Строительство зданий и сооружений в районах многолетней мерзлоты

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования Ярославский государственный

педагогический  университет имени К.Д. Ушинского 
 
 

Кафедра географии

Специальность «География с дополнительной биологией» 
 

Курсовая  работа 
 

На тему: «Строительство зданий и сооружений в районах многолетней мерзлоты» 
 
 
 

Выполнила: 

студентка 3ого  курса Ремизова М.А. 

Научный руководитель: 

Профессор 

Преснухин В.И. 

Заключение научного руководителя о допуске к защите:

__________________________________________________________________

__________________________________________________________________ 
 

Оценка публичной  защиты работы: 
 
 
 
 
 

Ярославль 

2010

ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………...4 

ГЛАВА I Криолитозона и ее деятельность………………………………………….5 

1. Геологические процессы в криолитозоне……………………………………….5
2. Латеральное распространение мерзлоты………………………..........................7
3. Вертикальное распространение мерзлоты………………………………………8
4. Мерзлотные (криогенные) процессы и формы рельефа………………………..9
1. Морозобойное растрескивание………………………………………………10
2. Морозная сортировка…………………………………………………………11
3. Пучение и образование наледей……………………………………………..11
4. Морозное выветривание……………………………………………………...12
5. Солифлюкция…………………………………………………………………13
6. Ниши протаивания (явление «термокарста») ………….…………………...14

 

ГЛАВА II Многолетняя мерзлота на территории России и современное оледенение……………………………………………………………………………16 

2.1. Современное  оледенение на территории России……………………………...16

2.2. Виды многолетней мерзлоты и процессы вызванные многолетней мерзлотой на территории России………………………………………………………………..22

2.2.1. Сплошная мерзлота на территории России………………………………….22

2.2.2. Слоистая мерзлота (деградация сплошной мерзлоты)……………………...23

2.2.3. Островная мерзлота…………………………………………………………...24

2.2.4. Линзовая мерзлота…………………………………………………………….24

2.2.5. Ежегодное оттаивание и промерзание деятельного слоя грунта…………..27

2.2.6. Пучение грунтов при промерзании…………………………………………..28

2.2.7. Осадка при оттаивании деятельного слоя грунта…………………………...29

2.2.8. Образование наледей………………………………………………………….30

2.2.9. Течение склона. Явление солифлюкции……………………………………..31

2.2.10. Изменение температуры в верхних слоях вечномерзлых грунтов……….33

2.2.11. Просадка при оттаивании слоя вечномерзлого грунта……………………33

2.2.12. Образование морозобойных трещин в деятельном и многолетнемерзлом слоях грунта…………………………………………………………………………..35 

ГЛАВА III Многолетняя мерзлота и современный климат……………………….37 

ГЛАВА IV Региональные закономерности инженерно-геологических условий и районирование Сибирской платформы…………………………………………….50 

4.1. Формационные  и геолого-структурные особенности………………………...50

4.2. Мерзлотно-гидрогеологические  условия……………………………………...51 

ГЛАВА V Строительство в районах многолетней мерзлоты……………………..58

 

5.1. Особенности строительства в зоне многолетней мерзлоты………………….58

5.2. Первый принцип проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах………………………………………………………………………………..61

5.3. Второй принцип проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах. Конструктивный метод…………………...................................................................64

5.4. Третий принцип проектирования фундаментов на вечномерзлых грунтах. Метод предпостроечного оттаивания………………………………………………66

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………....70 

ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………….72 

ТАБЛИЦЫ……………………………………………………………………………73

Проблема: Колоссальное могущество природы: наводнение, стихии, бури, подъём уровня моря. Изменение климата меняет образ нашей планеты. Причуды погоды уже не являются чем-то необычным, это становится нормой. Лёд на нашей планете тает и это меняет всё. Моря поднимутся, города могут быть затоплены и миллионы людей могут погибнуть. Ни один прибрежный район не убежит от ужасных последствий. Озоновые дыры, глобальное потепление, мы постоянно слышим это выражение, но за знакомыми словами стоит пугающая действительность. Наша планета нагревается и это оказывает катастрофический эффект на ледяные шапки земли. Температура поднимается, лёд начинает таять, море начинает подниматься. Но кое-где по-прежнему господствует многолетняя мерзлота.

     В данной работе рассматривается проблема строительства в условиях развития многолетнемерзлых пород. Возводя здания, различные сооружения и т.п. в данных условиях необходимо учитывать множество различных факторов и процессов, происходящих в криолитозоне. Все эти процессы осложняют строительство, поэтому Целью своей работы я ставлю рассмотрение деятельности криолитозоны, влияние процессов в ней происходящих на строительство, выявление наиболее оптимальных путей решения этой проблемы.

     Задача моей работы заключается в том, чтобы показать, что строительство на территории криолитозоны возможно, если учитывать особенности территории и современные способы строительства, подходящие именно для определенной местности.

     Пути решения: мною была изучена характеристика основных процессов, происходящих в криолитозоне, характеристика местности и ее мерзлотно-гидрогеологические особенности и подобраны основные пути решения проблем строительства.  
 
 

ГЛАВА I

Криолитозона  и ее деятельность 
 

     Геологическая деятельность льда  является объектом изучения специальных  наук – гляциологии и геокриологии.

     Гляциология – это наука о  физических свойствах ледников, их происхождении, развитии, геологической деятельности и влиянии на формирование земной поверхности.

     В геокриологии (мерзлотоведении)  изучаются закономерности формирования  и распространения многолетней  мерзлоты и геологические процессы, происходящие в мерзлой зоне  литосферы.

    

1.1.Геологические  процессы в криолитозоне  

     К мерзлой зоне литосферы принято относить области развития таких горных пород, для которых характерна нулевая или отрицательная температура и присутствие в них льда, заключенного в порах  и трещинах.

     Горные породы могут подчиняться  климатическим переменам: сезонному  замерзанию и оттаиванию, но могут  быть и многолетнемерзлыми. Древность  многолетнемерзлых пород подтверждается  археологическими и палеонтологическими  находками. Так, на Анадырском  полуострове, около озера Чирового, в суглинках, залегающих в трещинах разрыва ледяного бугра, Н.Граве были обнаружены остатки стоянки древнего человека, жившего здесь в верхнем неолите, не менее 2000 лет назад.

     Изотопными методам установлено,  что хорошо сохранившиеся остатки мамонтов имеют возраст, исчисляемые многими тысячелетиями. Таймырский мамонт погиб 12 тыс. лет назад.

     Исходя из этих данных, многолетнемерзлыми  горными породами называют такие  породы, в которых отрицательные  температуры сохраняются непрерывно в течение тысячелетий и десятков тысяч лет.

     Многолетнемерзлые горные породы  в России расположены главным  образом в Сибири, где южная  граница их распространения проходит  к югу от Байкала. Северная  граница примерно совпадает с  северным полярным кругом. Вдоль южной границы многолетней мерзлоты отмечается островной характер ее распространения.

     Всего на земном шаре 23% территории  суши покрыто «вечной» мерзлотой;  наиболее крупными областями  ее распространения также являются  Канада (6 млн. км²), Гренландия (1,6 млн. км²), Аляска (1,5 млн. км²), Антарктида (12 980 000 км²). [3]

     Льды в пределах распространения  многолетнемерзлых горных пород  могут встречаться в виде льда-цемента,  жильного, повторножильного, погребенного  и пещерного льдов.

     Лед-цемент сковывает минеральные  образования, скрепляя и цементируя  их.

     Жильный лед заполняет трещины  в горных породах.

     Повторножильный лед проникает  в горные породы по морозобойным  трещинам глубже границы их  сезонного промерзания. Он может  расти не только по вертикали, но и по горизонтали и образовывать большие скопления. Установлено, что такие массивы льдов непрерывно образовывались в течение всего четвертичного периода.

     Собственно погребенные льды  наблюдаются в зонах современных  оледенений внутри отложенных морен и под ними.

     Пещерные льды формируются в  разнообразных полостях. Они могут  встречаться и вне зоны распространения  многомерзлых горных пород (например, в Кунгурской пещере). Такие льды  представляют собой сплошные  ледяные массы, либо натечные формы (столбы, драпри), либо отдельные кристаллы на стенах и потолке пещер. [3]

    

    

1.2. Латеральное распространение  мерзлоты 

     Различают сезонную и многолетнюю мерзлоту.

     Сезонная мерзлота существует только зимой, многолетняя – сохраняется круглый год и на протяжении многих лет. Наиболее ярко и масштабно мерзлотные (криогенные) процессы проявляются в криолитозоне, т.е. в области распространения многолетнемерзлых пород. Многолетняя мерзлота особенно широко развита на севере Евразии и Северной Америки. В России ею занято около 2/3 всей территории – главным образом в Сибири и на Дальнем востоке. При освоении огромных природных ресурсов этих регионов требуется детальное изучение мерзлотных условий и процессов, поскольку они очень часто оказываются решающим фактором, серьезно затрудняющим все виды строительства.

     В направлении с севера на  юг в пределах криолитозоны  Северного полушария по мере  уменьшения площади и мощности  мерзлоты выделяют три подзоны:  сплошного, прерывистого и спорадического распространения многолетнемерзлых грунтов. В подзоне сплошного распространения мощность мерзлоты измеряется сотнями метров (обычно от 100 до 500 м), местами достигая 1 км и более. Суровые климатические условия в этой подзоне наиболее благоприятны для новообразования мерзлоты, однако и тут встречаются талики – участки отсутствия мерзлых толщ.