Mražené a trvalé půdy

Zmrazené a trvalé půdy, v závislosti na teplotě a době trvání, jsou rozděleny na nezmrazené (rozmrazené), zmrazené a trvale zmrazené.

Zmrazené půdy se nazývají negativní teplota, přičemž část pórů je ve zmrzlém stavu (ve formě ledových krystalů). Zmrazené půdy jsou čtyřkomponentní systémy, ve kterých je kromě pevných, kapalných a plynných fází i led.

Pokud se voda bez slinku zmrzne při teplotě 0 ° C, půda při této teplotě zmrzne pouze tehdy, pokud obsahuje volnou nesolínu, protože voda ve formě tenkých vrstev a slaná voda zmrznou při nižší teplotě.

Permafrost se nazývá půdy, které jsou v zmrazeném stavu po dobu tří let nebo déle. Permafrostové půdy se vyslovují jako strukturálně nestabilní půdy, protože během jejich rozmrazování dochází k poklesu v důsledku narušení přírodní struktury.

Při mrazu rozmrazené půdy může bobtnat.

Povrchová vrstva půdy, která v zimě zamrzne a rozmrazuje se v létě, se nazývá aktivní vrstva nebo vrstva sezónního zmrazování a rozmrazování, protože prochází intenzivními procesy souvisejícími s mražením a rozmrazováním půdy.

Pokud pozorujete vzorek z jílovité půdy (podle BI Dalmatov, 1988) umístěný v mrazáku, pak se změnou teploty bude mít výsledná křivka čtyři úseky (obr. 5.25).

První část ab odpovídá poklesu teploty s podchlazením pórovité vody. Druhá část bc charakterizuje prudký nárůst teploty půdy, který je spojen s krystalizací části vody ve vzorku zeminy na T, odpovídající zahájení zmrazení. Třetí část cd, paralelní s časovou osou t, charakterizuje ostrý přechod většiny vody na led. Ve čtvrté části de, dochází k postupnému poklesu teploty již zmrazené libry, tj. Během tohoto období zamrzne vodu, nezmrazuje se na hodnotě T.

V závislosti na složení materiálu a podmínkách teploty a vlhkosti jsou zmrazené libry rozděleny na pevně zmrazené, beztřískové a volně zmrazené.

Obr. 5.25. Graf procesu zmrazení libry v čase (podle BI Dalmatova, 1988)

Půda charakterizovaná relativně křehkou zlomeninou a praktickou nestlačitelností za zatížení je klasifikována jako tvrdá hornina. Pod vlivem zatížení ze struktur jsou tyto libry prakticky nekomprimované (modul deformace E> 100 MPa), protože jsou lemovány cementem.

Hrubé zrno s celkovou vlhkostí ωtot > 0,03, stejně jako písčitá a jílovitá, pokud je jejich teplota nižší než hodnoty uvedené v tabulce. 5.8, ve kterém půda přechází z plastické hmoty do tvrdého stavu.

Tabulka 5.8. Teplota přechodu půdy z plastu na pevný stav

Velká encyklopedie ropy a plynu

Zmrazená půda Permafrost

Zmrazené a permafrostové půdy jsou velmi složité přírodní vícefázové útvary složené ze složek s různými vlastnostmi v různých fázových stavech (pevné, ideálně plastové, kapalné, plynné) vzájemně příbuzné, které lze považovat pouze za jednosložková (pevné) tělo za určitých podmínek, například v případě, kdy v daném objemu zmrzlé půdy nedochází včas k přerozdělování jednotlivých fází půdy. [1]

Zmrazené a trvalé půdy způsobené přítomností lepidlo-cementových vazeb v nich při zachování negativní teploty půd jsou poměrně silné a stabilní přirozené formace. Nicméně s nárůstem a poklesem jejich teploty (dokonce i v oblasti negativních teplot) dochází k významným změnám vlastností půd, což způsobuje nestabilitu vlastností zmrzlých hornin; kdy se pórový led rozmrtí, strukturní lepidlo-cementové vazby jsou lavinou zničeny a dochází k významným deformacím a silné ledové permafrostové půdy s jílem a hlínou se jejich složení změní na zkapalněné hmoty. [2]

V zamrzlé a permafrostové půdě se ražba provádí podle standardních schémat určených pro lineární konstrukci, založených na zkušenostech. [3]

Energetická náročnost vývoje zmrzlých a permafrostových půd úzce souvisí s jejich teplotou, z čehož je třeba předpovědět změny teploty v průběhu roku. [4]

Název druhů zmrazených a trvalých půd se stanoví po roztátí v nomenklatuře této kapitoly. [5]

Další charakteristiky mražených a trvalých půd se určují podle hlavy SNiP k návrhu základů a základů na půdách půdy. [6]

Při použití zmrazených a permafrostových půd jako základů nebo prostředí pro různé typy struktur je od samého počátku důležité stanovit, jakou kategorii by měly být přičítány obsahu ledu a fyzickému stavu. [7]

Přítomnost ledových inkluzí (led-cement a ledové mezivrstvy) v mražených a permafrostových půdách, které, jak bylo zmíněno v předchozím odstavci, způsobují zatížení téměř jakékoliv velikosti, způsobuje tok plastu a změnu orientace krystalů a přítomnost viskózní nezmražené vody v zmrzlých půdách jakékoliv další zatížení narození a toku reologických procesů. [8]

Množství nezmražené vody v mražených a permafrostových půdách klesá se snižující se negativní teplotou půdy a každá půda je charakterizována dobře definovanou křivkou obsahu nezmražené vody. [9]

Při pokládce potrubí na zamrzlé a permafrostové půdě je možné rozmrazování půdy bezprostředně obklopující potrubí jak z důvodu venkovní teploty vzduchu v hloubce potrubí, která je menší než maximální sezónní zmrazování půdy, tak i z důvodu teploty potrubí přepravujícího produkt s kladnou teplotou. [10]

Tvorba zmrzlých a permafrostových půd je tedy ovlivněna nejen tvorbou vrstev, čoček a ledových klínů, ale také termokarstovými jevy. [11]

Voda v kapalné fázi v mražené a permafrostové půdě - nezmražená voda při obvyklých negativních teplotách (nejméně do asi 70 ° C) je vždy obsažena v jednom nebo v jiném množství, jak bylo ukázáno na základě teoretických úvah již v roce 1939 a dále plně potvrdila výsledky přímých experimentů v laboratorních a polních podmínkách. [12]

Podívejme se podrobněji na typy ledů v zmrazených a permafrostových půdách jako na hlavní složku určující jejich zmrazený stav. [13]

Rozvoj účinných strojů schopných ničit zmrzlé a trvalé půdy je důležitým národním hospodářským úkolem. [14]

Jak bylo uvedeno výše, u zmrzlé a permafrostové půdy, zejména jílovité, přilnavost, která je pro ně desetkrát větší než u nezamrzených půd, má převažující hodnotu v celkové odolnosti proti smyku; hodnota vnitřního koeficientu tření tgcp pro vysokoteplotní zmrazené půdy, zejména při dlouhodobém zatížení, má mnohem menší hodnotu. To je o to více legitimní, protože velikost adhezních sil, stanovená metodou zkoušení koulí, jak již bylo zmíněno výše, bere v úvahu nejen adhezi, ale nepřímo i tření půdy. [15]

Mražené půdy;

Půdy se nazývají zmrzlé, jejichž póry se alespoň část vody změnila na led.

Důležitost studie vlastností zmrazených půd určuje nejen skutečnost, že více než 50% území Ruska je obsazeno permafrostem, ale také charakteristikami sezónního zmrazování půdy téměř na celém území. Permafrostové půdy jsou půdy, které jsou ve zmrzlém stavu po mnoho let a dokonce i staletí.

Fyzikálně-mechanické vlastnosti půd během zmrazování a rozmrazování podléhají významným změnám.

Voda, přeměna na led, cementuje částice půdy, dává je strukturální soudržnosti, zlepšuje mechanické vlastnosti, odolává vodě. Při mrznutí, obzvláště granulované, prašné, vodou nasycené, dochází ke zvýšení objemu půdy. Pohyb vlhkosti ze spodních vrstev vede k tvorbě čoček z ledu, což vede k zvedání půdy.

Zmrazené a permafrostové půdy mohou mít hladkou, vrstvenou a celulární (mřížkovou) mrazivou strukturu (obr. 2.32).


Obr.2.32. Mrazivé půdní struktury: a - hladké; b - vrstvené;

in - cell (mesh)

Hladká struktura je charakteristická pro hrubé štěrkové půdy a všechny písky, s výjimkou silného písku.

Vrstvená mrazivá struktura je charakteristická pro silné jílovité půdy a silné písky. Tato struktura se vytváří během zmrznutí silně navlhčených půd a během migrace vody z dolních vodonosných látek.

Buněčná (mřížková) mrazivá struktura je tvořena mražením silno-jílovitých půd, které jsou ve velmi vlhkém stavu as volným tokem vody.

Při rozmrazování se zmrazená půda zpravidla ukáže jako přebytečná s vodou, bez přírodních vazeb mezi jednotlivými částicemi, když se rozmrazení změní na kapalné bahno, zbaví se původních mechanických vlastností a dá zátěž pod zatížením (obr. 2.33).

Pro objasnění výše uvedeného fenoménu migrace by měly být zohledněny vlastnosti vody v zmrazených půdách. Jak ukázal výzkumný tým vědců pod vedením korespondentského člena Akademie věd SSSR N.A. Tsytovich, může být voda ve zmrazených půdách obsažena ve třech státech (fázích) - pevných, kapalných a párech.

Led ve formě pevné látky vyplňuje póry a navíc vytváří ledové inkluze v oslabených oblastech půdy - krystalů, čoček a mezivrstev.

Pára vyplňuje póry a praskliny půdy bez vody.

Tekutá voda je uložena v zemi kvůli nízkému bodu tuhnutí hydratovaných skořápek. Voda obsažená v jemnozrnných půdách postupně mrzne: nejprve uvolněná, když se teplota snižuje, volně se váže a nakonec se výrazně snižuje teplota, těsně spojená. Volná voda v zemi mrzne při teplotách pod nulou, někdy při -1 0... -1,5 0 C. To je způsobeno významnou mineralizací nebo snížením bodu mrznutí vody v kapilárách. Koherentní voda může zmrznout za velmi nízkých teplot a, jak ukázal výzkum N.A. Tsitovich, hlinité půdy vždy obsahují určité množství těsně spojené vody, která nezmrazuje žádnou prakticky dostupnou negativní teplotu.

Podle teorie rovnovážného stavu N. A. Tsytovicha množství, složení a vlastnosti vody obsažené v zmrzlé půdě nezůstávají konstantní, ale mění se změnami vnějších vlivů, které jsou v dynamické rovnováze s druhými. Jak teplota klesá, množství zmrzlé vody se zvyšuje, síla půdy se zvyšuje a obsah inkluzí ledu stoupá. Množství nezmražené vody při stejné teplotě je vždy výrazně vyšší v jílech než v písku; to spolu s rigiditou kostry lze vysvětlit zvýšením pevnosti zmrzlých písků proti zmrzlým jílům. Čím vyšší je disperze půd, tím je hustší, tím delší je proces zmrazování vody.

Migrace vlhkosti nastává v důsledku následujících rysů vývoje procesu mrazu. Za prvé, v souvislosti s poklesem objemu tuhých látek z minerálních částic, jak se snižuje teplota, vznikají nové praskliny a kapilární průchody a kapilární únik vlhkosti se zvyšuje. Za druhé, když se v pórech půdy vytvoří ledové krystaly, do růstových krystalů se nasává vlhkost, stejně jako rozpuštěné soli unikaly, protože krystaly rostly v přesycených roztokech. Zatřetí, dochází k přemisťování vodní páry z míst s větším tlakem na místa s menším tlakem, tj. směrem k oblasti mrazu.

Hlavní roli při migraci vody v jemných vodě nasycených půdách hraje pohyb filmové vody pohybující se pod vlivem molekulárních sil ve směru zamrznutí půdy, aby se doplnila tloušťka částečně zmrazených hydrátových obalů (obr. 2.34).

Obr.2.34. Schéma migrace vlhkosti filmu během zmrazování půdy

1 - pevné částice;

3 - vlhkost filmu;

4 - volná voda;

5 - zóna výkonu;

6 - mrazící zóna

Maximální sací kapacita je charakteristická pro jíly a maximální hromadění vlhkosti je u zmrazených pískových pískových hlína a hlíny, které mají navíc relativně vysokou sací kapacitu. V hrubých zrnech se namísto odsávání vlhkost vytlačuje růstem ledových krystalů s velmi malým množstvím sání. Tento jev se nazývá "pístový efekt". V praxi se tato vlastnost hrubých zemin používá v zařízení tzv. Anti-mechových vrstev, čímž se blokuje cesta pohybující se vlhkosti.

Uvolnění ledu - tvorba vrstev, čoček a ledových krystalů - se vyskytuje v půdách, které mají schopnost maximálního hromadění vlhkosti, s možností vysoké saturace vody.

V půdách půdy, tyto ledové inkluze dosahují velkých velikostí. V sezónně mrazivých půdách, tloušťka vměstků někdy dosahuje několika centimetrů.

Při rychlém zmrazení půdní vlhkosti nemá čas v hloubce mrznutí a jaterní úkazy a uvolňování ledu oslabují. Podle výše uvedeného se rozlišují následující typy půd podle stupně vztyčení:

1) nerostné - skalnaté, hrubozrnné, písčité hrubozrnné;

2) slabě jasná - písková středně zrnitá, jílovitá, prašná a jemně pískovaná s nízkou sytostí vody a nepřítomnost možnosti úniku vlhkosti;

3) házení - hlína, prach, jemnozrnná s vysokou nasycenou vodou nebo přítomnost podmínek pro migraci vlhkosti do oblasti mrazu.

V případě porušení přirozené struktury půdy z mrazu a významného zaplavování během rozmrazování (místní - během tání ledových inkluzí) je nutné zabránit zmrznutí odklízených půd podloží během výstavby a během provozu zařízení. Pokud půdní vlhkost nepřesahuje maximální hygroskopickou hodnotu a odlehlost zdroje energie v oblasti zmrazení vody, jsou deformace půdy nevýznamné.

V podmínkách, které vedou k jejich rozvoji, mohou deformace (jemnozrnné půdy, dlouhý zmrazovací proces, blízká poloha podzemních vod z mrazírenské zóny) dosahovat velkých hodnot a způsobit vzestup deseti centimetrů povrchu půdy a lehkých struktur umístěných na zemi. To je třeba brát v úvahu při výběru hloubky položení základů a řešení struktur podzemních částí konstrukcí.

Pro ukládání půd jsou půdy, v nichž je relativní deformace mrazu efh 0,01. Tento indikátor je určen vzorem

kde h0f - výška vzorku zmrzlé půdy, cm; h0 - počáteční výška vzorku roztavené půdy před zamrznutím, viz

Zmrazená půda je čtyřkomponentní systém a pro posouzení jeho fyzického stavu jsou experimentálně stanoveny čtyři hlavní charakteristiky:

- zmrazená hustota půdy rf nerušená struktura, rovnající se poměru hmotnosti vzorku qq, ve zmrazeném stavu, na objem Vq:

- hustota půdních částic rs, určeno pomocí pyknometru jako pro rozmrazené půdy;

- celková hmotnost vlhkosti zmrzlé půdy, v závislosti na obsahu vody a ledu v půdě. Je rovna poměru hmotnosti všech typů vody v půdě, odpařuje se při teplotě 105 ° C na hmotnost pevných částic;

- množství (hmotnostní obsah) nezmražené vody ww při teplotě přírodního výskytu půdy, stanoveného vzorecem

kde kw - koeficient v závislosti na počtu plastů a teplotě půdy, wstr - půdní vlhkost na hranici válcování.

Znalost čtyř hlavních charakteristik půdy rf, rs, a ww, Je možné vypočítat takové vlastnosti, které jsou nezbytné pro výpočty, jako je celkový obsah ledu a obsah ledu v zmrzlé půdě v důsledku začlenění ledu.

Celkový obsah ledu zmrzlé půdy (poměr objemu ledu obsaženého v půdě k objemu zmrzlé půdy) se stanoví podle vzorce

a obsah ledu v půdě vlivem viditelných inklidací ledu ii - podle vzorce

kde je celkový obsah vlhkosti zmrzlé půdy; ri - hustota ledu, která se odhaduje na 0,9 g / cm3; rf - hustota zmrzlé půdy, g / cm3; ww - obsah vlhkosti v zmrzlé půdě umístěné mezi inklidacemi ledu.

Znalost rf a najít hustotu kostry půdy

a podíl zmrzlé půdy

kde q je zrychlení gravitace.

Podle údajů kompresních zkoušek mražených půd s rozmrazením nalezneme koeficient poklesu vzorku půdy, který obsahuje ledové inkluze,

kde hf a hfh - výška vzorku v zmrazeném a rozmrazeném stavu při konstantním tlaku.

Hledání několika hodnot eth při různých vnějších tlacích, sestavte graf (obr.2.35). Závislost tohoto grafu je popsána výrazem

kde ath - koeficient rozmrazování půdy, d - koeficient relativní stlačitelnosti během rozmrazování. Zjistíte-li tyto faktory, určete návrh základů v procesu rozmrazování půdy.

Obr.2.35. Závislost eth z vnějšího tlaku

Volné písky pod dynamickým nárazem vytvářejí ostrý útlum (obr.2.36).

Obr.2.36. Kompresní křivka pro uvolněný písek během vibrací

OTÁZKA 31. Zmrazené a stále zmrzlé půdy. Konstrukční metody na nich

Zmrazené a trvalé půdy, v závislosti na teplotě a době trvání, jsou rozděleny na nezmrazené (rozmrazené), zmrazené a trvale zmrazené.

Zmrazené půdy se nazývají negativní teplota, přičemž část pórů je ve zmrzlém stavu (ve formě ledových krystalů). Zmrazené půdy jsou čtyřkomponentní systémy, ve kterých je kromě pevných, kapalných a plynných fází i led.

Permafrost se nazývá půdy, které jsou v zmrazeném stavu po dobu tří let nebo déle. Permafrostové půdy se vyslovují jako strukturálně nestabilní půdy, protože během jejich rozmrazování dochází k poklesu v důsledku narušení přírodní struktury.

Při mrazu rozmrazené půdy může bobtnat.

V závislosti na geologických, hydrogeologických a klimatických podmínkách se stavba budov v permafrostových oblastech provádí těmito způsoby.

1. Výstavba budov obvyklým způsobem. Tato metoda se používá, když je základem hornina nebo polokoule, která nemá významné trhliny naplněné ledem nebo zmrzlou půdou. Permafrost zde nemá žádný praktický význam.

Je-li hloubka takových základen až 3 m, pak základy vyhovují obvyklým základům; pokud je hloubka 3, 4 m - železobetonový stožár nebo hromada a v hloubce větší než 4 m - hromada s proniknutím hromady do tloušťky nenarušené konstrukce pomocí vrtů.

Během výstavby na štěrbinovitých horninách se pevnost základů zvýší vrtáním vrtů a vstřikováním páry pod tlakem k rozmrazení ledu a zahřátí půdy na 50 ° C, pak se cementová malta okamžitě čerpá do trhlin pod tlakem, který tuhne, aby ochlazoval půdu. Stejná metoda se používá při konstrukci na talících dostatečné síly při nepřítomnosti vměstků permafrost.

2. Zachování základových půd v permafrostovém stavu. Tato metoda se používá při poklesu a jiných slabých půdách nasycených ledem o kapacitě nejméně 15 m se stabilním teplotním režimem.

Pokud je budova ohřátá, je základna spolehlivě chráněna proti rozmrazení tím, že je uspořádáno studené podzemí s výškou v závislosti na šířce budovy od 0,5 do 1,0 m a více (obr. 2).

Obr. 2. Přibližné schémata větraných chladných podpolí: a - nízké, b - vysoké, 1 - sloupové nebo pilotové základy, 2 - slepé plochy, 3,4 - vnější a vnitřní stěny, 5 - překrytí, - otvor pro ventilaci, 8 - výrobky pro větrání, 9 - potrubí, 10 - zásobník, 11 - válec, 12 - izolace.

Pro odvzdušňování podzemí v suterénu zajišťují větrací otvory pro regulaci průtoku vzduchu v závislosti na ročním období. Povlak nad podzemím se provádí s přihlédnutím k výpočtu tepelné techniky.

3. Rozmrazování na základně. Tato metoda se používá při konstrukci na půdách, která během rozmrazování nemají velké srážení. Aby se zajistilo pomalé a rovnoměrné rozmrazování půdy, doporučuje se minimální hloubka (ale ne méně konstruktivní), jestliže aktivní vrstva nespočívá v ukládání půdy a také nahradit aktivní vrstvu půdy, pokud je z hornin.

Tímto způsobem je zajištěna celková tuhost budovy (uspořádáním spojitých železobetonových pásů, monolitických švů apod.).

4. Pre-rozmrazování půdy a její zhutnění na základně. Tato metoda se vztahuje na vytápěné budovy, je-li vyloučeno obnovení zmrazeného stavu rozmrazených půd.

Výběr kterékoli z těchto metod se provádí v důsledku komplexní technické a ekonomické analýzy.

Při navrhování průmyslových budov by měla být upřednostněna jejich zablokování do jedné budovy. Nejvhodnější je výstavba budov s velkým rozpětím s umístěním zařízení na police, které nejsou spojeny s rámem budovy.

Pro uzavírání konstrukcí jsou použity vrstvené prvky světelně účinných materiálů. Zvláštní pozornost je věnována vzduchotěsnosti konstrukcí (ve spojích prvků, ve spojích panelů atd.).

Zmrazená půda

Zmrazené a trvalé půdy, v závislosti na teplotě a době trvání, jsou rozděleny na nezmrazené (rozmrazené), zmrazené a trvale zmrazené.

Zmrazené půdy se nazývají negativní teplota, přičemž část pórů je ve zmrzlém stavu (ve formě ledových krystalů). Zmrazené půdy jsou čtyřkomponentní systémy, ve kterých je kromě pevných, kapalných a plynných fází i led.

Pokud se voda bez slinku zmrzne při teplotě 0 ° C, půda při této teplotě zmrzne pouze tehdy, pokud obsahuje volnou nesolínu, protože voda ve formě tenkých vrstev a slaná voda zmrznou při nižší teplotě.

Permafrost se nazývá půdy, které jsou v zmrazeném stavu po dobu tří let nebo déle. Permafrostové půdy se vyslovují jako strukturálně nestabilní půdy, protože během jejich rozmrazování dochází k poklesu v důsledku narušení přírodní struktury.

Při mrazu rozmrazené půdy může bobtnat.

Povrchová vrstva půdy, která v zimě zamrzne a rozmrazuje se v létě, se nazývá aktivní vrstva nebo vrstva sezónního zmrazování a rozmrazování, protože prochází intenzivními procesy souvisejícími s mražením a rozmrazováním půdy.

Pokud pozorujete vzorek z jílovité půdy (podle BI Dalmatov, 1988) umístěný v mrazáku, pak se změnou teploty bude mít výsledná křivka čtyři úseky (obr. 1).

První část ab odpovídá poklesu teploty s podchlazením pórovité vody. Druhá část bc charakterizuje prudký nárůst teploty půdy, který je spojen s krystalizací části vody ve vzorku zeminy na T, odpovídající zahájení zmrazení. Třetí část cd, paralelní s časovou osou t, charakterizuje ostrý přechod většiny vody na led. Ve čtvrté části de, dochází k postupnému poklesu teploty již zmrazené libry, tj. Během tohoto období zamrzne vodu, nezmrazuje se na hodnotě T.

V závislosti na složení materiálu a podmínkách teploty a vlhkosti jsou zmrazené libry rozděleny na pevně zmrazené, beztřískové a volně zmrazené.

Obr. 1. Graf procesu zmrazení libry v čase (podle BI Dalmatova, 1988)

Půda charakterizovaná relativně křehkou zlomeninou a praktickou nestlačitelností za zatížení je klasifikována jako tvrdá hornina. Pod vlivem zatížení ze struktur jsou tyto libry prakticky nekomprimované (modul deformace E> 100 MPa), protože jsou lemovány cementem.

Hrubé zrno s celkovou vlhkostí ωtot > 0,03, stejně jako písčitá a jílovitá, pokud je jejich teplota nižší než hodnoty uvedené v tabulce. 1, ve kterém půda jde z plastické hmoty do tvrdě zmrazeného stavu.

Teplota přechodu půdy z plastu na pevný stav

Písek: hrubé a střední velikosti jemných kalů a kalů

Půdy, cementované ledem, ale s viskózními vlastnostmi a charakterizované stlačitelností pod zatížením, jsou zmraženy z plastu. Jedná se o písečné a silno-jílovité půdy s teplotou nad tabulkou. 1. Jsou charakterizovány dostatečnou stlačitelností (E 3.

N.A. Tsytovich (1973), podle jeho obsahu ledu, zmrzlé půdy spadají do tří kategorií: silné ledové, mírně ledové a ledové.

Silně zmrzlý (obsah ledu více než 50%) obsahuje hlíny a jíly, které se při rozmrazení změní na tekutý, kapalný nebo měkký plastový stav. Vysoce ledové půdy mají nízkou únosnost v rozmrazeném stavu a vysokou stlačitelnost.

Nízkoolejové (méně než 25% ledu) hlíny a hlinky obvykle získají žáruvzdornou nebo polotuhou strukturu a mají nízkou stlačitelnost.

Icy (ľadová pokrývka 25-50%) mají půdy mezi těmito dvěma kategoriemi. Množství nezmražené vody v zmrzlé půdě ωω, pokud neexistují žádné experimentální údaje, je dovoleno přibližně stanovit pomocí vzorce SniPa:

kdeω - koeficient v závislosti na počtu plastů Jp a teplotě půdy (tabulka 5.9);

ωp - půdní vlhkost při válcování hranic.

Kω hodnoty

Teplota půdy, ° С

* Poznámka: Voda v pórech půdy nezmrazuje.

Mražené půdy, jako jsou jíly, jsou charakterizovány nejen složením materiálu, ale také určitou strukturou, tj. velikost, tvar, charakter prostorového vložení jednotlivých částí. U mražených půd se rozlišují následující základní struktury: kontinuální, vrstvené a celulární.

Pevná (masivní) struktura (obr. 2, a) je charakterizována nepřítomností těl ledu viditelných pouhým okem (čočky, mezivrstvy atd.) V zemi. Půdy kontinuální struktury v zmrazeném stavu mají zpravidla vysokou pevnost a při rozmrazování jsou jejich pevnostní vlastnosti zmenšeny v menší míře než půdy s vrstvenou nebo celulární strukturou.

Obr. 2. Hlavní typy struktury zmrazených půd: a - pevné (masivní); b - vrstvené; in - cell (mesh)

Vrstvená struktura (viz obr. 2, b) vzniká při jednostranném pomalém zmražení převážně jílovitých půd s vysokou vlhkostí. Půdy s vrstvenou strukturou mají dostatečně vysokou pevnost, avšak při rozmrazování silně klesají.

Celková struktura (oka) (obr. 2, c) nastává, když ledová tělíska různých velikostí, tvarů a orientací tvoří více či méně kontinuální síť nebo mřížku.

Z mechanických vlastností zmrzlých půd má největší důležitost hodnota relativní komprese od přechodu zmrzlé půdy k roztavenému stavu a odolnosti proti stlačování (σπ).

Relativní komprese je určena testováním půdy v kompresním zařízení a podle vzorce

kde hƒ a hth - výška vzorku v zmrazených a rozmrazených stavech při konstantním tlaku.

Při vyhodnocování mechanických vlastností je vypočtená kompresní odolnost (σ ±) zmrazených solných půd převzata z tabulky. 3 a přilnavost (c) zmrazených půd nenarušené struktury je uvedena v tabulce. 4

Vypočtená odolnost proti stlačování zmrzlých půdních složek σszh> MPa

Teplota půdy, ° С

Písek: jemný a středně silný

0,05 0,10 0,30 0,50 0,10 0,20 0,50 0,75

0,60 0,30 - - 0,80 0,40 - -

1,30 0,50 0,25 0,15 1,20 0,80 0,40 -

1,60 0,90 0,55 0,20 1,40 1,10 0,60 0,35

1,80 1,30 0,65 0,30 1,0 1,40 0,80 0,45

Přilnavost zmrazených půd nerušené struktury s okamžitým sm a dlouhodobým zátěžím, MPa

Teplota půdy, - ° С

Velikost spojky, když

Hliněná stuha hustá

Základy na půdách půdy

Existují dva způsoby navrhování základů na půdách půdy. První metoda může být použita v oblastech, kde má půda permafrost, a zařízení nezabírají příliš mnoho prostoru, ale vytvářejí teplo v požadovaném množství. Tato metoda vznikla ve 20. letech dvacátého století. S její pomocí byly vybudovány celé města, ale nyní je univerzální, obecně uznávané, protože konstrukční vlastnosti jakýchkoli zmrazených půd se využívají co nejlépe.

Obr.3 Suterén s odvětraným podzemím

Podstata metody spočívá v tom, že základy permafrostových půd, jakoby byly, prořízly aktivní vrstvu a jsou ponořeny přibližně o jeden metr do vrstvy permafrostové půdy. Mezi přízemí a půdou vyvýšenou nad povrchem země jsou uspořádány vzduchové otvory a z boční plochy základny je vyplněna ne-tekutá půda.

Výrobky jsou takové otvory, jsou umístěny po obvodu budovy, jejich funkce je nechat v chladném vzduchu, který je prováděn v tepelných kanálech místností 1. patra.

Výsledek pozorování budov, jejichž základy byly postaveny podle první metody, principu, zjistil, že hranice permafrostu začínají růst pod budovou s časem. Tento proces přispívá k tomu, že se budova stává ještě stabilnějším. Aby se dále snížil účinek tepelného uvolnění budovy na půdy s trvalým povrchem, jsou budovy postaveny na pilových a sloupcovitých základech.

Podstata druhé metody, princip budování základů na mražených půdách, spočívá v tom, že pod budovou je povoleno rozmrazování půdy. Tento princip je realizován pomocí konstruktivní a předtvrzné metody.

Konstruktivní metoda zahrnuje přizpůsobení návrhu nadace a samotné konstrukce nerovnoměrnému ustálení základů rozmrazovací půdy. Tato metoda se používá, když je teplota permafrostové vrstvy 0 ° C. A také v době rozmrazení, kdy se půda stává nízkou základnou (písečné, štěrkové nebo štěrkové půdy).

V tomto případě, v průběhu času pod budovou v důsledku působení tepelných toků se v permafrostu vytvoří odmrazovací miska. Tato dešťová mísa byla vytvořena po celá desetiletí. V důsledku toho bude budova nerovnoměrně uložena a to může vést k vysoké pravděpodobnosti deformace prasklinami v samotné budově.

K tomu, aby se základy na permafrostových půdách vytvořené druhou metodou neusazovaly, je nutné zvýšit tuhost nadzemních konstrukcí. Například v úrovni podlaží po obvodu budovy zorganizujte kovový pás nebo pásy tuhosti, které vnímají nerovnoměrné deformace stěnových konstrukcí.

Druhy hromád používané na půdách půdních půd zahrnuje piloty instalované v předvrtaných vrtech a naplněné zemním roztokem, piloty instalované v předem rozmrazených studních s podkladem, stejně jako piloty vedoucí do vodních studní (bu-sabivnyh) nebo bez předběžná příprava půdy.

Pro stavbu na permafrostových půdách se používají dřevěné, železobetonové a kovové piloty. Za podmínek přenosu břemen jsou piloty rozděleny na zavěšení (zamrzlé do půdy) a pilířové pilíře. Délka vlasu se pohybuje od 6 do 15 m.

Pilové návrhy. Železobetonové piloty řady 1.011.3M se používají v oblastech s tvrdými horninovými půdami s teplotou pod mínus 0,3 ° C. Hromady této řady jsou navrženy pro nosnost 10 až 150 tun.

Hromady série 1.011-1 s dodatečnou výztuží, s přihlédnutím k úsilí z mrazu, jsou použitelné v těch oblastech, kde jsou půdy z permafrostu v plasticky zmrzlém stavu, tyto piloty se používají jako pohonné hmoty nebo vrty.

U rozptýlených konstrukcí se doporučují kovové piloty s přijetím opatření k jejich ochraně před agresivními podzemními vodami nad permafrost.

Tvar průřezu hromady vytváří čtvercové, obdélníkové, oktaedrické, s špičatým a nešpinným spodním koncem.

Osmi tvářené kruhové hromady kontinuální sekce pracují nejúčinněji na mražených půdách, neboť při stejném průřezu je možné snížit průměr jímky a současně zvýšit nosnost hromád.

V závislosti na velikosti a směru zatížení se používají vertikální, nakloněné a portálové piloty.

Rosterki na pilotách, je vhodné uspořádat týmy. Uspořádání těchto mřížek a instalace prefabrikovaných desek nad větraným podzemím nevyžadují teplotní spoje, což snižuje náklady na práci. Výška mezi zemí a dnem grilu by měla poskytnout větrání pro podzemí.

U pilířových základů postavených na principu zachování zmrzlého stavu základů základů je po dobu výstavby nutné vyvrtávat teplotní vrty, aby bylo možné sledovat zamrznutí piloty se zemí.

Obr. 4 Metody ponoření hromád v půdě v permafrost / - hromada 2 - horní hranice permafrost libra 3 - půdní roztok 4 - stěna studny, 5 - hranice rozmrazující se půdy

Metody hromadění v půdách půdy jsou různé technologické charakteristiky vzhledem k fyzikálně-mechanickým vlastnostem mražených půd, které v nenarušeném stavu mají vysokou únosnost. Při těchto podmínkách je proto při práci s pilou nutné zachovat co nejvíce zmrazené půdy v jejich přirozeném stavu a v oblastech, kde je struktura půdy narušena v procesu potopení hromád, měly by být obnoveny vlastnosti těchto půd. Zmrazení hromád, jinými slovy zmrazení jejich povrchu půdou, vede k tomu, že hromady získají vysokou únosnost. Tento jev lze efektivně využít při ponoření hromád do tvrdých horninových půd podmíněně přiřaditelných nízké teplotě. V těchto půdách není průměrná roční teplota v hloubce 5,10 m vyšší než -0,6 ° C u pískových pramenů, -1 ° C u hlíny a -1,5 ° C u jílí.

Piloty jsou ponořeny do pevných zemin hlavně dvěma způsoby: v rozmrazené půdě nebo v vrtaných jamkách, jejichž průměr přesahuje největší velikost průměru vlasů. Když jsou piloty ponořeny do rozmražené půdy, nejprve se rozmrazí a pak se hromady ponoří do dutiny zkapalněné půdy vytvořené ve zmrzlé půdě. Půda se rozmrazuje pomocí jehly s párou, perforované na dolním konci (). Při působení páry (tlak 0,4 MPa) opouštějící špičku jehly je půda zředěna do tekutého stavu a jehla je ponořena do konstrukční hloubky.

V půdách s malým množstvím ledu lze v krátké době (1,3 hod.) Získat dutinu požadované velikosti a v půdách s vysokým stupněm nasycení ledem se tento proces uskuteční za 6,8 h. Rychlost ponoření jehly se stanoví tak, aby se průměr roztavil dutina 2. 3x největší velikost piloty v průřezu. Nějaký čas po potápění nastane zmrznutí a hromada, která je včleněná do vrstvy permafrost, získává potřebnou únosnost.

Způsob ponoření hromady ve vrtaných jamkách zajišťuje následující postup procesů a operací: vrtání studny pomocí zařízení umístěného na pískové štěrkové nebo struskové podložce, což umožňuje pohybovat zařízení se slabými. místní půdy s ponořením do aktivní vrstvy, aby se zabránilo zavlečení půdy do pláště vrtu; naplnění jamky roztokem písku a jílů až do okamžiku, kdy je objem roztoku s určitým přebytkem postačující k vyplnění mezery mezi stěnami studny a hromady po ponoření; ponoření hromady, doprovázené stlačením roztoku; extrakce skříně

Než začnete pracovat na grilu, roztok by měl zmrznout, to znamená, že hromada by měla zmrznout. Tato metoda, používaná v zimních podmínkách, kdy je aktivní vrstva v zmrazeném stavu, umožňuje opuštění obalu.

Při provádění pilotáže v permafrostových půdách je velmi účinné vrtání studny s trubkovými břidlicemi, které jsou vyměnitelnými pracovními tělesy potápěčských zařízení. Trubková vrtačka má speciální špičku a pracuje společně s vibračním kladivkem; Oddělením jádra od pole půdy prochází trubkovitý vrták aktivní vrstvou a klesá do požadované hloubky v tloušťce permafrostu. Mezi trubkou a stěnou vrtu se může vytvořit mezera, což usnadňuje potápění trubicovitého vrtáku, a to i v případě, že do něj zametá půda aktivní vrstvy.

V plastově zmrazené, vysoké teplotě (s průměrnou roční teplotou nejméně -1 ° C) se půda hromady ponoří do řízení nebo borozabivního způsobu. Metody ponoření do roztopené půdy a do jamek větších částí, než je průřez piloty, nejsou vhodné v podmínkách vysokoteplotních půd, protože zmrznutí vlasů je velmi pomalé. Hromady mohou být přemístěny do plasticky zmrzlé silné hlíny a písečných půd, které neobsahují vměstky, a pouze v období sezónního rozmrazování, jako v zimě, se půdy aktivní vrstvy ochlazují na -10 ° C a stávají se ztuhlé. Oblast buržoazní metody je proto mnohem širší.

Metodou orby jsou hromady ponořeny ve dvou fázích. V první fázi je vyvrtán přední vrt, jehož průměr je o 1,2 cm menší než strana hromady. V druhém stupni je hromada ponořena pomocí vibračního kladívka nebo naftového kladívka. V tomto případě je půda vytlačena z rohů hromady do středu jejích stěn. Půda se rozkládá na úkor tepelné energie, přeměněná z mechanické, vyvinutá kladivem a částečná. vytlačování půdy ze studny. Stačí rozmrazit tenkou vrstvu půdy - a teplota v zóně přilehlé k hromadě se zvýší o velmi malé množství, proces zmrazení hromady do země se objeví v krátkém čase. Použití předních vrtů umožňuje zvýšit přesnost rozmístění pilotů, zajistit jejich ponoření do konstrukční hloubky, eliminovat případy selhání vlasů při zasažení špičkou balvanů apod.

Uvažované metody ponoření do půdních půd se používají pro ponoření železobetonových pilířů, někdy i pro ponoření kovových hmoždinek, stejně jako dřevěných pilot. Dřevěné piloty ve výrobě by měly být impregnovány kreosotem nebo jiným antiseptikem, aby se zabránilo hnilobě v oblasti s proměnnou vlhkostí.

Permafrostové půdy

Permafrostové půdy jsou rozšířené a nacházejí se převážně v oblastech kryolithozonu, kde v určité hloubce přetrvávají negativní teploty rok co rok. Existují zóny zemské kůry, ve kterých v určité hloubce přetrvávají negativní teploty rok co rok. Tento fenomén je považován za (nazývaný) permafrost. Na návrh P.F. Shvetsov, začaly se tyto zóny nazývat kryolithozon. Doktrína fenoménu permafrost se nazývá permafrost (nedávno geokryologie). Permafrost zkoumá fenomény permafrost i sezónního permafrostu, které se objevují a mizí v závislosti na sezónních a klimatických podmínkách.

Obrázek-1. Schematická mapa distribuce permafrostu v Ruské federaci

Permafrost je rozšířený. Téměř 50% území SSSR a téměř 24% plochy zeměkoule patří ke kryolithozonu. Pozice kryolithozonu, mimo jiné, závisí na astronomické poloze zeměkoule.

Obrázek 2. Permafrost Spread

1 zóna, kde nejsou žádné trvalé půdy; 2-3 přechodová zóna; 4-pásmo permafrostových půd

Přibližné hranice zóny Permafrost v SSSR jsou viditelné na mapě (viz obrázek 1 a obrázek 2). Pozemky s permafrostovými horninami se nacházejí mimo kryolithozonu, hlavně v hlubokých jeskyních a ve vysokohorských oblastech (Alatau, Pamir, Ural, Kavkaz).

Obrázek-3. Vzory výskytu permafrostu:

a-sloučení permafrost; b-sloučení permafrost s migracemi; permafrost.

Pokud uvažujeme část křemičité vrstvy s permafrost, pak najdeme dva typy výskytu hornin se stabilní zápornou teplotou. Horní vrstva zeminy se v létě rozmrazuje a v zimě zamrzne, tato vrstva (rýže-3, vrstva D) sezónních proměnných pozitivních a negativních teplot se nazývá aktivní vrstva, tloušťka aktivní vrstvy závisí na klimatických podmínkách, petrografickém a mineralogickém složení hornin a povaze rostlinné pokrývky. Podle I.V. Popov, síla aktivní vrstvy je charakterizována hodnotami uvedenými v tabulce 1.

Tabulka-1. Průměrné hodnoty kapacity aktivní vrstvy na území Ruské federace.

Pod aktivní vrstvou je vrstva s trvalou zápornou teplotou (obr. 3, vrstva M). Tloušťka permafrostové vrstvy se mění ve velmi velkých mezích od 6,0 ​​do 1000,0 m a více. Podle I.V. Popova, tloušťka permafrostu na severní polokouli je:

Západní Svalbard (v některých místech) více než 240;
Průměrný průtok řeky Yukon (Aljaška) je více než 120;
Řeka Eldorado (Yukon) více než 61;
Fort Churchill (Hudsonský záliv) nad 38 let;
Souhvě řeky Mackenzie a Liard je více než 11,6;
Port Nelson (Hudson Bay) více než 10;
Ústí řeky Hois (Hudsonův záliv) je více než 6;

Známý pokus kopat studnu ve městě Jakutsk. Studna dosáhla hloubky 116 m, ale nezůstala z zmrzlé vrstvy, vrstvy kůry s konstantní pozitivní teplotou leží pod vrstvou permafrost (obr. 3, T vrstva), protože letní a zimní režimy mají od roku k různým teplotám (obr. 3, vrstvy D max a D min). Vrstva odpovídající rozdílu mezi Dmax a D min se nazývá vrstva možných migrací permafrost (vrstva P).

Umístění zón aktivní a zmrazené vrstvy, naznačené na obr. 3, a, b, se nazývá sloučení permafrostu, protože v zimě se obě zóny spojí do jedné zóny s negativními teplotami. V některých případech může být mezi aktivní vrstvou permafrostu a vrstvou T stále trvale kladná teplota. (obr. 3, c). Taková vrstva se nazývá talík a permafrost je neteče. Je zřejmé, že v některých zónách dochází ke střídání rozmrazených a zmrzlých vrstev, taková permafrost se nazývá vrstvená.

SNP II-18-76, povrchové vrstvy půdy v oblastech, kde permafrost podroben sezónní zmrazování a rozmrazování, zmrazování prostřednictvím -ottaivayuschy sezónně názvem létě a mrazu v zimě, ale bez jejího spojení s vrstvou zmrzlé půdě, sezónně tání zamrznutím tání v létě i v zimě až do úplného sloučení s permafrost. Vrstvy půdy se nazývají příjezdy, zmrazené v zimě a nemrznoucí po dobu jednoho nebo dvou let. V chladnějších oblastech jsou horniny permafrost uloženy nepřetržitými kryty, které jsou rozšířeny na rozsáhlých územích.

Takový výskyt se nazývá permafrost. V teplejších oblastech jsou v nepřetržitých plechách s permafrosty oblasti, které neobsahují permafrost. Taková permafrost se nazývá nespojitá. V ještě teplejších oblastech jsou plochy obsahující permafrost jen v podobě ostrovů mezi prostory, které neobsahují permafrost.V těchto případech se permafrost nazývá ostrovní.

Charakterizovat permafrost různé cryolithozone nutno uvést výskyt permafrostu dílčí (konfluentní, non-odvodnitelná, vrstvené), a pokud jde o jejich úseku (kontinuální, diskontinuální, ostrov) poměr Prozatím ho napevno mezi aktivní vrstvu a permafrost není konstantní. V závislosti na klimatických podmínkách může dojít v každé zóny permafrost k akumulaci nebo ztrátě tepla. V takových případech se říká o nástupu nebo ústupu permafrostu. Kromě tepelných podmínek atmosféry ovlivňují další faktory režim trvalého zmrznutí: přítomnost sněhu nebo trávy a expozice zemského povrchu; složení hornin aktivní vrstvy; přítomnost rašelinišť v horní vrstvě.

Všechny tyto okolnosti ovlivňují tepelnou vodivost aktivní vrstvy a následně i množství tepla přeneseného do zmrazené vrstvy nebo z ní odebrané. Absolutní hodnota negativní teploty permafrostu je malá a pohybuje se v rozmezí od 0 do 8 ° C. Teplota pod -8 ° C je extrémně vzácná. V každé jednotlivé oblasti kryolithozonu je stanovena jeho vlastní průměrná teplota. Nejběžnější jsou oblasti s negativní teplotou permafrostu od -1 do -3 ° a od -3 do -5 ° C.

Souhrnný stav permafrostových půd

Permafrostové pozemky mohou být složeny jak ze skalnatých, tak ze skalních útvarů, skály, které jsou ochlazeny na neustálé negativní teploty, mění pouze málo vlastností a vlastností, pouze v těch případech, kdy byly rozbité osoby zmrzlé, praskliny naplněné vodou, mrzná voda rozšiřuje praskliny a zvyšuje rozložení horniny.Tato okolnost musí být identifikována a zohledněna při inženýrských a geologických studiích v oblastech mražené horniny. Podložní skály v permafrostových zónách představují všechny druhy hrubozrnných, písčitých a jílovitých půd.

Hrubé zrnité a písčité skály uložené mimo podzemní vodu nemění jejich vlastnosti během zmrazování a rozmrazování. To se nazývá námraza suhoy.V podstatné části oblasti s permafrostových složenými nasycení vodou, kalů, písčité hlíny, hlíny a tak tam dalee.Chasto části složené torfami.Pri přechod ve zmrazeném stavu těchto kamenů slinutého ledu a hornin porod.Pri získávají charakter tohoto odolnost vůči stlačení je až 1,0 MPa a rozvlhčování - až 0,5 až 1,5 MPa. Názvy skalních půd, které jsou v permafrostu, jsou stejné jako u nezmrazených, v závislosti na jejich mineralogickém složení, genezi a struktuře.

Název neskalnyh permafrost půdy přijata v souladu s vlastnostmi, které se získají tato přidaná po ottaivaniya.Pri slovo pylevatye.Merzlye primery na rozdíl od nemerlyh zmrazených jílovitá půda s obsahem částic 0,05 až 0,005 mm, v množství více než 50% s konvenční názvu Podle jejich stavu jsou rozděleny na tvrdě zmrazené, zmrazené a volně zmrazené. Půdy, které jsou pevně stmelovány ledem a jsou charakterizovány poměrně křehkým lomem a praktickou nestlačitelností za zatížení budov a konstrukcí se stlačitelným faktorem ≤ 10 -8 Pa-1, jsou tvrdé kameny.

Kruapnoprazlochnye, písčité a jílovité půdy jsou obtížné, pokud jejich teplota je nižší než hodnota t, která charakterizuje přechod půdy z plastické hmoty do tvrdého zmrazení a rovná se °:
U hrubých půd - 0 ° C;
U písků velkých a středních velikostí -0,1 ° C;
Pro jemné a zaprášené písky - 0,3 ° C;
U pískových písků -0,6 ° C;
Pro hlíny -1 ° C;
Pro jíl - 1,5 ° C

Primery se stupněm mortem q ≤ 0,25 jsou tvrdě zmrazené, jestliže jejich teplota je nižší než hodnota (Kq + t ™), kde K je teplotní korekce: u pískových půd s příměsí zbytků rostlin a rašeliny minus 10 ° C pro jílovité půdy s příměsí rostlinných zbytků a pečené půdy - minus 5 ° C Hodnota stupně zahrabání q je definována jako poměr hmotnosti zbytků rostlin v půdě, sušených při t = 105 ° C, na hmotnost minerálního skeletu.

Půdy zpevněné půdou jsou plasticky zmrzlé, ale mají viskózní vlastnosti a jsou charakterizovány stlačitelností za zatížení budov a konstrukcí (> 10 - 8 Pa-1.) Písek a hliněná půda se stupněm vyplnění objemu pórů ledem a nezmraženou vodou G ≥ 0, 8, jestliže jejich teplota je v rozmezí od teploty počátku zmrznutí půdy t H ≤ k hodnotě t ™, stejně jako všech půd se stupněm zakopnutí q> 0,25. Stav písečných a jílovitých půd s G

Permafrost Vlastnosti půdy

Obecné charakteristiky trvalých půd (VMG). Většina území Ruské federace (téměř celou severní zónu) zaujímá VMG. Permafrost se nazývá půdy, které mají negativní nebo nulovou teplotu, obsahují led v jejich složení a jsou v zmrzlém stavu po mnoho let (přes tři roky).

VMG mají souvislý nebo ostrovní rozložení. Ve směru od jihu k severu dochází k nárůstu tloušťky vrstvy EMG, která dosahuje několika set metrů v oblastech Extrémního severu. V jižních oblastech ostrova se vyskytuje rozšířený výskyt VMG s tloušťkou vrstvy 20... 50 m. Vedle severu je vyskytující se VMG. Tam je spousta talíků, tzn. Míst, kde chybí EMG vrstva. Ve vysokých zeměpisných šířkách dochází k trvalému výskytu VMG s tloušťkou vrstvy obvykle větší než 100 m. V těchto oblastech se talíky po celé hloubce VMG vyskytují pouze pod velkými řekami a jezery.

Povrchová vrstva půdy je podrobena sezónnímu rozmrazování (hluboké mraze) v hloubce několika desítek centimetrů až několika metrů. Tato vrstva se nazývá sezónní rozmrazování (aktivní), pokud zmrzne v zimě, dokud se zcela nezmůže s UMH a sezónně zmrzne, pokud takové zmrazení nedojde. VMG mohou mít hladkou, vrstvenou a celulární (mřížkovou) mrazivou (kryogenickou) strukturu. Ve VMG někdy existují velmi velké inkludace ledu ve formě čoček a vrstev několik metrů tlusté nebo ve formě klínů.

Stejně jako v přírodních podmínkách mohou být VMGs v pevných propustných, plasticky zmrazených nebo volně zmrazených stavech. Povrchy tvrdých hornin jsou pevně stmeleny ledem. Při poměrně rychlém nasazení úsilí dochází k jejich křehké destrukci. Pod vlivem zatížení ze struktur jsou tyto půdy prakticky nekomprimované. Plastově zmrazené půdy jsou stlačeny ledem, ale mají viskózní vlastnosti. Jsou charakterizovány dostatečně velkou stlačitelností. Hromadné půdy jsou půdy, které mají negativní teplotu, ale nejsou lesklé. Jedná se o hrubé, štěrkové a písčité půdy o celkovém obsahu vlhkosti menší než 0,03.

Obsah ledu v půdě určuje obsah ledu, tj. Poměr objemu ledu v půdě k celkovému objemu. VMG, jejichž ostrost je vyšší než 0,4, jsou považovány za silně ledové. Mají viskózní vlastnosti, když jsou roztaveny, může dojít k výraznému nárůstu i při působení vlastní gravitace.

Podle teploty v hloubce 10 m jsou VMG rozděleny na nízkou teplotu (pod 2-1,5 ° C) a vysokou teplotou (od 0 do -1,5 ° С). Se všemi konvencemi je toto dělení velmi důležité, protože na nízkoteplotních půdách se stavba a provoz budov a konstrukcí provádí podle principu I, tj. Půda základů se udržuje v zmrazeném stavu.

Výstavba a provoz budov a objektů na principu I na vysokoteplotních půdách se provádí zpravidla s použitím dalších opatření, která snižují teplotu půdy nebo ji chrání před stoupáním. U těchto půd je racionálnější budovat a provozovat budovy a stavby podle principu II, tj. Rozmrazením zmrzlé půdy a udržováním ji v rozmrazeném stavu. Při výběru princip konstrukce je nutné vzít v úvahu permafrostu půdních podmínkách na stavbě, stejně jako ve většině částí šíření MEG do hloubky 3... 4 m, a často až 7... 8 m, přízemní teplotu tak drasticky změnila v průběhu roku, se pohybují od plasticky -zmrazování na tvrdé mrazy, od vysoké teploty až po nízkou teplotu a zpět.

Pod vlivem kolísání teplot v loži VMG prochází komplexní kryogenních procesů a jevů :. Frost zvedat tvorbu půdy námrazy praskání, tečení půdy na svahu (soliflukcí), povrchové sesuvy naledoobrazovaniya, termokras čerpání apod Mnohé z těchto procesů dochází současně a často vznikají v v důsledku lidského narušení nestabilní přirozené rovnováhy charakteristické pro tento typ ekosystému. Například odlesňování, odvodnění území, zadržení sněhu, rašeliniště a další podobné činnosti vedou k oslabení permafrostu a v některých oblastech k její úplné degradaci.

Při plynulém výskytu podzemního ledu se objevují termokary, nedostatečné jezero. Často se vytvářejí termokarstové příkopy podél trasy traktoru, který zničil kryt mechů s housenkami. Obnova vegetace v zóně VMG je mimořádně pomalá, proto při navrhování a výstavbě v těchto oblastech je nutné zajistit speciální ekologické řešení.

Stav půdy v době jejího vývoje. Podle teplotního faktoru se dvě zóny vyznačují hloubkou vrstvy permafrost (obr. 5.1): akumulace (akumulační vrstva), vyznačená sezónními výkyvy teploty, s tloušťkou obvykle do 15... 20 m; nulové roční amplitudy s konstantní teplotou nezměněné v průběhu roku (pasivní vrstva kryolithiogeneze).

Obr. 5.1. Rozložení teploty ve vrstvě aktivní vrstvy a VMG vrstvě

Teplota povrchu půdy v bodě A odpovídá kladné venkovní teplotě. Poloha bodu určuje největší tloušťku aktivní vrstvy H0. V sekci NE se negativní teplota půdy zvyšuje na nulu. Vrstva půdy, ve které se negativní teplota plynule mění v průběhu roku, se nazývá vrstva aktivní kryolitogeneze. Začíná z dolní hranice aktivní vrstvy a pokračuje v hloubce 10... 15 m, při níž se v průběhu roku změní negativní teplota VMG. Níže je EMG vrstva, kde je zachována konstantní záporná teplota - jedná se o vrstvu pasivní kryolitogeneze (oblast DM).

Pod teplotou VMG rozumíme teplotu vrstvy pasivní kryolithogeneze T0. Hloubka této vrstvy závisí na zeměpisné šířce oblasti. Přibližně lze považovat za T0 nižší než průměrná roční teplota vzduchu pro oblast při 5,8 ° C. Zóna fázových přechodů vody, která kombinuje vrstvy sezónního rozmrazování a aktivní kryolitogenezi, se nazývá akumulační vrstva půdy. Vlastní VMG pokrývá vrstvy aktivní a pasivní kryolitogeneze. Pod bodem D se teplota země zvýší pod vlivem tepla podkladových vrstev.

Změna teploty v zimní sezóně v hloubce VMG odpovídá čáře spojující body E, C a D. V tomto případě je negativní teplota aktivní vrstvy půdy mnohem vyšší než teplota vrstvy aktivní kryolithogeneze. Síla půdy se mění podle toho, čím větší je hloubka, tím menší je síla VMG v zimní sezóně. Změna průměrné roční teploty VMG je popsána čárou spojující body P, C a D. Čím větší je hloubka, tím nižší je průměrná roční teplota, která má zápornou hodnotu v libovolné hloubce.

Pro stanovení odolnosti VMG vůči pracovním tělům zemních strojů je nutné stanovit teplotu v libovolné hloubce v průběhu roku. V aktivní vrstvě je teplota VMG v zimním období v hloubce menší než 0,3 m Tg se považuje za rovnou teplotě vzduchu:

Ve vrstvě aktivní kryolitogeneze se teplota půdy u

kde k, m - bezrozměrné koeficienty, v závislosti na čase roku a typu VMG; pro mražené půdy, m = 4; Koeficient k pro různé měsíce je určen pomocí vzorců: