Оттаивание мерзлых грунтов

Подготовку мерзлых грунтов к разработке можно производить оттаиванием [8, 14, 19, 20].

Различают четыре основных метода оттаивания:

1. Поверхностное оттаивание. При этом методе тепловой поток распространяется сверху вниз. Такое оттаивание осуществляется дымовыми газами и электронагревателями, расположенными на поверхности.

2. Радиальное оттаивание - тепловой поток распространяется в горизонтальном направлении, по радиусу нагревателя, заглубленного на 3/4 толщины мерзлого слоя.

3. Глубинное оттаивание - тепловой поток распространяется от нагревателя, расположенного ниже мерзлого слоя, к поверхности.

4. Комбинированное оттаивание - тепловой поток распространяется сверху вниз и в горизонтальном направлении.

Из вышеперечисленных способов оттаивания грунта самым эффективным способом является электрооттаивание мерзлого грунта глубинными электродами при наличии дешевой электроэнергии.

При наличии дешевой электроэнергии для оттаивания грунтов могут быть применены горизонтальные электроды или вертикальные глубинные электроды. Горизонтальные электроды изготовляют из полосовой стали 50´ 5 мм длиной 2...3 м. В качестве вертикальных электродов применяют круглую арматурную сталь диаметром 12...20 мм и длиной 1, 5...2, 0 м. Горизонтальные электроды укладывают на очищенную от снега поверхность и засыпают слоем утрамбованных опилок, смоченных 1...2 % раствором поваренной соли. Вертикальные поверхностные электроды забивают в слой опилок толщиной 20...25 см, обработанных солью. Вертикальные глубинные электроды забивают на расстоянии 0, 4...0, 7 м друг от друга на всю толщину мерзлого грунта так, чтобы на 8...10 см электроды вошли в незамерзший грунт. Сущность электрооттаивания грунта заключается в том, что при замыкании электрической цепи ток проходит по слою опилок или талому грунту (мерзлый грунт не пропускает электрический ток), выделяемое тепло будет оттаивать мерзлый грунт, который по мере оттаивания становится проводником электричества и сам начинает выделять тепло. Расход электроэнергии на оттаивание 1, 0 м³ грунта в северо-восточных районах страны составляет от 35 кВт/ч при использовании вертикальных глубинных электродов до 85 кВт/ч при применении поверхностных электродов. Продолжительность электрооттаивания грунта при глубине промерзания 2, 0 м составляет от 17 до 28 ч.

Способ оттаивания очень энергоемок. В практике дорожного строительства подготовку резервов оттаиванием осуществляют лишь в исключительных случаях при малых объемах грунта, при производстве работ в населенных пунктах, в непосредственной близости к трубопроводам, кабелям и другим подземным коммуникациям, когда нельзя рыхлить грунты механическим и взрывным способами. Применение данного способа возможно только при технико-экономическом обосновании.