Мерзлые грунты

Мерзлый грунт - грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями. Многолетнемерзлый грунт - грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет. Сезонномерзлый грунт - грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Таблица 2.Мерзлые грунты

Для грунтов этого клас­са характерны структуры с криогенными связями, т. е. структуры, скрепленные ледяным цементом. Мерзлое состояние грунтов, т. е. в условиях отрицательных температур, бывает временным и по­стоянным (вечным).

Временное мерзлое состояние. На территориях, где бывает зима с отрицательными температурами, грунты у поверхности земли промерзают. Это так называемая «сезонная» мерзлота. Скальные грунты при этом получают отрицательную температуру, а диспер­сные и техногенные замерзают за счет перехода в порах грунтов жидкой воды в твердое состояние (лед). В скальных грунтах вода замерзает в трещинах и активно их разрушает за счет расклини­вающего действия образующегося льда (увеличение объема льда достигает 9,1 %).

В процессе сезонного промерзания дисперсные связные и не­связные грунты за счет ледяного цемента приобретают повышен­ную прочность, несколько увеличивают объем и становятся водо­непроницаемыми. Предел прочности при сжатии мерзлых суглинков и глин достигает 6 МПа и более, что создает большие трудности при механической разработке. При небольшой влаж­ности, что может быть в песках, свойства грунтов при переходе от положительной к отрицательной температуре практически ма­ло меняются.

В весеннее время года лед в грунтах растаивает. Дисперсные грунты теряют прочность, становятся водонасыщенными. Осо­бенно сильно это сказывается на органоминеральных и органи­ческих грунтах, которые могут переходить в разжиженное состоя­ние с весьма малой несущей способностью. Такие грунты могут выдавливаться из-под зданий и фундаментов сооружений.

Вечная мерзлота. Иногда грунты постоянно (тысячи лет) нахо­дятся в мерзлом состоянии. Их изучает наука «Геокриология». Тер­риторию, которую они занимают, именуюткриолитозоной. Проис­хождение вечной мерзлоты связывают с периодом оледенений северного полушария Земли, последнее из них было 10-15 тыс. лет назад.

Вечная мерзлота в России занимает ряд территорий на севере Европейской части России и особенно большие площади в Си­бири, где в многолетнемерзлом состоянии находятся грунты ска­льные, полускальные, дисперсные. К классу мерзлых грунтов от­носят также чистые льды, входящие в грунтовые толщи в виде прослоев и линз, также льды подземных пещер. Кроме России вечномерзлые грунты распространены на Аляске, в Гренландии, Северной Монголии.

В России территорию вечномерзлых грунтов делят на три зо­ны: сплошную; с таликом; островную

Сплошная мерзлота занимает крайний север Сибири, мощность мерзлой толщи сотни метров, температура грунтов минус 7-12 °С.

Зона с таликами располагается южнее. Отдельные участки зо­ны представляют собой талые грунты; мощность мерзлых толщ 20-60 м при температуре 0,2-2 °С.

Зона островной мерзлоты занимает территорию юга Сибири; мерзлые грунты встречаются в виде отдельных участков; мощ­ность толщ 10-30 м; температура от 0 до -0,3 °С.

Эксплуатация зданий и сооружений в районах вечной мерзло­ты требует непрерывного контроля за состоянием грунтов осно­ваний, постоянных профилактических и ремонтно-восстановительных работ.

В условиях развивающегося экологического кризиса серьезной проблемой становится нарастающая тенденция к деградации веч­ной мерзлоты, что влечет за собой деформации сооружений. Проблема является геоэкологической и может быть разрешена ее методами.

 По пористости n скальные грунты подразделяют на разновидности в соответствии с таблицей Б.3.

Таблица Б.3