Аннотация
Автором рассматриваются климатические изменения, влияющие на формирование и состояние мерзлых и многолетнемерзлых грунтов, методы поддержания этих грунтов в их естественном состоянии, с целью ознакомления с особенностями мёрзлых и многолетнемерзлых грунтов. Собраны и систематизированы факторы, влияющие на мерзлый грунт. Анализ собранных данных показал, какие последствия влекут за собой климатические изменения по отношению к естественному ландшафту и застроенной территории.
Для практики проектирования и строительства на многолетнемерзлых грунтах имеет важность прогноз изменения этих пород с течением времени в зависимости от окружающих условий и приводит к необходимости изучать закономерности их динамики и развития. С физической точки зрения в мерзлых породах идет непрерывное превращение энергий, представляющих собой работу, происходящую в ходе совершающихся в них различных процессов. Накопление энергии от таких процессов приводит к качественным изменениям мерзлых пород, имеющих практическое значение. К ним относятся, процессы промерзания и оттаивания этих пород, изменяющие их механические и физические свойства. Формирование мерзлых пород происходит как от потерь тепла, так и от его приема. Климат и температура грунта в таком случае являются главными взаимозависящими факторами, приводящими к различному развитию и формированию свойств мерзлых пород.
Н. И. Толстихин и Н. А. Цытович предложили следующее определение мерзлых пород: «Мерзлыми породами, грунтами, почвами, называются породы, грунты, почвы, имеющие отрицательную или нулевую температуру, в которой хотя бы часть воды перешла в кристаллическое состояние». Из этого определения можно сделать вывод, что лед в мерзлых породах должен рассматриваться как породообразующий минерал. В связи с этим может происходить быстрое изменение свойств грунта при повышении их температуры, в том числе и в спектре отрицательных температур [1].
Изменение климата приводит к постепенному повышению температуры многолетнемерзлых грунтов (ММГ), среднегодовой температурный показатель которых отрицательный, что является ключевым фактором в формировании вечной мерзлоты. За последние 80 лет климат на всей территории распространения мерзлых и многолетнемерзлых пород проявляет тенденцию в сторону потепления. Это стало одним из принципиальных направлений системных исследований вечномерзлых грунтов ещё с середины 1950-х годов Институтом мерзлотоведения РАН в геокриологических стационарах. В них проводили детальные термические наблюдения, измерения глубины сезонного таяния, определялись теплофизические свойства грунтов, а также изучались влияние ландшафтных факторов – растительности, снежного покрова, состава почвы и различных искусственных воздействий (расчистка снега, удаление растительности и верхнего органического слоя почвы) – на оттаивание/промерзание грунтов. Оценка влияния этих факторов подтвердила гипотезу, высказанную еще в 1848 году академиком А.Ф.Меддендорфом, что на территории застройки формируется более низкотемпературное поле, чем в естественной среде. Следовательно, можно предположить, что потепление климата скажется на ММГ городской застройки позже и в меньшей степени, чем на этих же грунтах в естественном ландшафте. [2]
Застройка территорий, связанная с возведением зданий и сооружений, устройством искусственных покрытий, вертикальной планировкой, осушением местности, всегда вызывает нарушение природных условий, что приводит к изменению температурного и влажностного режимов грунтов. Особое значение это обстоятельство имеет для области распространения многолетнемерзлых грунтов, где их термовлажностный режим определяет принцип строительства, конструкцию зданий и сооружений, способы устройства оснований и фундаментов, прокладки санитарно-технических сетей, устройства дорог, вертикальную планировку. [3]
В черте застройки может происходить как деградация, так и развитие многолетнемерзлых толщ.Под тепловыделяющими сооружениями без охлаждающих устройств будут образовываться зоны оттаивания. Одновременно может происходить и локальное образование многолетнемерзлых грунтов даже в тех местах, где до застройки территории они не встречались. Так как в результате застройки образуется своеобразный местный климат, происходит изменение или уничтожение растительного покрова, изменяются режим снежных отложений и плотность снега, меняются гидрогеологические условия. [4] Последствия изменения климата в криолитозоне активнее проявятся на местности с естественным ландшафтом, чем на территории городской застройке. Но, как показали многочисленные исследования и анализ натурных наблюдений [5], [6], [7] в любом случае, они будут неминуемо ухудшать прочностные характеристики грунтов, активизировать геокриологические процессы, такие как термокарст, солифлюкция, неравномерные просадки почвы и т.п.
ВЫВОДЫ
- Повышение температуры наружного воздуха в разной степени оказывает влияние на температурный режим на территории с естественным ландшафтом и городской застройки. В пределах городской застройки мерзлотные процессы значительно отстают во времени от аналогичных процессов в естественном ландшафте. Общая тенденция повышения температур стабильна.
- Традиционно применяемые типы фундаментов (висячие сваи), в следствие повышение температур вмещающих грунтов, снижают свою несущую способность. Следует применять свайные фундаменты большей длины чем сейчас требуется по расчеты, повышая тем самым запас несущей способности и, соответственно, надежность и долговечность сооружения в целом.
- В качестве дополнительного инженерного мероприятия, рекомендуется системно использовать дополнительные охлаждающие установки, обеспечивающие аккумуляцию холода в зимний период в грунтах оснований зданий и сооружений.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- Мерзлотоведение (краткий курс) под ред. В.А Кудрявцева. Издательство Московского Университета, 1981 г.
- Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах под ред. Ю.Я Велли, В.В Докучаева, Н.Ф Федорова. Стройиздат, 1977 г.
- Общее мерзлотоведение под ред. Б.Н. Достовалов, В.А. Кудрявцев Издательство Московского Университета 1967 г
- http://os.x-pdf.ru/20raznoe/216694-1-vliyanie-izmeneniya- temperaturnogo-rezhima-gruntov-nesuschuyu-sposobno.php Влияние изменения температурного режима грунтов на несущую способность ММГ основания.
- Никифорова М.Н. Исследование влияния динамики температурного режима грунтов оснований на эксплуатацию многоэтажных зданий г. Якутска. ВКР СВГУ, 2017 – на правах рукописи
- Алексеева О.И. О проблемах градостроительства в криолитозоне (на примере Якутска) О.И. Алексеева, В.Т. Балобаев, М.Н. Григорьев и др. // Криосфера Земли. – – № 2. – С. 76-83. – на правах рукописи.
- Анисимов О.А., Стрелецкий Д.А.. Геокриологические риски при таянии многолетнемерзлых грунтов // Арктика. XXI век. Естественные науки – №2 – 2015 – на правах рукописи.
