§ 17. Вечная мерзлота

К вечномерзлым относят грунты, имеющие постоянно отрицательную температуру. Значительная часть территории СССР расположена на вечной мерзлоте (см. рис. 17). Большая часть огромной площади занята сплошной мерзлотой. У южной границы терри- тории сплошность мерзлоты нарушается и на общем фоне мерзлого грунта встречаются острова талого или, наоборот, мерзлого грунта среди талого.

На вертикальном разрезе участка с вечномерзлым грунтом (рис. 18) различают деятельный слой 2, слой вечной мерзлоты 2, талый грунт коренных пород 3, Деятельным называют верхний слой вечной мерзлоты, который в теплый период года приобретает положительные температуры — оттаивает. Мощность деятельного слоя колеблется (в зависимости от территориального расположения й местных условий) от нескольких дециметров до нескольких метров. Если в холодное время года деятельный слой промерзает полностью и смыкается с вечномерзлым, то мерзлота называется сливающейся, если же полного промерзания не происходит, то мерзлота называется несливающейся.

Мощность мерзлого грунта бывает от нескольких метров до сотен метров, его температура колеблется от нуля до минус 10—15°.

Строительные свойства вечной мерзлоты находятся в прямой зависимости от ее состояния. В мерзлом состоянии вечная мерзлота выдерживает большие удельные нагрузки — до 10—25 кг/см², в талом состоянии сопротивление внешним нагрузкам становится столь ничтожным, что на склонах рельефа порода начинает течь по кровле мерзлого грунта. Это явление называется солифлюкцией. На крутых склонах при оттаивании мерзлого грунта про исходят оползневые явления.

Движение грунтовых вод в условиях вечной мерзлоты весьма затруднительно и все же оно часто происходит по прослойкам талого

грунта.

Резкое изменение свойств вечной мерзлоты в зависимости от тем­пературного состояния приводит к необходимости отнести ее к классу пород с особыми свойствами, отнюдь не определяемыми свойствами входящих в ее состав пород, а именно: илов, суглинков, супесей.

Вечная мерзлота, как и сезоннопромерзающие грунты, подвержена пучению. Величина и сила пучения зависят от мощности и влажности деятельного слоя, от возможности миграции влаги к фронту промерзания, а также от того, каков характер залегания вечной мерзлоты. Так, в условиях сливающейся мерзлоты сила пучения больше, чем при несливающейся.

Строительство сооружений на вечно мерзлых грунтах сопряжено со многими трудностями, но й построенное сооружение не гарантировано от разрушения, если при строительстве в его конструкции не предусмотрены специальные меры для борьбы с «капризами» вечной мерзлоты. Жилые, промышленные и другие здания обогревают грунты основания сооружения и тем самым нарушают естественный отрицательный температурный режим вечной мерзлоты; несущая способность грунта при этом резко падает. Начинаются неравномерные осадки, часть грунта выпирает из-под сооружения. При этом возможен и прорыв грунтовых вод в подвальные помещения. Все это обычно ведет к недопустимым деформациям й последующему разрушению сооружения. Более легкие — дорожные сооружения, опоры контактной сети железных дорог и другие в период оттаивания деятельного слоя обычно также испытывают неравномерные осадки, а в период замерзания грунтов неравномерно пучатся, что также приводит к расстройству работы сооружений.

Борьба с особенностями вечной мерзлоты возможна только на основе детального изучения ее свойств и условий залегания. Для этого, в частности, должны быть выяснены такие основные климатические характеристики места, как продолжительность периода ^с отрицательными температурами воздуха, количество й сроки выпадения осадков, толщина снегового покрова, характер растительности и др.; характер грунтов, слагающих вечную мерзлоту; изменения температуры грунта по глубине; форма залегания (слои стая или сплошная) и отметка вечномерзлого слоя; мощность деятельного слоя. Основная предпосылка, обеспечивающая прочность сооружения вечной мерзлоте, — сохранение естественного теплового режима грунта в основании сооружения и предотвращение поступления влаги к фронту промерзания. При строительстве зданий это может быть достигнуто применением свайных оснований. Сваи, хорошо смерзшиеся с грунтом, способны выдержать большие нагрузки; в летний период оттаивание деятельного слоя происходит на небольшую глубину, так как подполья делают проветриваемыми, а ниж- ние этажи неотапливаемыми, поэтому прочность свайного основания не нарушается. Дренажные системы и осушение влажных грунтов электропрогревом — одно из эффективных средств повышения прочности вечномерзлых грунтов в основании зданий. Проблема строительства сооружений на вечной мерзлоте столь актуальна и обширна, что ею занимается ряд организаций под общим руководством Института по изучению вечной мерзлоты при АН СССР. Перед этими организациями стоит еще много научных и практических проблем по дальнейшему изучению свойств вечной мерзлоты.