Промерзання і лінзоутворення

Промерзання активного прошарку в умовах другого і третього типів місцевості викликає утворення в ньому лінз льоду, що у свою чергу має наслідком морозне обдимання земляної полотнини (тимчасовий підйом його поверхні). Утворення і ріст льоду, пов'язані з перерозподілом вологи в міру охолодження активного прошарку. Цей перерозподіл і підтік вологи з нижнього, незамерзшого прошарку в зону промерзання пояснюється в основному спроможністю льоду притягати до себе плівкову воду, відриваючи її від сусідніх часток грунту, і поступово рости за рахунок переходу молекул води в кристали льоду. Внаслідок цього відриву плівка на частках грунту, що стикаються з кристалом льоду, стає більш тонкої. Сили тяжіння в тонкій плівці робляться більше, і вони перетягають молекули води з часток грунту, що нижче лежать, із товстою плівкою. Таким чином, відбувається безупинний перерозподіл вологи зимою і скупчення в зоні промерзання додаткової вологи, що викликає при відтаванні зниження тривкості грунту. На інтенсивність утворення крижаних лінз впливає швидкість охолодження активного прошарку і швидкість подачі вологи, що залежить у свою чергу від роду грунту, ступеня його. ущільнення і від умов підтоку вологи, зокрема від наявності грунтової води.

Швидкість охолодження земляної полотнини має велике значення. При тривалому стоянні межа промерзання на однієї і:

тієї ж глибині утворення крижаних лінз йде інтенсивно, тому що часу для підтоку води достатньо. Під час сильних морозів і швидкого промерзання вода в достатній кількості не встигає перерозподілитися, і крижаних лінз не утвориться.

Швидкість промерзання при однакових грунтових і гидрологічених умовах місцевості закономірно збільшується з заходу на схід СРСР, тому зимове волагонакопичування в західній частині однієї і тієї ж кліматичної зони значно більше, ніж у східної її частини.

Рід грунту і ступінь його ущільнення мають велике значення для швидкої подачі вологи до замерзлого грунту. Значні піски промерзають без утворення в них крижаних лінз, тому що вони мають малу поверхневу енергію, хоча коефіцієнт влагопровідності в них великий. Пилуваті грунти мають велику поверхневу енергію і малий опір підйом води в порах, унаслідок цього швидкість підняття води до мерзлому пилуватому грунту велик, і утворення крижаних лінз у ньому йде інтенсивно. Глинисті грунти мають величезну поверхневу енергію, але через великий опір у вузьких порах мають малу швидкість підняття води. Тому звичайно глинистий грунт устигає промерзнути скоріше, чим вода підніметься від) рівня грунтових вод. Проте якщо глина до моменту промерзання була не ущільнена і сильно зволожена (наприклад, осінніми дощами), те в такий глине накопичення лінз льоду розвивається -інтенсивно. При цьому не має значення, близько або далеко розташований рівень грунтових вод або його немає зовсім. Ущільнення грунту зменшує загальний обсяг пір і рухливість води в порах, що залишилися, утрудняє притока води до замерзлого грунту. Навпаки, пухке, слабко ущільнене полотнина й укоси піддаються сильному лінзоутворенні й обдиманню. Вирішальними для утворення лінз є гідрологічні умови, можливість підтоку води знизу. При постійних грунтових водах (третій тип місцевості) обдимання може досягти великих розмірів (15- 20 см). При неоднорідних грунтах або неоднорідному їхньому ущільненні можуть створитися неоднакові умови підтоку води, і обдимання буде по-різному, на дорозі з'являться бугри або, так називані, диференціальні пучини. Цього роду пучини можуть призвести до утворення тріщин і зламів жорсткого дорожнього одягу, викликати розбіжність швів і утворення щаблів у бетонних плит. За характеристику умов пучиноутворення іноді приймають відношення швидкості підняття -- до швидкості промерзання ——або в кожний даний момент dТ— відношення висоти підйому насипу від обдимання до глибини промерзання. Цей розмір відносного підняття може бути названа коефіцієнтом обдимання (у сантиметрах підйому на 1 м промерзання або у відсотках).

При сприятливих умовах (перший тип місцевості, супещані грунти) значення коефіцієнта обдимання складає 2-3% при несприятливих умовах, наприклад, близькому рівні грунтових вод (третій тип місцевості, пилуваті грунти), значення коефіцієнта обдимання може доходити до 15-20%.

Проте коефіцієнт обдимання залежить від глибини кожного прошарку і швидкості його промерзання, тому він може здаватися лише як узагальнений показник, що характеризує в цілому умови даної ділянки.

Дата добавления: 2014-01-07