Принцип проектирования дорог на многолетнемерзлых грунтах

Грунты называются вечномерзлыми, если они находятся в мерзлом состоянии в продолжение многих лет, от 3-х и более, [ГОСТ 25100 95, приложение А].

В их состав входят минеральные частицы, лед, вода и воздух. Величина, форма и состав этих составляющих характеризуют особую криогенную (мерзлотную) текстуру. Различают массивную, слоистую и сетчатую текстуры

а - массивная; б - слоистая; в - сетчатая.

Вечномерзлые грунты распространены на одной пятой части суши Земного шара и встречаются на половине территории бывшего СССР

Обычно у поверхности земли находится слой, который ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Он называется деятельным (сезоннооттаивающим) слоем.

Для инженерных целей важнейшим вопросом является изучение физических процессов в сезонноталом (деятельном) слое и его толщины, поскольку инженерные сооружения главным образом возводятся на этом и в этом слое.

Постройка дороги вносит большие изменения в природный режим вечномерзлых грунтов. Влияние этих изменений необходимо иметь все время в виду, принимая те или иные проектные решения. Вырубка деревьев и кустарников на придорожной полосе и удаление мохового покрова способствуют увеличению толщины деятельного слоя. При оттаивании пылеватые льдонасыщенные вечномерзлые грунты из твердого состояния переходят в разжиженное, растекаясь под действием собственного веса.

Оттаивание вечномерзлого грунта под невысокими насыпями в зависимости от количества льда, содержащегося в грунте, вызывает дополнительные осадки или полное расползание насыпей. На участках с близким к поверхности расположением погребенного льда при таянии на полосе отвода могут возникать провальные озера { термокарстовые явления).

Откосы выемок, разработанных в вечномерзлых грунтах и содержащих прослойки льда при оттаивании, подвержены оплывам. Наоборот, средние и высокие насыпи создавая теплоизоляцию, способствуют поднятию уровня вечной мерзлоты, которая может входить в тело насыпи.

Наиболее распространенный во всех зонах вид деформации - пучение земляного полотна. Оно происходит вследствие объемного расширения воды в связном грунте, при этом наибольшее пучение вызвано дополнительным поступлением воды, перемещающейся в мерзлый грунт из нижележащих талых слоев грунта. Пучение интенсивно проявляется в южной части зоны вечной мерзлоты. Здесь же наблюдаются значительные деформации земляного полотна, возникающие из-за затопления его наледями. Изменение режима подземных вод и водотоков зимой при промерзании грунта часто приводит к прорыву их на поверхности и затоплению окружающей местности и дорожных сооружений, сопровождающееся полным разрушением проезжей части.

На Крайнем Севере, наоборот, значительные деформации (термокарстовые образования, просадки и осадки) возникают в результате протаивания грунтов деятельного слоя.

Различные мерзлотно-грунтовые условия, характеризующиеся разными типами местности, обусловливают дифференцированный подход к проектированию и строительству земляного полотна автомобильных дорог.

Гидротехнические, промышленные и жилые сооружения в большинстве случаев своими фундаментами опираются на вечномерзлую толщу, мало или почти не меняющую своих свойств во времени. Основной элемент автомобильной дороги - земляное полотно, которое возводится на грунтовом слое, изменяющем в годовом периоде свои свойства от воздействия природных факторов, и, в первую очередь, температуры воздуха. Из этого следует, что устойчивость дорожной конструкции в период эксплуатации зависит главным образом от состояния грунта основания (мерзлое или талое), его вида и влажности.

В настоящее время рекомендуется использовать грунты сезоннооттаивающего слоя в качестве основания земляного полотна по одному из следующих принципов.

Первый - сохранение вечномерзлых грунтов в основании земляного полотна в течение всего периода эксплуатации дороги.

Второй - частичное оттаивание мерзлых грунтов основания на величину, определяемую расчетом.

Третий - оттаивание вечномерзлых грунтов до начала строительства дороги и осушения придорожной полосы.

Схема дорожно-климатических районов зоны вечной мерзлоты: I ₁ - северный; 1₂ - центральный; I ₃ - южный; II - дорожно-климатическая зона

Библиографический список:

1)ВСН 84-75.Инструкция по изысканию, проектированию и строительству автомобильных дорог врайонах вечной мерзлоты. - М.: Минтрансстрой, 1976, - 218 с.

2) СНиП 2. 02.01.83. Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования // Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1983. – С. 21.

3) ГОСТ 20522-75. Грунты. Метод статической обработки результатов определений характеристик. – М.: Стройиздат, 1975. – С. 21.

4) СТРОИТЕЛЬСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ГРУНТОВ И ОТХОДОВ БУРЕНИЯ (НА ПРИМЕРЕ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ РАЙОНОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ)
МИТРОФАНОВ Николай Георгиевич
Диссертации в Техносфере: https://tekhnosfera.com/stroitelstvo-avtomobilnyh-dorog-s-primeneniem-kompozitsionnyh-materialov-na-osnove-gruntov-i-othodov-bureniya#ixzz40WQkiBlD

5) Дивин О.А., Самарина М.В. Механизмы для укрепления земляного полотна (по материалам зарубежной периодики) // Путь и путевое хозяйство. – 1976. – № 10. – С. 15.

6)МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО СПОСОБАМ УКРЕПЛЕНИЯ ОБОЧИН И ОТКОСОВ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
Источник: https://www.znaytovar.ru/gost/2/Metodicheskie_rekomendaciiMeto194.html

7)Издательство «Лань»Электронно-библиотечная система «Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе
2014 год»

8)Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации