Изучение взаимодействия многолетнемерзлых грунтов с инженерными сооружениями проводилось на территории полуострова Ямал, сложенной мощной толщей рыхлых четвертичных отложений, отличающихся повышенной льдистостью и потому особой чувствительностью к техногенному воздействию. В результате освоения этой территории возникают проблемы создания инфраструктуры, т.е. комплекса сооружений, возводимых в сложных геолого-географических условиях. На данной площади повсеместно распространены многолетнемерзлые породы. Сочетание преимущественно рыхлого материала и мерзлого льдистого субстрата и создает основные проблемы строительства самых разных сооружений от жилых зданий до подземных сооружений. В данной работе рассмотрено взаимодействие этих сложных сооружений инфраструктуры с ММП, что вызывает необходимость использования методов инженерно-геокриологического прогноза.
В качестве модели рассмотрен инженерно-геологический разрез одной из рек на полуострове Ямал, который показал высокую изменчивость и разнообразие слагающих его пород. Было выделено 8 инженерно-геологических элементов (по составу и физическим свойствам). Исходя из их свойств и параметров проектируемых инженерных сооружений, была произведена количественная оценка устойчивости сооружений, а в некоторых случаях - возникновения опасных криогенных процессов, особенно многолетнего оттаивания пород. Был изучен ряд вариантов или типов сооружений, для которых ММП служат основанием.
1) Расчет чащи оттаивания под зданием показал, что глубина оттаивания под серединой Hc = 7, 14 м, под краем He = 3,73 м. При этом возникнет огромная осадка (77 см) при оттаивании грунтов, которая в 2 раза превышает допустимую (5см/м оттаявшего грунта).
2) Расчет ореола оттаивания вокруг подземного трубопровода дал следующий результат: радиус оттаивания равен 3,32 м. Возможно всплытие трубопровода из-за высокой влажности слоя. Для предотвращения всплытия трубы и ее деформации, необходима фиксация трубопровода.
3) Расчет несущей способности показал, что максимальная нагрузка, которую может выдержать свая в данных условиях, равна 8082 кН. Данное значение необходимо использовать при проектировании зданий на данной территории, а также при строительстве и проектировании мостовых переходов автодороги через пониженные участки территории (ложбины).
Результаты приведенных расчетов являются, естественно, ориентировочными и не распространяются на весь комплекс инфраструктуры. Но, тем не менее, расчеты показывают, что здания-тепловыделители и погруженные в мерзлоту трубопроводы (газ или водоснабжение) непременно приведут к сложностям их эксплуатации. Более компетентные прогнозные расчеты требуют и более массовых, статистически значимых исследований.
Таким образом, учет разнообразных взаимодействий ММП и сооружений необходимо проводить как на стадии изысканий, так и при проектировании объектов инфраструктуры. В этой работе приводятся лишь некоторые примеры подобного прогноза, учитывая высокое разнообразие условий в области вечной мерзлоты.


Купить