Способ предохранения вечномерзлых грунтов от многолетнего протаивания

 

Предложен способ предохранения вечномерзлых грунтов от многолетнего протаивания. Для уменьшения потока тепла летом через поверхность, нарушенную в процессе производственной деятельности, предлагается на поверхность отсыпать слой торфа, смочить его водой и покрыть подушками живого сфагнума, который обладает способностью поглощать большое количество влаги из воздуха и, испаряя ее, охлаждать поверхность. Технический результат: обеспечение защиты вечномерзлых грунтов от протаивания. 3 ил.

Область техники. Изобретение относится к области мерзлотоведения и может быть использовано для предохранения вечномерзлых оснований сооружений от многолетнего протаивания, а также для ограничения поступления тепла в летнее время в заглубленные холодильники.

Уровень техники. При строительстве сооружений в районах распространения льдистых вечномерзлых грунтов происходит нарушение естественного термодинамического равновесия между вечномерзлыми грунтами и атмосферным воздухом, следствием этого является многолетнее протаивание и просадки вечномерзлых грунтов. Для предупреждения деформаций сооружений применяются различные технические решения: сохранение мохорастительного покрова в основании насыпей, теплоизоляция, устраиваемая под насыпью, теплоизоляция откоса насыпи и др. [Инструкция по изысканию, проектированию и строительству автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты ВСН 84-75. М., 1976].

В последние годы разработаны технические решения для предупреждения многолетнего протаивания и просадок полотна железных дорог, построенных на марях на БАМе и в южной Якутии: очистка полотна дороги от снега, его окраска, солнцезащитные навесы, охлаждающие трубы и др. [В.Г.Кондратьев. Изменение геокриологических условий при сооружении и эксплуатации железнодорожного пути и некоторые способы обеспечения его устойчивости на сильнольдистых грунтах // Материалы первой конференции геокриологов России, книга 3, М., 1996] .

При возведении полотна железных и автомобильных дорог в районах распространения вечномерзлых грунтов для защиты от многолетнего протаивания при техногенном нарушении напочвенных покровов применяется укладка слоя теплоизоляции. В качестве теплоизоляции используют мох, торф или плиты твердого пенопласта [Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Под ред. Ю. Я.Велли и др., Л., Стройиздат, 1977]. Это решение принято нами за прототип.

Сущность изобретения. В перечисленных технических решениях не учитывается, по нашему мнению, охлаждение вечномерзлых грунтов с поверхности в летнее время испарением. Принятый в мерзлотоведении термин "мохорастительный покров" не отражает механизм теплового взаимодействия напочвенных покровов с атмосферой. Наибольшее охлаждающее воздействие оказывают сфагнумы за счет поглощения большого количества влаги и последующего испарения. При техногенном нарушении напочвенные покровы уничтожаются, следствием этого являются высыхание поверхности и повышение ее температуры в летнее время, что приводит к многолетнему протаиванию вечномерзлых грунтов. В изобретении предлагается способность сфагнумов в процессе жизнедеятельности поглощать большое количество влаги и, испаряя ее, охлаждать поверхность, использовать для защиты льдистых вечномерзлых грунтов от многолетнего протаивания. Способность сфагнумов в летнее время охлаждать поверхность можно использовать для ограничения поступления тепла в подземные холодильники.

Перечень чертежей.

Фиг. 1. Предохранение вечномерзлых грунтов основания от протаивания при строительстве автодороги, где 1 - подушка живого сфагнума; 2 - отсыпка из торфа; 3 - насыпь из обломочного грунта; 4 - дорожное покрытие; 5 - основание насыпи.

Фиг. 2. Ограничение поступления тепла в летнее время через перекрытие в подземный холодильник, где 1 - подушка живого сфагнума; 2 - отсыпка из торфа; 6 - подземный холодильник.

Фиг. 3. Предохранение вечномерзлых грунтов основания здания от многолетнего протаивания при строительстве здания по принципу 1, где 1 - подушка живого сфагнума; 2 - отсыпка из торфа; 7 - вентилируемое подполье; 8 - верхняя граница вечномерзлых грунтов.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения.

Многолетние исследования, проводимые в Магаданской области, показали, что напочвенные покровы из сфагнума интенсивно испаряют воду и охлаждают поверхность. Материалы этих исследований частично опубликованы [В.Д.Каргаполов. Исследование влияния мохового покрова на температурный режим вечномерзлых грунтов // Материалы первой конференции геокриологов России, книга 4. М. , 1966]. Исследования показали, что в местах, где сфагнумы на торфяниках летом влажные, мерзлые грунты залегают на глубине около 0,5 м от поверхности. Если поверхность земли сухая (травяной покров, мелкий кустарник, другие виды мхов и лишайники), мерзлые грунты залегают на глубине около 2 м и более. Следовательно, сфагнумы, увлажняя поверхность, за счет испарения охлаждают ее и удерживают верхнюю поверхность мерзлых грунтов в теплое время года на небольшой глубине.

Мы предлагаем следующие технические решения.

При строительстве дороги на вечномерзлых грунтах (фиг. 1) на основание 5 отсыпают насыпь 3, которую с обеих сторон засыпают торфом 2. Торф обильно увлажняют, и сверху укладывают подушки живого сфагнума 1. Площадь, свободная от сфагнума (дорожное покрытие и обочины), должна быть минимальной.

При строительстве подземных холодильников (фиг. 2) для ограничения потока тепла в холодильник 6 через перекрытие над ним выполняется насыпь из торфа 2, торф обильно смачивается и на него укладываются подушки живого сфагнума 1.

При строительстве зданий на вечномерзлых грунтах по принципу 1 (фиг. 3) для предохранения вечномерзлых грунтов от многолетнего протаивания и удержания верхней поверхности мерзлых грунтов 8 в проектном положении под вентилируемым подпольем делают насыпь из торфа 2, торф увлажняют и на него укладывают подушки живого сфагнума 1.

Формула изобретения

Способ предохранения вечномерзлых грунтов от многолетнего протаивания при техногенном нарушении напочвенных покровов с помощью мха, отличающийся тем, что нарушенную поверхность напочвенного покрова засыпают торфом, смачивают водой и покрывают подушками мха, в качестве которого используют живой сфагнум.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3