§ XXVIII 2 конструкция земляного полотна дорог в районах вечной мерзлоты

Конструкция земляного полотна авюмобильиых дорог в зоне веч­номерзлых грунтов должна учитывать изменения водно-теплового ре­жима придорожной полосы, вносимые строительством и последующей эксплуатацией дороги.

В зависимости от климатических условий района строительства, рельефа местности, состава и льдонасыщенности грунта должен быть обеспечен один из следующих температурных режимов мерзлого грун­та в основании земляного полотна:

сохранение вечномерзлых грунтов в основаниях в течение всего пе­риода эксплуатации дороги;

частичное оттаивание мерзлою грунта на величину, определяемую раече том;

оттаивание мерзлого грунта до начала строительства дороги до глу­бины, на которой он уже не влияет на работу земляного полотна и осу­шение придорожной полосы.

Первый способ находит применение при третьем типе местности, снльнольдистых глинистых грунтах и низкотемпературной вечной мерзлоте, когда оттаивание может привести к просадке и разрушению насыпей. На всей придорожной полосе сохраняют моховой и расти­тельный покров. Лесные просеки ограничивают шириной насыпи по низу.

Дорогу проектирую! в насыпях, сооружаемых из неподверженных пучению песчаных и супесчаных грунтов, крупиообломочных горных породи привозных глинистых I рунтов. Преимущественное распростра­нение первый способ имеет в северных районах страны, на переувлаж­ненных местах с высоким уровнем вечномерзлых грунтов, имеющих обычно мощный моховой покров.

После постройки насыпи уровень вечной мерзлоты повышается, и она достигает подошвы насыпи. Необходимо, однако, учитывать, что возможные изменения водно-теплового режима грунтов в процес­се эксплуатации придорожной полосы, например вырубка леса и унич­тожение мохового покрова, будут неизбежно отражаться на состоянии дороги, вплоть до полного ее разрушения.

Второй способ рекомендуется для сырых мест с низкотемператур­ной вечной мерзлотой с малольдонасыщеннымн глинистыми и пес- 214 чаныыи грунтами с влажностью менее предела текучести (просадоч- ность отЗ до 10%). Под земляным полотном допускается частичное от­таивание грунта, величину которого контролируют расчетом. При этом граница мерзлых грунтов должна иметь под насыпью выпуклое очертание. Насыпи можно возводить из местных грунтов, добываемых в придорожных резервах.

При проектировании земляного полотна по первому и второму спо­собам выемок следует избегав. При неизбежности их устройства дол­жен быть обеспечен надежный отвод воды, откосам приданы пологие уклоны, а на откосах и в земляном полотне уложены по расчетам на­дежные теплоизоляционные слои.

Третий способ, применяемый в южных районах зоны, с высокотем­пературной сплошной и островной мерзлотой предусматривает макси­мальное оттаивание и осушение грунтов придорожной полосы. За год до возведения земляного полотна на полосе отвода удаляют раститель­ность и мохо-торфяной слой, обеспечивают поверхностный водоотвод.

Для возведения насыпей используют преимущественно местные не­связные песчаные, супесчаные и обломочные грунты. При сохране­нии под насыпью мохового покрова нижний слой толщиной 0,3—0,5 м целесообразно устраивать из |рунтов с камнями крупностью не более 10 см. Глинистые фунты, влажность которых не превышает 1,2 м от оптимальной, разрешается использовать только в средней части насы­пи при летнем производстве работ и хорошем качестве уплотнения. Верхнюю часть насыпей не менее чем на 0,5 м отсыпают из дренирую­щих грунтов, щебня или гравия.

При обосновании необходимой высоты насыпи наряду с обычными требованиями снегонезаносимости и возвышения над источниками увлажнения необходимо учитывать также обеспечение заданного тем­пературного режима вечной мерзлоты. При этом исходят из упрощен­ной схемы температурных расчетов.

При сохранении вечной мерзлоты насыпь на скальных, супесча­ных или глинистых грунтах, имеющих оптимальную влажность, долж­на оттаивать на полную высоту только к наступлению морозного перио­да. В нормативных документах имеются составленные по данным на­блюдений карты изолиний нормативных глубин сезонного оттаивания (деятельного слоя) различных грунтов в зоне вечной мерзлоты (рис. XXVIII.4).

Высота насыпи должна быть равна толщине слоя промерзания с введением поправок на условия оттаивания, т. е.

Н_та^Н_рт₍К_гКк, (XXVIII.!)где Яр — нормативная глубина оттаивания в грунте, из которого отсы­пают насыпь; — коэффициент, учитывающий поглощение тепла покрытием (1,05 для цементобетонпых, 1,1—1,6 для покрытий с применением органических вяжущих); К_Т — коэффициент дополнительного притока тепла в основание, учитывающий влияние откосов насыпи и вырубки при постройке дороги про­секи Значения К? меняются в зависимости от климатического района в сравни­тельно малых пределах 1.16—1,22; Ку, —- коэффициент, учитывающий влияние влажности грунта на глубину протаивания основания. Величина его может быть найдена по эмпирической (Ьормуле /С,,., — ; — влажность грунта,

%; а — эмпирическая величина, приближенно равная для всех 1рунюв 0,90, Ь — коэффициент, учитывающий вид 1рунта; для песчано-гравийных грунтов Ь — 0,018, для супесчаных и суглинистых грунтов Ь = 0,007.

При проектировании дороги с частичным оттаиванием придорож­ной полосы учитывают уплотнение оттаявшего грунта, происходящее в процессе эксплуатации дороги под действием веса насыпи и прохо­дящих автомобилей, а также зимнее вспучивание и последующую осад­ку, которые нарушают ровность дорожньгч одежд и могут явиться причиной их разрушения (рис. XXVI 11.5).

В процессе осадки насыпи, затягивающейся на ряд лег, происхо­дит выжимание избытка воды в результате фильтрационной консоли­дации. При осадке насыпи на величину 5 (до уровня /) н поднятие верхнего уровня вечномерзлого грунта на величину б (до уровня //), мощность деятельного слоя //_д;с уменьшается до величины Яд._с.

Глубину протаиванпя под насыпью необходимо о1раничивать ве­личиной, при которой сезонное уплотнение и вспучивание основания при промер'ании и оттаивании не превыся.' допустимой для дорожной одежды величины /_доп (см. § VI 1.3). По данным наблюдений /д_0П сос­тавляет для цементобетоиных покрытии 2 см, асфальтобетонных 4, об-

Рис. XXVШ 4 Карга изолиний глубин ссзошют оп-аивания (Я_р, м) глинистых грунтов при влажности №=15%

г

Рис, XXVII] 5. Схема к расчету высоты насыпи при допущении частичного под­нятия уровня вечной мерзлоты

легченных усовершенствованных 6—8 и покрытий переходных и низ­ших типов 10—15 см.

— рН

отт »

Величина сжатия слоя мерзлого грунта к после оттаивания под на­грузкой может быть определена по упрощенной зависимости

(ХХУ1П.2)

где е — коэффициент относительной осадки мерзлого грунта при оттаи­вании, зависящей ог состава и влажности грунта и степени его уплотнения. Величины коэффициента е, изменяющиеся в пределах 0,01—0,25, приведены в нормативной литературе

Точная величина осадки льдонасыщенного грунта под насыпью -мо­жет быть в каждом конкретном случае рассчитана методами механики мерзлых грунтов.

Отсюда допустимая толщина слоя талого грунта под насыпью в летний период

(ХХУШ.З)

Грунт, подстилающий насыпь, имеет меньшую теплопроводность, чем материал насыпи, отсыпаемой обычно из песчаных и скелетных грунтов. ..Средняя скорость оттаивания грунта насыпи составляет

а грунта основания

где Яр и Яд._с — нормативные глубины оттаивания грунтов насыпи и ос­нования, принимаемые по картам, м; т — продолжительность теплого времеии года

Поэтому слой грунта основания толщиной к_{п с} эквивалентен в от­ношении глубины промерзания слою насыпи толщиной

и, следовательно, оставляемый под насыпью слой талого грунта соот­ветствует по теплопроводности слою грунта насыпи толщиной

,_г — II ту

^р _ /доп я р

!р_

' нап„[._р " "Л с ,, ,,

я_{д с} е я_дс

Необходимая высота насыпи

Н = Н — 5 ^ . (XXVIII.4)

«

Учитывая как и при выводе уравнения (XXVIII.'!) влияние мест­ных условий на прогревание насыпи, получаем окончательную формулу для расчетов

(XXVIII,5)

Если при проектировании земляного полотна предусматривается осушение дорожной полосы с удалением растительного покрова, то в зоне деградирующей вечной мерзлоты после оттаивания и просыха- ния дорожной полосы можно назначать высоту насыпи из обычных со­ображений как во П дорожно-климатичеекой зоне.

Если к моменту возведения земляного полотна осушение не успеет полностью произойти, высоту насыпи назначают таким образом, чтобы осадки насыпи 5 при фильтрационной консолидации не превышали указанных выше величин предельной допустимой неровности покры­тий.

Величина сжатия слоя мерзлого грунта после оттаивания согласно приведенной выше зависимости (XXVIII.2)

5 =-еН_рясч.

Толщина оттаявшего слоя, дающего деформацию 5, равная Я_01Т — = -, эквивалентна слою грунта насыпи

,, Н Р 1щКр5

^иэка' 7} ~ •

Отсюда необходимая высота насыпи

Н-^Н^щК,—' ГХХУШ.б)

Назначая рабочие отметки, следует учитывать, что моховой и тор­фяной покровы уплотняются под насыпью на 40—50% от толщины, за­меренной при изысканиях

Поэтому при разбивке насыпей во время строительства к расчетной высоте, определенной по формуле (XXVIII.6), необходимо добавлять величину сжатия растительного покрова.

При сохранении вечномерзлых грунтов в основании для предохра­нения мохового покрова от разрушения в нижнем слое насыпи целе­сообразно устраивать прослойки из дренирующих грунтов мелких фракций (50—100 см) толщиной 0,3—0,5 м (рис. XXVIII.6, а). В сред- 238

Рис XXVIII6, Поперечные профили насыпей па льдопасышен.чых основаниях

в зоне распространения вечномерзлых фунтов: а — из дренирующих грунтов на льдонасыщеииом основании с устройством защитного дре­нирующего слоя из песка ити мелкого гравия либо термоизоляционного слоя из мха; б — с использованием месгною глииис;ою грунта, в — на поюгом косогоре с укло юм менее I ; ■; 1 — верхний уровень вечномерзлых груиюн до отсыпки насыпи, У — -г, же, после постройки насыпи, 3 — моховой покров; 4 — защитный слой из уелкого дренирующего грунта; 5 — пес- чана гравиПный грунт; 6 — теплоизоляционный моховой слой; 7 — пшнистый трунг; 8 — бер­ма, 7 — нагорный валик: 10 — укрепление мощением; Л — защитный стой растительного грунта толнтиной 15 см; 12 — дреиируюнття присыпка

нюю часть насыпи может быть помещен местный глинистый грунт (XXVIII.6, б). Верхний слой пагыпи для предотвращения пучннообра- зования ие менее чем иа 0,5 м следует отсыпать из песка, щебня или гравия. На косогорпых участках низовые откосы защищают от про- таивання устройством теплоизоляционных присыпок (рис.XX VII 1.6,в).

Не разрешается устраивать нагорные канавы, которые могут стать причиной глубокого протаивання и возникновения термокарстовых процессов. Для перехвата стекающей по склону воды отсыпают на­горные валы, вдоль которых вода отводится к пониженным местам.

При допущении частичного оттаивания грунта для возведения на­сыпей можно использовать местные глинистые грунты придорожной полосы, закладывая притрассовые резервы или карьеры. Глинистый грунт можно отсыпать непосредственно на моховой и растительный покров, за исключением участков застоя воды или подтопления павод­ковыми водами.

Устройство выемок в зоне вечной мерзлоты допускается па участ­ках с благоприятными грунтово-гидрологичеекими условиями при отсутствии в грунте ледяных лииз и прослоек. В этом случае исполь­зуют типовые поперечные профили.

При необходимости устройства выемок в сложных груптово-гид- рологических условиях, чего следует всячески избегать, им придают пологие откосы, защищаемые теплоизоляционными слоями (рис. XXVIII.7).

Пылеватые пучинистые грунты в основаниях заменяют дрени­рующим устойчивым материалом. Обеспечивают тщательный отвод воды из выемки и дренирующего слоя.

Высота насыпей, определенная по расчету иа оттаивание льдо- иасыщенного основания, может быть уменьшена путем закладки в те­ле насыпи теплоизоляционных слоев, Долгое время теплоизоляцию устраивали только из местных подручных материалов — торфа, мха, древесной щепы, а па железных дорогах из топочных шлаков. Все эти теплоизоляционные слои эффективны только в сухом состоянии. На­сыщение водой значительно повышает их теплопроводность, а в ряде случаев совершенно уничтожает их действие. Поэтому при устройстве теплоизоляции земляного полотна необходимо принимать меры по за­щите слоев от поверхнос1нои и грунтовой влаги и обеспечивать из них отвод воды.

Рнс XXVIII.7. Поперечные профили выемок в слабольдонаеывднных грунтах:

у — глубокая выемка; б — мелкая выемка, / — верхний уронень вечномерзлых грунтов до устройства ныемки, 2 — то же, после устрой* ства выемки, 3 — теплоизоляционный слой из мха (толщина принимается п$> расчету); 4 — 'укрепление мощением; 5 — иесчапонрннийпый груш, в — глинистый грунт; 7--нагорная водоотводная канава

В настоящее время широкое применение находят искусственные пористые теплоизоляционные материалы — пенопласт, полиуретан, полистирол. При сравнительно малой толщине слоев (5—10 см) уло­женные в нижией части земляного полотна они уменьшают глубину оттаивания в 1,5 -.2 раза, причем высота насыпей может быть умень­шена до 0,6—1,0 м, если это не противоречит требованиям борьбы с снежными заносами.

Толщина изоляционных слоев должна быть обоснована теплотех­ническими расчетами, на основании которых устанавливают глубину промерзания и оттаивания в зависимости от факторов, влияющих иа Скорость теплопередачи в грунте. К этим факторам относятся тепло- 'физическне свойства грунтов, !емиературньщ режим воздуха, теп­ловой поток из глубинных слоев грунта и теплоизоляционные слои !ца поверхности грунта.

^ Были предложены различные методы расчета скорости оттаивания ^грунтов Однако попытки точного решения задачи о скорости измене­ния температур во втажном грунте на разных глубинах приводят к Громоздким решениям, которые все же не учитывают ряда фактороз: прихода и ухода тепла с водой, -охлаждение земляного полотна вет­ром, влияние затенения и т. д. Большое количество входяци , в пред­лагаемые зависимости расчетных констант и параметров в связи с от­сутствием их надежных значений и методов определений сильно сни­жает кажущуюся точность сложных решений. Если учесть к тому же, что при расчетах приходится исходить из средних многолетних тем­ператур, от которых в отдельные годы могуч наблюдаться значительные отклонения, то вполне оправдано применение упрощенных инженер­ных методов расчета.

Из их числа наиболее распространенным является метод проф. В. С. Лукьянова. В его основу положены следующие допущения: тем- 'пература наружного воздуха постоянна; грунт однороден; температура изменяется в грунте от поверхности до нижней границы талого слоя — глубины, на которой температура равна нулю, по закону прямой ли­нии; теплоизоляционные слои на поверхности мерзлого грунта при расчете промерзания пли оттаивания приводятся к эквивалентному слою грунта; тепловой поток из глубинных слоев грунта постоянен.

Следует отметить, что допущение постоянной температуры во.ду- ха не препятствует учету ее фактического изменения в течение года. Для этого криволинейную эпюру изменений температуры во времени нужно заменить ступенчатой и расчеты скорости промерзания проводить последовательно применительно к коротким отрезкам времени.

Рассмотрим процесс оттаивания мерзлого грунта, на поверхности которого уложен теплоизоляционный слон (или дорожная одежда) толщиной I (рис. XXVIII.8). Этот слой при .расчете оттаивания в даль­нейшем заменяется слоем мерзлого грунта а, эквивалентным по вели­чине термического сопротивления сопротивлению термоизоляционных слоев и теплообмену поверхности земли с воздухом.

Обозначим через а коэффициент теплоотдачи к поверхности земли, характеризу ющий количество тепла, передаваемого за единицу вре­

мени через единицу поверхности контакта грунта с воздухом при разности их температур 1° Коэффи­циент теплоотдачи а имеет раз­мерность ккал/(м²-ч-град)

Л^оЖно считать, что при отсут­ствии ветра или в местах, укрытых от ветра, а = 10, при ветреной погоде а = 20

к-

будет иметь

+ +

Обозначим через X коэффициент теплопроводности — количество тепла, проходящего в единицу вре­мени через единицу площади огра­ничивающей поверхности при паде­нии температуры на Г на единицу толщины слоя. Коэффициент X имеет размерность ккал/(м'^! • ч град). Полное термическое сопротивление теплообмену воздуха с поверх­ности земли и сопротивление прикрывающего грунт изолирующего Слоя толщиной I равно:

± + ±.

Грунт, имеющий коэффициент теплопроводности Х₀ равное термическое сопротивление при толщине слоя

(XXVII 1.7)

При расчетах на оттаивание грунтов следует брать для грунтов в незамерзшем состоянии, при расчетах па промерзание — в заморо­женном.

8 = Л„

Если термоизоляция многослойная, формула принимает вид:

-(X XVI 11.8)

где 1} — толщина отдельных слоев изоляции.

Начальное распределение температур на рис. XXVIII.8 обозна­чено прямой АС. Нулевая изотерма, условно принимаемая при рас­чете за границу между мерзлым и талым грунтом, соответствует линии

Н

Рис XXVIII8. Схема к выводу

формул проф. В. С. Лукьянова: / — теплоизолирующий слой; 7₀ —темпера­туря наружного воздуха

Пусть за промежуток времени й( граница промерзания переместит­ся на величину йк в положение А"Ы[. При этом прямая распределения температуры в мерзлом грунте займет положение АС', площадь тре­угольника АБС увеличится на величину йм. 242

Согласно законам теплопередачи количество теплоты, проходящее за единицу времени через,единицу поверхности, ограничивающей грун­товые массивы, выражается зависимостью

„ ^ ^т«

(ХХУШ.9)

5 +Л

где ?,₀ — коэффициент теплопроводности талого грунта; Т₀ —■ температура

воздуха, °С; —1— — температурный градиент ■ч + Л

Поступление в мерзлый грунт тепла за период времени М с 1 м⁸ поверхности раздела между талым и мерзлым грунтом слагается из:

1. тепла, поступившего в нижнче слои грунта:

<?, = Ц<Н\

2. скрытой теплоты, потребовавшейся для оттаивания воды в объе­ме 1х1лсй„ Это количество тепла равно

д₂ = С)йк,

гдчк<? — количество воды, находящейся в единице объема грунта, умно­женное' на 80 (ккал/'кг)

С) = рву₀ б₀,

где р — скрытая теплота, расходуемая па оттаивание 1 кг воды; 8„ — плот­ность скелета грунта; — влажность грунта, % по массе, за вычетом процен­та воды, сохраняющейся в грунте в жидком состоянии при отрицательных тем­пературах;

3. теплоты, потребовавшейся на нагревание верхнего слоя талого грунта, т. е. па перемещение прямой распределения температур из по­ложения АС в положение АС' Это количество тепла равно сумме теп- лоемкостей всех элементов нагреваемого слоя, умноженной на величи­ну повышения их температур.

Изменение содержания тепла в любом выделенном в оттаявшем грун­те элементарном слое толщиной йк и площадью 1 м^г при изменении тем­пературы на АТ равно с-ёк-йТ, где с—объемная теплоемкость грунта.

Но согласно рис. XXVIII.8 йк-йТ —й (йа>), и, следовательно, сум­марное поглощение теплоты при нагревании оттаявшего слоя равно произведению теплоемкости с на приращение площади йы. При этом пренебрегают поглощением тепла слоем изоляции и учитывают толь­ко промерзший слой грунта к за период (11 Площадь определяют из разности площадей треугольников АСС' и А 013'

Оы Т_а [ 1 1 с1к.

2 (5-|-/о² 1

Отсюда поглощение тепла оттаявшим грунтом при повышении его температуры

а.. сйы = — сТ_и | 1 1 с1к.

^/3 2 "I (8 + пу ]

Поскольку суммарное поглощение тепла при оттаивании вечно- мерзлого грунта равно его поступлению с поверхносш,

<72 + <7з.

(ХХУШ.Ю)

Разделяя переменные и интегрируя выражение (XXVIИ Л 0) в пре­делах от 0 до I и от 0-до К , получаем искомое выражение для определе­ния скорости оттаивания или промерзания

I = (д 4- ^ | ^Тв- 1п ±1 -

" ' ' 7"₀ —(,:(/( +5)

(ХХУШ.Н)

2л₀ 5 [Х„ '/',,— ч(Л + 5)]

Как показали сравнительные расчеш, второй член полученного уравнения оказывает малое влияние на величину 1 и может быть опу­щен. Поэтому для определения скорости оттаивания или промерза­ния грунта можно пользоваться упрощенным выражением: ^

/, = /<;)-!- _А\ (XXVIII.12)

V ² А Ф Х_иТ„ —щк+в) _ч]

Из формулы (XXVIII.12), если принимав в ней различные пара­метры равными нулю, можно получить простые формулы, известные из литературы. При ц = 0, 5 — 0 и с -- 0 , получается формула Сте­фана, предложенная первоначально для оценки скорости нарастания льда в стоячих водоемах:

(XXVIII.13)

^>0 ^ о

Формулу (XXVIII. 13) можно с достаточной точностью использо­вать в теплотехнических расчетах при проектировании автомобильных дорог.

При консфуированин теплоизоляции из нескольких слоев, а так­же при учете влияния различных слоев дорожной одежды необходи­мо приводить эти слои к эквивалентным по теплопередаче слоям грун­та.

Используя формулу Стефана и приравнивая выражения для двух разных материалов, можно получить зависимость:

Ь^ЪЛ/'-ТПГ- (XXVIII. 14)

Г % Аз

V ' ² А и' г₀—<дл + 5)

(И

В этом случае под (I следует понимать основной источник погло­щения тепла при оттанпаипи. Для грунта им будет скрытая теплота плавления содержащейся в нем воды, для теплоизоляционных слоев — теплоемкость. 244

/§ ХХУШ.З. НАЛЕДИ И БОРЬБА С НИМИ

Наледями называют отложения льда, образующиеся во время силь­ных морозов в результате периодического выхода на поверхность грун­товой или речной воды, а также таяния снега в предшеавующую от­тепель. Наледные бугры, рост которых обычно начинается в декабре, увеличиваются до конца марта, часто оттаивая только в середине ле­та. Наледи, образующиеся в придорожной полосе, заливают дорогу,* закрывают отверстия' водопропускных сооружений, создавая тем са­мым значительные трудности для нормальной эксплуатации дороги.

По условиям питания различают несколько видов иаледей: под­земных вод (ключевые наледи), грунтовых вод поверхнослной толщи (грунтовые иаледи), речных и талых вод (поверхностные наледи) и смешанные, от одновременного действия нескольких причин.

Наледи подземных вод образуются в местах выхода воды постоянно действующих источников глубоких подмерзлотых вод В ряде мест Якутии в долинах рек возникают огромные наледи (тарыиы) длиной до 100 км, шириной 3- 5 км и высотой свыше 10 м, вызываемые мощ­ными потоками подмерзлотных вод, выходящими по зонам тектони­ческих ра «ломов Такие места при грассировании дороги следует обходить.

Грунтовые наледи возникают па склонах холмов за счет воды, скап­ливающейся у верхней поверхности мерзлоты в местах неглубокого ее залегания. При зимнем промерзании деятельный слой в отдельных местах сливается с верхней поверхностью многолетней мерзлоты, раз­деляя при эюм водоносный горизонт на ряд замкнутых объемов. За­мерзая, грунт' расширяется, в результат чего в воде создается повы­шенное давление. Вода деформирует промерзший верхний слой грун­та, вызывая его взбугривание По достижении бугром некоторой вы­соты он растрескивается, и изливающаяся из пего вода быстро замер­зает. образуя напластование льда — паледь. Этот процесс по мере промерзания может повторяться несколько р-аз. Иногда вода не выте­кает и бугор после летнего оттаивания оседает. В других случаях буг­ры разрушаются внезапно с бурным извержением воды и разбрасыва­нием в стороны глыб льда. Грунювые наледи обычно занимают пло­щади от нескольких сотен до тысяч квадратных метров. Высота буг­ров редко превышает 4 м.

С буграми грунтовых наледей сходны большие бугры — булгуння- хи, постепенно вырастающие в течение ряда лет в результате накопле­ния под нетеплопроводными поверхностными слоями грунта больших масс льда, не оттаивающего за лето. Достигнув высоты 10 м и более булгуниях начинает таять и постепенно исчезает.

Возникновение речных наледей связано с уменьшением площади сечения водотоков при промерзании берегов и увеличением толщины льда, который на мелких местах может смерзаться с дном. Вода не мо­жет пройти через оставшееся живое сечение русла и, взламывая лед, вытекает на его поверхность.

Строительство дорог изменяет природный режим вечномерзлых грунтов и активизирует образование иаледей. Вырубание леса и кус­тарников, уплотнение и осушение поверхностных слоев грунта на при­дорожной полосе увеличивают глубину зимнего промерзания, что спо­собствует развитию наледных процессов вблизи от дорог.

Дорога в нулевых отметках, очищаемая от снега, промерзает на большую глубину и быстрее, чем прилегающая местность. Деятельный слой смыкается под полотном дороги с мерзлотой, создавая пере­мычку, прерывающую движение грунтовых вод. Это создает условия для образования с нагорной стороны дороги грунтовых наледей, вода которых заливает дорогу.

При изысканиях дорог в зоне вечной мерзлоты следует обходить с нагорной стороны места образования наледей и выхода родников под­земных вод. Водотоки следует пересекать на прямых глубоких участ­ках, избегая мест, наиболее подверженных быстрому зимнему промер­занию.

В проекте дороги в условиях вечной мерзлоты необходимо преду­смотреть противоиаледные мероприятия. Тип их зависит от вида на­ледей п характера мерзлоты,

Противоиаледные мероприятия должны быть направлены в первую очередь на предотвращение образования наледей, т. е. проектирование дороги и искусственных сооружений должно предусматривать сохра­нение водно-теплового режима грунта и водотоков на придорожной полосе.

При невозможности предотвратить возникновение наледей иа основе опыта строительства и эксплуатации автомобильных и железных до­рог можно рекомендовать:

для пропуска больших иаледей речных поверхностных вод, обра­зующихся выше дороги, увеличивать отверстия мостов и высоту на­сыпей, обеспечивая свободный пропуск воды;

малые расходы пропускать через сооружения по углубленным и утепленным руслам. Были проведены успешные опыты электрического обогрева подмостового пространства;

из пересекаемых при строительстве дороги водоносных горизон­тов, отводить воду под дорогой дренажами;

при малом дебите источников и выходе их на большом расстоянии от дороги удерживать вышедшие на поверхность грунтовые воды зем­ляными валами.

Чтобы предотвратить выход на дорогу наледей грунтовых вод, в процессе эксплуатации дороги, искусственно вызывают образование наледи в стороне от защищаемого объект?, с помощью мерзлотных поя­сов. Мерзлотным поясом называют широкую, но мелкую канаву, от­рываемую вдоль дороги с нагорной сторонп (рис. XXVIII.9). Перед канавой на 5—10 см снимают мох и торф, складывая их в валик с ни­зовой стороны. По опыту строительства, мерзлотным поясам следует придавать размеры: ширина канавы до 2 м, глубина канавы 1—0,6 м, ширина расчищенной полосы 10—15 м, расстояние от пояса до гра­ницы ограждаемого сооружения 50—100 м. Если одного грунтового пояса недостаточно, устраивают дополнительные полосы выше по логу в 50—100 м друг от друга. Вода из канавы выпускается к искус- 2';о

Рис. XXVIII.9. Мероприятия по борьбе с наледями- а — устройство валов для сбора растекающейся воды при образовании наледи и отвода ее

к руслу ручья, б — устройство мерзлотных попсов, 1 — дорога; 2 — напранликпцие валы из нефильтрующих грунтов. 3— расчищаемая от спета полоса. 4—расчищенное, иногда утепленное русло; 5 — естественный растительный покров; 6 — снег; 7—наледный буюр; 8 — наледный лед; 9 — место наледи до устройства мерзлот­ного пояса

ственному сооружению. Канавы мерзлотного пояса располагают под углом друг к другу 140—170³, чтобы уклон не превышал 0,002.

Зимой мерзлотные пояса очищают от снега, поэтому грунт под ними, быстро промерзая, образует мерзлотную перемычку, вызывающую наледь. Мерзлотные пояса на лето необходимо закрывать слоем теп­лоизолирующих материалов (мха или сухого горфа), иначе грунт под ними может протаять па большую глубину, чем в других местах. Остав­ленные на 3—5 лет без надзора мерзлотные пояса перестают действо­вать.

По аналогии с мерзлотными поясами на небольших водотоках а малыми расходами и низкой температурой воды устраивают- вымо­щенные камнем уширения русла глубиной 0,5 м, шириной 2—8 м и длиной 5—К) м. Глубина протекающей воды не должна превышать 5 см, На участках с уклонами на дне устраивают перепады высотой не более 0,5 м.

СПИСОК ЛИТЕ ЛТУРЫ

Земляиое полотно автомобильных дорог в северных условиях Под ред.' А. А. Малышева М , «Транспорт», 1974' 288 с

Общее мерзлотоведение (геокриология) Под ред В А, Кудрявцева. М., Изд. МГУ, 1978 464 с.

Ц ы т о в и ч Н. А. Механика мерзлых грунтов. М., «Высшая школа», 1973. 446 с.

Глава ХХГХ