Инженерно-геологические особенности многолетнемерзлых и сезонно мёрзлых пород

Существуют зоны земной коры, в которых на некоторой глубине из года в год сохраняется отрицательная температура. Это явление называется вечной мерзлотой, а такие зоны грунтов называют криолитозонами. Почти 25% суши всего земного шара и 64% площади России относятся к районам вечной мерзлоты. Происхождение вечной мерзлоты связывают с оледенением Земли в четвертичный период. По мнению ученых, само существование вечной мерзлоты не является вечным, поскольку при глобальном потеплении климата она может исчезнуть полностью.
Сезонномерзлый грунт находится в мерзлом состоянии лишь периодически в течение холодного периода года. В мерзлом состоянии он имеет отрицательную температуру, содержит лед и характеризуется криогенными структурными связями. В теплое время грунт оттаивает. Это явление называется сезонным промерзанием. Глубина сезонного промерзания грунтов (df) зависит от климатических особенностей района, состава пород, мощности снегового покрова и других факторов. Величина сезонного промерзания колеблется от долей миллиметра до 3-4 м.
К многолетнемерзлым грунтам относятся грунты, которые в условиях природного залегания находятся в мерзлом состоянии в течение трех лет и более. Специфичность многолетнемерзлых грунтов заключается в том, что в них содержится лед. При повышении температуры выше 0◦С мерзлый грунт оттаивает, и его прочность резко снижается, качественно изменяются и другие свойства, особенно в пылевато-глинистых грунтах. Под зданиями образуются своеобразные «чаши» протаивания.
В вертикальном разрезе толщи многолетнемерзлых грунтов различают на три слоя: 1) деятельный слой; 2) слой многолетней мерзлоты; 3) подмерзлотный слой (талые грунты с положительной температурой). Деятельный слой – самая верхняя часть толщи многолетней мерзлоты летом оттаивает, а зимой замерзает.
При оттаивании многолетнемерзлые грунты резко снижают свою прочность и способны давать значительные тепловые осадки (просадки), нередко достигающие 10-15% от мощности оттаявшей толщи. Подобные значительные осадки неизбежно будут приводить к серьезным деформациям и даже разрушениям различных сооружений, возведенных без учета специфических особенностей многолетнемерзлых грунтов. В строительстве существует два принципа строительства на вечномерзлых грунтах: 1 – с сохранением грунтов основания в мерзлом состоянии в течение всего строительства и эксплуатации зданий и сооружений. 2 – с устранением мерзлого состояния в виде: а) предварительного искусственного оттаивания и уплотнения грунтов основания до начала строительства; б) с допущением их оттаивания в период эксплуатации зданий и сооружений; в) замены льдонасыщенных мерзлых грунтов талыми.