u oslabljenim područjima tla - kristala, leća i međuslojeva.

Parom popunjava pore i pukotine tla bez vode.

Tekuća voda se pohranjuje u tlu zbog niske razine smrzavanja hidratiziranih školjaka. Voda koja se nalazi u fine zrnate tla postupno se zamrzava: prvo slobodna, a zatim, kad se temperatura smanjuje, labavo vezana i konačno, uz značajno smanjenje temperature, čvrsto vezana. Slobodna voda u tlu zamrzava se na temperaturama ispod nule, ponekad na -1 0... -1.5 0 S. To je zbog značajne mineralizacije ili snižavanja točke smrzavanja vode u kapilarnama. Koherentna voda može se zamrznuti na vrlo niskim temperaturama i, kao što je pokazalo istraživanje N. A. Tsitovich, glinene zemlje sadrže uvijek određenu količinu čvrsto vezane vode koja se ne smrzava na praktički dostupnoj negativnoj temperaturi.

Prema teoriji ravnotežnog stanja N.A. Tsytovicha, količina, sastav i svojstva vode sadržanih u smrznutim tlima ne ostaju konstantne, već se mijenjaju s promjenama u vanjskim utjecajima, budući da su u dinamičnoj ravnoteži s potonjem. Kako se temperatura smanjuje, povećava se količina smrznute vode, povećava se jačina tla i povećava se sadržaj leda. Količina smrznute vode na istoj temperaturi uvijek je znatno veća u glinama nego u pijesku; ovo, zajedno s krutost kostura, može se objasniti povećanom snagom zamrznutog pijeska protiv zamrznutih glina. Što je veća raspršenost tla, to je gušća, to je dulji proces zamrzavanja vode.

Migracija vlage javlja se zbog sljedećih svojstava razvoja procesa zamrzavanja. Prvo, u vezi s smanjenjem volumena čvrste tvari mineralnih čestica, dok se temperatura smanjuje, stvaraju nove pukotine i kapilarne prolaze, a kapilarno propuštanje vlage povećava. Drugo, kada se kristali leda stvaraju u pore u tlu, vlažnost se usisava u rastuće kristale, kao što su otopljene soli iscurene dok kristali rastu u supersaturiranim otopinama. Treće, dolazi do pomicanja vodene pare iz mjesta s većim pritiskom na mjesta s manjim tlakom, tj. prema području zamrzavanja.

Glavnu ulogu u migraciji vode u tvarima zasićene sitnim vodama odlikuje se pomicanjem filma koji se kreće pod utjecajem molekularnih sila u smjeru zamrzavanja tla kako bi se nadopunila debljina djelomično zamrznutih hidratnih školjaka (sl. 2.34).

Ris.2.34. Shema migracije vlage u filmu tijekom zamrzavanja tla

1 - čvrsta čestica;

3 - vlažnost filma;

4 - bez vode;

5 - moćna zona;

6 - zona zamrzavanja

Maksimalni usisni kapacitet karakterističan je za gline, a maksimalna nakupina vlage je za zamrznute pješčane i muljevite kamenje, a također ima i relativno visoki usisni kapacitet. U grubo zrnjelim tlima, umjesto usisavanja, vlažnost se istiskuje rastućim kristalima leda s vrlo malom količinom usisa. Taj se fenomen naziva "učinak klipa". U praksi, ova svojstva grubog zrna tla koriste se u uređaju takozvanih protuokalnih slojeva, blokirajući put vlage kretanja.

Izlučivanje leda - stvaranje slojeva, leća i kristala leda - javlja se u tlima koja imaju svojstvo maksimalne akumulacije vlage, s mogućnošću visoke zasićenosti vode.

U permafrost tla, ove ledene inkluzije dosežu velike veličine. U sezonskim smrznutim tlima debljina inkluzija ponekad doseže nekoliko centimetara.

S brzim zamrzavanjem vlažnosti tla nema vremena za nakupljanje u zoni zamrzavanja, a pojave naginjanja i oslobadanja leda slabe. Prema gore navedenom, razlikuju se sljedeće vrste tla prema stupnju podizanja:

1) ne-stjenovita - stjenovita, grubo zrnata, pješčana grubo zrnata;

2) slabo lucidno - pjeskovito srednje zrnato, glinasto, prašnjavo i fino zrnato pješčano s niskom zasićenju vode i nedostatak mogućnosti propuštanja vlage;

3) glatke, glatke, prašnjave, sitnozrnato zasićene vode ili prisutnost uvjeta za migraciju vlage na područje zamrzavanja.

U slučaju kršenja prirodne strukture tla od zamrzavanja i značajnog zagađivanja vode tijekom odmrzavanja (lokalno - za vrijeme taljenja ledenih inkluzija) potrebno je spriječiti zamrzavanje tla za taloženje baze tijekom gradnje i za vrijeme rada objekata. Kada vlažnost tla ne prelazi maksimalnu higroskopnu i udaljenosti izvora napajanja zone zamrzavanja vode, izbočenje deformacija tla je beznačajno.

U uvjetima koji pridonose njihovom razvoju, deformacije naginjanja (fine zrnate tla, dugi proces zamrzavanja, bliski položaj podzemnih voda iz zone zamrzavanja) mogu doseći velike vrijednosti i uzrokovati porast desetaka centimetara površine tla i svjetlosnih struktura smještenih na tlu. To se mora uzeti u obzir prilikom odabira dubine polaganja temelja i rješavanja struktura podzemnih dijelova konstrukcija.

Za uzgoj tla su tla, u kojima se relativna deformacija mraza podiže eFH 0,01. Taj se pokazatelj određuje pomoću formule

gdje h0f visina uzorka smrznutog tla, cm; h0 - početnu visinu uzorka otopljenog tla prije zamrzavanja, vidi

Zamrznuto tlo je četverokomponentni sustav i za procjenu njegovog fizičkog stanja, četiri glavne karakteristike određene su eksperimentalno:

- zamrznuta gustoća tla rf neporemećena struktura, jednaka omjeru mase uzorka qq, u zamrznutom stanju, do volumena Vq:

- gustoća čestica tla ra, određena uz pomoć piknometra kao i za odmrznuta tla;

- ukupna vlažnost smrznutog tla, ovisno o sadržaju vode i leda u tlu. To je jednak omjeru mase svih vrsta vode u tlu, isparavanjem pri temperaturi od 105 ° C do mase krutih čestica;

- količina (sadržaj težine) zaostalih voda ww na temperaturi prirodne pojave tla, određene formulom

gdje kw - koeficijent ovisi o plastičnosti i temperaturi tla, wp - vlažnost tla na granici valjanja.

Poznavanje četiri glavne karakteristike tlaf, ra, i ww, Moguće je izračunati takve karakteristike potrebne za proračune, kao ukupni sadržaj leda i sadržaja leda zamrznutog tla zbog leda.

Ukupni sadržaj leda zamrznutog tla (omjer volumena leda koji se nalazi u tlu do volumena zamrznutog tla) određuje se formulom

i sadržaj leda tla zbog vidljivih uklj. leda ija - prema formuli

gdje je ukupan sadržaj vlage smrznute tla; rja - gustoća leda, za koju se pretpostavlja da je jednaka 0.9 g / cm3; rf - gustoća smrznutog tla, g / cm3; ww - sadržaj vlage smrznutog tla smještenog između leda.

Znajući rf i pronaći gustoću kostura tla

i udio smrznutog tla

gdje je q ubrzanje gravitacije.

Prema podacima kompresijskih ispitivanja zamrznutih tala s odmrzavanjem, nalazimo koeficijent spuštanja uzorka tla koji sadržava led inkluzije,

gdje hf i hFH - visina uzorka u smrznutom i odmrzanom stanju pri stalnom pritisku.

Pronalaženje nekoliko e vrijednostith na različitim vanjskim tlakovima, izradite grafikon (sl.2.35). Ovisnost ovog grafa opisana je izrazom

gdje ath - koeficijent odmrzavanja tla, d - koeficijent relativne kompresije pri odmrzavanju. Poznavajući ove čimbenike, odrediti nacrt temelja u procesu odmrzavanja tla.

Ris.2.35. Ovisnost eth od vanjskog tlaka

Loose pijesak pod dinamičkim udarcem proizvodi oštre povlačenje (Sl.2.36).

Ris.2.36. Krivulja kompresije za labav pijesak tijekom vibracija

PITANJE 31. Smrznute i stalno zamrznute tla. Metode gradnje na njima

Zamrznute i permefrostne zemlje, ovisno o njihovoj temperaturi i trajanju, podijeljene su u neželjene (odmrznute), smrznute i trajno smrznute.

Zamrznuto tlo nazivamo negativnom temperaturom, pri čemu je dio vode pora u smrznutom stanju (u obliku ledenih kristala). Zamrznuta tla su četverokomponentni sustavi u kojima, osim čvrstih, tekućih i plinovitih faza, postoji led.

Permafrost se zove tla koja je u smrznutom stanju tri godine ili duže. Podvodni tla izražava se strukturno nestabilnim tlima, jer tijekom njihova odmrzavanja dolazi zbog poremećaja prirodne strukture.

Kada zamrzavanje odmrznuta tla može nabubriti.

Ovisno o geološkim, hidrogeološkim i klimatskim uvjetima, gradnja zgrada u područjima permafrost provodi se sljedećim metodama.

1. Izgradnja zgrada na uobičajene načine. Ova metoda se koristi kada je baza rock ili semi-rock koji nema značajne pukotine napunjene ledom ili zamrznutim tlom. Ovdje permafrost nema praktičan značaj.

Ako je dubina takvih baza do 3 m, tada temelji odgovaraju onima uobičajenim; ako je dubina 3. 4 m - ojačani betonski stup ili hrpa, a na dubini od više od 4 m - hrpa s prodorom hrpe u debljinu neometane strukture pomoću bušotina.

Tijekom izgradnje na fisuriranim zamrznutim stijenama, snaga temelja se pojačava bušenjem bunara i ubrizgavanjem pare pod tlakom da se topli led i zagrijava tlo na 50 ° C, zatim cementni mort se odmah pumpa u pukotine pod pritiskom koji se skrutne da se ohladi zemlja, Ista metoda se koristi u konstrukciji na talikima dovoljne snage u odsutnosti perforacije.

2. Očuvanje temeljnih tala u stvrdnjavanju. Ova se metoda upotrebljava na slijepim i drugim slabim zasićenim ledom s kapacitetom od najmanje 15 m uz stabilan režim temperature.

Ako se zgrada zagrijava, baza se pouzdano štiti od odmrzavanja postavljanjem hladnog podzemlja s visinom ovisno o širini zgrade od 0,5 do 1,0 m i više (slika 2).

Sl. 2. Približne sheme ventilacijskih hladnih podpodručja: a - niske, b - visoke, 1 - stup ili pile temelji, 2 - slijepa površina, 3,4 - vanjski i unutarnji zidovi, 5 - preklapanja, 6 - temeljne grede (ili roštilja), 7 - otvor za ventilaciju, 8 - proizvodi za ventilaciju, 9 - cjevovodi, 10 - pladanj, 11 - gomila, 12 - izolacija.

Za prozračivanje podzemlja u podrumu, oni organiziraju otvore za provjetravanje kako bi regulirali protok zraka ovisno o sezoni. Premaz iznad podzemlja izvodi se uzimajući u obzir izračun topline.

3. Odmrzavanje tla u podnožju. Ova metoda se koristi u izgradnji na tlima koja nemaju velike padaline tijekom odmrzavanja. Kako bi se osiguralo spor i ujednačeno odmrzavanje tla, preporučljivo je uzeti minimalnu dubinu (ali ne manje konstruktivnu) ako se aktivni sloj ne sastoji od naginjanja tla, a također i da zamijeni aktivni sloj tla ako je iz stijena.

Ovom se metodom osigurava cjelokupna krutost zgrade (uređivanjem neprekidnih armiranobetonskih traka, monolitnih šavova itd.).

4. Pred-odmrzavanje tla i njegovo zbijanje na bazi. Ova se metoda primjenjuje na grijane zgrade, kada je isključena obnova smrznutog stanja odmrznutih tala.

Izbor bilo koje od ovih metoda provodi se kao rezultat sveobuhvatne tehničke i ekonomske analize.

Prilikom izrade industrijskih objekata, prednost se daje zaključavanju u jednu zgradu. Najviše je poželjno izgraditi velike prostore s postavljanjem opreme na policama koje nisu povezane s okvirom zgrade.

Za zatvorene strukture korišteni su slojeviti elementi svjetlosnog materijala. Posebna pažnja posvećuje se nepropusnosti struktura (u zglobovima elemenata, u zglobovima ploča itd.).

Zamrznuto tlo

Zamrznute i permefrostne zemlje, ovisno o njihovoj temperaturi i trajanju, podijeljene su u neželjene (odmrznute), smrznute i trajno smrznute.

Zamrznuto tlo nazivamo negativnom temperaturom, pri čemu je dio vode pora u smrznutom stanju (u obliku ledenih kristala). Zamrznuta tla su četverokomponentni sustavi u kojima, osim čvrstih, tekućih i plinovitih faza, postoji led.

Ako se slane vode zamrzava na 0 ° C, tlo na ovoj temperaturi zamrzava se samo ako sadrži slobodnu ne-slanu vodu, budući da se vezana voda u obliku tankih filmova i slane vode zamrzava pri nižoj temperaturi.

Permafrost se zove tla koja je u smrznutom stanju tri godine ili duže. Podvodni tla izražava se strukturno nestabilnim tlima, jer tijekom njihova odmrzavanja dolazi zbog poremećaja prirodne strukture.

Kada zamrzavanje odmrznuta tla može nabubriti.

Površinski sloj tla koji se tijekom zime zamrzava i odmrzava ljeti naziva se aktivni sloj ili sloj sezonskog zamrzavanja i odmrzavanja, budući da prolazi kroz intenzivne procese vezane uz zamrzavanje i odmrzavanje tla.

Ako promatramo uzorak glinene zemlje (prema BI Dalmatov, 1988) stavljen u zamrzivač, a zatim promjenom temperature, dobivena krivulja imat će četiri dijela (Slika 1).

Prvi odjeljak ab odgovara smanjenju temperature s super-hlađenjem vode pora. Drugi odjeljak bc opisuje oštar porast temperature tla, koji je povezan s kristalizacijom dijela vode u uzorku zemlje u T, što odgovara početku zamrzavanja. Treći dio CD-a, paralelno vremenskoj osi t, karakterizira oštar prijelaz većine vode u led. U četvrtom odjeljku de, dolazi do postupnog smanjenja temperature već zamrznute funte, tj. Tijekom tog razdoblja zamrzava se voda, a ne zamrznuta po vrijednosti T.

Ovisno o sastavu materijala i uvjetima temperature i vlažnosti, smrznute funti podijeljeni su u tvrdo smrznuto, plastično slobodno teče i labavo smrznuto.

Sl. 1. Grafikon procesa zamrzavanja funta u vremenu (prema BI Dalmatov, 1988)

Tlo koje karakterizira relativno lomljiva fraktura i praktična nepopustivost pod opterećenjem klasificiraju se kao tvrda stijena. Pod utjecajem opterećenja od konstrukcija, takve funti praktički nisu komprimirani (modul deformacije E> 100 MPa), jer su cementirani ledom.

Krupnozrnato tlo s ukupnim sadržajem vlage ωmališan > 0,03, kao i pješčana i glina, ako je temperatura niža od vrijednosti navedene u tablici. 1, u kojem tlo odlazi od plastike do tvrdo zamrznutog stanja.

Temperatura tranzicije tla od plastike do krutog stanja

Pijesak: grubo i srednje veličine i mulj

Tla, cementirana ledom, ali s viskoznim svojstvima i karakterizirana stlačivosti pod opterećenjem, smrznuta je plastičnom. To uključuje pješčane i glatke tla s temperaturom iznad tablice. 1. Oni su karakterizirani s dovoljnom kompresivnošću (E3.

NA Tsytovich (1973), prema sadržaju leda, zamrznuta tla spada u tri kategorije: jak led, lagano leden i leden.

Jako ledeno (sadržaj leda veći od 50%) uključuje leme i gline, koje se, nakon otapanja, pretvaraju u tekuću, tekuću plastiku ili meko-plastično stanje. Visoko ledeni tla imaju nisku sposobnost nosivosti u odmrznutom stanju i visokoj kompresibilnosti.

Slatki led (manje od 25% sadržaja leda) lonci i gline obično dobivaju vatrostalnu ili polukrutu teksturu i imaju nisku kompresibilnost.

Jezero (pokrivanje leda 25-50%) tla ima srednja svojstva između dvije gore navedene kategorije. Količina smrznute vode u smrznutim tlima ωω, ako nema nikakvih eksperimentalnih podataka, dopušteno je približno odrediti SniPa formulom:

gdjeω - koeficijent koji ovisi o plastičnosti Jp i temperaturi tla (tablica 5.9);

ωp - vlaga tla na rubu valjanja.

Kω vrijednosti

Temperatura tla, ° °

* Napomena. Sve vode u porama tla ne zamrzavaju.

Zamrznuta tla, poput glina, karakterizira ne samo materijal, već i određena struktura, tj. veličina, oblik, karakter prostornog umetanja sastavnih dijelova. Za zamrznute tla razlikuju se sljedeće osnovne teksture: kontinuirano, slojevito i stanično.

Čvrsta (masivna) tekstura (slika 2, a) karakterizira odsutnost ledenih tijela vidljivih golim okom (leće, međuslojevi itd.) U tlu. Tla kontinuirane teksture u smrznutom stanju u pravilu ima veliku čvrstoću, a kada se odmrznu, njihova svojstva čvrstoće smanjuju se u manjoj mjeri nego one tla s slojevitom ili staničnom teksturom.

Sl. 2. Glavne vrste teksture zamrznutih tala: - krutina (masivna); b - slojevito; in - stanični (mreža)

Slojevita tekstura (vidi sliku 2, b) nastaje kada jednostrano, sporo zamrzavanje pretežito glinastog tla s visokom vlagom. Tla sa slojevitom teksturom ima dovoljno visoku čvrstoću, ali kod odmrzavanja, snaga snage naglo padne.

Stanična (mrežasta) tekstura (sl. 2, c) javlja se kada ledena tijela različitih veličina, oblika i orijentacija tvore više ili manje kontinuiranu mrežu ili rešetku.

Od mehaničkih svojstava zamrznutih tala, vrijednost relativne kompresije na prijelazu smrznutog tla do odmrznutog stanja i otpornosti na kompresiju (σzŽ) su od najveće važnosti.

Relativna kompresija određuje se ispitivanjem tla u uređaju za kompresiju i smatra se formulom

gdje hƒ i hth - visinu uzorka u smrznutim i odmrznutim stanjima pri stalnom pritisku.

Prilikom procjene mehaničkih svojstava, izračunata otpornost na pritisak (σzž) slanih smrznutih tala je iz tablice. 3, a adhezija (c) zamrznutog tla neometane strukture dan je u tablici. 4.

Izračunata otpornost na kompresiju slane smrznute tla σSJ> MPa

Temperatura tla, ° °

Pijesak: sitna i srednja mulj

0,05 0,10 0,30 0,50 0,10 0,20 0,50 0,75

0,60 0,30 - - 0,80 0,40 - -

1,30 0,50 0,25 0,15 1,20 0,80 0,40 -

1,60 0,90 0,55 0,20 1,40 1,10 0,60 0,35

1,80 1,30 0,65 0,30 1,0 1,40 0,80 0,45

Adhezija zaleđenih tala neometane strukture s trenutnim sm i dugotrajnim djelovanjem opterećenja, MPa

Temperatura tla, ° °

Veličina kvačila kada

Glinena vrpca gusta

Temelji na permafrost tlima

Postoje dvije metode za projektiranje temelja na tlo permafrost. Prva metoda može se primijeniti na područjima gdje tlo ima stanje permafrost, a objekti ne zauzimaju puno prostora, ali stvaraju toplinu potrebnom količinom. Ova je metoda izrađena dvadesetih godina dvadesetog stoljeća. Sa svojom pomoći, gradili su se čitav gradovi, ali sada je univerzalna, općenito prihvaćena, jer se gradnja kvaliteta bilo kojeg smrznutog tla koristi na najbolji mogući način.

Slika 3. Podrum s prozračenom podzemnom vodom

Bit metode je da su temelji na permafrost tlima, kako je to bilo, izrezali kroz aktivni sloj i potopljeni su približno jedan metar u sloj permafrost tla. Između prizemlja i tla podignutog iznad površine zemlje postavljeni su otvori za zrak, a neizgra ena zemlja je ispunjena s bočne površine temelja.

Proizvodi su takvi otvori, nalaze se oko perimetra zgrade, njihova je funkcija dopustiti hladan zrak, koji se provode pomoću toplinskih kanala soba na 1. katu.

Rezultat promatranja zgrada, čiji su temelji izgrađeni prema prvoj metodi, principu, utvrdili su da granice permafrosta počinju rasti ispod zgrade kako vrijeme prolazi. Taj proces pridonosi činjenici da zgrada postaje još stabilnija. Kako bi se dodatno smanjio učinak termičkog oslobađanja zgrade na tlo za permafrost, zgrade se podižu na hrpe i stupne temelje.

Bit druge metode, načelo izgradnje temelja na smrznutim tlima, jest da je dozvoljeno odmrzavanje tla ispod zgrade. Ovo načelo provodi se uz pomoć konstruktivne metode i prije odmrzavanja.

Konstruktivna metoda uključuje prilagodbu dizajna temelja i same strukture na neravnomjernu namjenu temelja odmrzavajućeg tla. Ova metoda se koristi kada je temperatura sloja permafrosta 0 ° C. A također u vrijeme odmrzavanja, kada tlo postane niskom stopom taloženja (pješčanim, šljunkovitim ili šljunkovitim tlima).

U tom slučaju, tijekom vremena u zgradi kao posljedica djelovanja toplinskih tekućina, formirana je posuda za odleđivanje u permafrostu. Desetljećima je formirao ovu posudu za odmrzavanje. Kao rezultat toga, zgrada će biti neravnomjerno deponirana, a to može dovesti do velike vjerojatnosti deformacije s pukotinama u samoj zgradi.

Kako bi se temelji na permafrost tlima napravio drugi način da se ne bi poravnali, potrebno je povećati krutost nadzemnih struktura. Na primjer, u razini podova duž perimetra zgrade, dogovoriti metalni remen ili krutosti pojaseva koji će percipirati neujednačene deformacije zidnih konstrukcija.

Vrste pilota koji se koriste na permafrost tlu uključuju pilote ugrađene u prethodno izbušene bušotine i napune zemaljsku otopinu, pilote ugrađene u prethodno odmrznute bunare s nanošenjem, kao i piloti pogonjeni u bušotinske bušotine (bu-sabivnyh) ili bez preliminarna priprema tla.

Za gradnju na permafrost tla koriste drveni, armiranobetonski i metalni piloti. U uvjetima prijenosa opterećenja, piloti su podijeljeni u viseće (smrznute u tlo) i pilote stupove. Duljina pile kreće se od 6 do 15 m.

Pile dizajni. Ploče s armiranobetonskim betonom serije 1.011.3M koriste se u područjima s tvrdim stijenkama tla s temperaturom manjom od 0,3 ° C. Piloti ove serije namijenjeni su nosivosti od 10 do 150 tona.

Pločice serija 1.011-1 s dodatnim armiranjem, uzimajući u obzir nastojanja od podizanja mraza, primjenjuju se na područjima gdje su permefrostne zemlje u plastičnom stanju, takvi se piloti koriste kao vožnja ili bušotine.

Za raspršene strukture preporučuju se metalni piloti pri usvajanju mjera za zaštitu od agresivne podzemne vode iznad permafrost-lot.

Oblik poprečnog presjeka pilota proizvodi kvadrat, pravokutni, oktaedarski, sa šiljastim i neželjenim donjim krajem.

Okrugle hrpe kontinuiranog presjeka s osam lica rade najučinkovitije na smrznutim tlima jer s istim poprečnim presjekom može se smanjiti promjer bušotine i istodobno povećati nosivost pilota.

Ovisno o veličini i smjeru opterećenja, koriste se okomiti, nagnuti i nosivi stupovi.

Rosterki na pilama, preporučljivo je organizirati ekipe. Raspored takvih roštilja i ugradnja prefabriciranih ploča iznad ventilacijskog podzemlja ne zahtijevaju temperaturne spojeve, što smanjuje troškove rada. Visina između tla i dna roštilja trebala bi osigurati ventilaciju za podzemlje.

Za temeljne baze postavljene na principu očuvanja zamrznutog stanja temelja temelja, za vrijeme izgradnje potrebno je bušenje bunara za temperaturu za praćenje zamrzavanja hemoroida s tlom.

Slika 4 Metode uranjanja hrpe u permafrost tlo / - pilota 2 - gornja granica permafrost pound 3 - otopina tla 4 - dobro zid, 5 - granica odmrzavanja permafrost tla

Metode pilinga u permafrost tlima su različite tehnološke značajke, zbog fizikalno-mehaničkih svojstava smrznutih tala, koje u neometanom stanju imaju veliku nosivost. Stoga je u takvim uvjetima, pri izvođenju pilota, potrebno čuvati smrznute tla u svom prirodnom stanju što je više moguće, a na područjima gdje je struktura tla poremećena u procesu potapanja pilota, svojstva ovih tala treba vratiti. Zamrzavanje pilota, drugim riječima, zamrzavanje njihove površine s tlom dovodi do činjenice da piloti stječu visoku nosivost. Taj se fenomen može učinkovito koristiti pri uglavljanju hrpe u tvrdolinije tlo, uvjetno se može pripisati niskoj temperaturi. Na tim tlima prosječna godišnja temperatura na dubini od 5,10 m nije veća od - 0,6 ° C za pješčane grablje, -1 ° C za grede i -1,5 ° C za gline.

Pile su uronjene u kruto tlo tla uglavnom dva načina: u odmrznutom tlu ili u izbušenim bušotinama čiji promjer premašuje najveću veličinu pilota poprečnog presjeka. Kada se hrpe uranjaju u odmrznuto tlo, prvo se odmrzavaju, a zatim se hrpe uranjaju u šupljinu tekućeg tla formiranog na smrznutom tlu. Tlo je odmrznuto pomoću parne igle, perforirane na donjem kraju (). Pod djelovanjem pare (tlak 0.4 0.8 MPa) ostavljajući vrh igle, tlo se razblažuje u tekućinu, a igla se uranja u dubinu dizajna.

U tlima s malom količinom leda može se postići šupljina željene veličine u kratkom vremenu (1. 3 h), a u tlima s visokim stupnjem zasićenosti ledom, taj se proces odvija u 6. 8 h. Brzina uranjanja igle se određuje tako da se promjera rastopi šupljina 2. 3 puta najveća veličina pilota u poprečnom presjeku. Neko vrijeme nakon ronjenja dolazi do smrzavanja i hrpa, kao što je bilo ugrađeno u sloj permafrost, stječe potrebnu nosivost.

Metoda uranjanja hrpe u izbušene bušotine osigurava sljedeći slijed postupaka i operacija: bušenje bušotine pomoću instalacije smještene na pješčano-šljunkovitu ili trosku posteljicu, što omogućuje premještanje opreme slabim. lokalnim tlima, s uranjanjem u aktivni sloj kako bi se izbjeglo puzanje tla u kućište bušotine; punjenje bunarića s otopinom od pijeska-glina do točke u kojoj je volumen otopine s nekim viškom dovoljan da popuni praznine između zidova bušotine i hrpe nakon uranjanja; uranjanje hrpe, praćeno istiskivanjem otopine; ekstrakcija kućišta

Prije početka rada na roštilju, otopina bi trebala zamrznuti, tj. Hrpa bi trebala zamrznuti. Ova metoda, koja se koristi u zimskim uvjetima kada je aktivni sloj u zamrznutom stanju, omogućava odustajanje od kućišta.

Prilikom izvođenja pilota radova na permafrost tlima, vrlo je učinkovito izbušiti bušotinu s cjevastim punjačima, koji su međusobno zamjenjiva radna tijela instalacija s opterećenjem. Cjevasta bušilica ima poseban vrh i radi zajedno s vibrirajućim čekićem; Odvajanje jezgre iz niza tla, cjevastog bušenja prolazi kroz aktivni sloj i potone do potrebne dubine u debljini permefrost. Između cijevi i stijenke bušotine može se stvoriti jaz, koji olakšava potapanje cjevaste bušilice, čak i ako se u nju uključi tlo aktivnog sloja.

U plastičnoj smrznutoj, visokoj temperaturi (s prosječnom godišnjom temperaturom ne manjom od -1 ° C), tlo hrpe je uronjeno metodom vožnje ili borozabivny. Metode uranjanja u odmrznuta tla i u udubljenjima većeg dijela od poprečnog presjeka pilota nisu prikladni u uvjetima tla visokih temperatura jer je zamrzavanje pilota vrlo sporo. Piljke se mogu prevoziti u plastično zamrznutu muljevitu i pješčane tla koja ne sadrže inkluzije, a samo tijekom perioda sezonskog odmrzavanja, kao zimi, tla aktivnog sloja ohladi se na -10 ° C i postaje otvrdnuta. Stoga je područje buržoaske metode mnogo šire.

Po načinu oranja, piloti su uronjeni u dvije faze. U prvoj fazi bušeno je vodljivi bušot, čiji je promjer od 1. cm 2 manji od bočne strane hrpe. U drugoj fazi, hrpa je uronjena pomoću vibratorskih čekića ili dizelskog čekića. U tom slučaju, tlo je pritisnuto od uglova hrpe do sredine svojih zidova. Tlo otapa na štetu toplinske energije, pretvorene u mehanički, razvijene čekićem i djelomično. iscijediti tlo iz bunara. Dovoljno je da se otopi tanki sloj tla - a temperatura u zoni koja se nalazi pored gomile će se povećati vrlo malom količinom, proces zamrzavanja hrpe u zemlju će se dogoditi u kratkom vremenu. Korištenje vodećih bušotina omogućava povećanje točnosti instalacije pilota, kako bi se osiguralo uranjanje na dubinu dizajna, kako bi se uklonili slučajevi neuspjeha hrpe kada su pogodili vrh gromada itd.

Razmatrane metode uranjanja u permafrost tla koriste se za uranjanje armiranobetonskih pilota, ponekad za uranjanje metalnih tipli, kao i drvene gomile. Drveni piloti u proizvodnji trebaju biti impregnirani s kreozatom ili drugim antiseptičkim sredstvom kako bi se spriječilo truljenje u području promjenjive vlažnosti.

Smeće tla

Permafrost tla su široko rasprostranjena i nalaze se uglavnom u kriolithozone područjima u kojima na određene dubine negativne temperature i dalje postojati iz godine u godinu. Postoje zone zemljinog kora u kojima se na određenoj dubini negativne temperature nastavljaju iz godine u godinu. Ovaj fenomen se smatra (naziva se) permafrost. Na prijedlog P.F. Shvetsov, takve se zone počnu nazivati ​​kriolizozonom. Doktrina permafrost fenomena naziva se permafrost (nedavno, geokriologija). Permafrost proučava fenomene i permafrost i sezonske permafrost, koja se pojavljuje i nestaje ovisno o sezoni i klimatskim uvjetima.

Slika-1. Shematski prikaz distribucije permafrasta u Ruskoj Federaciji

Permafrost je raširen. Gotovo 50% područja SSSR-a i gotovo 24% površine zemlje cijelog globusa pripadaju kriolizozonu. Položaj kriolizozona, između ostalih razloga, ovisi o astronomskom položaju globusa.

Slika 2. Spread šupljine

1-zoni, gdje nema permafrost tla; 2-3 prijelazna zona; 4-zoni permafrost tla

Približne granice zone permafrost u SSSR-u vidljive su na karti (vidi sliku 1 i sliku 2). Zemljišta s permafrost stijenama također se nalaze izvan kriolizozona, uglavnom u dubokim spiljama i na visinskim područjima (Alatau, Pamir, Ural, Kavkaz).

Slika 3. Obrasci pojavljivanja vapnofros:

a-spajanje permafrost; b-spajanje permafrost s migracijama; in-undrainable permafrostu.

Ako uzmemo u obzir djelić slatkog sloja s permafrostom, tada možemo pronaći dvije vrste pojave stijena sa stabilnom negativnom temperaturom. Taj se sloj (riža 3, sloj D) sezonski promjenjivih pozitivnih i negativnih temperatura naziva aktivni sloj. Debljina aktivnog sloja ovisi o klimatskim uvjetima, petrografskom i mineraloškom sastavu stijena i prirodi pokrova biljke. Prema I.V. Popov, snaga aktivnog sloja karakterizira vrijednosti navedene u Tablici-1.

Tablici 1. Prosječne vrijednosti kapaciteta aktivnog sloja na području Ruske Federacije.

Ispod aktivnog sloja je sloj s višegodišnjom negativnom temperaturom (sl. 3, sloj M). Debljina sloja permafrosta varira u velikim granicama od 6,0 ​​do 1000,0 m i više. Prema I.V. Popova, debljina permafrost na sjevernoj hemisferi je, m:

Zapadni Svalbard (na nekim mjestima) više od 240;
Prosječni tok rijeke Yukon (Alaska) je više od 120;
Rijeka Eldorado (Yukon) više od 61;
Fort Churchill (Hudson Bay) preko 38 godina;
Skup Mackenzie i Liard rijeka je više od 11,6;
Port Nelson (Hudson Bay) više od 10;
Ušće rijeke Hois (Hudson's Bay) je više od 6;

Poznati pokušaj kopanja bušotine u gradu Yakutsk. Struktura kora s konstantnom pozitivnom temperaturom leži ispod sloja permafrost (slika 3, sloj T.) Budući da ljetni i zimski modovi imaju različite temperature iz godine u godinu sloj može promijeniti (sl. 3, slojevi D max i D min). Sloj koji odgovara razlici između Dmax i D min naziva se sloj mogućih migracija permafrost (sloj P).

Lokacija aktivnih zona i smrznutih slojeva kao što je prikazano na slici 3, A i B, pod nazivom spajanjem permafrosta zime, jer oba ova područja spajaju u jednu zonu negativnog temperatur.V neki slučajevi između aktivnog sloja može biti permafrost T sa stalnom pozitivnom temperaturi (slika 3, c). Takav se sloj naziva talik, a permafrost ne prolazi. Uočeno je da se u nekim područjima događa izmjena skučenih i zamrznutih slojeva, takva se permafrost naziva slojevitom.

SNP II-18-76, površinski sloj tla u područjima gdje permafrosta podvrgnuti sezonskog smrzavanje i odmrzavanje, zamrzavanje kroz -ottaivayuschy sezonski zove ljeti i smrzavanje zimi, ali bez spajanja sa slojem smrznutom tlu, sezonski-topljenje smrzavanja-u ljeti i zimi do potpune spajanja s permafrostom. Slojevi tla zovu se dolazni, zamrznuti zimi, a ne odmrzavanje za jednu ili dvije godine. U hladnijim područjima, stijene permafrost pohranjuju se kontinuiranim pokrivačima koji su rasprostranjeni na golemim područjima.

Takva se pojava zove permafrost. U toplijim područjima, u permafrost kontinuirani listovi postoje područja koja ne sadrže permafrost. Takva permafrost se naziva neprekidna, a čak i na toplijim područjima, površine koje sadrže permafrost nalaze se samo u obliku otoka među prostorima koji ne sadrže permafrost, u tim slučajevima permafrost se zove otok.

Opisujući permafrost određene zone permafrost, potrebno je naznačiti pojavu permafrost stijena u sekciji (spajanje, ne-teče, slojevito) i njihovu protežu u planu (kontinuirani, neprekidni, otočni). Ovisno o klimatskim uvjetima, može doći do akumulacije ili gubitka topline u svakoj zoni permafrost. U takvim slučajevima, oni kažu o nastanku ili povlačenju permafrost.Osim toplinskim uvjetima atmosfere, drugi čimbenici utječu na permafrost režim: prisutnost snijega ili trave i izlaganje površine zemlje; sastav stijena aktivnog sloja; prisutnost treseta u gornjem sloju.

Sve te okolnosti utječu na toplinsku provodljivost aktivnog sloja, a time i na količinu topline koja se prenosi na zamrznuti sloj ili iz njega preuzima. Apsolutna vrijednost negativne temperature permafrost je mala i kreće se od 0 do 8 ° C. Temperatura ispod -8 ° C je iznimno rijetka. U svakoj zasebnoj regiji kriolizozona određuje se njegova prosječna temperatura. Najčešći su područja s negativnom temperaturom permafrosta od -1 do -3 ° i od -3 do -5 ° C.

Agregatno stanje permafrost tla

Kamene stijene koje se hlade do stalnih negativnih temperatura mijenjaju malo svojstava i svojstava, a samo u onim slučajevima kada su slomljeni pojedinci zamrznuti, pukotine ispunjene vodom, voda za smrzavanje širi pukotine i povećava lomljenje stijene.Ova okolnost mora biti identificirana i uzeta u obzir pri inženjerskim i geološkim studijama na području zamrznute stijene. Stijene kamenja u zonama permafrost predstavljaju sve vrste grubog zrna, pješčane i glinaste tla.

Grubo zrnate i pješčane stijene odložene izvan podzemnih voda ne mijenjaju svojstva tijekom zamrzavanja i odmrzavanja. To se zove mraz suhoy.V znatan dio regije s permafrost sklopljenih muljeva zasićena vodom, pješčana ilovača, ilovača i tako dalee.Chasto dijelovi presavijeni torfami.Pri tranzicija u smrznutom stanju takvih stijena zacementirao leda i stijena porod.Pri steći karakter ove otpornost na pritisak dolazi do 1,0 MPa, i spaliranje - do 0,5-1,5 MPa. Nazivi permafrost stjenovitih tala su isti kao i za one koji nisu zamrznuti, ovisno o njihovom mineralološkom sastavu, genezi i strukturi.

Naslov neskalnyh permafrosta tlo uzimati u skladu s osobinama koje su stekli to dodaje nakon ottaivaniya.Pri riječ pylevatye.Merzlye lakovi za razliku nemerlyh za smrznuto ilovace tla sadrže čestice od 0,05 do 0,005 mm u iznosu od više od 50% na konvencionalan naziv Prema njihovom stanju, podijeljeni su u smrznute, smrznute i zamrznute plastike. Tla čvrsto cementirana ledom i karakterizirana relativno lomljivom prijelomom i praktičnom nepopustivosti pod opterećenjem od zgrada i konstrukcija, s faktorom stlačivosti od ≤10-8 Pa -¹, su tvrdi stijeni.

Kruapnoprazlochnye, pješčane i glinene tlo su teško na tlu, ako je njihova temperatura niža od vrijednosti t, koja karakterizira prijelaz tla od plastike do tvrdo smrznutog stanja i jednaka, ° С:
Za grube tla - 0 ° C;
Za pijesak velike i srednje veličine -0,1 ° C;
Za sitne i prašnjave pijeske -0,3 ° C;
Za pješčane vapne -0,6 ° C;
Za ljuske od -1 ° C;
Za glinu-1,5 ° C

Primjeri s stupnjem mortem q ≤ 0,25 su zamrznuti, ako je njihova temperatura t ™ stf ispod vrijednosti (Kq + t ™), gdje je K korekcija temperature, odnosno za pješčane tla uz dodatak biljnih ostataka i treseta minus 10 ° C, za glinene zemlje s dodatkom biljnih ostataka i vrhnjem tla - minus 5 ° C; Vrijednost stupnja ukopavanja q je definirana kao omjer mase ostataka biljaka u tlu, sušen na t = 105 ° C, do mase mineralnog kostura.

Tla-cementirana tla je smrznuta plastičnom, ali ima viskozna svojstva i karakterizira stlačivost pod opterećenjem građevina i struktura (a> 10 -8 Pa-¹. Pijesak i glineni tla s stupnjem punjenja volumena pora s ledom i neugodom vode G ≥ 0, 8, ako je njihova temperatura u rasponu od temperature početka smrzavanja tla t Н.з do vrijednosti t ™, kao i svih tla s stupnjem ublažavanja q> 0,25.

Svojstva tla

Opće značajke permafrost tla (VMG). Većina teritorija Ruske Federacije (gotovo cijela sjeverna zona) zauzima VMG. Permafrost se naziva tlima koja imaju negativnu ili nultu temperaturu, sadrže led u svom sastavu i dugi niz godina (više od tri godine) u smrznutom stanju.

VMG ima kontinuiranu ili otočku raspodjelu. U smjeru od juga prema sjeveru, dolazi do povećanja debljine EMG sloja, koji doseže nekoliko stotina metara u regijama Extreme North. U južnim dijelovima otoka postoji široko rasprostranjena pojava VMG s debljinom sloja od 20... 50 m. Nastavno na sjeveru postoji laced pojavljivanje VMG. Tu su mnogi talik, tj. Mjesta na kojima je EMG sloj odsutan. Na visokim geografskim širinama postoji kontinuirana pojava VMG s debljinom sloja obično više od 100 m. U tim područjima taliks duž cijele dubine VMG pojavljuju se samo pod velikim rijekama i jezerima.

Površinski sloj tla podvrgava sezonskom odmrzavanju (zamrzavanju) na dubini od nekoliko desetaka centimetara do nekoliko metara. Taj se sloj naziva sezonsko odmrzavanje (aktivno) ako se zimi zagrijava sve dok se potpuno ne spoji s UMH i sezonski zamrzne, ako se takvo zamrzavanje ne dogodi. VMG-ovi mogu imati glatku, slojevitu i staničnu (mrežu) frosty (kriogenu) teksturu. U VMG ponekad postoje vrlo velike inkluzije leda u obliku leća i slojeva debljine nekoliko metara ili u obliku klinova.

Kao što je to u prirodnim uvjetima, VMG može biti u čvrsto propusnim, plastično zamrznutim ili loose-smrznutim stanjima. Podloge tvrde stijene čvrsto su cementirane ledom. Uz relativno brzu primjenu napora dolazi do njihovog krhkog uništavanja. Pod utjecajem opterećenja iz struktura, te zemlje su praktički ne komprimirane. Plastično zamrznuta tla cementirana je ledom, ali imaju viskozna svojstva. Oni su karakterizirani s dovoljno velikom kompresibilnošću. Masivna tla su tla koja ima negativnu temperaturu, ali nije cementirana ledom. To uključuje grube, šljunčane i pješčane tla s ukupnim sadržajem vlage manjim od 0,03.

Sadržaj leda u tlu određuje svoj sadržaj leda, tj. Omjer volumena leda u tlu do cijelog volumena. VMG, čija je glina veća od 0.4, smatra se jake. Imaju viskozna svojstva, kada su odmrznuta, mogu se pojaviti značajni povlačenja čak i pod djelovanjem vlastite težine.

Prema temperaturi na dubini od 10 m, VMG se dijeli na nisku temperaturu (ispod 2-1,5 ° C) i na visoku temperaturu (od 0 do -1,5 ° C). Sa svim konvencijama ova je odjeljka izuzetno važna, kao što je to na niskotemperaturnim tlima, konstrukcija i rad zgrada i konstrukcija provodi se prema načelu I, tj. Temeljna se tla drži u zamrznutom stanju.

Izgradnja i rad objekata i konstrukcija na principu I na visokotemperaturnim tlima provodi se u pravilu pomoću dodatnih mjera koje smanjuju temperaturu tla ili ga štite od porasta. Na tim je tlima racionalnije graditi i upravljati zgradama i strukturama prema principu II, tj. S odmrzavanjem zamrznutog tla i održavanjem u odmrznutom stanju. Prilikom odabira princip gradnje mora uzeti u obzir permafrost uvjetima tla na gradilištu, kao iu većini dijelova širenja MEG do dubine od 3... 4 m, a često i do 7... 8 m, temperatura tla tako drastično promijenio tijekom godine, oni se kreću od plastično - zamrzavanje u tvrdo mraz, od visoke temperature do niske temperature i natrag.

Pod utjecajem promjene temperature u krevetu VMG prolazi složene niskoj procese i fenomene :. zamrznuti nebo formiranje tla inja pucanja, puzanje tla na padinama (solifluction), Površina klizišta naledoobrazovaniya, Thermokarst povlačenja, itd Mnogi od tih procesa javljaju istovremeno i često nastaju u rezultat ljudskog poremećaja nestabilne prirodne ravnoteže karakteristične za ovu vrstu ekosustava. Na primjer, krčenje šuma, drenaža terena, zadržavanje snijega, tresetišta i slične aktivnosti dovode do slabljenja permafrost i na nekim područjima do potpune degradacije.

Kada se plitko pojavljivanje podzemnog leda pojavljuju termokarti, ne pojavljuju se jezera. Često se na tragovima traktora formiraju termokarna jarka koja su uništila mahovinu i gusjenice. Obnova vegetacije u VMG zoni je izuzetno spora, stoga, pri projektiranju i izgradnji tih područja, potrebno je osigurati posebna rješenja za okoliš.

Stanje tla u vrijeme njegovog razvoja. Prema faktoru temperature, dubina sloja permafrosta razlikuje se od dvije zone (slika 5.1): akumulacija (akumulacijski sloj), obilježeno sezonskim fluktuacijama temperature, debljine do 15... 20 m; nula godišnje amplitude s konstantnom temperaturom nepromijenjenom tijekom godine (pasivni sloj kriolithogene).

Sl. 5.1. Distribucija temperature unutar aktivnog sloja spajanja i VMG sloja

Temperatura površine tla u točki A odgovara pozitivnoj vanjskoj temperaturi. Položaj točke određuje najveću debljinu aktivnog sloja H0. Na sekciji NE negativna temperatura tla raste na nulu. Sloj tla u kojemu se negativna temperatura kontinuirano mijenja tijekom godine naziva se slojem aktivne kriolithogeneze. Polazi od donje granice aktivnog sloja i nastavlja se do dubine od 10... 15 m, pri čemu se negativna temperatura VMG ne mijenja tijekom godine. Ispod je EMG sloj, gdje se sačuva stalna negativna temperatura - to je sloj pasivne kriolitogeneze (područje DM).

Pod temperaturom VMG razumjeti temperaturu sloja pasivne cryolithogenesis T0. Dubina tog sloja određena je zemljopisnom zemljopisnom širinom područja. Približno se može smatrati T0 manje od prosječne godišnje temperature zraka za područje na 5. 8 ° C. Zona faza prijelaza vode, koja kombinira slojeve sezonskog odmrzavanja i aktivne kriolithogenesis, zove se akumulacijski sloj tla. Sam VMG pokriva slojeve aktivne i pasivne cryolithogenesis. Ispod točke D, temperatura tla raste pod utjecajem vrućine temeljnih slojeva.

Promjena temperature u zimskoj sezoni u dubini VMG odgovara liniji koja povezuje točke E, C i D. U ovom slučaju, negativna temperatura aktivnog sloja tla mnogo je veća od temperature sloja aktivne kriolitogeneze. Stoga se snaga tla u skladu s tim mijenja, tj. Što je veća dubina, manja snaga VMG u zimskoj sezoni. Promjena prosječne godišnje temperature VMG opisana je linijom koja povezuje točke P, C i D. Što je dubina veća, niža je prosječna godišnja temperatura, koja ima negativnu vrijednost na bilo kojoj dubini.

Za određivanje otpornosti VMG na radna tijela strojeva za zemljani rad, potrebno je utvrditi temperaturu na bilo kojoj dubini tijekom godine. U aktivnom sloju temperatura VMG u zimskom razdoblju na dubini manjoj od 0,3 m Tg uzima se da bude jednaka temperaturi zraka:

U sloju aktivne cryolithogenesis, temperatura tla na

gdje k, m - dimenzije koeficijenata, ovisno o dobu godine i vrsti VMG; za zamrznute tlo, m = 4; Koeficijent k za različite mjesece određen je sljedećim formulama: