ФУНДАМЕНТЫ В УСЛОВИЯХ  ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

Общие сведения

Грунты называют мерзлыми, если они имеют отрицательную или нулевую температуру и содержат включения льда. Мерзлота бывает сезонной, возникающей под влиянием лишь зимних холодов, и многолетней, сохраняющейся в грунтах длительное время, исчи­сляемое иногда столетиями и даже тысячелетиями.

 В связи с возможностью сохранения мерзлого состояния грун­тов в природных условиях в течение многих веков сложилось народ­ное понятие вековая, или в е ч н а я   м е р з л о т а, вошедшее в литературу примерно в середине прошлого столетия.

  Нередко  в периоды суровых зим при малом снеговом покрове происходит настолько большое охлаждение верхней толщи грунтов, что возникшая сезонная мерзлота за время короткого и прохлад­ного лета не успевает вся растаять и какая-то ее часть остается на последующие годы. Такую мерзлоту называют  п е р е л е т к о м. Ее нельзя смешивать с вечной мерзлотой, так как сроки ее сущест­вования малы и часто не превышают 1 - 2 лет.

 Предполагают, что вечная мерзлота возникла в результате зна­чительного охлаждения поверхностных толщ горных пород в пе­риоды оледенения, когда происходило систематическое накапли­вание в них холода при воздействии отрицательных среднегодовых температур. Существуют и другие гипотезы ее образования.

  Вечная мерзлота встречается на многих территориях земной поверхности. Она распространена в РФ, Канаде, на Аляске, в Ан­тарктиде, на островах Северного Ледовитого океана, в горных райо­нах с высокими снеговыми вершинами и занимает около 1/4 всей суши.

  Характер распространения вечной мерзлоты различен. На се­вере она залегает в виде сплошного массива значительной мощности, достигающей иногда 500 м и более. По мере перемещения к югу мощность слоя вечной мерзлоты снижается, а затем в ней начинают появляться окна талого грунта (талики). Далее она переходит в уча­стки островного залегания. От общего характера распространения вечной мерзлоты имеются иногда существенные отклонения, зави­сящие от местных грунтовых условий, особенностей рельефа, нали­чия растительного покрова и других причин. Так, на северных скло­нах местности мерзлота сохраняется лучше, чем на южных. В доли­нах рек она заметно оттаивает в подрусловой их части вследствие отепляющего действия текущей воды.

   Поверхностный слой грунта, замерзающий зимой и оттаивающий летом, называют деятельным слоем. При смерзании сезонной мерзлоты с вечной ее называют сливающейся. Если между этими ви­дами мерзлоты остается слой талика, ее считают несливающейся. Вечную мерзлоту называют слоистой, если она содержит прослойки талых грунтов.

     Мерзлые грунты практически непроницаемы для воды и являются для нее водоупором. Вода может циркулировать по поверх­ности вечномерзлого грунта, в его толще по таликам и жилам и в подмерзлотных отложениях. В связи с этим в вечной мерзлоте различают надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные под­земные воды, последние часто обладают напором.

    В толще вечной мерзлоты встречаются включения льда в виде различных линз, гнезд, прожилок и прослоек - от тончайших и до имеющих значительную мощность (до 20 м и более). Лед в виде круп­ных включений называют ископаемым. Его оттаивание ведет к возникновению провальных явлений (термокарст) и опасно для возведенных сооружений.

  Среди многочисленных видов грунтов в районах вечной мерзлоты

распространены различные илистые, суглинистые и пылеватые отло­жения. Такие грунты в мерзлом состоянии достаточно прочны и об­ладают сравнительно большим сопротивлением сжатию и сдвигу. Однако при оттаивании они резко снижают прочность и могут выдавливаться из-под фундамента.

  На склонах местности эти грунты, будучи переувлажнены дождевыми и талыми водами, легко могут течь даже при небольших уклонах (3 - 5º). Такое движение грунтов называют с о л и ф л ю к ­ц и е й. Для борьбы с ней необходимы мероприятия по осушению склонов.

 При зимнем промерзании грунтов надмерзлотные воды подвергаются как бы сжатию надвигающейся сверху сезонной мерзлоты и, стремясь выйти на поверхность, прорывают ее слой в наиболее слабом месте. Изливающаяся наружу вода замерзает, образуя ледя­ной бугор - наледь. Наледи часто образуются на дорогах и у соо­ружений, где вследствие изменений термического режима в грунте, вызванного строительством, к их возникновению часто складываются благоприятные условия. Нередко наледные явления сопровождаются резким разломом коры замерзшего грунта и разбрасыванием круп­ных его глыб в стороны на большие расстояния. Это происходит вследствие обращения в лед воды, которая, будучи сжата некото­рым давлением, может остаться в какой-то области в переохлажден­ном состоянии.