Опасные процессы связанные с мерзлой СП 11 -105

Опасные процессы, связанные с мерзлой СП 11 -105 -97 • Часть IV. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов • СНи. П 23 -01 -99 СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ • Справочное пособие к СНи. П СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ

Мерзлые грунты как основания зданий и сооружений Мерзлые грунты, содержащие в своем составе лед и обладающие криогенными структурными связями, характеризуются высокой прочностью и низкой сжимаемостью по сравнению с их немерзлыми (талыми) аналогами.

Тепловое воздействие зданий и сооружений вызывает протаивание мерзлых грунтов. Протаивание приводит к потере прочности (разупрочнению) и увеличению сжимаемости, а также к деформациям оснований. Это, в свою очередь вызывает деформации и разрушение зданий и сооружений. Рисунок из http: //www. buildcalc. ru/Learning/Bases. And. Foundations/Open. aspx? id=Chapter 12&part=16

Примеры повреждения зданий при протаивании (по А. Бручкову,

Выпучивание трубопроводов

Гребенец В. И. , Аблязина Д. И. Активизация опасных криогенных процессов на Тазовском п-ве…, 2008

СП 11 -105 -97 Часть IV. Правила производства работ в районах распространения многолетнемерзлых грунтов 3. 1. При строительстве на вечномерзлых грунтах … применяется один из следующих принципов…: • принцип I- вечномерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения; • принцип II- вечномерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

• Первый принцип проектирования фундаментов на вечномёрзлых грунтах Первый принцип заключается в сохранении вечномёрзлого состояния грунтов. Данный принцип или метод целесообразно применять в тех районах, где: • Многолетнемёрзлый грунт имеет значительную мощность; • сооружения выделяют значительные количества тепла и не занимают больших площадей в плане.

Продухи представляют собой проёмы, расположенные по периметру здания, предназначенные для поступления холодного воздуха из вне, который отводит тепловые потоки здания

Второй принцип проектирования фундаментов на вечномёрзлых грунтах заключается в допущении протаивания грунта под зданиям. Данный принцип осуществляется двумя методами: конструктивным и методом предпостроечного оттаивания. Конструктивный метод заключается в приспособлении конструкций фундаментов и самих строений к неравномерной осадке оттаивающих грунтовых оснований. Данный метод применяется в следующих случаях: • температура вечномерзлой толщи грунтов близка к « 0°C» ; • мёрзлый грунт при оттаивании становится относительно малопросадочным основанием (гравелистые, щебёночные или песчаные грунты). В данном случае уменьшение осадки оттаявших грунтов осуществляется путём предварительного уплотнения под действием собственного веса (см. метод электроосмоса в механике грунтов). Метод предпостроечного оттаивания применяется в следующих случаях: • основание сооружения имеет неоднородные по сжимаемости в мёрзлом и талом состоянии грунты; • проектируемое сооружение имеет сосредоточенные избытки тепла (неравномерность оттаивания основания).

Конструктивный метод заключается в приспособлении конструкций фундаментов и самих строений к неравномерной осадке оттаивающих грунтовых оснований. Данный метод применяется в следующих случаях: • температура вечномерзлой толщи грунтов близка к « 0°C» ; • мёрзлый грунт при оттаивании становится относительно малопросадочным основанием (гравелистые, щебёночные или песчаные грунты). Метод предпостроечного оттаивния осуществляется путем предварительного уплотнения грунтов основания под действием собственного веса Метод предпостроечного оттаивания применяется в следующих случаях: • основание сооружения имеет неоднородные по сжимаемости в мёрзлом и талом состоянии грунты; • проектируемое сооружение имеет сосредоточенные избытки тепла (неравномерность оттаивания основания).

Термический режим грунтов • Сезонно-талый слой CТС- поверхностный слой грунта, ежегодно протаивающий в теплый сезон и промерзающий в холодный. Подстилается мерзлыми породами. • Сезонно-мерзлый слой СМС- поверхностный слой грунта, промерзающий в холодный сезон года и оттаивающий в теплый. Подстилается немерзлыми грунтами. • СТС или СМС- еще называют деятельным слоем • Глубина нулевых годовых колебаний температуры грунтов- глубина, на которой температура грунта не изменяется в течение одного года (при заданной точности измерений ± 0, 1 о. С). Подошва СТС и СМС приблизительно соответствует глубине нулевых годовых колебаний

График изменения температур в разрезе немерзлых грунтов

График изменения температур в разрезе мерзлых грунтов

Оценка СТС и СМС по картам • Справочное пособие к СНи. П СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛИМАТОЛОГИЯ Приложение 1 РИС. 11 -14

Схематическая карта мощности сезонно-мерзлого слоя песчаных грунтов, м

Схематическая карта мощности сезонно-мерзлого слоя глинистых грунтов, м

Схематическая карта мощности сезонно-талого слоя песчаных грунтов, м

Схематическая карта мощности сезонно-талого слоя глинистых грунтов, м

Талики ТАЛИК (русск. ) — участок талого грунта среди толщи многолетнемерзлых грунтов. Замкнутые со всех сторон мерзлым грунтом талики бывают под маломощными реками, малыми озерами, под ежегодно навеваемыми сугробами в одном месте. Под мощными реками и глубокими озерами талики обычно сквозные — пересекающие всю многолетнемерзлую толщу.

Морозное пучение Процесс, вызванный промерзанием грунта, миграцией влаги, образованием ледяных прослоев, деформацией скелета, приводящих к увеличению объема грунта, поднятию дневной поверхности. Сопровождается резким увеличением напряжений в грунтовой толще и изменением состава грунтов. Развивается как в областях распространения многолетнемерзлых грунтов, так и в зонах глубокого сезонного промерзания

Выпор свай и столбов Лето Зима

Выпучивание обломков пород Происходит в результате образования под нижней поверхностью грубообломочных включений корок льда. Эти корки выжимают обломки вверх. Образование корок льда под крупными обломками пород связано с тем, что фронт промерзания в грунтах с грубообломочными включениями неровный. Плотные обломки обладают большей теплопроводностью по отношению к вмещающим грунтам. В результате, они промерзании охлаждаются быстрее. Это приводит к вымораживанию влаги из вмещающих грунтов на поверхности обломков.

Фронт промерзания в однородных грунтах и грунтах с грубообломочными включениями

Изображение

Бугры пучения Представляют собой выпуклые формы рельефа с ледовым или ледогрунтовым ядром (булгуняхи, pingo). Достигают 90 м высоты и диаметра 300 м. В основном формируются при замерзании грунтовых вод или верховодки сезонноталого слоя (миграционные) и прорыве к поверхности межмерзлотных и подмерзлотных подземных вод (инъекционные).

Миграционный бугор Промерзание Зима

Инъекционный бугор

Фото

Схема и фото

Солифлюкция Вязкопластичное течение сезоннооттаивающих влажных тонкодисперсных грунтов на пологих склонах