Процессы, происходящие в слое сезонного оттаивания и в вечномерзлых грунтах

При проектировании оснований и фундаментов необходимо учитывать влияние на устойчивость и эксплуатационную надежность сооружений физико-механических процессов, происходящих в слоях сезонного промерзания-оттаивания и вечномерзлого грунта. К таким процессам относятся колебания температурного поля толщи грунтов, промерзание и оттаивание грунтов деятельного слоя; морозное пучение и миграция влаги в промерзающих грунтах; перемещение влаги под действием гидравлического градиента и возникновение бугров пучения и наледей; образование моро-зобойных трещин, ледяных и земляных жил; сползание оттаивающего грунта по склонам (солифлюкция и поверхностные оползни). При вытаивании подземных льдов происходит подземный термокарст, характеризующийся понижением рельефа (просадкой), образованием термокарстовых озер и т. д. Гидрогеологические условия площадки строительства определяются режимом надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных подземных вод.

Нормативная глубина сезонного оттаивания d_{ih п} и промерзания d_fn устанавливается по данным натурных наблюдений или определяется расчетом. Промерзание в пределах деятельного слоя влажных глинистых грунтов, пылеватых и мелких песков, как правило, сопровождается миграцией влаги из талых подстилающих слоев грунта к границе промерзания и морозным пучением. Под морозным пучением понимают увеличение объема промерзшего грунта вследствие объемного расширения воды при переходе ее в лед, как первоначально находящейся в порах, так и мигрирующей в зону промерзания. Взаимодействие грунта, испытывающего морозное пучение, с фундаментами и другими подземными конструкциями сооружений приводит к воздействию на последние сил морозного пучения: касательных Хр к нормальных р.

Рис. 4. Схема морозного пучения грунта и воздействия сил морозного пучения на фундамент при несливающемся деятельном слое: г — удельная касательная сила морозного пучения; — удельная нормальная сила пучения (или удельное нормальное давление морозного пучения грунта); f_f-величина пучения грунта при ненагруженной поверхности; f_f — то же при нагруженной поверхности основания местной нагрузкой; d- глубина заложения фундамента; d_f— глубина промерзания; г — расстояние от границы промерзания до уровня подземных вод

Интенсивность морозного пучения грунтов оценивается коэффициентом морозного пучения z_f — относительной деформацией грунта при промерзании на глубину h_f. Указанные характеристики, как правило, должны устанавливаться на основе опытных данных с учетом возможного изменения гидрогеологических условий.

При отсутствии опытных данных, получение которых связано с большими трудностями, допускается определять их значение по физическим характеристикам грунтов.