Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1 

34 страницы

Купить бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль"

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В документе приведена типизация основных техногенных нарушений природных условий при наземном строительстве. На основе специального геокриологического районирования территории проведен количественный прогноз изменения природных условий, не приводящих к многолетнему протаиванию или промерзанию грунтов. В результате прогноза составлены региональные таблицы с оценкой допустимых при освоении изменений мерзлотно-грунтовых условий в пределах различных геокриологических зон и районов. Для инженеров-геологов, геокриологов, проводящих изыскания в районах распространения вечномерзлых грунтов.

 Скачать PDF

Оглавление

Предисловие

1. Общие положения

2. Нарушения природных условий при наземном строительстве

3. Исходные данные для определения допустимых изменений мерзлотно-грунтовых условий

4. Определение допустимых изменений мерзлотно-грунтовых условий

5. Закономерности пространственной изменчивости допустимых изменений мерзлотно-грунтовых условий в области распространения вечно-мерзлых пород Западной Сибири

Литература

 
Дата введения01.01.2021
Добавлен в базу21.05.2015
Актуализация01.01.2021

Этот документ находится в:

Организации:

РазработанПНИИИС Госстроя СССР
ИзданСтройиздат1987 г.
УтвержденПНИИИС Госстроя СССР
Стр. 1
стр. 1
Стр. 2
стр. 2
Стр. 3
стр. 3
Стр. 4
стр. 4
Стр. 5
стр. 5
Стр. 6
стр. 6
Стр. 7
стр. 7
Стр. 8
стр. 8
Стр. 9
стр. 9
Стр. 10
стр. 10
Стр. 11
стр. 11
Стр. 12
стр. 12
Стр. 13
стр. 13
Стр. 14
стр. 14
Стр. 15
стр. 15
Стр. 16
стр. 16
Стр. 17
стр. 17
Стр. 18
стр. 18
Стр. 19
стр. 19
Стр. 20
стр. 20
Стр. 21
стр. 21
Стр. 22
стр. 22
Стр. 23
стр. 23
Стр. 24
стр. 24
Стр. 25
стр. 25
Стр. 26
стр. 26
Стр. 27
стр. 27
Стр. 28
стр. 28
Стр. 29
стр. 29
Стр. 30
стр. 30

Рекомендации

по оценке допустимых изменений мерзлотногрунтовых условий

на осваиваемых территориях Западной Сибири

Производственный н научно-исследовательский институт по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) Госстроя СССР

Рекомендации

по оценке допустимых изменений мерзлотногрунтовых условий

на осваиваемых территориях Западной Сибири

Москва Стройиздат 1987

hMiM RCH, м2t</dm(м*ч°С/хка/!) 4,34

Рис. 4. Зависимость мощности снега hCM и термического сопротивления#^ в различных типах природных микрорайонов от нормы количества снега До

1    - небольшие залесенные участки на открытых пространствах, наветренные опушки лесов. Существенно избыточное снегонакопление;

2    - межбугровые понижения, ложбины стока, долины малых водотоков, высокие поймы с обильной растительностью, опушки лесов. Из

Ш.

9,o)

E22,

?5Д0,г/см

быточное снегонакопление; 3 — центральные части лесов, вершины залесенных бугров, образующих скопления. Нормальное снегонакопление; 4 -плоские торфяники и поверхности с мелкобугристым микрорельефом. Недостаточное снегонакопление; 5 - крупнобугристые торфяники, бугры пучения, прибровочные участки террас. Существенно недостаточное снегонакопление

3.10. Коэффициенты теплопроводности АЛ3 и соответствующие им термические сопротивления напочвенных покровов в талом RT и мерзлом Rз состоянии принимаются по табл. 3, обобщающей экспериментальные исследования теплофиэических свойств напочвенной растительности [4J.

Таблица 3

Ин-

Виды напочвенных покровов

деке

м2 ■ К/Вт х (м2 • ч •

X

°С/ккал)

Вт/ (м -К) Г(ккал / / (м-ч *°С)]

1

2

3

4

5

6

а

Мохово-лишайковые и лишайни ково-моховые ассоциации, слабоувлаж-ненные

0,52 (0,6)

0,43 (0,5)

0,2 (0,17)

0,23 (0,2)

б

Осоково-моховые, пуши-цево-моховые, травяномоховые с преобладанием сфагнума ассоциации, переувлажненные

0,17(0,2)

0,08(0,1)

0,58(04)

1,16(0,1)

в

Разнотравно- злаковые сообщества

0,34(0,4)

0,26(0,3)

0,46(0,4)

0,58(0,5)

г

Лесная подстилка в лесах, лишайники, сухие

0,39(0,45)

0,39(0,45)

0,17(0,15)

0,17(0,15

д

Осоково-моховые, пуши-цево-моховые, травяномоховые ассоциащи, увлажненные

0,06(1,0)

0,52(0,6)

0,23(0,2)

0,44(0,38

10

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МЕРЗЛОТНО-ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

4.1.    Начало развития процесса многолетнего протаивания отложений возможно при увеличении мощности снега, удалении напочвенного растительного покрова, создании выемок, искусственных водоемов, увеличении мощности СТС. Количественная оценка влияния перечисленных нарушений на возможность многолетнего протаивания грунта производится дифференцированно для двух случаев: а) нарушение поверхностных условий распространено на большую площадь; б) нарушение локализовано. В первом случае при расчетах можно не учитывать осадку при протаивают вечномерзлых грунтов. Во втором случае при увеличении глубины протаивания на незначительных по площади участках за счет осадки оттаивания грунтов в зоне нарушения будут формироваться понижения, которые из-за ветрового перераспределения снега или стока поверхностных вод могут заполняться снегом или водой.

4.2.    Допустимое увеличение мощности снежного покрова определяется по критической мощности Ькр, т.е. такой, при которой среднегодовая температура грунтов становится равной 0°С. Приближенно h кр определяется из положения, что при среднегодовой температуре грунта, равной 0°С, глубина сезонного протаивания $т равна глубине сезонного промерзания 4 11.1. Глубина сезонного промерзания равна

(2)

Аналогично, при    0°С    глубина    сезонного    протаивания

(3)

где Ам и Ат- соответственно коэффициенты теплопроводности мерзлого и талого грунта, Вт/ (м-К) [ ккал/ (м-ч-°С)1; 0Ф - теплота фазовых переходов воды, кДж/м3 (ккал/м3), /?„ - термическое сопротивление изоляции в холодный период, складывающееся из термического сопротивления искусственной теплоизоляции, если она имеется    снежного покрова #Сн>назем

ной растительности в зимний период м2*К/Вт, (м2-ч-°С/ккал) ; Rr - термическое сопротивление изоляции в теплый период, складывающееся из термического сопротивления искусственной теплоизолшцш, если она имеется ЯИз наземной растительности в летний период Ял2-К/Вт (м2 ч°С/ккал).

4.3.    Совместное решение этих уравнений при $м-$т позволяет определить для любого вида грунта при конкретных значениях А м, Ат , Zt *, Zt ,

критическое значение    •    Система уравнений (2 и 3)

трансцендентна, поэтому аналитическое решение ее проводится методом подбора, либо графически. Критическая мощность снега Нкр определяется при полученном R£j[ в соответствии с п. 3.5. На участках, где в процессе освоения территории создадутся условия, при которых мощность снежного покрова превысит /7кр, начнется многолетнее протаивание отложений.

4.4.    Для наиболее типичных литологических разновидностей грунтов составлены номограммы, связывающие значения Zt*yZtr, Rr, Rx (рис. 5). На номограммах приведены значения не критического термического сопротивления снега, а суммы /?из, R3, RCH поэтому после определения /?х по номограммам из полученного значения необходимо вычесть термические сопротивления искусственной теплоизоляции и напочвенной растительности в холодный период

4.5.    Для оценки возможности удаления напочвенной растительности при заданных значениях Дм, Ат, £?ф, Ztx, LtT и RA e R3 « 0 по формулам (2) и (3) или рис. 5 определяется критическое термическое сопротивление снега h и сопоставляется с термическим сопротивлением снега на этом участке в естественных условиях hCH. Если полученное зна-

11


ЛтШ ш 1,50 /,72 liT (/,25) fl,50!(l,75) (2,0)

2,15

(2,5)

7

1

1

130    150    nOZt*


2,59

(3.0)

3.45

(4.0) 4,3/

(3.0)


(1.0) (0.0) (Ц6) (ОМ (0,2)


no


2.59 3,45    3.45

(3,0) /3,5)    (4,0)

Or 0,86 0,67 0,520,34 0,17 0 90 (1.0) (0,8) (0,6) (0,4)(0,2)

ПО It1



0T 0,86 0,67 0,52 0,34 0,17 0 (1.0) (0,8) (0,8)/0,4)/0.2)


8 Ox~ 1,001,29 1,50 1,12 ltT /1.25X1,5) (1,75) (2,0)

2,15

(2,5)

3,45

'4,0)

4,37

(3,0)

HO 130    150    ПО ItA


2.59


90


T2f-0,66 1,08    7,29

zt /1,0) (1,25) (1,5)

1,50    1,72

(1,75) (2,0)

, .    ,    70,520,340,17    0    90

(1.0) (0,8) (06) (0,4) (0,2)


•ц! Rf=0,86/1,0)

_ X 129/1.51 Щ/1.75) 02/2,0) 2,1512.5)

2.59/3,0)

02(3.5)

3.45/4,0)

9.31/5,0)

5,11/5,0)

Rj 0,56 0,67 0,52 0.34 0,17 0    90    WO    HO    120    130    HO    150    160    ПОП1

4,0) (0.6) /06)m (52)

Рис. 5. Номограмма для расчета критических соотношений Ztl R RM

А - суглинок, 0^,^104750 кДж/м* (25000 ккал/мЗ), Ьгж1,39 Вт/(м • К) [ 1,2 ккал/(м • ч -°С)J, Амв7,б2 Вт/(м*К) (1,4 ккал/м • ч-°С); Б - суглинок, 0Ф = 41900 кДж/м^ (10000 ккал/м^), Хг =* 1,39 Вт/ (м-К) [ 1,2 ккалЦм-ч -°С)] , Лм=1,62 Вт/(м • К) (1,4*ккал/м • ч • °С) ; В - песок, 0^=62850 кДж/ /м3 (15000 ккал/м^), Хг=2,08 Вт/(м-К) [ 1,8 ккал/м -ч * *°СЛ> Ам = 2,32 Вт/(м-К) (2,0 ккал/м »ч -°С); Г - песок, Оф~104750 кДж/мЗ (25000 ккал/м*). Ат =2,08 Вт/(м • К) (1,8 ккал/мЗ),    =    2,32    ВтЦм-К) (2,0 ккал/м • ч °С); Д -

торф, 0^-209500 кДж/мЗ (50000 ккал/м*), Аг-0,69 Вт/(м я *К) Г0,6 ккал/(М'Ч • °С)]> Лм = 1,16 Вт/(м*К) (1,0ккал/ /(м-ч °С)


чение h:> Ьси, то удаление растительности не приведет к многолетнему протаиванию отложений в том случае, когда /}££ ^ /»сн; при удалении напочвенного покрова возможно многолетнее протаивание грунтов.

4.6. Критическая глубина водоемов Нкр , т.е. такая, при которой среднегодовая температура донных отложений становится равной 0°С, приближенно рассчитывается по формуле (3)



где tma* - максимальная среднемесячная температура поверхности воды, 0°С; Нтах- максимально возможная мощность льда на глубоких водоемах, м; определяется либо по данным натурных наблюдений, либо рассчитывается по формуле (2) при Ам - 2,32 Вт/(м-К) 2 ккал/(м-ч -°С) (коэффициент теплопроводности льда), 0# — 335200 кДж/м^ (80000 ккал/мЯ; tmin ~ минимальная среднемесячная температура поверхности льда, ®С.

Для того чтобы добиться единообразия в исходных данных, необходимых для расчетов, параметры *тах и tmin в формуле (4) выражены через сумму температур теплого периода £tT и среднегодовую температуру поверхности водоема


Л\±,\

ЧТА ltgl* irEi


J


(5)


При приближенных расчетах te допускается определять без учета испарения, турбулентного теплообмена и радиационного баланса аналогично определению среднегодовой температуры поверхности грунта, лишен-


растительного покрова ( Rb * #Л= 0). По формуле (5) составлены номограммы (рис.6)

4.7.    Допустимое увеличение глубины сезонного протаивания отложений определяется для двух случаев: а) вечномерзлые грунты, подстилающие СТС, имеют незначительную льдистость и осадку при оттаивании менее ОД; б) грунты, подстилающие СТС, относятся к категории льдистых и сильнольдистых и относительная осадка при их оттаивании превышает 0,1.

4.8.    В первом случае многолетнее протаивание отложений начнется тогда,

когда на поверхности почвы создадутся условия, в результате которых глубина сезонного протаивания в нарушенных условиях    ежегодно    будет

превышать глубину потенциального промерзания £пот. Под потенциальным промерзанием понимается максимально возможная глубина промерзания грунта, которая могла бы наблюдаться при полном использовании сумм отрицательных температур, если бы отложения находились в талом состоянии. Таким образом, допустимое увеличение глубины сезонного протаивания А $г определяется из выражения

(6)

Глубина потенциального промерзания рассчитывается по известным методикам [3] с учетом изменения при хозяйственном освоении поверхностных условий (сохранении или удалении напочвенных растительных покровов, обводнения поверхности и т.д.). Мощность снега назначается в соответствии с пп.3.6-3.9.

4.9.    На участках распространения льдистых грунтов при локальных нарушениях поверхностных условий за счет увеличения глубины СТС и протаивания льдистого грунта могут формироваться понижения в рельефе, которые остаются сухими, если отток воды обеспечен, или заполняются водой. Наихудшими с точки зрения возможности многолетнего протаивания грунта являются случаи, когда образовавшиеся понижения полностью заполняются снегом или водой.

4.10.    Если понижение, сформировавшееся за счет увеличения глубины сезонного протаивания, остается сухим и полностью заполняется снегом, многолетнее протаивание начнется, когда мощность снега в понижении станет равной критической

Лсм + S »*„р.    <7>

где S - величина осадки поверхности грунта, равная глубине сформировавшегося понижения.

Значение 5 определяется из выражения

(8)

где <Г - относительная осадка грунта при протаивании, доли единицы;

Допустимое увеличение мощности СТС а из уравнений (7) и (8) составляет

(9)

А> <

Хт    (Г

График зависимости А Ут от & и (h*p -/г) приведен на рис.7-

4.11. Зависимость формулы (9) и рис.7 позволяют оценить допустимое увеличение глубины протаивания для случая, когда отток воды из сформировавшегося понижения затруднен и оно полностью заполнено водой. Для этого в формулу (9) вместо ( /гкр - /*см ) подставляется рассчитанное по формуле (5) или рис.6 значение критической глубины водоема Нкр

(Ю)

Рис. 6. Номограммы для расчета критической глубины водоема


Рис.7. Зависимость допустимого увеличения глубины сезонного протаивайия грунтов Л^т от приращения мощности снежного покрова (аИ = /rKp-/iCH)

4.12.    Окончательное назначение допустимого увеличения глубины протаивали я производится путем выбора из определенных по формулам (6) и (9) или (6) и (10) наименьшего значения a

4.13.    Допустимая глубина выемок, карьеров зависит от геокриологической характеристики участка (состава, свойств, среднегодовой температуры грунтов) в естественных условиях и во многом определяется изменением характера снегонакопления после окончания земляных работ. Мощность снега на участках срезки грунта может изменяться в широких пределах — от величин, равных глубине выемки или карьера при полном его заполнении снегом, до мощностей, меньших естественных значений при большой площади участка планировки.

4.14.    Многолетнее протаивание грунта (аналогично п.4.3) начнется, когда

мощность снежного покрова в выемке или карьере .превысит критическое значение    h кр    Наибольшая вероятность многолетнего протаивали я

грунтов будет отмечаться, когда в зимний период выемка полностью заполнена снегом. Минимальная глубина выемки в этом случае определяется из соотношения

Р~/*си(И) где - критическая мощность снега при удаленной напочвенной растительности (п.4.2); И - мощность снега в естественных условиях; S -осадка при протаяв алии грунта основания выемки.

15

УДК 624.139(571.1)

Рекомендовано к изданию решением секции по инженерно-геокриологическим исследованиям Научно-технического совета ПНИИИС Госстроя СССР.

Рекомендации по оценке допустимых изменений мерзлотно-грунтовых условий на осваиваемых территориях Западной Сибири/ПНИИИС Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1987. — 40 с.

Приведена типизация основных техногенных нарушений природных условий при наземном строительстве. На основе специального геокриологического районирования территории проведен количественный прогноз изменения природных условий, не приводящих к многолетнему про таив анию или прюмерзанию грунтов. В результате прогноза составлены региональные таблицы с оценкой допустимых при освоении изменений мерзлотно-грунтовых условий в пределах различных геокриологических зон и районов.

Для инженеров-геологов, геокриологов, проводящих изыскания в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Табл.10, рис.10

Р J[202000000 -_313 047(011 - 87


Иьструкт, нормах., 1 вып. - 97 - 86

© Стройиздат, 1987


ПРЕДИСЛОВИЕ

Инженерно-геокриологическая оценка районов перспективного освоения должна давать информацию, необходимую для решения задач, связанных с рациональным размещением строительных площадок, обоснованием принципа использования мерзлого основания, выбором конструктивных решений и технологического режима эксплуатации сооружений, охраны окружающей среды. Для успешного решения перечисленных вопросов необходима не только оценка сложности территории в естественных условиях, но и общая прогнозная характеристика изменения условий как в процессе строительства, так и в эксплуатационный период.

Целью настоящих Рекомендаций является разработка на основе существующих прогнозных методик оперативных количественных методов определения изменения естественных условий, приводящих к коренной перестройке геокриологической обстановки - многолетнему протаиванию пород на мерзлых участках или многолетнему промерзанию таликовых зон.

Рекомендации включают методические разделы, в которых обосновывается выбор исходных данных, необходимых для количественной оценки изменения мерзлотно-грунтовых условий при освоении территории, кратко рассматриваются основные виды нарушений естественной природной обстановки при наземном строительстве и приводится методика определения допустимых пределов изменения естественных условий при наиболее простых и типичных видах техногенных нарушений.

В заключительном разделе на основе специального инженерно-геокриоло-шческого районирования территории приведены количественные пределы допустимых изменений мощности снежного покрова на нарушенных при освоении участках, глубин искусственных водоемов, карьеров и выемок, глубин сезонного протаивайия и др.

Количественная характеристика допустимых изменений природных условий для области распространения вечномерзлых грунтов Западной Сибири проведена впервые. Расчетные параметры сопоставлялись с результатами многолетних исследований ПНИИИС, проводившихся в районах интенсивного хозяйственного освоения, и показали удовлетворительную сходимость.

Выявленные количественные пределы возможности возникновения процессов многолетнего промерзания и протаивания грунтов для севера Западной Сибири должны быть широко использованы при выработке количественных мер инженерной защиты территории в развитие ряда существующих, преимущественно качественных разработок.

Рекомендации разработаны ПНИИИС Госстроя СССР (кандидаты геол.-минерал. наук ИЛ.Кузнецова, С.ЮЛармузин, инж. Н.П.Рогатина; в проведении расчетов и обработке полученных результатов принимал участие инж. А.А.Савушкин).

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Настоящие Рекомендации распространяются на интенсивно осваиваемую территорию севера Западной Сибири, расположенную в области развития вечномерзлых грунтов.

1.2.    Под допустимыми изменениями мерзлотно-грунтовых условий при техногенных нарушениях естественной природной обстановки (в дальнейшем допустимые пределы) в Рекомендациях понимаются коренные изменения геокриологических условий, не приводящие к многолетнему протанва-нию вечномерзлых и промерзанию талых грунтов.

1.3.    В Рекомендациях не указывается, к развитию каких конкретных физико-геологических процессов может привести превышение допустимых пределов. Инженерный прогноз возможности развития и интенсивности Проявления того или иного физико-геологического процесса (термокарста, пучения, термоэрозии, солифлюкции» морозобойного растрескивания и т.д.) при превышении приведенных в Рекомендациях допустимых пределов проводится по принятым методикам [l, 3J.

14. Расчет допустимых пределов проведен для инженерно-геокриологических участков с равнинным рельефом. Оценка допустимых пределов на участках склонов требует индивидуального подхода и в Рекомендациях не рассматривается.

1.5. Расчет допустимых пределов проводился по средним многолетним климатическим данным, влияние динамики климата на изменение геокриологических условий территории в работе не рассматривается.

2. НАРУШЕНИЯ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ ПРИ НАЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

2.1.    Любые прогнозные оценки требуют исходной информации о составе, свойствах отложений, температурном режиме воздуха, характере напочвенных покровов и т.д. Строительство и эксплуатация сооружений неизбежно сопровождаются нарушением естественного природного комплекса, приводят к изменению условий теплообмена на поверхности почвы. При этом возникают новые граничные условия, значение которых определяется конкретными видами и характером техногенных нарушений. От точности задания новых граничных условий во многом зависит точность геокриологического прогноза.

2.2.    При хозяйственном освоении области распространения вечномерзлых грунтов основными нарушениями естественных условий, которые могут приводить к многолетнему протаиванию отложений, являются: частичное или полное удаление растительного покрова; изменение условий снегонакопления; планировка местности; сооружение карьеров, выемок; увеличение глубины протаивания за счет изменения альбедо поверхности; осушение грунта сезонноталого слоя; создание искусственных водоемов; воздействие постоянных или временных источников тепла.

2.3.    На участках распространения талых грунтов основными нарушениями, которые могут приводить к многолетнему промерзанию отложений, являются: уменьшение мощности или увеличение плотности снега; удаление кустарниковой или древесной растительности; осушение естественных или искусственных водоемов; создание завалов из мха, дерна; затенение поверхности в теплый период; воздействие теплопоглощающих сооружений.

2.4.    Виды нарушений, вызванных определенными инженерными воздейст

виями, сопровождаются возникновением сопутствующих нарушений. Так, например, при удалении растительного покрова уменьшается альбедо поверхности, что приводит к повышению среднелетней и среднегодовой температуры грунта ftp . Одновременно увеличивается отепляющее влияние инфильтрации атмосферных осадков. В то же время уничтожение растительности сопровождается увеличением плотности и сокращением мощности снежного покрова, что приводит к понижению среднегодовой температуры грунта. Вклад каждого из перечисленных факторов в формирование    разли-

4

чем, поэтому совместное влияние всех видов нарушений природных условий может в ряде случаев приводить как к повышению tcp и глубин протаивания, так и к их уменьшению и, соответственно, к различному влиянию на криогенные процессы.

2.5.    Техногенные воздействия могут носить разовый и кратковременный характер, осуществляться периодически или действовать постоянно в течение всего срока эксплуатации сооружений. Большое значение имеет площадь, на которую распространяется нарушение поверхностных условий. При незначительных размерах нарушенных участков при определении f€p следует учитывать трехмерность температурного поля грунтов (боковое воздействие прилегающих участков, отличающихся по значению fep ) . Основные особенности формирования температурного поля грунтов при локальных нарушениях поверхностных условий заключаются в следующем: а) максимальное различие среднегодовой температуры грунта в естественных и нарушенных условиях отмечается под центром нарушения. По мере удаления от нарушенного участка среднегодовая температура грунта приближается к естественной; б) чем больше различие температур на поверхности нарушенного участка и в естественных условиях, тем больше среднегодовая температура грунтов в зоне влияния нарушения отличается от естественной; в) чем больше площадь нарушения, тем его влияние на среднегодовую температуру грунта больше.

2.6.    Обработка результатов расчетов температурных полей, выполненных по методу Д.В.Редозубова, позволила определить область теплового влияния нарушений в зависимости от их размеров I и разности среднегодовых температур поверхности почвы в нарушенных t1 и естественных t9 условиях (рис.1).

2.7.    Зависимость между разностью среднегодовых температур на поверхности нарушенного участка t и на любой глубине под его центром tcp от разности tf и tQ носит линейный характер. Это позволяет определить среднегодовую температуру грунтов под центром нарушения из соотношения:

t'-kft'-tj ,    (1)

где к - коэффициент, зависящий от ширины полосы нарушения i и глубины h , на которой определяется t ср •

В табл. 1 приведены значения коэффициента к для некоторых фиксированных глубин И под центром нарушенного участка в зависимости от ширины полосы нарушения / :

Таблица 1

Глубина Л , м

Ширина зоны нарушения

1 = 5-50 м

1 * 50-200м

6

к - 0,841 e~°'03Si

к « 0,221 е~°’0086/

8

к = 0,891 е“0032*

к = 0,282 е~°*009/

10

к = 0,899 е~°*02в2i

к = 0,374 Г0,01^

Таким образом, для прогноза среднегодовой температуры грунтов в полосе определенной ширины (например, под трассой грунтовой дороги) необходимо знать среднегодовую температуру поверхности грунтов в естественных t0 и нарушенных t, условиях и ширину зоны нарушения /.

2.3. В зависимости от размеров полосы нарушения и соотношения температур на поверхности нарушенного участка и в естественных условиях можно выделить три типа нарушений (рис.2):

I) Нарушения не сказываются на изменении среднегодовой температуры грунта, т.е. среднегодовая температура грунта на глубине 10 м под центром нарушения отличается от среднегодовой температуры грунта в естественных

5

2 Зак 80

Рис.1. Зависимость размеров зоны теплового влияния техногенных нарушений х от ширины полосы нарушения /

1 - It, -t.bl°C; 2-It,-Kb =2°C;    3-    IJ'-tgl    —    3°C;

1*г*о1,сс

4- It,-t0/~4°C

.    ■ I .    1    1_I 1 1 1 1i 11 Uiml-

О 20    40    60    80100 150 2001, м

Рис.2. Области теплового влияния техногенных нарушений в зависимости от размеров нарушенного участка ( и разности среднегодовых температур поверхности грунтов в нарушенных tf и естественных tm условиях

I - Up под центром нарушения равна t0* ±0,29С; П - t<p изменяется от Udo t, ; Ш -    Up~t4±0,2PC

условиях не более чем на ± 0,2°С (точность полевого определения температуры грунтов). Для этих нарушений среднегодовая температура грунтов принимается равной ее значению в естественных условиях.

Д) Среднегодовая температура грунтов на глубине 10 м под центром нарушенного участка лежит в диапазоне от ее значения в естественных условиях до температуры на поверхности нарушенного участка (с точностью ±0,2°С). Для этого типа нарушений значение среднегодовой температуры грунтов определяется по формуле (1) при известном значении ta и рассчитанной для конкретного типа нарушения (удаления растительного покрова, изменения условий снегонакопления и т.д.) величине t* .

Ш) Среднегодовая температура грунтов на глубине 10 м под центром нарушенного участка отличается от ее значения на поверхности нарушения не более чем на ±0,2°С, т.с. температура грунтов в естественных условиях не оказывает влияния на среднегодовую температуру грунта под центром нарушения. Расчет среднегодовой температуры грунтов производится без учета влияния естественного фона температур t0 .

Первый случай возможен при небольших площадях нарушенных участков и малом отличии температур грунтов в естественных и нарушенных условиях. Третий - при большой площади нарушений и также при незначительном перепаде температур в естественных и нарушенных условиях.

2.9. В том случае, когда ta и f, имеют разные знаки (т.е. когда при техногенных нарушениях началось многолетнее промерзание или протаи-вание грунтов) по пп. 2.6-2.8 определяется область, в пределах которой начавшийся процесс сказывается на изменении температурного поля грунтов.

3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМЫХ ИЗМЕНЕНИЙ МЕРЗЛОТНО-ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЙ

3.1.    Необходимыми для количественной оценки допустимых пределов параметрами являются: состав и свойства отложений, вовлеченных во взаимодействие с инженерными сооружениями; верхние граничные условия — радиационный баланс, температурный режим воздуха, характер и свойства естественных напочвенных покровов, условия снегонакопления; характер изменения перечисленных параметров при конкретных техногенных воздействиях.

3.2.    Параметры свойств грунтов, необходимые для расчета (естественная и суммарная влажность талых и мерзлых грунтов, их объемная масса, относительные осадки при протаивании и т.д.), определяются в процессе проведения инженерно-геокриологической съемки и изысканий. Теплофизические свойства грунтов определяются полевыми, лабораторными методами или по СНиП 11-18-76. При многослойном геологическом разрезе используются средневзвешенные показатели свойств.

3.3.    Среднегодовую температуру грунтов, глубины сезонного промерзания и протаивают рекомендуется определять по методике В.П.Чернядьева [4], согласно которой исходными данными для расчета, помимо перечисленных в п. 3.2, являются: сумма среднемесячных температур поверхности изоляции теплого Ztr и холодного Z£х периодов, продолжительность этих периодов Тл , Т3 , величина термических сопротивлений напочвенного растительного покрова в летний RA и зимний R3 период, термическое сопротивление снега RCH и искусственной теплоизоляции /?из.

3.4.    При расчете £ср и глубин СТС и CMC Zt* принимается равной сумме среднемесячных зимних температур воздуха. В зависимости от характера и сплошности растительности Ztr соответствует или сумме среднемесячных положительных температур воздуха ZtJ(лес, кустарники и тл.), или сумме среднемесячных температур оголенной поверхности грунта Ztrz

(тундра, болота, нарушенные освоением участки). Значения    ,ZtxTA

приведены на карте верхних граничных условий (рис. 3). Изотермы Ztf, проведенные через 10°, почти в точности повторяют границы природных зон севера Западной Сибири: арктической тундре соответствует rtj =10-20°С, кустарничково-кустарниковой тундре EiT = 20А-30°, лесотундре = 30-40° и северной тайге - 40-50°.

3.5.    Термические сопротивления напочвенных покровов и теплоизоляции R выражаются через их мощность h и коэффициент теплопроводности Д :

R *= h/X.

3.6.    Коэффициент теплопроводности снега Дси в зависимости от его плотности fiCH , кг/м3, определяется по формуле А.К. Проскурякова:

АСн= 0,021* 1,01- 10-}рен [Вг/(м-Ю].

3.7.    Мощность и плотность снежного покрова рекомендуется определять по результатам снегомерных съемок и стационарных наблюдений. Для корректировки разновременных наблюдений следует использовать данные ВСЕГИНГЕО [1] по типизации условий снегонакопления в различных природных микрорайонах в зависимости от нормы количества снега - До (см. рис. 3) (До - количество выпадающего снега, равное произведению его мощности на плотность в условиях, исключающих ветровое перераспределение).

3.8.    Для приближенного определения Исн рекомендуется использование типизированных связей снегообильности природных микрорайонов, их рельефа и характера растительности (рис. 4 и табл. 2).

3.9.    В техногенных ландшафтах характер снегонакопления существенно изменяется по сравнению с естественными условиями. На основании натурных исследований рекомендуется на плоских незначительных по площади (до 100 м2) нарушенных участках, лишенных растительности, принимать отепляющее влияние снега равным естественным условиям. На обширных

7

Таблица 2


Условия

снегона

копле

ния


Природные эоны


арктическая тунд-а    10-


кустарничково-куо тарниковая тундра ( ZtJ- 20—So®)


лесотундра (Zf/* 30-40°)


северная тайга (ZtJa *40-50°)


1


Сущест

венно

недоста

точное

(1)


Мохово-лишайниковые тундры


Мохово-лишайниковые и мохово-травяные тундры с редкими низкорослыми кустарничками


Недоста

точное

(2)


Осоково-мохово-пушицевые, осоково-злаковые, низко-кустарнич-ковые, кустарнич-ково-мохово-ли-шайниковые ассоциации


Осоково-мохово-пу-шицевые, кустарнич-ково-осоково-мохо-вые, к уст арнич ково-травяно-моховые, кустарничково-тра-вяные, луговые ассоциации


Кустаряич-


Кустарнич-


ково-мохово ково-мохо-


лишайнико-


во-лишайни-


вые, осоково-ковыеосо-мохово-ли- ково-пуши-шайни новые цево-сфаг-луговые ассо- новые, осо-


циации


ково-злаковые ассоциации


Нор

мальное

(3)


Кустарничков ая тундра


Кустарничково-мо-хово-лишайниковые с кустарниками; кустарничковые на пойме; кустарниковые лишайниковомоховые; редкокуо-тарниновые ассоциации


Осоково-гип-новые, мохово-лишайниковые, травя но-моховые болота; кустарничковые, мохово-лишайниковые; кустарниковые ассоциации


Смешанные леса, кустар-ничково-мо-хово-лишай-ниновые и крупно бугристые болота; кустарничковые ассоциации


Избы

точное

(4)


Низ ко кустарниковая тундра


Кустарничковые мохово-лишайниковые на болотах, кустар ни новые ивняков о-еряи-ковые сообщества


Смешанные леса, кустарик ково-мо-хово-ли тайниковые болота, кустарниковые ассоциации долин рек, смешанные редины


Сущест

венно

избы

точное

(5)


8


Кустарниковые ассоциации, лиственнично-лишайниковые редколесья


Лиственничные редколесья, березовые редкостойные леса, кустарниковые кустар-нич ко в о-мохово-лишайниковые тундры


Кустарниково-лесные ассоциации смешанные леса и редколесья


E—Ь Y/Ai L ;_'Jв Ш*

Рис. 3. Картосхема верхних граничных условий- (по В. П. Чернядьеву [4])и природные зоны Западной Сибири

1,2- сумма среднемесячных температур воздуха соответственно теплого Z~tJ и холодного Zt* периодов; 3 - сумма среднемесячных температур оголенной поверхности почвы Lt\; 4 - продолжительность летнего перись дн ТА ; S - норма количества снега Д0, г/см* (по данным ВСЕГИНГЕО \Х\); 6 — арктическая тундра; 7 - кустарничково- кустарниковая тундра; 8- лесотундра; 9- северная тайга


по площади ( > 100 м2) нарушенных техногенезом участках, где существенную роль в формировании снежной толщи играет ветровое перераспределение снега, рекомендуется назначать мощность и термическое сопротивление снега (при том же значении До), соответствующее классу на 1-2 меньше, чем отмечается в естественных условиях (рис. 4).

9