Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

Многолетнемерзлыми породами мы будем называть породы, существующие много лет - по крайней мере, возникающие в течение жизни одного поколения людей. Наконец, сезонномерзлыми будем называть грунты, почвы и пр., промерзшие за один сезон (зиму) и сохраняющие мерзлое состояние от 1 до 2 лет. В последнем случае двухсезонные мерзлые грунты и другие горные породы часто называют перелетками.

Вечномерзлое состояние горных пород (грунтов и пр.) мы рассматриваем как явление геологическое (так, толщи вечномерзлых пород северо-востока Сибири имеют возраст от 10-12 тыс. до 280 тыс. лет), многолетнемерзлое состояние - как явление современное, а сезонномерзлое, как явление регулярное, из года в год повторяющееся, и наконец - кратковременномерзлое состояние, как явление нерегулярного сезонного промерзания, длящегося незначительное время.

При общем описании мерзлых и вечномерзлых грунтов еще раз подчеркнем, что самое существенное значение при оценке их механических свойств будет иметь сцементированность (спаянность) минеральных частиц льдом, в значительной степени оцениваемая льдистостью мерзлых грунтов и количественным содержанием в мерзлых грунтах незамерзающей при данной отрицательной температуре поровой воды. \

При использовании мерзлых и вечномерзлых грунтов в качестве оснований или среды для различного рода сооружений с самого начала важно установить, к какой категории их следует относить по льдистости и физическому состоянию.

Категории мерзлых грунтов •

По льдистости:

сильнольдистые (содержание льда более 50%); слабольдистые (содержание льда менее 25%); льдистые (содержание льда от 25 до 50%).

По физическому состоянию:

твердомерзлые (низкотемпературные), прочно спаянные льдом, практически несжимаемые.

Пластично мерзлые (высокотемпературные) с большим содержанием незамерзшей воды, относительно мало сжимаемые в мерзлом состоянии.

Кроме указанных категорий мерзлых грунтов, выделяется (по СНиП И-Б. 6-66) еще категория сыпучемерзлых грунтов -не сцементированных льдом песчаных и крупнообломочных грунтов, хотя и имеющих отрицательную температуру, но очень мало содержащих в своих порах воды. Эти грунты не обладают специфическими свойствами мерзлых грунтов, так как практически не изменяют своих механических свойств при изменении отрицательной температуры на положительную. Автор считает более правильным относить эги грунты не к категории мерзлых, а к категории охлажденных (морозных) сыпучих грунтов.

Охарактеризуем кратко свойства отдельных категорий грунтов.

Сильнольдистые грунты, к которым мы относим мерзлые и вечномерзлые грунты с объемной льдистостью (равной отношению объема льда, содержащегося в мерзлом грунте, ко всему объему грунта), большей 50% при соответствующем гранулометрическом составе (глинистом, суглинистом или мелкопылеватом), приобретают при оттаивании текучее, текуче-пластичное или пластичное состояние, что часто обусловливает их просадочность. Для этих грунтов характерна весьма малая несущая способность в оттаявшем состоянии и большая сжимаемость (обычно коэффициент относительной сжимаемости ао0,05 см/кГ).

Слабольдистые грунты (при величине объемной льдистости менее 257о) имеют незначительное количество избыточного льда, а при глинистом, суглинистом и нылеватом составах в оттаявшем состоянии приобретают обычно тугопластичную или полутвердую консистенцию и относительно малую сжимаемость (коэффициент относительной сжимаемости имеет величину порядка ао0,01 см/кГ),

Льдистые грунты (при объемной льдистости от 25 до 50%) имеют промежуточные свойства вышеописанных двух категорий грунтов.

Твердомерзлые грунты прочно сцементированы (спаяны) перовым льдом, имеют температуру достаточно низкую, при которой большая часть содержащейся в них воды замерзла. Приближенные температурные границы твердомерзлого состояния даны в СНиПе: для пылеватых песков -0,3° С, для супесей -0,6°, для суглинков -1,0° и для глин -1,5° С, а более точные будут установлены в последующем изложении. Последняя граница (-1,5° С) справедлива (по нашим данным) лишь для не очень дисперсных глинистых грунтов (преимущественно каолинитового минералогического состава мелких частиц); для очень же дисперсных глин (особенно монтмо-риллонитового минералогического состава) приведенную границу следует понизить до -5 и даже до -7° С.

Грунты в твердо-мерзлом состоянии характеризуются хрупким разрушением и практически несжимаемы при нагрузках, меньших 5-10 кПсм (коэффициент относительной сжимаемости ао<0,0001 CMI кГ).

Лластичномерзлые грунты вследствие большого содержания в них воды (часто более половины от всей поровой воды) обладают вязкими свойствами и характеризуются относительно большой сжимаемостью в мерзлом состоянии. К пластичномерзлым грунтам принадлежат все высокотемпературные мерзлые глинистые и суглинистые грунты при величине отрицательной температуры их более высокой, чем величины, характеризующие твердомерзлое состояние грунтов. К этому виду грунтов можно относить сильносжимаемые (ао>0,01 см/кГ) мерзлые грунты, полностью насыщенные льдом и водой, а также высокотемпературные менее сжимаемые (о 0,014-0,001 смУкГ) мерзлые грунты, имеющие степень водона-сыщенности (включая все виды воды), меньшую 0,8. Эта категория

грунтов может давать осадки оснований фундаментов значительной величины, даже в случае сохранения их мерзлого состояния.

Как указывалось ранее, наибольшие затруднениня при возведении различного рода сооружений на территории Севера и Северо-Востока представляют толщи вечномерзлых грунтов, особенно сильнольдистые в состоянии пластичномерзлом и высокотемпературном.

Вечномерзлые грунты занимают по площади около 49% территории СССР (более 10,5 млн. кв. км) и имеют мощность от нескольких метров до 1,5 км (в долине р. Вилюя), залегая на глубине от 0,5-1 ж -на севере, до 3,0-4,5 ж -на юге области вечномерзлых грунтов.

На карте распространения вечномерзлых грунтов в СССР

(рис. И) линией с черточками показана южная граница распространения вечномерзлых грунтов, т. е. граница, южнее которой, как правило, уже не встречаются острова вечномерзлых грунтов, хотя отдельные аномалии (например, обусловленные рельефом местности и направлением движения холодных масс воздуха) li могут иметь место (см. вклейку).

На карте, кроме зон вечномерзлых грунтов с различной максимальной мощностью мерзлой толщи (обозначенных различной штриховкой через 60-500 ж), показаны и изолинии отрицательной температуры на глубине 10 ж от поверхности. Эти темпе)ратуры принимаются при определении глубины протаивания грунтов и других тепловых расчетах оснований сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, как установившиеся исходные расчетные отрицательные температуры на глубине, приблизительно соответствующей нулевым температурным амплитудам (с точностью ±0,1°С).

Схематический температурный разрез толщи вечномерзлых грунтов показан на рис. 12. Как видно из кривой изменения температуры грунтов по глубине, до глубины h, соответствующей сезонному протаиванию, температура грунта не остается постоянной, а в зависимости от времени года меняется от положительной до отрицательной, причем амплитуда температур слоя сезонного промерзания будет тем больше, чем континентальней район области вечно-, мерзлых грунтов. Ниже верхней границы вечномерзлой толщи (глубины, которой достигает максимальное летнее протаивание грунтов) температура горных пород всегда ниже или равна нулю, а изменения ее с-глубиной, не выходя из области отрицательных

Рис. 12. Схематический температурный разрез толщи вечномерзлых грунтов