Инженерно - геологическая характеристика мерзлых грунтов. Мерзлые грунты

2.9.2 Мерзлые грунты

Мерзлыми называются грунты, в порах которых хотя бы часть воды превратилась в лед.

Значение изучения свойств мерзлых грунтов определяется не только тем обстоятельством, что более 50% территории России занимает вечная мерзлота, но и особенностями сезонного промерзания грунтов почти по всей территории. К вечномерзлым грунтам относятся грунты, находящиеся в мерзлом состоянии в течение многих лет и даже столетий.

Физико-механические свойства грунтов при замерзании и оттаивании подвергаются существенным изменениям.

Вода, превращаясь в лед, цементирует частицы грунта, придавая ему структурную связанность, повышенные механические свойства, водонепроницаемость. При замерзании грунтов, особенно зернистых, пылеватых, водонасыщенных, происходит увеличение объема грунта. Перемещение влаги вверх из нижних слоев, образование линз из льда приводит к пучению грунта.

Мерзлые и вечномерзлые грунты могут иметь слитную, слоистую и ячеистую (сетчатую) морозную текстуру (рис.2.32).

Рис.2.32. Морозные текстуры грунта: а – слитная; б – слоистая;

в – ячеистая (сетчатая)

Слитная текстура характерна для крупнообломочных, гравелистых грунтов и всех песков, кроме пылеватых.

Слоистая морозная текстура характерна для пылеватых глинистых грунтов и пылеватых песков. Эта текстура образуется при промерзании сильно увлажненных грунтов и при миграции воды из нижних водоносных горизонтов.

Ячеистая (сетчатая) морозная текстура образуется при промерзании пылевато-глинистых грунтов, находящихся в сильно увлажненном состоянии, и при свободном подтоке воды.

При оттаивании мерзлый грунт, как правило, оказывается перенасыщенным водой, лишенным природных связей между отдельными частицами, при таянии обращается в жидкую грязь, лишенную первоначальных механических свойств, и дает под нагрузкой просадку (рис.2.33).

Для пояснения вышеуказанного явления миграции следует рассмотреть особенности свойств воды в мерзлых грунтах. Как показали исследования коллектива ученых под руководством члена-корреспондента АН СССР Н.А.Цытовича, вода в мерзлых грунтах может содержаться в трех состояниях (фазах) - твердом, жидком и парообразном.

Лед в виде твердого вещества заполняет поры, и, кроме того, образует в ослабленных участках грунта льдистые включения – кристаллы, линзы, прослойки.

Пар заполняет поры и трещины грунта, свободные от воды.

Жидкая вода сохраняется в грунте в связи с пониженной температурой замерзания гидратных оболочек. Содержащаяся в тонкозернистых грунтах вода замерзает постепенно: сначала свободная, затем, по мере понижения температуры, рыхлосвязанная, и, наконец, при значительном понижении температуры, прочносвязанная. Свободная вода в грунте замерзает при температуре ниже нуля, иногда при -10…-1,50С. Это объясняется значительной минерализацией или понижением температуры замерзания воды в капиллярах. Связная вода может замерзать при весьма низких температурах и, как показали исследования Н.А.Цытовича, в глинистых грунтах всегда содержится некоторое количество прочносвязанной воды, не замерзающей ни при каких практически доступных отрицательных температурах.

Согласно теории равновесного состояния Н.А.Цытовича, количество, состав и свойства воды, содержащейся в мерзлых грунтах, не остаются постоянными, а изменяются с изменением внешних воздействий, находясь в динамическом равновесии с последними. При понижении температуры увеличивается количество замерзшей воды, повышается прочность грунта и увеличивается содержание включений льда. Количество незамерзшей воды при одинаковых температурах всегда значительно больше в глинах, чем в песках; этим, наряду с жесткостью скелета, может быть объяснена повышенная прочность мерзлых песков против мерзлых глин. Чем выше дисперсность грунтов, чем она плотнее, тем длительнее протекает процесс замерзания воды.

Миграция влаги происходит за счет следующих особенностей развития процесса замерзания. Во-первых, в связи с уменьшением объема твердого вещества минеральных частиц при понижении температуры образуются новые трещины и капиллярные ходы и увеличивается капиллярный подсос влаги. Во-вторых, при образовании в порах грунта кристаллов льда происходит подсос влаги к растущим кристаллам, подобно подсосу растворенных солей при росте кристаллов в пересыщенных растворах. В-третьих, происходит движение водяных паров от мест с большим давлением к местам с меньшим давлением, т.е. по направлению к области промерзания.

Основную роль в миграции воды в тонкодисперсных водонасыщенных грунтах играет движение пленочной воды, движущейся под влиянием молекулярных сил в сторону промерзания грунта для пополнения толщины частично замерзших гидратных оболочек (рис.2.34).

Рис.2.34. Схема миграции пленочной влаги при промерзании грунта

1 – твердая частица;

2 – лед;

3 – пленочная влага;

4 – свободная вода;

5 – зона питания;

6 – зона промерзания

Максимальная всасывающая способность характерна для глин, а максимальное накопление влаги – для промерзших пылеватых супесей и суглинков, которые, кроме того, обладают еще и сравнительно высокой всасывающей способностью. В крупнозернистых грунтах вместо подсоса происходит отжатие влаги растущими кристаллами льда при весьма незначительной величине всасывания. Это явление носит название “поршневого эффекта”. На практике это свойство крупнозернистых грунтов используют при устройстве так называемых противопучинистых прослоек, преграждающих путь движущейся влаге.

Льдовыделение – образование прослоек, линз и кристаллов льда – происходит в грунтах, обладающих свойством максимального накопления влаги, при возможности высокого их водонасыщения.

В вечномерзлых грунтах эти льдистые включения достигают больших размеров. В сезонно-промерзающих грунтах толщина включений достигает иногда нескольких сантиметров.

При быстром промерзании грунта влага не успевает накапливаться в зоне промерзания и явления пучения и льдовыделения ослабевают. Соответственно вышеизложенному по степени пучинистости различают следующие виды грунтов:

1) непучинистые – скальные, крупнообломочные, песчаные крупнозернистые;

2) слабопучинистые – песчаные среднезернистые, глинистые, пылеватые и мелкозернистые песчаные при малой водонасыщенности и отсутствии возможности подсоса влаги;

3) пучинистые – глинистые, пылеватые, мелкозернистые при высоком водонасыщении или наличии условий для миграции влаги к области промерзания.

При нарушении природной структуры грунта от промерзания и значительного переувлажнения при оттаивании (местное – при таянии льдистых включений) необходимо предотвращать промерзание пучинистых грунтов оснований как в период строительства, так и в период эксплуатации сооружений. При влажности грунта, не превосходящей максимальной гигроскопической, и отдаленности источника питания зоны промерзания водой пучинистые деформации грунта ничтожны.

В благоприятствующих их развитию условиях пучинистые деформации (тонкозернистые грунты, длительный процесс промерзания, близкое расположение грунтовых вод от зоны промерзания) могут достигать больших величин и вызывать подъем на десятки сантиметров поверхности грунта и расположенных на грунте легких сооружений. Это необходимо учитывать при выборе глубины заложения фундаментов и решении конструкций подземных частей сооружений.

К пучинистым грунтам относятся грунты, у которых относительная деформация морозного пучения fh  0,01. Этот показатель определяется по формуле

, (2.70)

где h0f – высота образца мерзлого грунта, см; h0 – начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.

Мерзлый грунт является четырехкомпонентной системой и для оценки его физического состояния экспериментальным путем определяют четыре основные характеристики:

- плотность мерзлого грунта f ненарушенной структуры, равную отношению массы образца qq, находящегося в мерзлом состоянии, к его объему Vq:

; (2.71)

- плотность твердых частиц грунта s, определяемую с помощью пикнометра как для талых грунтов;

- cуммарную весовую влажность мерзлого грунта , зависящую от содержания в грунте воды и льда. Она равна отношению массы всех видов воды в грунте, испаряющейся при температуре 1050С, к массе твердых частиц;

- количество (весовое содержание) незамерзшей воды ww при температуре природного залегания грунта, определяемое по формуле

ww =kwwp, (2.72)

где kw – коэффициент, зависящий от числа пластичности и температуры грунта, wp – влажность грунта на границе раскатывания.

Суммарная льдистость мерзлого грунта (отношение содержащегося в грунте объема льда к объему мерзлого грунта) определяется по формуле

, (2.73)

а льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii – по формуле

, (2.74)

где – суммарная влажность мерзлого грунта; i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3; f – плотность мерзлого грунта, г/см3; ww – влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями.

Зная rf и находим плотность скелета грунта

(2.75)

и удельный вес мерзлого грунта

f= rfq , (2.76)

где q – ускорение свободного падения.

По данным компрессионных испытаний мерзлых грунтов с оттаиванием находим коэффициент просадочности образца грунта, содержащего включения льда,

, (2.77)

где hf и hfh – высота образца в мерзлом и талом состоянии при неизменном давлении.

Найдя несколько значений th при разных внешних давлениях, строят график (рис.2.35). Зависимость этого графика описывается выражением

, (2.78)

где Ath – коэффициент оттаивания грунта,  – коэффициент относительной сжимаемости при оттаивании. Зная эти коэффициенты, определяют осадку фундамента в процессе оттаивания грунта.

Рис.2.35. Зависимость th от внешнего давления

Рыхлые пески при динамическом воздействии дают резкие по величине просадки (рис.2.36).

Рис.2.36. Компрессионная кривая для рыхлых песков при вибрации

studfiles.net

Инженерно - геологическая характеристика мерзлых грунтов.

Мерзлые грунты –имеют криогенные структурные связи , т.е. цементом грунтов является лед. Их часто именуют «крио­генными» (криос —холод, лед). В состав класса входят практически все скальные, полускальные и связные грунты, находящиеся в условиях отрицательных температур. К этим трем группам добавляется группа ледяных грунтов в виде надземных и подземных льдов. Разновидности мерзлых грунтов оцениваются по льдистым (криогенным) структурам, засоленности, температурно-прочностным свойствам и др.

Мерзлые грунты в технической литературе. Мерзлое состояние фунтов, т. е. в условиях отрицательных температур, бывает временным и постоянным (веч­ным).

Временное мерзлое состояние. На территориях, где бывает зима с отрицательными температурами, фунты у поверхности земли промер­зают. Это так называемая «сезонная» мерзлота. Скальные фунты при этом получают отрицательную температуру, а дисперсные и техноген­ные замерзают за счет перехода в порах грунтов жидкой воды в твердое состояние (лед). В скальных фунтах 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 фунты 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 фунтов при переходе от положительной к отрица­тельной температуре практически мало меняются.

В весеннее время года лед в фунтах 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 фундаментов сооружений.

В строительстве сезонное промерзание фунтов всегда учитывается, определяется глубина промерзания df, которая зависит от климата и литологических особенностей фунтов. Величина df колеблется от нескольких сантиметров до 2—3 м и определяется:

1. по карте СНиПа, где показывается среднее значение по каждой местности по расчетным формулам

2. по итогам многолетних наблюдений (более 10 лет) за глубиной промерзания в данной местности Искомое значение используют при проектировании зданий и сооружений

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

В России территорию вечномерзлых фунтов делят на три зоны: сплошную; с таликом; островную Сплошная мерзлота занимает крайний север Сибири, мощность мерзлой толщи сотни метров, температура фунтов минус 7—12 ° С.

Зона с таликами располагается южнее. Отдельные участки зоны представляют собой талые фунты; мощность мерзлых толш 20—60 м при температуре 0,2—2 «С.

Зона островной мерзлоты занимает территорию юга Сибири; мерз­лые фунты встречаются в виде отдельных участков; мощность толщ 10—30 м; температура от 0 до —0,3 «С

Вечномерзлая толща по вертикали разделяется на две части: 1) дея­тельный слой; 2) собственно мерзлая толща.

Деятельный слой— это верхняя часть толщи вечной мерзлоты, которая в летний период оттаивает и замерзает зимой, т. е. в опреде­ленной мере это сезонная мерзлота. Мощность этого слоя зависит от климата и диалогического состава грунтов и колеблется от 0,3 до 4 м. На Севере мощность минимальная, на Юге — наибольшая. В одном и том же месте в торфе или глине мощность слоя может быть 0,2—1 м, в то же время как в песках и гравии, имеющих открытые поры, 2—4 м.

Деятельные слои бывают двух видов: сливающиеся и несливающиеся. В первом случае деятельный слой в зимнее время полностью промерзает и сливается с вечной мерзлотой на которой лежит. При несливающимся деятельном слое между ними в вечномерзлой толщи остается слой незамерзшего грунта. ( рис )

Для решения инженерных задач важно знать мощность деятель­ного слоя. Эту мощность можно определить: а) при инженерно-геологических изысканиях;

б) по многолетним (более 10 лет) наблюдениям за данным районом;

в) расчетным способом, при котором учитывается тепловое влияние будущего здания или сооружения.

В деятельном слое располагается надмерзлотная вода (грунтовая), залегающая на вечной мерзлоте, как на водоупоре. Возведение различных сооружений в области вечной мерзлоты во многом зависит от характера деятельного слоя — мощности, физических и физико-меха­нических характеристик грунтов, поведения надмерзлой воды. С этим слоем связаны земляные работы и многие негативные процессы, приводящие к деформации объектов.

Вечномерзлая толща по своему строению бывает двух видов: 1) неп­рерывная, т. е. в виде сплошного массива из мерзлого грунта; 2) слоис­тая — в виде чередования мерзлых слоев со слоями (прослоями) талых грунтов или чистого льда. Наличие талых грунтов связано с циркуля­цией межмерзлотных (межпластовых) напорных подземных вод. В долинах рек Лены, Енисея и других мерзлота отсутствует. Это объяс­няется притоком тепла от речных вод. В южной зоне мерзлота посте­пенно оттаивает за счет теплого климата и в настоящее время сохраняется только на отдельных участках («островная» мерзлота). В мерзлых толщах очень часто содержится чистый лед (слои, прослои, линзы). Наибольшие мощности льда (до 20 м) отмечены на севере Сибири. Такой лед называется «погребенным».

В вечной мерзлоте присутствуют все виды грунтов. Грунты скаль­ного класса занимают незначительное место. Основную массу мерзлых толщ составляют дисперсные грунты (супеси, суглинки, глины, пески и т. По физическому состоянию вечномерзлые грунты разделяют на три вида:

1. твердомерзлые - сцементированный песок, который ведет себя как скальный грунт;

2. пластичномерзлые - сцементированные льдом глинистые грунты, которые содержат так же жидкую воду и могут сжиматься под нагрузкой

3. сыпучемерзлые - в виде песка, гравия, в которых обломки и частицы не сцементированы льдом и грунты находятся в рыхлом состоянии

Физико-механические свойства мерзлых грунтов существенно за­висят от характера распределения в них льда и формы льда. Это обуславливает три текстуры мерзлых толщ:

1. массивная —лед в грунте распределен равномерно;

2.слоистая—лед кроме кристаллов присутствует в виде слоев {про­слоев, линз ) 3.сетчатая ---слои и прослои льда пересекаются в разных направлениях Грунты с сетчатой текстурой при оттаивании дают наибольшую осадку, чаще всего это водонасыщенные торфяные грунты. Наименьшую дают грунты с массивной текстурой..

Для вечномерзлых территорий характерен ряд криогенных процессов — морозное пучение, бугры пучения, термокарст, солифлюкция и наледи.

Морозное пучение проявляется зимой в виде локальных поднятий дорожных одежд (на 0,2—0,5) в силу промерзания деятельного слоя. Весной грунт оттаивает и на месте пучения образуется яма.

Бугры пучения образуются в результате подъема промороженного деятельного слоя за счет давления снизу межпластовых напорных подземных вод. Бугор растет несколько лет и достигает больших размеров по высоте и ширине. После оттаивания бугров образуются небольшие западины или даже озера.

Термокарст представляет собой процесс вытаивания льда в мерзлой толще за счет поступления тепла с поверхности земли. В результате поверхность земли начинает проседать, а иногда просто образует провалы.

Солифлюкация — оплывание оттаивающих в летнее время грунтов, которые залегают на обогреваемых солнцем склонах рельефа (с укло­ном 7—10). Оплывание происходит по мерзлым грунтам. При этом льдонасыщенные дисперсные грунты утрачивают структурные связи и переходят в вязкопластичное состояние.

Наледи представляют собой образование льда за счет прорыва на поверхность земли надмерзлотных (грунтовых) вод или выхода речных вод на свой ледяной покров. Вода заливает подвалы и здания разру­шаются.

Возведение и эксплуатация объектов на территории вечной мерзлоты представляет собой сложную работу и осуществляется по специальным нормативам. При земляных работах прихо­дится разрабатывать вечную мерзлоту, как скальный грунт. Поэтому при этом стремятся не делать выемок. Деформация зданий и сооружений связаны с оттаиванием вечно-мерзлых грунтов. В целом строительство в районах вечномерзлых грунтов осуществляется по трем принципам:

-без учета мерзлого состояния мерзлых грунтов, например, при наличии скального основания

при сохранении мерзлого состояния грунтов на весь период эксплуатации объекта

- с предварительным (до строительства) оттаиванием мерзлых грунтов и последующим их укреплением или заменой на другие грунты, например глинистые или щебеночные

Выбор варианта или их комплексное применение зависит от гео­логии строительной площадки, состава и состояния мерзлых грунтов, технических возможностей строительной организации Эксплуатация зданий и сооружений в районах вечной мерзлоты требует непрерывного контроля за состоянием грунтов оснований, постоянных профилактических и ремонтно-восстановительных работ.

Строительство на вечномерзлых грунтах : а -на скальном основании; б-с сохранением мерзлоты; в- с заменой мерзлого грунта на гравий; 1- деятельный слой 2-вечная мерзлота; 3-гравий 4- здания

studfiles.net

2.9.2 Мерзлые грунты

Мерзлыми называются грунты, в порах которых хотя бы часть воды превратилась в лед.

Значение изучения свойств мерзлых грунтов определяется не только тем обстоятельством, что более 50% территории России занимает вечная мерзлота, но и особенностями сезонного промерзания грунтов почти по всей территории. К вечномерзлым грунтам относятся грунты, находящиеся в мерзлом состоянии в течение многих лет и даже столетий.

Физико-механические свойства грунтов при замерзании и оттаивании подвергаются существенным изменениям.

Вода, превращаясь в лед, цементирует частицы грунта, придавая ему структурную связанность, повышенные механические свойства, водонепроницаемость. При замерзании грунтов, особенно зернистых, пылеватых, водонасыщенных, происходит увеличение объема грунта. Перемещение влаги вверх из нижних слоев, образование линз из льда приводит к пучению грунта.

Мерзлые и вечномерзлые грунты могут иметь слитную, слоистую и ячеистую (сетчатую) морозную текстуру (рис.2.32).

Рис.2.32. Морозные текстуры грунта: а – слитная; б – слоистая;

в – ячеистая (сетчатая)

Слитная текстура характерна для крупнообломочных, гравелистых грунтов и всех песков, кроме пылеватых.

Слоистая морозная текстура характерна для пылеватых глинистых грунтов и пылеватых песков. Эта текстура образуется при промерзании сильно увлажненных грунтов и при миграции воды из нижних водоносных горизонтов.

Ячеистая (сетчатая) морозная текстура образуется при промерзании пылевато-глинистых грунтов, находящихся в сильно увлажненном состоянии, и при свободном подтоке воды.

При оттаивании мерзлый грунт, как правило, оказывается перенасыщенным водой, лишенным природных связей между отдельными частицами, при таянии обращается в жидкую грязь, лишенную первоначальных механических свойств, и дает под нагрузкой просадку (рис.2.33).

Для пояснения вышеуказанного явления миграции следует рассмотреть особенности свойств воды в мерзлых грунтах. Как показали исследования коллектива ученых под руководством члена-корреспондента АН СССР Н.А.Цытовича, вода в мерзлых грунтах может содержаться в трех состояниях (фазах) - твердом, жидком и парообразном.

Лед в виде твердого вещества заполняет поры, и, кроме того, образует в ослабленных участках грунта льдистые включения – кристаллы, линзы, прослойки.

Пар заполняет поры и трещины грунта, свободные от воды.

Жидкая вода сохраняется в грунте в связи с пониженной температурой замерзания гидратных оболочек. Содержащаяся в тонкозернистых грунтах вода замерзает постепенно: сначала свободная, затем, по мере понижения температуры, рыхлосвязанная, и, наконец, при значительном понижении температуры, прочносвязанная. Свободная вода в грунте замерзает при температуре ниже нуля, иногда при -10…-1,50С. Это объясняется значительной минерализацией или понижением температуры замерзания воды в капиллярах. Связная вода может замерзать при весьма низких температурах и, как показали исследования Н.А.Цытовича, в глинистых грунтах всегда содержится некоторое количество прочносвязанной воды, не замерзающей ни при каких практически доступных отрицательных температурах.

Согласно теории равновесного состояния Н.А.Цытовича, количество, состав и свойства воды, содержащейся в мерзлых грунтах, не остаются постоянными, а изменяются с изменением внешних воздействий, находясь в динамическом равновесии с последними. При понижении температуры увеличивается количество замерзшей воды, повышается прочность грунта и увеличивается содержание включений льда. Количество незамерзшей воды при одинаковых температурах всегда значительно больше в глинах, чем в песках; этим, наряду с жесткостью скелета, может быть объяснена повышенная прочность мерзлых песков против мерзлых глин. Чем выше дисперсность грунтов, чем она плотнее, тем длительнее протекает процесс замерзания воды.

Миграция влаги происходит за счет следующих особенностей развития процесса замерзания. Во-первых, в связи с уменьшением объема твердого вещества минеральных частиц при понижении температуры образуются новые трещины и капиллярные ходы и увеличивается капиллярный подсос влаги. Во-вторых, при образовании в порах грунта кристаллов льда происходит подсос влаги к растущим кристаллам, подобно подсосу растворенных солей при росте кристаллов в пересыщенных растворах. В-третьих, происходит движение водяных паров от мест с большим давлением к местам с меньшим давлением, т.е. по направлению к области промерзания.

Основную роль в миграции воды в тонкодисперсных водонасыщенных грунтах играет движение пленочной воды, движущейся под влиянием молекулярных сил в сторону промерзания грунта для пополнения толщины частично замерзших гидратных оболочек (рис.2.34).

Рис.2.34. Схема миграции пленочной влаги при промерзании грунта

1 – твердая частица;

2 – лед;

3 – пленочная влага;

4 – свободная вода;

5 – зона питания;

6 – зона промерзания

Максимальная всасывающая способность характерна для глин, а максимальное накопление влаги – для промерзших пылеватых супесей и суглинков, которые, кроме того, обладают еще и сравнительно высокой всасывающей способностью. В крупнозернистых грунтах вместо подсоса происходит отжатие влаги растущими кристаллами льда при весьма незначительной величине всасывания. Это явление носит название “поршневого эффекта”. На практике это свойство крупнозернистых грунтов используют при устройстве так называемых противопучинистых прослоек, преграждающих путь движущейся влаге.

Льдовыделение – образование прослоек, линз и кристаллов льда – происходит в грунтах, обладающих свойством максимального накопления влаги, при возможности высокого их водонасыщения.

В вечномерзлых грунтах эти льдистые включения достигают больших размеров. В сезонно-промерзающих грунтах толщина включений достигает иногда нескольких сантиметров.

При быстром промерзании грунта влага не успевает накапливаться в зоне промерзания и явления пучения и льдовыделения ослабевают. Соответственно вышеизложенному по степени пучинистости различают следующие виды грунтов:

1) непучинистые – скальные, крупнообломочные, песчаные крупнозернистые;

2) слабопучинистые – песчаные среднезернистые, глинистые, пылеватые и мелкозернистые песчаные при малой водонасыщенности и отсутствии возможности подсоса влаги;

3) пучинистые – глинистые, пылеватые, мелкозернистые при высоком водонасыщении или наличии условий для миграции влаги к области промерзания.

При нарушении природной структуры грунта от промерзания и значительного переувлажнения при оттаивании (местное – при таянии льдистых включений) необходимо предотвращать промерзание пучинистых грунтов оснований как в период строительства, так и в период эксплуатации сооружений. При влажности грунта, не превосходящей максимальной гигроскопической, и отдаленности источника питания зоны промерзания водой пучинистые деформации грунта ничтожны.

В благоприятствующих их развитию условиях пучинистые деформации (тонкозернистые грунты, длительный процесс промерзания, близкое расположение грунтовых вод от зоны промерзания) могут достигать больших величин и вызывать подъем на десятки сантиметров поверхности грунта и расположенных на грунте легких сооружений. Это необходимо учитывать при выборе глубины заложения фундаментов и решении конструкций подземных частей сооружений.

К пучинистым грунтам относятся грунты, у которых относительная деформация морозного пучения fh  0,01. Этот показатель определяется по формуле

, (2.70)

где h0f – высота образца мерзлого грунта, см; h0 – начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.

Мерзлый грунт является четырехкомпонентной системой и для оценки его физического состояния экспериментальным путем определяют четыре основные характеристики:

- плотность мерзлого грунта f ненарушенной структуры, равную отношению массы образца qq, находящегося в мерзлом состоянии, к его объему Vq:

; (2.71)

- плотность твердых частиц грунта s, определяемую с помощью пикнометра как для талых грунтов;

- cуммарную весовую влажность мерзлого грунта , зависящую от содержания в грунте воды и льда. Она равна отношению массы всех видов воды в грунте, испаряющейся при температуре 1050С, к массе твердых частиц;

- количество (весовое содержание) незамерзшей воды ww при температуре природного залегания грунта, определяемое по формуле

ww =kwwp, (2.72)

где kw – коэффициент, зависящий от числа пластичности и температуры грунта, wp – влажность грунта на границе раскатывания.

Зная четыре основные характеристики грунта f, s, и ww, можно вычислить такие необходимые при расчетах характеристики, как суммарная льдистость и льдистость мерзлого грунта за счет ледяных включений.

Суммарная льдистость мерзлого грунта (отношение содержащегося в грунте объема льда к объему мерзлого грунта) определяется по формуле

, (2.73)

а льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii – по формуле

, (2.74)

где – суммарная влажность мерзлого грунта; i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3; f – плотность мерзлого грунта, г/см3; ww – влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями.

Зная rf и находим плотность скелета грунта

(2.75)

и удельный вес мерзлого грунта

f= rfq , (2.76)

где q – ускорение свободного падения.

По данным компрессионных испытаний мерзлых грунтов с оттаиванием находим коэффициент просадочности образца грунта, содержащего включения льда,

, (2.77)

где hf и hfh – высота образца в мерзлом и талом состоянии при неизменном давлении.

Найдя несколько значений th при разных внешних давлениях, строят график (рис.2.35). Зависимость этого графика описывается выражением

, (2.78)

где Ath – коэффициент оттаивания грунта,  – коэффициент относительной сжимаемости при оттаивании. Зная эти коэффициенты, определяют осадку фундамента в процессе оттаивания грунта.

Рис.2.35. Зависимость th от внешнего давления

Рыхлые пески при динамическом воздействии дают резкие по величине просадки (рис.2.36).

Рис.2.36. Компрессионная кривая для рыхлых песков при вибрации

studfiles.net

Мерзлые грунты

Таблица 2

Нормы времени и расценки на измерители, указанные в таблице

§ Е2-1-58. Засыпка грунтом траншей, пазух котлованов и ям

Указания по применению норм

Нормы предусматривают засыпку траншей, пазух котлованов и ям ранее выброшенным грунтом, расположенным от бровки в пределах одной перекидки.

Засыпка производится слоями с разбивкой комьев грунта. Толщина слоя зависит от необходимой (заданной) степени уплотнения грунта, которое достигается трамбованием его. Для лучшего уплотнения грунт поливают водой.

Состав работ

При немерзлом грунте

1. Засыпка ранее выброшенным грунтом с разбивкой комьев. 2. Трамбование грунта ручной трамбовкой. 3. Поливка водой при необходимости.

При мерзлом грунте

1. Засыпка разрыхленным грунтом с разбивкой комьев. 2. Трамбование грунта ручной трамбовкой.

Состав звена

Мерзлые грунты

Таблица 1

Нормы времени и расценки на 1 м3 грунта по обмеру в засыпке

Немерзлые грунты

Таблица 2

Нормы времени и расценки на 1 м3 грунта по обмеру в засыпке

studfiles.net

Пластично-мерзлый грунт - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пластично-мерзлый грунт

Cтраница 1

Пластично-мерзлые грунты слабо сцементированы льдом, обладают вязкими свойствами и ( Способны сжиматься под нагрузкой.  [1]

В пластично-мерзлом грунте свая рассматривается как стержень в линейно-деформируемой среде, характеризующейся коэффициентом постели, прямо пропорциональным глубине расположения расчетного сечения сваи.  [2]

Для погружения железобетонных свай в пластично-мерзлые грунты разработан трубчатый дизель-молот СП-41ХЛ ( С-996 ХЛ) в северном исполнении. Основные детали этого молота, подвергающиеся ударным нагрузкам ( поршень и шабот), изготовлены из легированной стали с соответствующей термообработкой; сталь имеет повышенную ударную вязкость при отрицательной температуре. Сварные швы рабочего цилиндра л направляющей трубы выполнены специальными электродами при постоянном токе и подвергнуты обжигу. Дизель-молот можно эксплуатировать при температуре окружающего воздуха до - 55 С.  [3]

Для погружения железобетонных свай в пластично-мерзлые грунты разработан трубчатый дизель-молот СП-47ХЛ ( С-1047 ХЛ) в северном исполнении. Основные детали этого молота, подвергающиеся ударным нагрузкам ( поршень и шабот), изготовлены из легированной стали с соответствующей термообработкой; сталь имеет повышенную ударную вязкость при отрицательной температуре. Сварные швы рабочего цилиндра и направляющей трубы выполнены специальными электродами при постоянном токе и подвергнуты обжигу. Дизель-молот можно эксплуатировать при температуре окружающего воздуха до - 55 С.  [4]

Для погружения железобетонных свай в пластично-мерзлые грунты разработан трубчатый дизель-молот СП-48ХЛ ( О1048ХЛ) в северном исполнении. Основные детали этого молота, подвергающиеся ударным нагрузкам ( поршень, шабот), изготовлены из легированной стали с соответствующей термообработкой; сталь имеет повышенную ударную вязкость при отрицательной температуре. Дизель-молот можно эксплуатировать при температуре окружающего воздуха до - 55 С.  [5]

При разработке слоистых горных пород и вялых пластично-мерзлых грунтов, а также при рыхлении корки мерзлого грунта на зубья рабочих органов устанавливают уши-рители.  [7]

Причиной осадки фундаментов также является низкая несущая способность пластично-мерзлых грунтов, а в некоторых случаях и талых за счет воздействия динамических нагрузок от вибрирующих агрегатов.  [8]

При твердомерзлых грунтах диаметр скважин назначают больше размеров сечения свай, в пластично-мерзлых грунтах - меньше. По головкам свай выполняют железобетонный ленточный ростверк. Чтобы сохранить грунт в вечномерзлом состоянии, устраивают проветриваемое подполье.  [9]

В случае ( высокотемпературных ( пластично-мерзлых) грунтов применяется метод непосредственной забивки железобетонных свай в вечномерзлый грунт с помощью дизель-молотов, вибропогружателей и вибромолотов. Полевые испытания свай, забитых непосредственно в пластично-мерзлые грунты Воркутинского района, произведенные В. Н. Ерошенко, показали, что несущая способность забивных висячих свай примерно в два раза больше, чем рассчитанная по нормативным данным СНиПа для этого же вида грунтов.  [11]

Недостаточная информация о свойствах грунтов для ра работ-ки оптимальных решений фундаментов объясняется объективными причинами. Например, исследоватз свойства таких грунтов, как песчаные, связные текучей и текуче-пластичной консистенции, пластично-мерзлые грунты, в лабораторных условиях невозможно, потому что нельзя отобрать образцы этих грунтов без нарушения их природной структуры, полевые же испытания требуют больших затрат средств, а главное - времени.  [12]

Деформации уплотнения мерзлых грунтов будут определяющими при расчете по предельным деформациям фундаментов, возводимых на высокотемпературных мерзлых грунтах при сохранении их отрицательной температуры, точно так же, как и деформации затухающей ползучести мерзлых грунтов. Без знания деформаций уплотнения и затухающей ползучести не могут быть рационально запроектированы фундаменты сооружений, возводимых на пластично-мерзлых грунтах при сохранении их отрицательной температуры, особенно, если температура вечномерзлых грунтов в период эксплуатации сооружений будет равна или выше границы значительных ( интенсивных) фазовых переходов воды в лед.  [13]

В настоящее время в связи со - строительством в Восточной Сибири крупных гидроузлов, основные и наиболее мощные из которых сосредоточены на территории Сибирской ллатформы, постоянной электроэнергией обеспечены почти все промышленные районы региона. Эти линии проходят по районам с весьма разнообразными геокриологическими условиями. Обычно используются унифицированные конструкции опор, но, учитывая спе - цифику условий Крайнего Севера, в отдельных случаях вносятся существенные изменения. На линиях электропередачи от Хантайской ГЭС впервые на многолетне-мерзлых грунтах были применены металлические опоры. Фундаменты под такие опоры отличаются большим разнообразием, но наиболее широко используются свайные железобетонные фундаменты. Практика показала, что наиболее надежным способом закрепления опор является вмораживание свай в вечномерзлую толщу. Такой способ оказывается наиболее эффективным на участках распространения пластично-мерзлых грунтов, где развиваются наибольшие силы пучения. Для сохранения температурного режима грунтов основания фундаментов опор ЛЭП и предотвращения проявления процессов пучения применяются различные мероприятия: теплоизолирующий слой, снегозадержание, соответствующая планировка участка, мероприятия по регулированию поверхностного стока, в определенных случаях специальные конструктивные меры.  [14]

Страницы:      1

www.ngpedia.ru

МЕРЗЛЫЕ ДИСПЕРСНЫЕ ЛЕДОМИНЕРАЛЬНЫЕ – ОРГАНОЛЕДЯНЫЕ ГРУНТЫ

Подразделение, распространение и состав.

К ледоминеральным мерзлым грун­там относятся малольдистые и льдистые песчано-глинистые и крупнообло­мочные грунты, в которых суммарное содержание льда составляет менее 40%. Этому содержанию льда в глинах соответствует влажность меньше нижнего предела пластичности. К минерально-ледяным мерзлым грунтамотносятся силь­нольдистые и очень сильнольдистые грунты, в которых содержание льда составляет более 40%. В глинах этому содержанию льда соответствует влажность выше нижнего предела пластичности.

Эти грунты распространены по всему району криолитозоны. Они представлены син-, эпи- и диакриогенными образованиями и наиболее широко развиты в пределах молодых плат­форм, в северных областях древних платформ. В горно-складчатых районах они в основном приурочены к речным долинам и склонам горных сооружений.

Для этих грунтов помимо гранулометрического состава важнейши­ми показателями, определяющими их свойства являются: 1) температура грунтов на тер­ритории России изменяется от 0° до —15...— 18°С (особенно на подошве слоя годовых нулевых амплитуд), поскольку определяет количество незамерзшей воды; 2) суммарная льдистость (влажность) грунтов.

Самые высокие значения влажности свойственны синкриогенным тонкодисперсным отложениям (пылеватые пески до 40—50%, супеси и суглинки до 80—100%). Самые низкие значения эпикриогенным плотным суглинкам и глинам с грубообломочным материа­лом и крупным пескам. Аналогично распределяется в этих грунтах и льдистость.

Среди дисперсных минерально-ледяных многолетнемерзлых грунтов свой­ствами и строением принципиально отличаются глинистые и песчаные многолетнемерзлые грунты. Промежуточными свойствами характеризуются многолетнемерзлые суглинки и супеси.

Среди дисперсных ледоминеральных и минерально-ледяных многолетнемерзлых грунтов в прибрежных районах Российской Арктики широко распрост­ранены засоленные грунты. Это связано с син- и эпигенетическим промерзанием морских и других слаболитифицированных отложений, насыщенных первичными или метаморфизованными морскими водами, реже водами континентального про­исхождения.

Засоленность мерзлых грунтов находится преимущественно в пределах 0,05—2% и по составу относится к морскому типу засоления; сезонноталый слой, как правило, не засолен. Кровля многолетнемерзлых пород обычно отличает­ся меньшей засоленностью, чем мерзлые грунты на глубине 5—10 м.

Особенности состава, строения и свойств засоленных мерзлых пород Арк­тического побережья значительно отличаются от других мерзлых пород по ряду характеристик. Строение засоленных грунтов, в частности, отличается чередованием слоев льдистых мерзлых грунтов и находящихся в охлажденном состоянии талых засоленных грунтовых прослоев с разными физическими и физико-механическими свойствами.

Криогенное строение грунтов.

В отличие от скальных мерзлых для дисперсных мерзлых грунтов наиболее характерны слоистые и сетчатые криогенные тексту­ры; в них очень редко встречаются жильные льды, здесь обычны повторно-жильные ледяные залежи. В эпикриогенных массивах льдистость обычно меньше, чем в синкриогенных. Но при близком залегании водоносных горизонтов и в эпикриогенных грунтах может содержаться значительное количество текстурообразующего льда и основными видами текстур являются толсто- и среднешлировые слоистые или сетчатые, а нередко здесь можно встретить залежи инъекционного и инъекционно-сегрегационного льда.

Там, где породы, например пески или суглинки промерзали в условиях аэрации, к моменту промерзания они бывают обезвожены, поэтому здесь чаще можно встретить массивные или редкослоистые тонкошлировые текстуры.

Криогенные текстуры, формирующиеся при эпигенетическом промерза­нии русловых или флювиогляциальных песчаных грунтов, обычно массивные с поровым или базальным льдом-цементом, а в галечниково-гравелистых грун­тах корковые, иногда базальные текстуры.

Криогенные текстуры и льдистость синкриогенныхгрунтов из-за наличия постоянного водоупора (мерзлого грунта снизу) существенно отличны от эпикриогенных. Синкриогенные грунты обычно характеризуются высокой (более 40%) или очень высокой (до 80—90%) льдистостью и равномерно-ритмичными криогенными текстурами. Это может быть и редкое чередование относительно мощных (высотой до 3—5 м) пачек, и частое чередование срав­нительно маломощных (высотой до 1—2 м) пачек со сходным или одинако­вым криогенным строением, перемежающихся с менее льдистыми слоями. Эти пачки являются результатом циклического прерывисто-повторяющегося режима осадконакопления. Солифлюкционным и делюви­альным синкриогенным грунтам часто свойственны элементарные линзовидные, сложные волнисто-поясковые или вогнуто-параллельно-слоистые криотекстуры.

Особый облик криогенному строению сингенетически промерзавших от­ложений придает наличие мощных залежей повторно-жильных льдов, часто многоярусных, вертикальной протяженностью до 40—55 м и шириной до 3— 3,5 м, увеличивающих льдосодержание синкриогенных пород до 85—90%.

Криогенные текстуры, формирующиеся при диагенетическом промерза­нии, напрямую связаны с субаквальным промерзанием отложений. Их характер связан с рельефом дна водоема и направлением фронта промерзания. Поэтому здесь нередко можно встретить вогнуто-слоистые, ромбовидные сетчатые, косоугольные, конусо-линзовидные и косослоистые текстуры. При возможности интенсивного отто­ка влаги (так как нет подстилающих мерзлых пород), особенно в песчаных и супесчаных фунтах, формируются слабольдистые диакриогенные грунты с редкими ледяными шлирами.

Свойства грунтов.

Плотность твердых частиц ледоминеральных и минераль­но-ледяных грунтов аналогична таким же по составу талым и немерзлым раз­ностям. Плотность грунта и плотность скелета грунта у первых колеблется в большом интервале, причем по значениям они ниже по сравнению с аналогичными по составу немерзлыми грунтами. Например, плотность мерзлых песков Гыданского полуострова наиболее часто составляет 1,9—2,0 г/см3, в то время как плотность скелета чаще всего 1,40—1,70 г/см3. Пористость песков наиболее часто 35—45%. Плотность мёрзлых глинистых лагунно-морских грунтов того же рай­она изменяется в пределах 1,22—2,08 г/см3, а плотность скелета — от 0,58 до 1,63 г/см3. Пористость их 40—60% и более. Ее величина уменьшается в ряду от супесей к глинам тяжелым.

Коэффициент пористости немерзлых глинистых и песчаных дисперсных грунтов редко превышает 1. В мерзлых же фунтах того же состава он часто выше этой величины, а в минерально-ледяных дисперсных фунтах может достигать 3—3,5 и более (Ершов и др., 1987).

Состояние и свойства мерзлых грунтов во многом определяются их темпе­ратурой. В практике инженерных изысканий обычно выделяют твердомерз- лое, пластично-мерзлое и сыпучемерзлое состояние фунтов.

Наличие солей в мерзлых грунтах, в частности фунтах морского генезиса, также сказывается на их состоянии.

Физико-механические свойства ледоминеральных и минерально-ледяных грунтов существенным образом зависят от их состава, пористости и темпера­туры. Модуль упругости этих образований изменяется в диапазоне 300— 30000 МПа, что существенно выше величины подобного показателя для та­лых и немерзлых дисперсных и многих разностей выветрелых скальных грун­тов.

Коэффициент Пуассона мерзлых песчано-глинистых грунтов изменяется от 0,13 до 0,45 (Н.А.Цытович, 1973). При понижении температуры грунтов коэффициент понижается, а при повышении увеличивается и стремится к максимальному значению 0,5, как у идеальных пластовых жил.

Модуль общей деформации мерзлых песчано-глинистых грунтов обычно составляет десятки и первые сотни мегапаскалей. Он возрастает при снижении температуры мерзлых грунтов, уменьшении значений и вре­мени действия нагрузки и т.д.

Сжимаемость ледоминеральных и минерально-ледяных грунтов обусловлена деформируемостью и перемещениями всех компонентов: твердых мине­ральных, органоминеральных и органических частиц и льда, жидкой незамерзшей воды и газообразной. Сжимаемость возрастает в ряду пески — супе­си — суглинки − глины, что объясняется последовательным увеличением количества незамерзшей воды в этих мерзлых грунтах.

Засоленность мерзлых фунтов резко увеличивает их сжимаемость. Увеличение содержания незамерзшей воды происходит за счет уменьшения доли льда, что приближает такие мерзлые грунты по свойствам к талым.

Наличие ледяных прослоек в мерзлом фунте существенно сказывается на величине осадок и их развитии во времени. Если ледяные прослойки находят­ся вблизи подошвы штампа, то вначале происходит их изгиб, а затем при больших нагрузках прослойки прорезаются уплотненным фунтовым ядром. Поскольку лед является вязкой средой, то осадка штампа при прорезании ледяной прослойки резко возрастает, уменьшаясь лишь после того как про­слойка будет прорезана и ядро «упрется» в минеральный грунт. Если же ледяные прослойки расположены на большом расстоянии от подошвы штампа, то их влияние суще­ственно уменьшается. Поэтому при устройстве фундамента с близким залеганием ледяных прослоек или непосредственно на подземном льду следует под подошвой фундамента укладывать защитный слой из про­мороженного грунта.

Прочность ледоминеральных и минерально-ледяных грунтов, как и дру­гие физико-механические свойства, сильно зависит от их температуры: в большинстве случаев она возрастает с понижением температуры (рис. 1, Приложение 1). Это обусловлено тем, что с понижением температуры уменьшает­ся количество незамерзшей воды и одновременно увеличивается количество приконтактного льда, усиливается льдоцементационное сцепление и упроч­няется сам лед.

При уменьшении дисперсности в ряду глина—песок прочность мерзлых пород увеличивается. Однако такое соотношение прослеживается лишь до определенной температуры. Так, при температуре —50°С и ниже прочность мерзлой глины стала превышать прочность мерзлого песка (Ершов, 2002).

Существенное влияние на сопротивление сдвигу оказывает криогенное строение мерзлых грунтов. При высоких отрицательных температурах мерзлый грунт с большим количеством незамерзшей воды в случае массив­ной криогенной текстуры характеризуется, по Э.Д.Ершову, меньшими вели­чинами сопротивления быстрому сдвигу, сцепления и трения, чем в случае сетчатой криогенной текстуры, для которой с ростом толщины шлиров льда прочность грунта возрастает, если плоскость сдвига расположена перпенди­кулярно к ее слоистости. При этом сопротивление сдвигу грунта со слоистой криогенной текстурой тем больше, чем больше площадь сдвига проходит че­рез лед.

Прочность мерзлых грунтов в большей степени зависит от времени воз­действия на них нагрузки, снижаясь по мере его увеличения. Так, при t=-100C максимальное сопротивление сдвигу мерзлого глинистого грунта было равно 1,8 МПа, а длительная прочность — 0,68 МПа, т.е. уменьшилось почти в три раза. Понижение сопротивления сдвигу в этом случае происходит главным образом за счет сил сцепления мерзлой породы и частично — угла внутреннего трения. Прочность понижается до некоторого предельного значения, так называемого предела длительной прочности (Ершов, 2002).

Сопротивление ледоминеральных мерзлых песчано-глинистых фунтов одноосному сжатию и разрыву в целом подчиняется описанным закономер­ностям (рис. 19.18). При увеличении суммарной влажности до величин, превышающих величину полного водонасьпцения таких же по составу немерзлых грунтов, сопротивление одноосному сжатию для всех мерзлых грунтов возра­стает, а при полном их льдозаполнении и распучивании льдом, как правило, уменьшается. Характер зависимости сопротивления разрыву мерзлых фунтов от величины суммарной влажности при низких температурах (от —10 до -55°С), подробно исследованный Е.П.Шушериной, принципиально одинаков для всех видов мерзлых грунтов: при неполном влагонасыщении и рыхлом сложении сопротивление разрыву возрастает, что обусловлено появлением льдоцементационного сцепления. При полном же льдонасьпцении и криогенном распу­чивании сопротивление мерзлого грунта уменьшается, стремясь к сопротив­лению разрыву льда.

Засоление мерзлых грунтов существенно снижает их прочность. Это объяс­няется тем, что увеличение концетрации растворенных солей вызывает (при постоянной температуре) соответствующее увеличение незамерзшей воды и уменьшение содержания льда в мерзлом грунте. Кроме того, от концентрации порового раствора зависят структура и прочность образовавшегося льда.

Величина сцепления, получаемая в ходе определения сопротивления мер­злых грунтов сдвигу, была использована А.М.Фишем и Р.В.Максимяк для подразделения мерзлых грунтов на четыре группы — очень прочные (I), проч­ные (II), средней прочности (III) и малопрочные (IV)- Принадлежность грун­тов разного гранулометрического состава, льдистости и температуры к этим группам охарактеризована в табл. 1.(Приложение 2)

Для засоленных грунтов значения величин сопротивления нормальному давлению существенно ниже.

Совместный анализ экспериментальных реологических кривых для талых и мерзлых грунтов, проведенный Л.Т.Роман, показал, что независимо от со­стояния грунтов (талое или мерзлое), гранулометрического и минерального состава, а для мерзлых грунтов — независимо от температуры, льдистости, вида криогенной текстуры, зависимость между скоростью течения и напря­жением имеет общий характер — реологические кривые мерзлых фунтов ана­логичны таковым для твердого тела, с четким прослеживанием критических значений напряжения. С увеличением льдистости при неполном заполнении пор вязкость породы повышается и достигает максимальной ве­личины при степени влажности 0,8—0,9. Далее вязкость снижается по мере увеличения льдистости и стремится к вязкости льда.

Для грунтов с массивной криогенной текстурой щведовский предел теку­чести при прочих равных условиях оказывается больше, а граница практически неразрушенной структуры ниже, чем для пород со слоистой криотекстурой. Соответственно в первом случае нижний участок реологической кривой течения развит в меньшей степени, чем во втором случае, в котором отмеча­ется более резкий характер перегиба на реологической кривой у пород с мас­сивной криогенной текстурой.

Значительные изменения вязкости грунта происходят при замерзании и понижении температуры грунтов. Появление льда приводит к увеличению вязкости в 100—1000 раз и более. Это вызвано общим упрочнением породы в результате формирования льдоцементационных связей. Радикальные измене­ния при этом отмечаются и в характере реологических кривых. В интервале отрицательных температур реологическая кривая приобретает характерный изгиб, возрастают абсолютные значения коэффициентов вязкости и одновре­менно происходит общее увеличение области развития вязкопластического течения для данного диапазона скоростей деформации, т.е. реологические кривые как бы растягиваются. Что же касается чистого льда, то для него рео­логическая кривая получается еще более вытянутой.

Массивы ледоминеральных и минерально-ледяных многолетнемерзлых грунтов благодаря наличию в них льдоцементных связей при сохранении от­рицательной температуры являются достаточно прочными и устойчивыми природными образованиями. Однако при повышении и понижении их темпе­ратуры (даже в области отрицательных температур) происходят существенные изменения свойств грунтов, а при оттаивании порового льда структур­ные льдоцементные связи разрушаются и возникают значительные деформа­ции. Для маловлажных (слабольдистых) массивов мерзлых фунтов оттаива­ние порового льда, разрушающего льдоцементные связи между частицами, уменьшает устойчивость структуры значительно увеличивает сжимаемость и водопроницаемость оттаявших массивов и во много раз снижает их прочность. При оттаивании же льдистых и сильнольдистых грунтов наблюдается лавин­ное разрушение их структуры, скачкообразное изменение пористости, воз­никают местные просадки (в местах локального оттаивания), часто сопро­вождающиеся выдавливанием разжиженных масс оттаивающего грунта в сто­роны от нагруженной поверхности, например из-пол фундаментов сооружений.

В качестве одной из характеристик деформационных свойств грунтов при оттаивании (обычно называемой в геокриологии просадочностью) при-

нята относительная осадка мерзлого фунта при переходе его в оттаявшее сос-

тоя­ние, и рассчитывается по формуле:

δ=∆hfh/hfn

где ∆hfh — осадка при оттаивании слоя грунта мощностью hfh. В зависимости от этого показателя мерзлые фунты подразделены на четыре категории: I мерзлые непросадочные; II — мерзлые среднепросадочные; III — мерзлые просадочные; IV — мерзлые сильнопросадочные (табл. 2 Приложение 3).

Таким образом, ледоминеральные и минерально-ледяные грунты являют­ся чрезвычайно сложными грунтами. При их инженерно-теологическом изу­чении важно знать (как и для других типов мерзлых грунтов) серию показате­лей прочностных и деформационных свойств не только для мерзлого их со­стояния, но и при неполном или полном оттаивании (в талом состоянии). Для мерзлого состояния важнейшими показателями, согласно Н.А.Цытовичу, служат: длительная прочность грунтов при сжатии, предельная величина эквивалентного сцепления и определенное по ней нормативное расчетное давление на массив мерзлого грунта в основаниях сооружений, суммарный коэффициент относительной сжимаемости массива грунтов на уровне подошвы фундаментов. В оттаивающем состоянии к категории таких показателей отно­сятся: параметры основного уравнения осадок мерзлых грунтов при оттаивании (именно коэффициент оттаивания и коэффициент уплотнения при отта­ивании) и коэффициент консолидации. Коэффициент оттаивания в особо сложных грунтах и в наиболее ответственных случаях определяется методом пробной нагрузки в шурфах при послойном оттаивании и непосредственном загружении горячего штампа размером не менее 0,5x0,5 м. Для оттаявшего грунтового массива важными являются: параметры сопротивления сдвигу для состояния, приобретенного грунтом непосредственно после оттаивания, угол внутреннего трения в недренированном и недоуплотненном состоянии грунта, определяемый методом быстрого сдвига. С этими величинами связана несущая способность оттаивающих грунтов в наиболее опасном и неустойчивом их фи­зическом состоянии, когда они еще не успели уплотниться под нагрузкой.

infopedia.su

мерзлый грунт - это... Что такое мерзлый грунт?

3.19 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.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

• мерзлые грунты
• меридиан

Смотреть что такое "мерзлый грунт" в других словарях:

• мерзлый грунт — Грунт с отрицательной температурой и влагой в замерзшем состоянии. Syn.: мерзлая горная порода …   Словарь по географии

• Грунт (почва) — Грунт (нем. grund основа, почва) горные породы (включая почвы), техногенные образования, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом… …   Википедия

• Грунт мерзлый — грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед цемент и характеризующийся криогенными структурными связями... Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в… …   Официальная терминология

• Грунт сезонно-мерзлый — грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона... Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в действие Постановлением Минстроя РФ от 20.02.1996 N 18 10) …   Официальная терминология

• Грунт — У этого термина существуют и другие значения, см. Грунт (значения). Грунт (нем. Grund  основа, почва)  любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные… …   Википедия

• Грунт многолетне-мерзлый — (синоним грунт вечномерзлый) грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех лет и более... Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в действие Постановлением Минстроя РФ от 20.02.1996 N 18 10) …   Официальная терминология

• Грунт мерзлый распученный — дисперсный грунт, который при оттаивании уменьшает свой объем... Источник: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация (введен в действие Постановлением Минстроя РФ от 20.02.1996 N 18 10) …   Официальная терминология

• грунт мерзлый распученный — дисперсный грунт, который при оттаивании уменьшает свой объем. (Смотри: ГОСТ 25100 95. Грунты. Классификация.) Источник: Дом: Строительная терминология , М.: Бук пресс, 2006 …   Строительный словарь

• мерзлый — МЁРЗЛЫЙ ая, ое. 1. Затвердевший от холода; замёрзший. М. грунт. М ая земля. М. кусок хлеба. // Покрытый ледяной коркой; обледенелый. М ые лужи. М ое оконное стекло. 2. Разг. Испорченный холодом, морозом; мороженый. М. картофель. М ые листья… …   Энциклопедический словарь

• Грунт земли — ГРУНТЪ ЗЕМЛИ. 1) Въ воен. инж. дѣлѣ, имѣетъ больш. значеніе, особенно въ форт ціи и при проведеніи воен. дорогъ, вліяя въ значит. мѣрѣ на способы, объемъ и время выполненія инж. работъ. Г. отличаютъ: скалистый, каменистый, мерзлый, глинистый,… …   Военная энциклопедия

normative_reference_dictionary.academic.ru

• 
  Бульдозер дз 42 технические характеристики
• 
  Браковка стропов из стальных канатов
• 
  Уаз рулевой механизм
• 
  Расчет на прочность металлоконструкций
• 
  Расчет на прочность металлоконструкций
• 
  Классификация автомобильных двигателей
• 
  Классификация двигателей автомобильных
• 
  Регулировка тормозов уаз буханка
• 
  Восстановление деталей
• 
  Фото маз 6422
• 
  Себестоимость перевозок это