Класс «Мёрзлые грунты»

Согласно ГОСТу 25100-95 «мёрзлые» грунты выделены в самостоятельный класс, при этом под мёрзлыми грунтами понимаются те из них, что имеют отрицательную или нулевую температуру и содержат в своём составе видимые ледяные включения и (или) лёд–цемент и характерные криогенные структурные связи. В состав этого класса включены: 1) минеральные тела, подверженные воздействию отрицательных температур и 2) чистые льды, которые в строительстве иногда играют роль грунтов.

 

В первой половине ХХ века в России сформировалась наука «мерзлотоведение». В настоящее время эта наука называется «геокриология», а мёрзлые грунты именуют «криогенными грунтами» (от греч. криос – холод, лёд).

Мерзлотоведение изучает состав и свойства грунтов, находящихся в мёрзлом состоянии или подверженных воздействию отрицательных температур, а также типичные для них характерные процессы и явления.

Климат на территории России, весьма различный. В одних районах температуры всегда бывают положительными, а в других (кроме короткого летнего времени) господствуют отрицательные температуры. Это прямым образом сказывается на состоянии грунтов, которые могут находиться: 1) в талом, 2) в морозном и охлаждённом, 3) в мёрзлом состоянии.

 

В охлажденном состоянии могут находиться скальные и полускальные горные породы (магматические, метаморфические, осадочные породы в виде известняков, сцементированные породы). Солнечное тепло в летнее время, до известной степени, может нагревать эти породы, но их строительные свойства при этом практически остаются неизменными. К охлажденным грунтам можно также относить те связные грунты, которые находятся под воздействием отрицательных температур (или даже при нулевой температуре), не имеют в порах льда, но могут содержать в них воду повышенной солёности.

 

Наиболее существенно отрицательные температуры влияют на связные грунты, содержащие воду (песчаные, глинистые, крупнообломочные, органоминеральные и др.). В зависимости от времени воздействия отрицательных температур эти грунты могут быть в следующих состояниях:

1) многолетнемёрзлые (вечномёрзлые) – от трёх лет и более,

2) сезонномёрзлые – от одного до двух сезонов,

3) кратковременномёрзлые (практически талые) – от нескольких часов до трёх суток.

 

Прочностные и деформативные свойства мёрзлых грунтов отличаются от свойств других твёрдых минеральных тел и немёрзлых (талых) грунтов. В мёрзлых грунтах при внешних нагрузках возникают необратимые перестройки структур и текстур, что вызывает релаксацию напряжений и деформацию ползучести, т.е. происходит изменение прочностных и деформационных свойств во времени. Релаксация – это расслабление структур грунтов, а ползучесть – нарастание величин деформаций во времени. Так, например, в мёрзлых песках начало текучести при –1,6оС отмечается при нагрузке в 2 кг/см2, а в мёрзлых глинах при –1,9оС даже при 1 кг/см2.