Jäädytetyt ja permafrostit

Jäädytetyt ja permafrost-maaperät, riippuen niiden lämpötilasta ja kestosta, jaetaan jäädytettyihin (sulatettuihin), jäädytettyihin ja pysyviin jäädyneisiin.

Jäädytettyjä maaperäjä kutsutaan negatiiviseksi lämpötilaksi, jossa osa huokosvedestä on jäätyneessä tilassa (jääkiteiden muodossa). Jäädytetyt maaperät ovat nelikomponenttisia järjestelmiä, joissa kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten faasien lisäksi on jäätä.

Jos ei-suolaveden jäädytys 0 ° C: ssa, tässä lämpötilassa oleva maa jäätyy vain, jos se sisältää vapaata suolaista vettä, koska ohutkalvojen ja suolaveden muodossa oleva sidottu vesi jäätyy alemmassa lämpötilassa.

Jäätymistä kutsutaan maaperä, joka on jäädytetty kolme vuotta tai enemmän. Pysyvien hiukkasten maaperä ilmaistaan ​​rakenteellisesti epästabiileilla maaperäalueilla, koska niiden sulamisvaiheen aikana esiintyy luonnollisen rakenteen häiriöitä.

Jäätymisen yhteydessä sulatettu maaperä voi turvota.

Talvella jäätyä ja kuumennettavaa maaperää oleva pintakerros kutsutaan aktiiviseksi kerrokseksi tai kausiluonteisen jäädytyksen ja sulatuksen kerrokseksi, koska se joutuu voimakkaisiin prosesseihin, jotka liittyvät maaperän jäädyttämiseen ja sulatukseen.

Jos tarkkaileesinäytteistä saviä maaperä (BI Dalmatov, 1988), joka sijoitetaan pakastimeen, lämpötilan muutoksella syntyvä käyrä on neljä osaa (kuva 5.25).

Ensimmäinen osa ab vastaa lämpötilan laskua huokoveden super- jäähdytyksen kanssa. Toinen osa bc kuvaa maaperän lämpötilan jyrkkää nousua, joka liittyy maaperänäytteen veden osan kiteytymiseen T: hen, joka vastaa jäädyttämisen alkua. CD: n kolmas osa, joka on yhdensuuntainen aikakauteen t kanssa, luonnehtii suurimman osan vedestä jyrkän siirtymän jäähän. Dein neljännessä osassa on jo vähentynyt lämpötila jo jäädytettynä, eli tänä aikana vesi jäätyy, jäädytettynä T: n arvolla.

Riippuen materiaalin koostumuksesta ja lämpötilan ja kosteuden olosuhteista, jäädytetyt punat jakautuvat jäädytettyinä, muovia vapaiksi virtaaviksi ja jäädytetyiksi.

Kuva 5.25. Kynnyksen jäädyttämisprosessin kaavio ajassa (BI Dalmatov, 1988)

Maaperä, jolle on tunnusomaista suhteellisen hauras murtuma ja käytännöllinen pakkaamattomuus kuormitettuna, luokitellaan kovaksi kallioiksi. Rakenteiden kuormituksen vaikutuksesta tällaiset kynnet eivät käytännössä ole puristettuja (muodonmuutosmomentti E> 100 MPa), koska ne on sementoitu jäällä.

Karkeat jyvät, joiden kosteuspitoisuus on ωtot > 0,03, samoin kuin hiekka ja savi, jos niiden lämpötila on alempi kuin taulukossa annetut arvot. 5.8, jossa maaperä menee muovista vaikeaksi halkeamaan tilaan.

Taulukko 5.8. Maaperän siirtyminen muovista kiinteään tilaan

Big Encyclopedia of Oil and Gas

Jäädytetyt limakalvot

Jäädytetyt ja permafrostit ovat erittäin monimutkaisia ​​luonnollisia monivaiheisia muodostumia, jotka koostuvat eri ominaisuuksista koostuvista komponenteista eri vaiheissa (kiinteät, ihanteellisesti muoviset, nestemäiset, kaasumaiset), jotka ovat toisiinsa yhteydessä, joita voidaan pitää yksikomponenttisina (kiinteinä) esimerkiksi tietyissä olosuhteissa, kun jossakin määrin jäädytettyä maaperää ei ole maaperän yksittäisten vaiheiden uudelleenjakamista ajallisesti. [1]

Jäädytetyt ja permafrost-maaperät, jotka johtuvat jää-sementtisidosten läsnäolosta, säilyttäen samalla maaperän negatiivisen lämpötilan, ovat varsin vahvoja ja pysyviä luonnollisia muodostumia. Kuitenkin, kun niiden lämpötila kasvaa ja laskee (jopa negatiivisten lämpötilojen alueella), esiintyy merkittäviä muutoksia maaperän ominaisuuksissa, mikä aiheuttaa jäädytettyjen kivien ominaisuuksien epävakautta; kun huokostusjää on sulatettu, rakenteelliset jääsementtisidokset ovat aallokonen tuhoutuneita ja merkittäviä muodonmuutoksia esiintyy, ja voimakkaat jäiset permafrost-maaperät, joiden silta ja savi koostuvat, muuttuvat nesteytetyiksi massoiksi. [2]

Jäädytetyssä ja permafrost-maaperäkeskustelussa suoritetaan lineaariseen rakentamiseen perustuvien vakiomenetelmien perusteella kokemus. [3]

Jäädytetyn ja permafrostin maaperän kehityksen energiaintensiteetti liittyy läheisesti niiden lämpötilaan, mistä on tarve ennustaa lämpötilan muutoksia vuoden aikana. [4]

Jäädytettyjen ja permafrost -maalien lajien nimi määritetään sen jälkeen, kun ne on sulatettu tämän luvun nimikkeistöön. [5]

Jäädytetyn ja permafrostin maaperän lisäominaisuudet määräytyvät SNiP: n päällä permafrost-pohjaisten perustusten ja perustusten suunnittelussa. [6]

Kun käytetään jäädytettyjä ja permafrost -maaleja erilaisiin rakenteisiin perustuiksi tai ympäristöiksi, alusta alkaen on tärkeää määrittää, mihin luokkaan ne kuuluvat jään sisältöön ja fyysiseen tilaan. [7]

Jäädytettyjen ja permafrost -maalien läsnäolo, kuten edellisessä kappaleessa todetaan, melkein minkä tahansa kokoinen kuorma aiheuttaa muovin virtauksen ja kiteiden uudelleensuuntautumisen sekä jähmettyneen maaperän viskoosin jäätyneen veden läsnäolon, aiheuttaa mikä lisäisi kuormitusta reologisten prosessien syntymiseen ja virtaukseen. [8]

Jäädytetyn ja permafrost-maaperän jäätymätön määrä vähenee maaperän laskevan negatiivisen lämpötilan kanssa ja jokaiselle maaperälle on ominaista hyvin määritelty käyrä, joka on jäätyneen veden pitoisuus. [9]

Kun putkilinja on sijoitettu jäädytettyihin ja permafrost-maaperään, putken putki välittömästi ympäröivän maaperän sulatus on mahdollista sekä putken syvyydessä olevan ulkoilman lämpötilan että pienemmän kausittaisen maaperän jäädyttämisen ja putkenlämmön vuoksi, joka kuljettaa tuotteen positiivisella lämpötilalla. [10]

Näin ollen jäädytetyn ja permafrost-maaperän muodostumiseen ei vaikuta ainoastaan ​​kerrosten, linssien ja jäänkiilojen muodostaminen, vaan myös termokarstien ilmiöitä. [11]

Jäädytetyn ja permafrostin maaperän nestemäisessä vaiheessa oleva vesi - suljettu vesi tavanomaisissa negatiivisissa lämpötiloissa (vähintään noin 70 ° C) on aina yksi tai useampi määrä, kuten teoreettisista syistä esitettiin jo vuonna 1939 ja vahvistivat edelleen täysin suorien kokeiden tulokset laboratoriossa ja kenttäolosuhteissa. [12]

Tarkastellaan tarkemmin jäätyyppien jäätymistä jäädytetyissä ja permafrost-maissa pääkomponenttina, joka määrittää niiden jäädytettynä. [13]

Tehokkaiden koneiden kehittäminen, jotka pystyvät tuhoamaan jäädytettyjen ja permafrost -maalien, on tärkeä kansallinen taloudellinen tehtävä. [14]

Kuten aiemmin on todettu, jäädytettyjen ja permafrost -maalien, erityisesti saviöiden, adheesio, joka niille on kymmenen kertaa suurempi kuin jäätyneillä mailla, on vallitseva arvo yleisessä leikkausvastuksessa; sisäisen kitkakertoimen tgcp arvo korkean lämpötilan jäädytetyille maaperäille, erityisesti pitkäaikaisilla kuormilla, on paljon pienempi. Tämä on sitäkin laillisempaa, koska liimausvoimien suuruus, joka on määritetty pallotestimenetelmällä, kuten aiemmin mainittiin, ottaa huomioon paitsi tartunnan myös epäsuoran maaperän kitkan. [15]

Jäädytetty maa;

Maaperä kutsutaan jäädytetyksi, jonka huokoset ainakin osa vedestä on muuttunut jääksi.

Jäätymän maaperän ominaisuuksien tutkimisen tärkeyttä ei ole vain se, että yli 50 prosenttia Venäjän alueesta sijaitsee permafrostin lisäksi myös maaperän kausiluonteisen jäädyttämisen piirteitä lähes koko alueella. Jäätymät ovat maaperä, joka on ollut jäädytettynä monta vuotta ja jopa vuosisatojen ajan.

Maaperän fysikaaliset mekaaniset ominaisuudet jäätymisen ja sulatuksen aikana muuttuvat merkittävästi.

Vesi, joka muuttuu jäänä, sementoi maaperän hiukkasia, antaa sille rakenteellisen koherenssin, parantaa mekaanisia ominaisuuksia, vedenkestävyyttä. Kun jäätynyt maa, erityisesti rakeinen, pölyinen, veteen kyllästetty, maaperän tilavuus kasvaa. Kosteuden siirtyminen alhaisemmista kerroksista, linssien muodostuminen jäästä johtaa maaperän talteenottoon.

Jäädytetyt ja permafrostit maaperä voivat olla sileä, kerrostettu ja solumuovi (mesh) huurteinen rakenne (kuva 2.32).


Ris.2.32. Frosty soil textures: a - sileä; b - kerroksittain;

solukko (mesh)

Sileä rakenne on ominaista karkeille, soraisille maille ja kaikille hiekkarannoille, paitsi silkkihiekalle.

Kerrostettu pakkasainen rakenne on ominaista silkkisavea ja silty hiekka. Tämä koostumus muodostuu voimakkaasti kostutettujen maaperän jäädyttämisen aikana ja veden muuttumisesta alemmilta vesipatsailta.

Solumuovi (verkkokangas), joka on huurullinen, muodostuu pakkasella, joka on erittäin kosteassa tilassa ja jossa on vapaata veden virtausta.

Sulatuksen aikana jäätynyt maa joutuu pääsääntöisesti ylilyöntyneeksi vedellä, joka ei sisällä luonnollisia sidoksia yksittäisten hiukkasten välillä, kun sulatus muuttuu nestemäiseksi, jättämättä alkuperäisiä mekaanisia ominaisuuksia ja laskee kuormituksen (Kuva 2.33).

Edellä mainitun muuttoliikkeen ilmentymisen selvittämiseksi olisi otettava huomioon veden ominaisuudet jäädytetyissä maissa. Kuten USSR: n tiedeakatemian N.A. Tsytovichin vastaavan jäsenen johtajan tutkijoiden tutkijoiden mukaan veteen jäätyneessä maaperässä voi olla kolme tilaa (vaiheet) - kiinteä, nestemäinen ja höyry.

Jää kiinteäksi aineeksi täyttää huokoset ja lisäksi muodostaa jäiset sulkeumat maaperän - kiteiden, linssien ja välikerrosten heikentyneille alueille.

Höyry täyttää maaperän huokoset ja halkeamat.

Nestemäinen vesi varastoidaan maaperään hydratoidun kuoren pienen jäätymispisteen vuoksi. Hiukkasmaisten maa-ainesten sisältämä vesi jäätyy vähitellen: ensin vapaana, niin kun lämpötila laskee, löyhästi sidottu ja lopulta merkittävä lämpötilan lasku tiukasti sidottuina. Vapaa vesi maaperässä jäätyy alle nollaan, joskus -1 0... -1,5 0 º. Tämä johtuu veden merkittävästä mineralisoinnista tai laskemisesta kapillaareissa. Koherentunut vesi voi jäädyttää hyvin alhaisissa lämpötiloissa ja, kuten N.A. Tsitovichin tutkimuksessa on osoitettu, savipohjaiset maaperät sisältävät aina tiettyä sidottua vettä, joka ei jäädy missään käytännöllisesti saavutettavissa olevassa negatiivisessa lämpötilassa.

N. A. Tsytovichin tasapainotilan teorian mukaan jäätyneiden maaperien sisältämän veden määrä, koostumus ja ominaisuudet eivät pysy vakiona, vaan muuttuvat ulkoisten vaikutusten muuttuessa ja ovat dynaamisessa tasapainossa jälkimmäisen kanssa. Kun lämpötila laskee, jäätyneen veden määrä kasvaa, maaperän lujuus kasvaa ja jäätymispitoisuus lisääntyy. Jäätyneen veden määrä samassa lämpötilassa on aina huomattavasti suurempi savissa kuin hiekassa; tämä, yhdessä luuston jäykkyyden kanssa, voidaan selittää jäädytettyjen hiekkojen lisääntyneellä lujuudella jäädytettyjen savien suhteen. Mitä suurempi maaperän leviäminen, sitä tiheämpi on, sitä pitempään pidetään veden jäätymisprosessia.

Kosteuden muuttuminen johtuu seuraavista jäätymisprosessin kehityksen piirteistä. Ensinnäkin mineraalihiukkasten kiinteän aineen tilavuuden pienenemisen yhteydessä, kun lämpötila laskee, muodostuu uusia halkeamia ja kapillaariprosesseja ja kosteuden kapillaarivuoto kasvaa. Toiseksi, kun jään kiteitä muodostuu maan huokosissa, kosteutta imeytyvät kasvaviin kiteisiin, kuten liuenneet suolat vuotaa, kun kiteet kasvavat ylikylläisillä liuoksilla. Kolmanneksi vesihöyryn liikettä paikoista, joissa paine on paineita paikkoihin, joilla on vähemmän paineita, ts. kohti jäätymisalueelle.

Suurin osa veden siirtämisestä hienoihin veteen kyllästyneisiin maaperäihin vaikuttaa massiivisten voimien vaikutuksesta liikkuvan kalvoveden liikkuessa maaperän jäädyttämiseen osittain pakastettujen hydraattien kuoren paksuuden lisäämiseksi (kuva 2.34).

Ris.2.34. Kalvon kosteuden muuttuminen maaperän jäädyttämisen aikana

1 - kiinteä hiukkanen;

3 - kalvon kosteus;

4 - vapaa vettä;

5 - tehoalue;

6 - jäätymisalue

Suurin imukapasiteetti on savulle ominaista ja kosteuden maksimaalinen kerääntymisaste on jäädytetyille hiekkapohjaisille hiekkasaumoille ja paikoille, joilla on lisäksi suhteellisen korkea imukyky. Karkeissa rakeissa maaperän imun sijaan kosteutta puristetaan kasvavilla jääkiteillä, joissa on hyvin pieni imu. Tätä ilmiötä kutsutaan "mäntävaikutukseksi". Käytännössä karkeiden jyvien ominaisuutta käytetään ns. Anti-mech -kerrosten laitteessa, joka estää liikkuvan kosteuden polun.

Jään vapautuminen - kerrosten, linssien ja jääkiteiden muodostuminen tapahtuu maissa, jotka ovat ominaisia ​​maksimaalisen kosteuden kertymisestä, ja mahdollisuus korkea veden kyllästyminen.

Jäykkä sulkeissa päätyvät suurikokoisiin permafrost-maaperään. Kausiluonteisesti jäädyttävillä maaperillä pakkasten paksuus saavuttaa joskus useita senttimetrejä.

Maaperän kosteuden nopealla jäädytyksellä ei ole aikaa kerääntyä jäätymisalueelle ja heilumisen ja jään vapautumisen ilmiö heikkenee. Edellä mainittujen tietojen mukaan seuraavia maaperäryhmiä erotellaan heilutuksen mukaan:

1) ei-kalliot - kiviset, karkeat, hiekkaiset karkeat;

2) heikosti luumu - hiekkainen keskipitkä, savi, pölyinen ja hienorakeinen hiekka, jolla on alhainen veden kylläisyys ja kosteuden vuotamisen mahdollisuus;

3) kallistuva - savi, pölyinen, hienojakoinen, suurella veden kyllästymisellä tai olosuhteiden ollessa kosteuden siirtyessä jäätymisalueelle.

Maaperän luonnollisen rakenteen loukkaamisesta jäätymisestä ja merkittävistä vedenpoistoista sulamisen aikana (paikallinen - jäisten sulkeutumisen sulamisen aikana) on välttämätöntä estää pohjan laskostumojen jäätyminen rakennuksen aikana ja laitosten toiminnan aikana. Kun maaperän kosteus ei ylitä maksimaalista hygroskooppista ja veden jäädyttämisvyöhykkeen virtalähteen etäisyyttä, maanmuodostuksen maaperä on vähäpätöinen.

Kehityksensä kannalta suotuisissa olosuhteissa hehkuttavat muodonmuutokset (hienojakoiset maaperät, pitkä jäädytysprosessi, pohjaveden läheinen sijainti jäädytysvyöhykkeestä) voivat saavuttaa suuria arvoja ja aiheuttaa kymmeniä senttimetrejä maanpinnalle ja kevyitä rakenteita maassa. Tämä on otettava huomioon valittaessa syvyys, jossa perustetaan ja rakenteiden maanalaisten osien rakenteiden ratkaiseminen.

Maaperävaurioita ovat maaperä, jossa roudan heilumisen suhteellinen muodonmuutos eFH ³ 0,01. Tämä indikaattori määräytyy kaavan mukaan

jossa h0f - jäädytetyn maaperän korkeus, cm; h0 - sulatetun maan näytteen alkuperäinen korkeus ennen jäätymistä, ks

Jäädytetty maa on nelikomponenttinen järjestelmä ja sen fyysisen tilan arvioimiseksi neljä pääominaisuutta määritetään kokeellisesti:

- jäädytetty maaperän tiheys rf joka on yhtä suuri kuin näytteen q massan suhdeq, jäädytetyssä tilassa, sen tilavuuteen Vq:

- tiheys maaperän hiukkasten rs, määritetään pyknometrin avulla kuten sulatetuille maape- rille;

- pakastetun maaperän kokonaispainon kosteus, riippuen veden ja jään sisällöstä maaperässä. Se on yhtä suuri kuin kaikentyyppisten veden määrä maaperässä, joka haihtuu 105 ° C: n lämpötilassa kiinteiden hiukkasten massaan;

- jäätyneen veden määrä (painoprosentti)w maaperän luonnollisen esiintymisen lämpötilassa, joka määritetään kaavalla

jossa kw - kerroin plastisuusluvusta ja maaperän lämpötilasta riippuenp - maaperän kosteus valssauksen reunalla.

Tietäen maaperän neljä pääominaisuuttaf, Rs, ja ww, On mahdollista laskea laskentaan tarvittavat ominaispiirteet jäätymisjäämien aiheuttaman jäädytetyn maaperän kokonaispitoisuuden ja jääpitoisuuden mukaan.

Jäädytetyn maaperän kokonaispitoisuus (maaperän sisältämän jäämäärän suhde jäädytetyn maaperän tilavuuteen) määritetään kaavalla

ja maaperän jään pitoisuus näkyvien jään sulkeutumisen vuoksi iminä - kaavan mukaisesti

missä on jäädytetyn maaperän kokonaispitoisuus; Rminä - jään tiheys, jonka oletetaan olevan 0,9 g / cm3; Rf - pakastetun maaperän tiheys, g / cm 3; ww - jään sulkeutuneiden jäätyneen maaperän kosteuspitoisuus.

Tietäen rf ja löytää maaperän luuston tiheys

ja jäädytetyn maaperän osuus

jossa q on painovoiman kiihtyvyys.

Jäädytettyjen maaperäpuristustestien tietojen perusteella sulatuksen avulla löydämme jäätymisjäänteitä sisältävän maattionäytteen laskoskertoimen,

jossa hf ja hFH - näytteen korkeus pakastetussa ja sulatetussa tilassa vakiopaineessa.

Useiden e arvojen löytäminenth eri ulkoisissa paineissa, rakenna kaavio (kuva.2.35). Tämän kaavion riippuvuus kuvataan ilmaisulla

jossa ath - maaperän sulatuskerroin, d - suhteellisen puristumiskerroin sulatuksen aikana. Kun tiedät nämä tekijät, määritä pohjan luonnos maaperän sulattamisprosessissa.

Ris.2.35. Riippuvuus eth ulkoisesta paineesta

Joustavat hiekat dynaamisella iskulla tuottavat teräviä vetäytymisiä (kuva.2.36).

Ris.2.36. Puristuskäyrä löyhälle hiekalle tärinän aikana

KYSYMYS 31. Jäädytetyt ja jäädytetyt maaperät. Rakennusmenetelmät niille

Jäädytetyt ja permafrost-maaperät, riippuen niiden lämpötilasta ja kestosta, jaetaan jäädytettyihin (sulatettuihin), jäädytettyihin ja pysyviin jäädyneisiin.

Jäädytettyjä maaperäjä kutsutaan negatiiviseksi lämpötilaksi, jossa osa huokosvedestä on jäätyneessä tilassa (jääkiteiden muodossa). Jäädytetyt maaperät ovat nelikomponenttisia järjestelmiä, joissa kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten faasien lisäksi on jäätä.

Jäätymistä kutsutaan maaperä, joka on jäädytetty kolme vuotta tai enemmän. Pysyvien hiukkasten maaperä ilmaistaan ​​rakenteellisesti epästabiileilla maaperäalueilla, koska niiden sulamisvaiheen aikana esiintyy luonnollisen rakenteen häiriöitä.

Jäätymisen yhteydessä sulatettu maaperä voi turvota.

Geologisten, hydrogeologisten ja ilmastollisten olosuhteiden mukaan rakennusten rakentaminen permafrost-alueilla suoritetaan seuraavilla menetelmillä.

1. Rakennusten rakentaminen tavanomaisin tavoin. Tätä menetelmää käytetään, kun pohja on kallio tai puolikalli, jolla ei ole merkittäviä halkeamia, jotka on täytetty jäällä tai jäädytetyllä maalla. Tällöin permafrostilla ei ole käytännön merkitystä.

Jos tällaisten pohjien syvyys on korkeintaan 3 m, niin perustukset sopivat tavallisiin; jos syvyys on 3. 4 m - teräsbetonipylväs tai pino ja yli 4 m: n syvyys - kasa, jossa kasa tunkeutuu epäsäännöllisen rakenteen paksuuteen porauskaivojen avulla.

Rakeistettujen jäädytettyjen kivien rakentamisen aikana perustan lujuutta lisätään poraamalla kuopat ja injektoimalla höyryä paineen alla jäähdyttäen jäätä ja lämmittämällä maaperää 50 ° C: seen, sementti laastia pumpataan välittömästi paineen alaisiin halkeamiin, joka kiinteytyy maaperän jäähdyttämiseen. Samaa menetelmää käytetään rakentamisessa talikseilla, joilla on riittävä teho ilman permafrostin sulkeutumisen puuttuessa.

2. Säätömaiden säilyttäminen permafrost-tilassa. Tätä menetelmää käytetään pohjusteessa ja muissa heikoissa, jääteltyneissä maissa, joiden kapasiteetti on vähintään 15 metriä ja jonka lämpötila on vakaa.

Jos rakennusta lämmitetään, pohja on luotettavasti suojattu sulatukselta järjestämällä kylmä maanalainen korkeus, joka riippuu rakennuksen leveydestä, joka on välillä 0,5 - 1,0 m ja enemmän (kuva 2).

Kuva 2. Tuuletetun kylmän alikentän suunnitelma: a - matala, b - korkea, 1 - pylväs - tai paalusäätiö, 2 - sokea alue, 3,4 - ulkoseinät ja sisäseinät, 5 - päällekkäisyydet, 6 - perustuspalkki (tai grillata) - ilmanvaihtoaukko, 8 - tuuletustuotteet, 9 putkilinjat, 10 - lokero, 11 - kasa, 12 - eristys.

Maanalaiseen kellariin ilmastoinnissa he järjestävät ilmanvaihtoaukkoja ilmavirran säätämiseksi vuodenajasta riippuen. Maapallon yläpuolella oleva päällyste suoritetaan ottaen huomioon lämmönergialaskenta.

3. Pohjamaalaus alustassa. Tätä menetelmää käytetään rakentamisessa maissa, joissa ei ole suuria saostumista sulatuksen aikana. Maaperän hitaan ja yhtenäisen sulamisen varmistamiseksi on suositeltavaa käyttää vähimmäissyvyyttä (mutta ei vähemmän rakentavaa), jos aktiivinen kerros ei koostu maaperän karsimisesta eikä myöskään aktiivisen maakerroksen korvaamista, jos se on peräisin karsinoista.

Tällä menetelmällä varmistetaan rakennuksen yleinen jäykkyys (järjestämällä jatkuvaa vahvistettua betonivyöhykettä, monoliittisia saumoja jne.).

4. Maaperän esilämmitin ja tiivistyminen pohjalla. Tämä menetelmä soveltuu lämmitetyille rakennuksille, kun jäätyneen maaperän jäädytetty tila palautetaan.

Jokin näistä menetelmistä valitaan kattavan teknisen ja taloudellisen analyysin perusteella.

Teollisuuden rakennusten suunnittelussa on suositeltavaa lukita ne yhteen rakennukseen. On suositeltavaa rakentaa suurikokoisia rakennuksia laitteiden sijoittamiseen hyllyihin, jotka eivät liity rakennuksen runkoon.

Suljettaviin rakenteisiin käytetään kevyiden tehokkaiden materiaalien kerrostettuja elementtejä. Erityistä huomiota kiinnitetään rakenteiden ilmatiiviysominaisuuksiin (elementtien liitoksiin, paneelien liitoksiin jne.).

Jäätynyt maa

Jäädytetyt ja permafrost-maaperät, riippuen niiden lämpötilasta ja kestosta, jaetaan jäädytettyihin (sulatettuihin), jäädytettyihin ja pysyviin jäädyneisiin.

Jäädytettyjä maaperäjä kutsutaan negatiiviseksi lämpötilaksi, jossa osa huokosvedestä on jäätyneessä tilassa (jääkiteiden muodossa). Jäädytetyt maaperät ovat nelikomponenttisia järjestelmiä, joissa kiinteiden, nestemäisten ja kaasumaisten faasien lisäksi on jäätä.

Jos ei-suolaveden jäädytys 0 ° C: ssa, tässä lämpötilassa oleva maa jäätyy vain, jos se sisältää vapaata suolaista vettä, koska ohutkalvojen ja suolaveden muodossa oleva sidottu vesi jäätyy alemmassa lämpötilassa.

Jäätymistä kutsutaan maaperä, joka on jäädytetty kolme vuotta tai enemmän. Pysyvien hiukkasten maaperä ilmaistaan ​​rakenteellisesti epästabiileilla maaperäalueilla, koska niiden sulamisvaiheen aikana esiintyy luonnollisen rakenteen häiriöitä.

Jäätymisen yhteydessä sulatettu maaperä voi turvota.

Talvella jäätyä ja kuumennettavaa maaperää oleva pintakerros kutsutaan aktiiviseksi kerrokseksi tai kausiluonteisen jäädytyksen ja sulatuksen kerrokseksi, koska se joutuu voimakkaisiin prosesseihin, jotka liittyvät maaperän jäädyttämiseen ja sulatukseen.

Jos havaitset savukkeesta (BI Dalmatov, 1988) näytteestä, joka sijoitetaan pakastimeen, lämpötilan muutoksella syntyy käyrä neljällä osuudella (kuva 1).

Ensimmäinen osa ab vastaa lämpötilan laskua huokoveden super- jäähdytyksen kanssa. Toinen osa bc kuvaa maaperän lämpötilan jyrkkää nousua, joka liittyy maaperänäytteen veden osan kiteytymiseen T: hen, joka vastaa jäädyttämisen alkua. CD: n kolmas osa, joka on yhdensuuntainen aikakauteen t kanssa, luonnehtii suurimman osan vedestä jyrkän siirtymän jäähän. Dein neljännessä osassa on jo vähentynyt lämpötila jo jäädytettynä, eli tänä aikana vesi jäätyy, jäädytettynä T: n arvolla.

Riippuen materiaalin koostumuksesta ja lämpötilan ja kosteuden olosuhteista, jäädytetyt punat jakautuvat jäädytettyinä, muovia vapaiksi virtaaviksi ja jäädytetyiksi.

Kuva 1. Kynnyksen jäädytysprosessin kaavio ajassa (BI Dalmatov, 1988)

Maaperä, jolle on tunnusomaista suhteellisen hauras murtuma ja käytännöllinen pakkaamattomuus kuormitettuna, luokitellaan kovaksi kallioiksi. Rakenteiden kuormituksen vaikutuksesta tällaiset kynnet eivät käytännössä ole puristettuja (muodonmuutosmomentti E> 100 MPa), koska ne on sementoitu jäällä.

Karkeat jyvät, joiden kosteuspitoisuus on ωtot > 0,03, samoin kuin hiekka ja savi, jos niiden lämpötila on alempi kuin taulukossa annetut arvot. 1, jossa maaperä menee muovista jäädytettyyn tilaan.

Maaperän siirtyminen muovista kiinteään tilaan

Hiekka: karkea ja keskikokoinen hieno ja liete

Jäätä sitomattomat maaperät, joilla on viskoosisia ominaisuuksia ja joiden ominaispiirre on puristettavuus kuormitettuna, ovat muovia jäädytettyjä. Näihin kuuluvat hiekka- ja silkkisaveat, joiden lämpötila on taulukon yläpuolella. 1. Niille on ominaista riittävä puristettavuus (E 3.

NA Tsytovich (1973), sen jääpitoisuuden mukaan jäädytetyt maaperät kuuluvat kolmeen luokkaan: voimakas jäinen, kevyesti jäinen ja jäinen.

Voimakkaasti jäinen (yli 50%: n jääpitoisuus) sisältää jauheita ja savia, jotka sulatettaessa muuttuvat nestemäiseksi, muoviksi tai pehmeiksi muoviksi. Hyvin jäisillä mailla on alhainen kantavuus sulatetussa tilassa ja korkea puristuvuus.

Alhainen jää (alle 25% jään pitoisuus) paikat ja savet tavallisesti saavat tulenkestävän tai puolikiinteän koostumuksen ja alhaisen puristuvuuden.

Icy (jääpeite 25-50%) maaperällä on välituotteita kahden edellä mainitun luokan välillä. Jäädytetyn maaperän ωω jäätyneen veden määrä, jos ei ole kokeellisia tietoja, voidaan SniPa-kaavan avulla määrittää suunnilleen:

missäω - kerroin plastisuusluvasta Jp ja maaperän lämpötilasta riippuen (taulukko 5.9);

ωp - maaperän kosteus rajoitusvalssauksessa.

Kω-arvot

Maaperän lämpötila, ° С

* Huomaa. Kaikki maaperän huokoset eivät jäätyvät.

Jäätyneet maaperät, kuten savet, on ominaista paitsi materiaalikoostumuksella myös tietyllä rakenteella, ts. koon, muodon ja luonteen osatekijät. Pakastetuille maaperäille erotetaan seuraavat peruskudokset: jatkuva, kerrostettu ja solu.

Kiinteä (massiivinen) koostumus (kuvio 2, a) on luonteenomaista, että paljaalla silmällä näkyviä jääkiteitä (linssit, välikerrokset jne.) Ei ole maaperässä. Jatkuvan tilan jatkuvan koostumuksen maaperä on pääsääntöisesti suuri lujuus, ja kun sulatetaan, niiden lujuusominaisuudet vähenevät pienemmäksi kuin kerrostetun tai solukuvioisen maaperän.

Kuva 2. Jäädytetyn maaperän rakenne: a - kiinteä (massiivinen); b - kerroksittain; solukko (mesh)

Kerroksellinen rakenne (katso kuvio 2, b) syntyy, kun pääasiassa saviä maaperä on yksipuolinen ja hitaasti jähmettynyt korkealla kosteudella. Kerrokset, joilla on kerrostettu rakenne, ovat riittävän suuria, mutta sulatuksessa niiden vahvuus heikkenee voimakkaasti.

Solukko (mesh) koostumus (kuvio 2, c) tapahtuu, kun eri kokoisia, muotoisia ja orientoivia jäänkehyksiä muodostaa enemmän tai vähemmän jatkuvan silmän tai ristikon.

Jäätymän maaperän mekaanisista ominaisuuksista suhteellinen puristus suhteessa jäädytetyn maaperän siirtymiseen sulatettuun tilaan ja puristuskestävyyteen (σсж) on ensiarvoisen tärkeä.

Suhteellinen puristus määritetään testaamalla maata puristuslaitteessa ja tarkastelemalla kaavaa

jossa hƒ ja hth - näytteen korkeus pakastetuissa ja sulatetuissa tiloissa vakiopaineessa.

Mekaanisia ominaisuuksia arvioitaessa laskettu puristusresistanssi (σсж) suolapitoisista jäädytetyistä maaperistä on otettu taulukosta. 3, ja pysyvän rakenteen jäädytetyn maaperän tarttuvuus (c) on esitetty taulukossa. 4.

Laskettu vastustuskyky suolapitoisten jäädytettyjen maalien puristamiseen σSJ> MPa

Maaperän lämpötila, ° С

Hiekka: hieno ja keskisuuri liete

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

Kiinnittämättömän rakenteen jäädytettyjen maalien tarttuminen hetkelliseen sm- ja pitkäaikaiseen kuormitukseen, MPa

Maaperän lämpötila, - ° С

Kytkimen koko kun

Savi nauha tiheä

Permafrost-maaperän perusteet

Permafrost-pohjaisten pohjien suunnittelua varten on olemassa kaksi menetelmää. Ensimmäistä menetelmää voidaan soveltaa alueilla, joilla maaperällä on permafrost-tila, ja tilat eivät vie paljon tilaa vaan tuottavat lämpöä vaaditussa määrin. Tätä menetelmää tuotettiin 20-luvulla 1900-luvulla. Sen avulla rakennettiin kokoja kaupunkeja, mutta nyt se on universaali, yleisesti hyväksytty, koska kaikkien jäädytettyjen maaperärakenteiden ominaisuuksia käytetään parhaalla mahdollisella tavalla.

Kuva 3. Kellari, jossa on ilmastoitu maanalainen

Menetelmän ydin on se, että permafrostin pohjat, kuten ne, leikattiin aktiivisen kerroksen läpi ja upotettiin noin metriin permafrost-maaperän kerrokseen. Pohjakerroksen ja maanpinnan yläpuolella olevan maanpinnan väliin on sijoitettu ilmareikiä, ja pohjakerroksen lateraalipinnasta täytetään jätevesi.

Tuotteet ovat tällaisia ​​aukkoja, ne sijaitsevat rakennuksen ympäryksen ympärillä, niiden tehtävänä on antaa kylmää ilmaa, joka toteutetaan 1. kerroksen huoneiden lämmönvaihtimilla.

Rakennusten havainnoinnin tulos, jonka perustana on rakennettu ensimmäinen menetelmä, periaate, osoitti, että permafrostin rajat alkavat nousta rakennuksen alle ajan kuluttua. Tämä prosessi edistää sitä, että rakennus muuttuu entistä vakaammaksi. Rakennuksen lämmön vapautumisen vaikutusten vähentämiseksi edelleen permafrost-maaperään rakennukset rakennetaan pinoihin ja pylväisiin perustuksiin.

Toisen menetelmän periaate, jäädytetyn maaperän perustamisen periaate, on se, että maaperän sulaminen on sallittua rakennuksen alle. Tämä periaate toteutetaan rakentavan ja esisulatusmenetelmän avulla.

Rakenteellinen menetelmä käsittää säätiön ja itse rakenteen mukauttamisen sulatusmaaperustan epätasaiseen ratkaisuun. Tätä menetelmää käytetään, kun permafrost-kerroksen lämpötila on 0 ° C. Ja myös sulatuksen aikana, kun maa muuttuu alhaiseksi sakkautumispohjaksi (hiekka-, sora- tai hiekkapaperit).

Tällöin lämmönvaihtimien vaikutuksesta rakennuksen aikana muodostuu jäätymisliha sulatusuunissa. Muodosti tämän sulatusastian vuosikymmeniä. Tämän seurauksena rakennusta siirretään epätasaisesti, ja tämä voi johtaa siihen, että rakennuksessa on suuria todennäköisiä muodonmuutoksia ja halkeamia.

Jotta toisen menetelmän avulla aikaansaatujen permafrost-pohja-aineiden pohjat eivät päätyisi, on tarpeen lisätä edellä mainittujen rakenteiden jäykkyyttä. Esimerkiksi rakennuksen kehällä sijaitsevien lattiatasojen yhteydessä järjestää metallihihna tai jäykkyyden vyöt, jotka havaitsevat epäyhtenäiset seinämärakenteiden muodonmuutokset.

Peräfrost-maissa käytettävien paalujen tyyppejä ovat esiporaisiksi kaivoiksi asennetut paalut, jotka on täytetty maanpäällisellä liuoksella, paaluja, jotka on asennettu aiemmin sulatettuihin kuoppiin pohjamaalilla, samoin kuin paalut, jotka on johdettu jakaumakuoppiin (bu-sabivnyh) tai ilman alustava maaperänvalmistus.

Peräfrost-maaperän rakentamiseen käytetään puuta, teräsbetonia ja metallipinoja. Kuormansiirron olosuhteissa paalut jaetaan riveiksi (jäädytetään maaperään) ja paaluihin. Paalun pituus on 6 - 15 m.

Pile-malleja. 1.011.3M-sarjan vahvistettuja betonipilareita käytetään alueilla, joiden kova- maattotaso on alle 0,3 ° C. Tämän sarjan paalut on suunniteltu 10-150 tonnin kantavuuteen.

Sarjan 1.011-1 paalut, joissa on lisävahviste, kun otetaan huomioon roudanousutuksen ponnistelut, voidaan soveltaa niillä alueilla, joilla permafrost-maat ovat muovipakattuina, tällaisia ​​paaluita käytetään ajo- tai rei'inä.

Hajautetuille rakenteille suositellaan metallipilareita, joilla toteutetaan toimenpiteitä niiden suojaamiseksi aggressiiviselta pohjaveden yläpuolelta.

Paalun poikkileikkauksen muoto muodostaa neliön, suorakulmaisen, oktaedrisen, terävällä ja ei-viistomalla alapäähän.

Kaksikerroksiset pyöreät paalut jatkuvassa osassa toimivat tehokkaimmin jäädytetyillä maaperillä, sillä samalla poikkileikkauksella on mahdollista pienentää kaivon läpimittaa ja samalla lisätä paalujen kantavuutta.

Kuormien koosta ja suunnasta riippuen käytetään pystysuoria, kallistettuja ja kantapilareita.

Rosterki on paalut, on suositeltavaa järjestää joukkueet. Tällaisten grillityyppien järjestäminen ja esilevyjen laattojen asentaminen tuuletetun maan alla eivät edellytä lämpötilan liitoksia, mikä vähentää työn kustannuksia. Grillin pohjan ja pohjan välisen korkeuden tulisi tarjota tuuletus maan alle.

Pallosäätiöille, jotka on perustettu perustamaan jäädytetyn tilan säilyttämisperiaatteella, rakennusaikaa varten on tarpeen porata lämpökaivoja paalujen jäädyttämisen seuraamiseksi maanpinnalla.

Kuva 4 Menetelmät upotettujen paalujen upottamiseksi permafrost-maaperään / - pino 2 - permafrostin punnan 3 yläraja - maaperän liuos 4 - kuoppaseinä, 5 - sulatuksen permafrost-maaperän raja

Permafrost-maaperän pinnoittamismenetelmät ovat erilaiset tekniset piirteet johtuen jäädytettyjen maaperän fysikaalisista mekaanisista ominaisuuksista, jotka ovat häiriöttömässä tilassa korkealla kantavuudella. Siksi näissä olosuhteissa paalutustyön aikana on välttämätöntä säilyttää jäädytetyt maaperät luonnontilassaan mahdollisimman paljon ja alueilla, joilla maaperän rakenne häiriintyy paalujen uppoamisprosessissa, näiden maaperäominaisuuksien palauttaminen. Paalujen jäädyttäminen, toisin sanoen pinnan jäädyttäminen maahan, johtaa siihen, että paalut hankkivat suuren kantavuuden. Tätä ilmiötä voidaan tehokkaasti käyttää pudotettaessa kovan kalan maaperään, mikä johtuu ehdollisesti alhaisesta lämpötilasta. Näissä maissa keskimääräinen vuotuinen lämpötila 5-10 m syvyydessä ei ole korkeampi kuin -0,6 ° C hiekkakivilöylyille, -1 ° C padoille ja -1,5 ° C savien osalta.

Pölkkyjä upotetaan kiinteään maaperään pääasiassa kahdella menetelmällä: sulatetussa maaperässä tai porakaivoissa, joiden läpimitta ylittää suurimman poikkileikattujen paalun koon. Kun paalut upotetaan sulatettuun maaperään, ne sulatetaan ensin ja sitten paalut upotetaan jäätyneen maaperän muodostuneen nesteytetyn maaperän kouruun. Maa sulatetaan höyrynuralla, joka on rei'itetty alemmassa päässä (). Neulan kärjen jättämä höyryn (paine 0,4 MPa) vaikutuksen alaisena maaperä laimennetaan nestetilaan ja neula upotetaan siihen suunnittelun syvyydessä.

Pienissä jäämäärissä maaperä, haluttu koko ontelo voidaan saada lyhyessä ajassa (1,3 h) ja maaperässä, jossa korkea jäätymisaste jäällä, tämä prosessi tapahtuu 6,8 h. Neulan upotusnopeus määritetään siten, että läpimitta sulatetaan ontelo 2. 3 kertainen suurimman paalun koko poikkileikkauksessa. Jotkut sukelluksen jälkeen jäätyvät, ja kasa, joka on upotettu permafrost-kerrokseen, hankkii tarvittavan kantavuuden.

Menetelmä, jossa upotetaan kaivo porattuihin kuoppiin, mahdollistaa seuraavan prosessin ja toiminnan sekvenssin: kuopan poraus käyttäen hiekka- tai kuonapäällysteeseen asennettua laitetta, joka mahdollistaa välineiden siirtämisen heikoilla. paikalliset maaperät, jotka upotetaan aktiiviseen kerrokseen estääkseen maaperän liukumisen kuoppakoteloon; täytetään kuoppa hiekka-savi-liuoksella pisteeseen, jossa liuoksen tilavuus ylimäärällä riittää täyttämään kaivon seinämien ja paalun väliset raot sen upottamisen jälkeen; upotetaan paalun mukana puristamalla liuos; kotelon uutto

Ennen grillauksen aloittamista liuoksen on jäädytettävä, eli paalun on jäädytettävä. Tämä menetelmä, jota käytetään talviolosuhteissa aktiivisen kerroksen ollessa jäädytettynä, mahdollistaa kuoren hylkäämisen.

Kaatopaikalle tehtävien töiden suorittamisessa on erittäin tehokasta porata kuoppa putkimaisilla kuormituslaitteilla, jotka ovat keskenään vaihdettavia työtasoja. Putkiporauksessa on erityinen kärki ja se toimii yhdessä tärisevän vasaran kanssa; Kun ydin erotetaan maaperästä, putkimainen pora kulkee aktiivisen kerroksen läpi ja uppoaa vaaditulle syvyydelle permafrostpaksuudessa. Putken ja reiän seinämän välille voi muodostua rako, joka helpottaa putkimaisen porauksen uppoamista, vaikka aktiivisen kerroksen maaperä liukui siihen.

Muovi-pakastetussa, korkeassa lämpötilassa (keskimääräinen vuotuinen lämpötila ei ole alle -1 ° C), paalun maaperä upotetaan ajo- tai borozabivny-menetelmällä. Upotusmenetelmät sulatettuun maahan ja kaivojen suurempaan osaan kuin paalun poikkileikkaus eivät sovellu korkean lämpötilan maaperään, koska paalun jäädyttäminen on hyvin hidasta. Piles voidaan ajaa muovi-pakastettu silty-liejus ja hiekkasävyt, jotka eivät sisällä sulkeumia, ja vain kausiluonteisen sulatuksen aikana, kuten talvella, aktiivisen kerroksen maaperä jäähdytetään -10 ° C ja kovettuu. Siksi porvarillisen menetelmän alue on paljon laajempi.

Kyntömenetelmällä paalut upotetaan kahteen vaiheeseen. Ensimmäisessä vaiheessa porataan porausreikä, jonka halkaisija on 1,,2 cm pienempi kuin paalun puoli. Toisessa vaiheessa kasa upotetaan käyttämällä tärisevää vasaraa tai dieselvasaraa. Tällöin maaperä puristetaan paalun kulmista sen seinien keskelle. Maa sulaa lämpöenergian kustannuksella, joka on muuttunut mekaanisesta, vasaran kehittämästä ja osittain. puristamalla maaperä kuopasta. Riittää, että sulatetaan ohut kerros maaperä - ja paalun vieressä olevan alueen lämpötila kasvaa hyvin pienellä määrällä, paalun pakastaminen maaperään tapahtuu lyhyessä ajassa. Suurten kaivojen käyttö parantaa pinoasennuksen tarkkuutta sen varmistamiseksi, että se upotetaan suunnittelun syvyyteen, jotta voidaan poistaa kasaantumisen tapaukset, kun lohkareiden kärki on kärsinyt.

Permafrost-maaperään upotettavia menetelmiä käytetään vahvistamaan betonipilareiden upottamista, joskus metalliputkien upottamiseen ja puupinoihin. Valmistuksessa olevat puiset paalut on kyllästettävä kreosootilla tai muulla antiseptisellä aineella mätänemisen estämiseksi vaihtelevan kosteuden alueella.

Pysyvät maaperät

Pysyvät maaperät ovat laajalle levinnyttä, ja niitä esiintyy pääasiassa kriolitsotonialueilla, joissa tietyllä syvyydellä negatiiviset lämpötilat jatkuvat vuosi vuodelta. Maaperän kuoren vyöhykkeitä, joissa tietty syvyys negatiiviset lämpötilat jatkuvat vuosi vuodelta. Tätä ilmiötä pidetään (kutsutaan) permafrostiksi. PFF: n ehdotuksesta Shvetsov, tällaisia ​​vyöhykkeitä kutsuttiin nimellä cryolithozone. Permafrost-ilmiöiden oppi on nimeltään permafrost (viime aikoina geokryologia). Permafrost tutkii sekä permafrostin että kausittaisen permafrostin ilmiöitä, joka ilmestyy ja katoaa kauden ja ilmasto-olojen mukaan.

Kuva-1. Permafrostin jakelusuunnitelma Venäjän federaatiossa

Permafrost on yleinen. Lähes 50 prosenttia Neuvostoliiton alueesta ja lähes 24 prosenttia koko maapallon maa-alueesta kuuluvat kryolitiosoniin. Kriolitosonin sijainti muun muassa riippuu maapallon tähtitieteellisestä sijainnista.

Kuva-2. Höyrytaso

1-vyöhykkeellä, jossa ei ole permafrost-maata; 2-3 siirtymäalue; 4-vyöhykkeen permafrost maaperä

USSR: n permafrost-vyöhykkeen likimääräiset rajat näkyvät kartalla (katso kuvio 1 ja kuva 2). Kriittisolujen ulkopuolella sijaitsevat piikit, joilla on permafrost-kiviä, pääasiassa syvillä luolissa ja korkeilla alueilla (Alatau, Pamir, Ural, Kaukasus).

Kuva-3. Pysyvien hiukkasten esiintymismallit:

a-sulautuva permafrost; b-sulautuva permafrost migraatioilla; in-undrainable ikiroudan.

Jos tarkastelemme karkean kerroksen osaa permafrostilla, voimme löytää kahden tyyppisiä kiviä, joilla on vakaa negatiivinen lämpötila. Maapallon ylempi kerros kuivuu kesällä ja jäätyy talvella, ja aktiivisen kerroksen kutsutaan kausittaisten muuttuvien positiivisten ja negatiivisten lämpötilojen kerrokseksi (riisi-3, kerros D). Aktiivisen kerroksen paksuus riippuu kallioiden ilmastollisista olosuhteista, petrografisesta ja mineraalisesta koostumuksesta ja kasvien suojuksen luonteesta. Mukaan I.V. Popov, aktiivisen kerroksen teholle on tunnusomaista taulukossa 1 annetut arvot.

Taulukko-1. Aktiivisen kerroksen kapasiteetin keskimääräiset arvot Venäjän federaation alueella.

Aktiivisen kerroksen alapuolella on kerros, jolla on monivuotinen negatiivinen lämpötila (kuvio 3, kerros M). Peräfrost-kerroksen paksuus vaihtelee hyvin suurissa rajoissa 6,0 - 1 000,0 m: n ja enemmän. Mukaan I.V. Popova, permafrostin paksuus pohjoisella pallonpuoliskolla on m:

Western Svalbard (joissakin paikoissa) yli 240;
Yukon-joen (Alaska) keskimääräinen virtaus on yli 120;
Eldorado-joki (Yukon) yli 61;
Fort Churchill (Hudson Bay) yli 38;
Mackenzie- ja Liard-joen suisto on yli 11,6;
Port Nelson (Hudson Bay) yli 10;
Hois-joen suu (Hudsonin lahti) on yli 6;

Tunnettu yritys kaivamaan kaivoa Yakutskin kaupungissa. Kaivo saavutti syvyyden 116 m, mutta ei syntynyt jäädytetystä kerroksesta. Kuorikerrokset, joilla on jatkuva positiivinen lämpötila, sijaitsevat permafrost-kerroksen alapuolella (kuvio 3, T-kerros), koska kesä- ja talviolosuhteissa on eri lämpötilat vuosi vuodelta kerros voi muuttua (kuvio 3, kerrokset D max ja D min). Dmaxin ja D min: n välistä eroa vastaava kerros kutsutaan kerrokseksi mahdollisista permafrostimigraatioista (kerros P).

Sijainti aktiivisten vyöhykkeiden ja pakastettujen kerrosten, kuten on esitetty kuviossa 3, a ja b, jota kutsutaan yhdistämällä ikirouta talvella, koska molemmat vyöhykkeet yhdistetään yhdeksi vyöhyke negatiivinen temperatur.V joissakin tapauksissa välillä aktiivinen kerros voi olla ikirouta kerros T kanssa jatkuvasti positiivinen lämpötila (kuvio 3, c). Tällaista kerrosta kutsutaan talikiksi, ja permafrost ei ole virtaava. On havaittu, että joillakin alueilla tapahtuu sulatettujen ja jäädytettyjen kerrosten vuorottelu, tällainen permafrost kutsutaan kerrokseksi.

SNP II-18-76, pintakerros maaperän alueilla, joilla ikiroudan alttiiksi vuodenajan jäädytys ja sulatus, jäädytys kautta -ottaivayuschy kausiluonteisesti kutsutaan kesällä ja jäätymisen talvella, mutta ilman sulautuu kerroksella routa, kausivaihtelusta-sulatus-jäädytys-sulatus kesällä ja talvella kunnes täydellinen fuusio permafrostin kanssa. Maaperän kerroksia kutsutaan saapumisiksi, jäädytetyiksi talvella eikä sulattamalla yhden tai kahden vuoden ajan. Kylmemmillä alueilla permafrost-kiviä kerrostetaan jatkuvilla katteilla, jotka ovat laajalle levinneitä laajoilla alueilla.

Tällaista esiintymistä kutsutaan permafrostiksi. Lämpimimmillä alueilla permafrost-jatkuvilla levyillä on alueita, jotka eivät sisällä permafrostia. Sellaista permafrostia kutsutaan ei-jatkuvaksi, mutta vielä lämpimimmillä alueilla permafrostia sisältäviä alueita esiintyy vain saarina muodossa välilyöntejä, jotka eivät sisällä permafrostia, näissä tapauksissa permafrostia kutsutaan saareksi.

Kuvaavat ikirouta vaihtelee cryolithozone tarpeen osoittaa esiintymisen ikiroudan poikkipinta (konfluentteja, ei-tyhjennettäviä, laminoitu) ja mitattuna niiden venyttää (jatkuva, epäjatkuva, saari).fit suhde aktiivisen kerroksen ja ikirouta ole vakio. Ilmasto-olosuhteista riippuen lämmön kertyminen tai menetyksessä voi esiintyä jokaisessa permafrost -vyöhykkeessä. Tällaisissa tapauksissa he kertovat permafrostin puhkeamisesta tai perääntymisestä. Ilmakehän lämpöolojen lisäksi muut tekijät vaikuttavat permafrostin säätelyyn: lunta tai ruohoa ja maanpinnan altistumista; aktiivisen kerroksen kiven koostumus; turpeen läsnäolo ylemmässä kerroksessa.

Kaikki nämä tekijät vaikuttavat lämmönjohtavuus aktiivisen kerroksen ja siten lämmön määrää siirretään pakastettuun kerrokseen tai vähennetään arvosta negatiivisen lämpötila nego.Absolyutnaya ikirouta on alkanut alhainen ja vaihtelee 0-8 ° S.Temperatura alle -8 ° C: ssa harvoin. Kriolitosonin kummallakin erillisellä alueella määritetään sen keskimääräinen lämpötila. Yleisimpiä ovat alueet, joissa negatiivinen lämpötila permafrost -1 -3 ° ja -3 -5 ° C.

Jäätymätäilyjen yhteenlaskettu tila

Maa ikirouta voidaan taittaa rock ja neskalnymi porodami.Ohlazhdennye jatkuvasti negatiivinen lämpötiloissa kiviä, kun taas vain vähän muutoksia niiden ominaisuudet ja harakteristiki.Tolko tapauksissa, joissa jäädytys murtunut altistettiin erikseen halkeamia täynnä vettä, jäädyttäminen vesi laajenee halkeamia ja se lisää kallion murtumista, tämä seikka on tunnistettava ja otettava huomioon rakenteellisissa ja geologisissa tutkimuksissa jäädytetyn kiven alueilla. Kaikki karkeakarvat, hiekka- ja savityyppiset maaperät edustavat permafrost-vyöhykkeiden kallioperäkarikkoja.

Pohjaveden alapuolelle sijoitetut karkeat ja hiekkakivet eivät muuta ominaisuuksiaan jäädyttämisen ja sulamisen aikana. Tätä kutsutaan halla suhoy.V olennaisen osan alueiden ikirouta taitettu vedellä kyllästettyä lietteiden, hiekka liejunsekaista, savi ja niin siellä dalee.Chasto osat taitetaan torfami.Pri siirtyminen jäädytettynä kuten kiviä sementoitu jään ja rock porod.Pri hankkia luonne tämän vastuksen kokoonpuristumisen tulee jopa 1,0 MPa, ja säröily - 0,5-1,5 MPa asti. Kalkkikiveäisten maa-alueiden nimet ovat samat kuin jäätyneillä, riippuen niiden mineraalisesta koostumuksesta, genesiasta ja rakenteesta.

Otsikon neskalnyh ikirouta maaperän mukaisesti toteutettuja ominaisuuksia, että ne saavat tämän jälkeen lisätään ottaivaniya.Pri sanan pylevatye.Merzlye alukkeita toisin nemerlyh jäädytettyä savimaa sisältävien hiukkasten 0,05-0,005 mm määränä yli 50% tavanomaiseen nimi Niiden tilan mukaan ne jaetaan jäädytettyinä, jäädytetyt ja jäädytetyt. Jäätä sitomaan lujasti maaperä, jolle on tunnusomaista suhteellisen hauras murtuma ja käytännöllinen pakkaamattomuus rakennusten ja rakenteiden kuormituksen aikana, joiden puristuvuuskerroin on ≤10-8 Pa -¹, ovat kovaa kiveä.

Kruapnoprazlochnye, hiekka- ja savimaat ovat kovaa maahan, jos niiden lämpötila on pienempi kuin t: n arvo, joka luonnehtii maaperän siirtymisen muovista jäädytettyyn tilaan ja yhtä suuri,
Karkeille maille - 0 ° C;
Suurille ja keskisuurille hiekalle -0,1 ° C;
Hieno ja pölyinen hiekka -0,3 ° C;
Hiekkasaumoissa -0,6 ° C;
Lammille -1 ° C;
Savi-1,5 ° C.

Alukkeet, joilla on asteen zatorfovannosti q ≤ 0,25 ovat tverdomerzlym jos niiden lämpötila t ™ ZTF pienempiä arvoja (KQ + t ™), jossa K on lämpötilan korjaus, vastaavasti, sillä hiekkaisessa maaperässä, johon on lisätty kasvin jäämiä ja zatorfovannyh -minus 10 ° C savikko, johon on lisätty kasvin jäämiä ja zatorfovannyh -minus 5 ° C; aste zatorfovannosti arvo q määritetään suhde kasvimateriaalimassan jäämien maaperään kuivattiin t = 105 ° C: ssa, paino mineraaliytimen.

Mukaan plastichnomerzlym sementoidaan maaperä jäillä, mutta jolla on viskoosi ominaisuudet puristuvuus ja tunnettu siitä kuormituksilla rakennuksen (a> 10 -8 Pa -¹. Jotta plastichnomerzlym kuuluvat hiekka ja savi mailla, joiden täyttöaste tilavuudesta maaperän huokosveden jäätä ja sulana G ≥ 0, 8, jos niiden lämpötila vaihtelee maaperän jäädytyksen alun lämpötilasta t Н.з arvoon t ™ sekä kaikki maaperät, joiden haudotusaste on q> 0,25. Hiekka- ja savestamaiden tilan G

Permafrost maaperän ominaisuudet

Permafrost-maaperän yleiset ominaisuudet (VMG). Suurin osa Venäjän federaation alueesta (lähes koko pohjoinen vyöhyke) on VMG: n käytössä. Permafrost kutsutaan maaperä, joka on negatiivinen tai nolla lämpötila, sisältää jää koostumukseltaan ja on ollut jäädytettynä monta vuotta (yli kolme vuotta).

VMG: llä on jatkuva tai saarijakelu. Suuntaan etelästä pohjoiseen kasvaa EMG-kerroksen paksuus, joka kestää useita satoja metrejä Extreme Northin alueilla. Saaren eteläisillä alueilla on VMG: n laajamittainen esiintyminen, jonka kerrospaksuus on 20... 50 m. Pohjoisen lisäksi VMG: llä on ristikkäinen esiintyminen. Tässä on monia talik, ts. Sivustoja, joissa EMG-kerros puuttuu. Korkeilla leveysasteilla esiintyy jatkuvasti VMG: tä, jonka kerrospaksuus on yleensä yli 100 m. Näillä alueilla VMG: n koko syvyydessä pitkin muodostuvat taliksit esiintyvät vain suurten jokien ja järvien kohdalla.

Maaperän pintakerros altistuu kausiluonteisen sulatuksen (jäädyttämisen) syvyyteen useiden kymmenien senttimetrien ja useiden metsien välillä. Tätä kerrosta kutsutaan kausiluonteiseksi sulatukseksi (aktiiviseksi), jos se jäätyy talvella, kunnes se sulautuu kokonaan UMH: n kanssa ja kausiluonteisesti jäätyy, jos tällaista jäätymistä ei tapahdu. VMG: eillä voi olla sileä, kerrostettu ja solumuovi (verkko) huurullinen (kryogeeninen) koostumus. VMG: ssä on joskus hyvin suuria jäätymistä linssien ja kerrosten muodossa, joiden paksuus on useita metrejä tai kiilojen muodossa.

Koska se on luonnollisissa olosuhteissa, VMG: t voivat olla kiinteästi läpäiseviä, muovipakattuja tai vapaasti pakastettuja tiloja. Kovan kiven pinnat kiinnittyvät lujasti jäällä. Suhteellisen nopea ponnistelujen soveltaminen heikottaa tuhoa. Rakenteiden kuormituksen vaikutuksesta nämä maaperät eivät käytännössä ole puristettuja. Muoviset jäädytetyt maaperät on sementoitu jäällä, mutta niillä on viskoosi ominaisuuksia. Niille on ominaista riittävän suuri puristuvuus. Jäykkä maaperä on maaperä, jolla on negatiivinen lämpötila, mutta ei sementoitu jäällä. Näihin kuuluvat karkeat, sora- ja hiekkapohjaiset maaperät, joiden kosteuspitoisuus on alle 0,03.

Jään pitoisuus maaperässä määrää sen jään pitoisuuden eli jään tilavuuden suhteen maaperässä koko tilavuuteensa. VMG, jonka hiukkaset ylittävät 0,4, katsotaan olevan voimakkaasti jäinen. Niillä on viskoosiset ominaisuudet, kun ne sulatetaan, merkittäviä vetäytymisiä voi esiintyä jopa omalla painovoimallaan.

Lämpötilan mukaan 10 m syvyyteen VMG on jaettu alhaiseen lämpötilaan (alle 2-1,5 ° C) ja korkeaan lämpötilaan (0 - -1,5 ° C). Kaikilla yleissopimuksilla tämä jakautuminen on erittäin tärkeää, koska matalalämpötilassa olevilla mailla rakennusten ja rakenteiden rakentaminen ja toiminta toteutetaan periaatteella I, eli perustusmaata pidetään jäädytettynä.

Rakenteiden ja rakenteiden rakentaminen ja käyttö periaatteessa I korkean lämpötilan maaperässä tapahtuu pääsääntöisesti käyttämällä lisätoimenpiteitä, jotka vähentävät maaperän lämpötilaa tai suojaavat sitä noususta. Näillä mailla on järkevämpää rakentaa ja käyttää rakennuksia ja rakenteita periaatteen II mukaisesti, toisin sanoen jäädytetyn maaperän sulattamisella ja pitämällä se sulatetussa tilassa. Valitessaan rakentamisen periaate on otettava huomioon ikirouta maaperän työmaa, sillä suurimmassa osassa leviämisen MEG syvyyteen 3... 4 m, ja usein jopa 7... 8 m, maanpinnan lämpötila niin olennaisesti muuttunut vuoden aikana, ne siirtyvät plastisen -freezing into kova pakkanen, korkeasta lämpötilasta alhaiseen lämpötilaan ja takaisin.

Vaikutuksen alaisena lämpötilan vaihtelut sängyssä VMG käynnissä monimutkainen kryogeenisten prosessien ja ilmiöiden :. routanousun maaperän kuuran halkeilua, viruminen maaperän rinteissä (solifluction), pinta maanvyörymät naledoobrazovaniya, termokarsti nostoa, jne. Monet näistä prosesseista tapahtuvat samanaikaisesti ja usein syntyy joka johtuu tällaisen ekosysteemin tyypillisestä epävakaasta luonnollisesta tasapainosta ihmisen häiriöön. Esimerkiksi metsien hävittäminen, alueen kuivatus, lumenpidätys, turveturvit ja muut vastaavat toiminnat johtavat permafrostin heikentymiseen ja joillakin alueilla sen täydelliseen huononemiseen.

Kun maanalaisesta jäästä tulee matalia esiintymiä, esiintyy lämpökarkaita, joissa ei ole järviä. Usein termokarst-ojia muodostetaan pitkin traktorin polkua, joka on tuhonnut sammalpeitteen katonheimoilla. Kasvillisuuden palauttaminen VMG-vyöhykkeellä on erittäin hidasta, joten suunnittelussa ja rakentamisessa näillä alueilla on tarpeen tarjota erityisiä ympäristöratkaisuja.

Maaperän kunto kehitysvaiheessa. Lämpötilakertoimen mukaan permafrost-kerroksen syvyys erottuu kahdesta vyöhykkeestä (kuvio 5.1): kertyminen (kerääntymiskerros), joka on merkitty kausivaihteluilla lämpötilassa ja jonka paksuus on tavallisesti 15... 20 m; nollan vuotuiset amplitudit, joiden vakiolämpötila pysyi ennallaan vuoden aikana (passiivinen kryolithogeneesi kerros).

Kuva 5.1. Lämpötilan jakautuminen sulautuvan aktiivisen kerroksen ja VMG-kerroksen sisällä

Maapinnan lämpötila kohdassa A vastaa positiivista ulkolämpötilaa. Pisteen sijainti määrittelee aktiivisen kerroksen H suurimman paksuuden0. NE-osassa maaperän negatiivinen lämpötila nousee nollaan. Maaperä, jossa negatiivinen lämpötila muuttuu jatkuvasti vuoden aikana, kutsutaan aktiivisen kryolytogeneesin kerrokseksi. Se alkaa aktiivisen kerroksen alemmasta rajasta ja jatkuu 10... 15 m: n syvyyteen, jolloin VMG: n negatiivinen lämpötila ei muutu vuoden aikana. Alla on EMG-kerros, jossa säilytetään vakio negatiivinen lämpötila - tämä on passiivisen kryolito- genisen kerros (DM-alue).

VMG: n lämpötilassa ymmärretään passiivisen kryolytogeneesin T kerroksen lämpötila0. Tämän kerroksen syvyys määräytyy alueen maantieteellisen leveyden mukaan. Noin voidaan pitää T: tä0 pienempi kuin keskimääräinen vuotuinen ilman lämpötila alueella 5,8 ° C. Veden vaiheensiirtymiä, jotka yhdistävät kausiluonteisen sulatuksen kerrokset ja aktiivisen kryolithogeneesin, kutsutaan maaperän kerääntymiskerrokseksi. VMG itse kattaa aktiivisen ja passiivisen kryolito- genisen kerrokset. Alueen D alapuolella maan lämpötila nousee alla olevien kerrosten lämmön vaikutuksen alaisena.

Lämpötilan muutos talvikaudella VMG: n syvyydessä vastaa pisteitä E, C ja D yhdistävää linjaa. Tässä tapauksessa aktiivisen maakerroksen negatiivinen lämpötila on paljon suurempi kuin aktiivisen kryolito- genesiakasteen lämpötila. Maaperän lujuus muuttuu vastaavasti, ts. Sitä suurempi syvyys, pienempi vahvuus VMG: llä talvikaudella. VMG: n keskimääräisen vuotuisen lämpötilan muutosta kuvataan pisteillä P, C ja D yhdistävällä linjalla. Mitä suurempi syvyys on, sitä alhaisempi on keskimääräinen vuotuinen lämpötila, jolla on negatiivinen arvo missään syvyydessä.

VMG: n vastustuskyvyn määrittämiseksi maansiirtokoneiden työkoneisiin on määritettävä lämpötila missä tahansa syvyydessä vuoden aikana. Aktiivisessa kerroksessa VMG: n lämpötila talvikaudella alle 0,3 metrin syvyydessäg on yhtä suuri kuin ilman lämpötila:

Aktiivisen kryolytogeneesin kerroksessa maan lämpötila n

missä k, m - mitattavat kertoimet riippuen vuodenajasta ja VMG: n tyypistä; jäädytetylle maaperälle, m = 4; Kertoimen k eri kuukausiksi määritetään kaavalla: