Процессы в зоне многолетней (вечной)

Мерзлоты

В зоне многолетней мерзлоты развито много разнообразных инженерно-геологических процессов, - далее рассматриваются наиболее распространенные из них.

Оттаивание вечномерзлого основания. Это крайне нежелательный процесс, способный развиваться под сооружениями, выстроенными традиционным способом непосредственно на грунтовом основании.

Волна тепла, распространяющаяся вниз, вызывает оттаивание основания на некоторую глубину, что приводит к увеличению сжимаемости песчано-глинистых грунтов, в результате чего расположенное сверху сооружение испытывает сильные деформации и приходит в аварийное состояние. Нечувствительны к оттаиванию только скальные и полускальные грунты, строительство на которых осуществляется сравнительно редко.

В 1930-1940-х годах в б.СССР при освоении Крайнего Севера в различных городах были выстроены здания на фундаментах в виде мощной плиты. Во многих случаях был отмечен названный ранее неблагоприятный исход, ставший следствием оттаивания вечномерзлого основания. В современной практике строительства для сохранения грунтов в мерзлом состоянии зданиям придается конструкция «на ножках» с проветриваемым подпольем (рис. 2.37).

Рис. 2.37. Схема сооружения с проветриваемым подпольем, сохраняющая грунты в вечномерзлом состоянии

Основание чаще всего выбирается свайного типа, на него опираются невысокие колонны, далее возвышается остальное сооружение. На лето подпольное пространство закрывают легкими щитами для сохранения низкой температуры, а на зиму часть щитов снимают для свободной циркуляции холодного воздуха.

Талики – ограниченные участки талых пород среди толщи вечной мерзлоты. Сквозные талики полностью пронизывают толщу вечной мерзлоты, обычные – нет (рис. 2.38).

Рис. 2.38. Талики:

а) подрусловой сквозной; б) несквозной межмерзлотный

Возникновение таликов связано с присутствием каких-либо источников тепла - рек, озер, участков активной циркуляции подземных вод либо с утепляющим воздействием мощного снегового покрова. Чем крупнее водоемы, тем крупнее и глубже талики, развитые подними.

Формирование замкнутых таликов внутри вечномерзлой толщи, по-видимому, связано с чередованием многолетних циклов похолоданий и потеплений. Ели после холодного периода произошло временное потепление, то этому событию будет соответствовать оттаявшая верхняя часть многолетней мерзлоты. Далее, если вновь наступит похолодание, то верхняя часть оттаявшей зоны снова замерзнет и внутри многолетнемерзлых пород останется талый участок – внутренний талик. Талики усложняют инженерно-геологическую обстановку, а связанные с ними подземные воды называются межмерзлотными.

Подземные льды и бугры пучения. В толще многолетнемерзлых песчано-глинистых пород встречаются толщи льда мощностью до нескольких метров. Механизм формирования подземных льдов может быть различным и здесь не рассматривается. Отметим, что некоторым видам подземных льдов в рельефе соответствуют небольшие возвышения, получившие название бугров пучения.

Островная мерзлота – это полоса по южному краю зоны вечной мерзлоты шириной в десятки и первые сотни километров. Область островной мерзлоты характеризуется температурой грунтов около 0⁰С и незакономерным чередованием по площади и разрезу мерзлых и талых зон. Сезонное промерзание и оттаивание грунтов может приводить к росту мерзлоты в одних местах и убыванию в других. Площади с островной мерзлотой всегда имеют сложные инженерно-геологические условия.