Опубликовано: 13 Июнь 2017 23:03:52

Промерзание грунтов

Глубина промерзания грунта зависит, прежде всего, от температуры воздуха и продолжительности действия холода. Она изменяется в зависимости от средней температуры зимних месяцев, толщины снежного покрова, от рода и степени защищенности местности от действия ветров.

Вследствие промерзания грунта наблюдается явление выпучивания его. Выпучивание особенно сильно сказывается в глинистых грунтах, задерживающих воду. Вода, расширяясь при замерзании, раздвигает частицы грунта. Влажные грунты при промерзании приобретают дополнительную твердость, и разработка их крайне затрудняется. В этом отношении особенно выделяются глинистые грунты, твердость и вязкость которых в замерзшем виде настолько затрудняют разработку их, что в этом отношении их иногда приравнивают к крепким скальным породам. В сухих песчаных и скальных грунтах явления пучения нет и увеличение трудности разработки незначительно.

В местностях с очень холодным климатом промерзший зимой грунт не успевает полностью оттаять в течение летних месяцев, образуя так называемую вечную мерзлоту. Вечная мерзлота наблюдается в большей части Восточной Сибири, а также в северных районах Западной Сибири и Европейской части СССР.

Толщина слоя вечной мерзлоты колеблется в разных районах от нескольких десятков сантиметров до 100 м и более. Часто наблюдается, что слой вечной мерзлоты чередуется со слоями талой почвы (слоистая вечная мерзлота). Верхний слой грунта, ежегодно оттаивающий и вновь замерзающий зимой, называется деятельным слоем. Наиболее распространенными вечно мерзлыми грунтами являются иловатые суглинки и глины, подзолистые суглинки, жирные глины и тому подобные породы.

Характерной особенностью вечной мерзлоты, отличающей ее от грунтов, промерзающих только зимой, является наличие в ней льда в самом разнообразном виде, начиная от мельчайших игл до прослоек толщиной до — 15 м. Содержание воды в вечной мерзлоте составляет до 50% по весу.

Рис. 1. Выпучивание почвы при промерзании.

В районах вечной мерзлоты во многих местах происходит значительное вспучивание почвы с образованием ледовых бугров высотой до 4—8 м. Бугры образуются при вытекании воды из глубинных трещин и замерзании ее в поверхностном слое грунта (рис. 1). Подобные же явления имеют место и при нарушении естественного температурного режима почвы, например, при возведении на ней даже не отапливаемых зданий. В отапливаемых же зданиях часто наблюдается горизонтальное давление грунта на стенки фундамента: замерзая и расширяясь, грунт сдвигает фундамент и вызывает сильные деформации возведенных на этих грунтах зданий, ведущие к их разрушению.

Рис. 2. Осадка насыпи вследствие таяния вечной мерзлоты.

Такие же разрушительные последствия оказывает наличие вечной мерзлоты и на земляные сооружения. В насыпях наблюдаются просадки (рис. 2), трещины, перекосы и сползания. Выемки сильно оплывают. Плывун и лед, заполняя водоотводные каналы, затрудняют правильную эксплуатацию этих сооружений.