Файл: Левкович А.И. Инженерно-геологические изыскания для строительства на вечномерзлых грунтах.pdf

При изменении отрицательных температур мерзлого грунта, напротив, имеет место плавное изменение свойств. Такое свое­ образие в изменении свойств и количественная характеристика изменений зависят от содержания в грунтах различных катего­ рий льда, а также связанной воды. Поэтому при инженерно-гео­ логических изысканиях необходимо определять вероятный диа­ пазон изменений температур груйтов оснований в связи со стро­ ительством, т. е. прогнозировать их температурный режим не весь период эксплуатации проектируемых зданий и сооружений. Должны также прогнозироваться изменения свойств грунтов в этом диапазоне температур.

Однако дополнительные требования, предъявляемые к изыс­ каниям в районах распространения вечномерзлых грунтов, этим не исчерпываются. Имеется ряд особенностей, присущих таким районам, которые вынуждают подходить с особой осторож­ ностью к выбору там площадок для размещения проектируемых объектов. Одной из таких особенностей является широкое раз­ витие мерзлотных физико-геологических процессов и явлений, обусловленное непрерывным изменением температурного режи­ ма грунтов, их промерзанием, оттаиванием и деформациями, деятельностью грунтовых и поверхностных вод и некоторыми другими причинами.

Перечень этих процессов и явлений может быть достаточно велик, т. к. между некоторыми из них существуют тонкие гене­ тические или морфологические различия, позволяющие выделять новые их разновидности. Классификация мерзлотных физико­ геологических процессов также достаточно сложна ввиду их комплексного характера.

Безусловно опасными для строительства зданий и сооруже­ ний являются участки развития термокарста; термоэрозии; се­ зонных бугров пучения; многолетних бугров пучения; оползней, сплывов, обвалов; солифлюкционных форм рельефа; морозобойных трещин; подземных льдов;*наледей.

Т е р м о к а р с т представляет собой отрицательные формы рельефа, образовавшиеся при вытаивании подземных льдов или льдистых грунтов. Современные термокарстовые образования встречаются обычно в виде озер, имеют неправильную форму, наследующую форму залегания вытаявших подземных льдов (форма более древних термокарстовых озер характеризуется плавной береговой линией). Часто это зарастающие озера. Иногда древние термокарстовые образования представлены обширными

Поэтому в рельефе они проявляются обычно в форме вытяну­ тых по уклону понижений, прямых или ломаных, так называе­

18

мых полос стока. Термоэрозионные формы часто закладываются по морозобойиым трещинам. Термокарстовые и термоэрозиониые формы, как правило, ассоциируют друг с другом (полосы стока впадают в термокарстовые озера, лежащие понижениях рельефа).

Термокарстовые и термоэрозионные процессы очень часто сопровождаются противоположными — образованием м н о го­ ле т и и х б у г р о в п у ч е н и я (гидролакколитов). Такие про­ цессы развиты обычно на обширных водораздельных простран­ ствах.

Бугры пучения образуются также в долинах небольших водо­ токов. Термоэрозия, кроме того, часто отмечается иа склонах речных долин. Многолетние бугры пучения образуются при условии подпитки промерзающего грунта поверхностными или грунтовыми водами, и размеры таких бугров могут быть значи­ тельными.

С е з о н н ы е б у г р ы п у ч е н и я образуются в результате неравномерного промерзания переувлажненных грунтов слоя сезонного оттаивания (сезонного промерзания). Образование этих бугров, как правило, происходит только за счет влаги, со­ держащейся в промерзающих грунтах. Размеры бугров не пре­ вышают обычно 0,2—0,3 м в высоту и 0,7—1,0 м в поперечнике.

Опо лз ни , с пл ыв ы и о б в а л ы образуются на склонах в результате оползания, сплывания или обрушения переувлаж­ ненных оттаявших грунтов по кровле ве'чномерзлых грунтов.

С о л и ф л ю к ц и о н н ы е ф о р мы р е л ь е ф а возникают при накоплении на склонах и у их подножий грунтов, перемещен­ ных процессами солифлюкции — гравитационного течения пере­ увлажненного грунта в результате периодического его поднятия при промерзании и осадки при оттаивании. Солифлюкционные формы рельефа сложены переувлажненным грунтом, часто обла­ дающим тиксотропными свойствами, иногда содержат гумусиро­ ванные горизонты погребенных почв.

М о р о з о б о й н ы е т р е щ и н ы образуются в результате промерзания талых или понижения температуры мерзлых грун­ товых массивов, когда при этом происходит уменьшение их объема, сопровождаемое нарушением сплошности грунтов. Мо­ розобойные трещины развиваются обычно на оголенных участ­ ках с незначительным растительным и снежным покровами.

К мерзлотным физико-геологическим явлениям относят так­ же макроформы п о д з е м н ы х льдов , т. е. пещерно-жильные, погребенные и инъекционные льды. С ними часто ассоциируют термокарстовые и термоэрозионные формы.

Н а л е д и представляют собой слои льда на дневной поверх­ ности, образующиеся при замерзании изливающихся на эту по­ верхность вод. Обычно они появляются при замерзании изли­ вающихся вод источников или же при прорыве вод из-под реч­ ного льда, покрывая при этом поймы рек. Иногда выделяют

19

«подземные» наледи, образованные внедрившимися в мерзлые грунты водами. Такие наледи относятся к подземным льдам?

Мерзлотные физико-геологические процессы и явления до­ статочно детально описаны в литературе [например, 8, 9,.27]. Они представляют наглядную форму действия сложных термодина­ мических процессов, обусловленных различными естественноисторическими факторами. Хозяйственная деятельность человека также может привести к возникновению некоторых видов таких процессов. Поэтому наряду с четким выделением площадей, где уже развиты мерзлотные физико-геологические процессы и явле­ ния, необходимо учитывать возможности и условия проявления этих процессов на остальных территориях.

• Своеобразным процессом, возникающим при застройке уча­ стков несливающейся мерзлоты, является образование грунто­ вых наледей, связанных с полным или частичным промерзанием надмерзлотных вод. Промерзая, надмерзлотные воды становят­ ся напорными. Если на этих участках грунты под зданиями не промерзают, то напорные воды устремляются в талые грунты оснований, изливаются на поверхность и замерзают, разрушая здания. Аналогичный эффект отмечается, если чаша оттаивания под зданием распространится до любого напорного водоносного горизонта.'Участки, где возможно образование грунтовых нале­ дей, опасны для размещения тепловыделяющих объектов строи­ тельства.

Грунтовые наледи образуются также при вскрытии горизон­ тов грунтовых вод земляными работами в зимнее время. Эти участки приурочены, как правило, к речным долинам, т. к. обра­ зование несливающейся мерзлоты связано с деятельностью рус­ лового или аллювиального потока. Долины же рек в северных районах являются, как известно, местами наиболее интенсив­ ного заселения, поскольку реки часто бывают единственными путями сообщения и источниками водоснабжения. При выборе площадок строительства это обстоятельство также нужно учи­ тывать.

В целом же специфические особенности вечномерзлых грун­ тов и районов их распространения определяют необходимость исследования при изысканиях на мерзлоте гораздо более широ­ кого, чем на талых грунтах, комплекса природных условий строительства.

Природные условия, которые необходимо иметь в виду при проектировании строительства в районах распространения веч­ номерзлых грунтов; обычно называют инженерно-геокриологи­ ческими (ИГК) или инженерно-геологическими мерзлотными (ИГМ) условиями строительства. В настоящей работе принято последнее наименование. Под ИГМ условиями следует понимать совокупность геологических и географических факторов какойлибо территории (площадки), расположенной в области распро­ странения вечномерзлых грунтов, определяющих качественно и

20

4