Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Августа 2011 в 12:22, курсовая работа
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.
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
Таким образом, отмеченные
ГЛАВА II
Многолетняя мерзлота на территории России и современное оледенение
2.1. Современное оледенение на территории России
Современные ледники занимают на территории России небольшую площадь, всего около 60 тыс. км2, однако в них заключены большие запасы пресной воды. Они являются одним из источников питания рек, значение которого особенно велико в годовом стоке рек Кавказа.
Основная площадь современного оледенения (более 56 тыс. км2) находится на арктических островах (см. приложение таблица 1), что объясняется их положением в высоких широтах, обусловливающим формирование холодного климата.
Нижняя граница нивальной зоны опускается здесь почти до уровня моря. Оледенение сосредоточено в основном в западных и центральных районах, где выпадает больше атмосферных осадков. Для островов характерно покровное и горно-покровное (сетчатое) оледенение, представленное ледниковыми щитами и куполами с выводными ледниками. Самый обширный ледниковый покров расположен на Северном острове Новой Земли. Длина его по водоразделу составляет 413 км, а наибольшая ширина достигает 95 км.
При движении к востоку все бoльшая часть островов остается свободной ото льда. Так, острова архипелага Земли Франца-Иосифа почти сплошь покрыты ледниками, на Новосибирских островах оледенение характерно лишь для самой северной группы островов Де-Лонга, а на острове Врангеля покровного оледенения нет — здесь встречаются лишь снежинки и небольшие леднички.
Толщина ледниковых покровов арктических островов достигает 100-300 м, а запас воды в них приближается к 15 тыс. км2, что почти в четыре раза больше годового стока всех рек России. [5]
Оледенение горных областей России и по площади, и по объему льда значительно уступает покровному оледенению арктических островов. Горное оледенение характерно для наиболее высоких гор страны — Кавказа, Алтая, Камчатки, гор Северо-Востока, но встречается и в невысоких горных массивах северной части территории, где снеговая граница лежит низко (Хибины, северная часть Урала, горы Бырранга, Путорана, Хараулахские горы), а также в районе Маточкина Шара на Северном и Южном островах Новой Земли.
Многие горные ледники лежат ниже климатической снеговой границы, или "уровня 365", на котором снег сохраняется на горизонтальной подстилающей поверхности в течение всех 365 дней в году. Существование ледников ниже климатической снеговой границы становится возможным за счет концентрации больших масс снега в отрицательных формах рельефа (часто в глубоких древних карах) подветренных склонов в результате метелевого переноса и схода лавин.
Площадь горного оледенения России немногим превышает 3,5 тыс. км2. Наиболее широко распространены каровые, карово-долинные и долинные ледники. Большая часть ледников и площади оледенения приурочена к склонам северных румбов, что обусловлено не столько условиями снегонакопления, но и большей затененностью от солнечных лучей (инсоляционными условиями). По площади оледенения среди гор России первое место занимает Кавказ (994 км2). За ним следует Алтай (910 км2) и Камчатка (874 км2). Менее значительное оледенение характерно для Корякского нагорья, хребтов Сунтар-Хаята и Черского. Оледенение других горных районов невелико. Самыми крупными ледниками России являются ледник Богдановича (площадь 37,8 км2, протяженность 17,1 км) в Ключевской группе вулканов Камчатки и ледник Безенги (площадь 36,2 км2, протяженность 17,6 км) в бассейне Терека на Кавказе. [5]
Ледники чутко реагируют на колебания климата. В XVIII — начале XIX вв. начался период общего сокращения ледников, который продолжается и поныне. [5]
Внутренние воды России представлены не только скоплениями жидкой воды, но и воды в твердом состоянии, образующей современное покровное, горное и подземное оледенение. Область подземного оледенения называют криолитозоной (термин введен в 1955 г. советским мерзлотоведом П.Ф. Швецовым; ранее для ее обозначения использовался термин "вечная мерзлота").
Криолитозона — верхний слой земной коры, характеризующийся отрицательными температурами горных пород и наличием (или возможностью существования) подземных льдов. В ее состав входят многолетнемерзлые горные породы, подземные льды и непромерзающие горизонты сильно минерализованных подземных вод.
В условиях длительной холодной зимы при относительно небольшой мощности снежного покрова горные породы теряют много тепла и промерзают на значительную глубину, превращаясь в твердую мерзлую массу. Летом они не успевают полностью оттаять, и отрицательные температуры грунта сохраняются даже на небольшой глубине в течение сотен и тысяч лет. Этому способствуют огромные запасы холода, которые накапливаются за зиму в районах с отрицательной среднегодовой температурой. Так, в Средней и Северо-Восточной Сибири сумма отрицательных температур за период залегания снежного покрова составляет -3000...-6000°С, а летом сумма активных температур составляет всего 300-2000°С.
Горные породы, длительное время (от нескольких лет до многих тысячелетий) находящиеся при температурах ниже 0°С и сцементированные замерзшей в них влагой, получили название многолетней, или вечной мерзлоты. Содержание льда, т.е. льдистость многолетней мерзлоты может быть весьма различной. Она колеблется от нескольких процентов до 90% общего объема породы. В горных районах льда обычно бывает мало, зато на равнинах подземный лед нередко оказывается главной горной породой. Особенно много ледяных включений содержится в глинистых и суглинистых отложениях крайних северных районов Средней и Северо-Восточной Сибири (в среднем от 40-50% до 60-70%), отличающихся наиболее низкой постоянной температурой грунта.
Многолетняя мерзлота — необычное явление природы, на которое обратили внимание еще землепроходцы в XVII в. О ней упоминал в своих работах В.Н. Татищев (начало XVIII в.). Первые научные исследования мерзлоты были проведены А. Миддендорфом (середина XIX в.) во время его экспедиции на север и восток Сибири. Миддендорф впервые произвел измерения температуры мерзлого слоя в ряде пунктов, установил его мощность в северных районах, высказал предположения о происхождении мерзлоты и причинах ее широкого распространения в Сибири. Во второй половине XIX в. и начале XX в. мерзлота изучалась попутно с изыскательскими работами геологами и горными инженерами. В советские годы проводились серьезные специальные исследования многолетней мерзлоты М.И. Сумгиным, П.Ф. Швецовым, А.И. Поповым, И.Я. Барановым и многими другими учеными. [6]
Область
распространения многолетней
Рис. 1. Распространение многолетней мерзлоты по территории России
Южная
ее граница проходит по центральной
части Кольского полуострова, пересекает
Восточно-Европейскую равнину
В пределах этой обширной территории условия развития мерзлоты не одинаковы. Северные и северо-восточные районы Сибири, острова азиатского сектора Арктики и северный остров Новой Земли заняты сплошной низкотемпературной многолетней мерзлотой. Южная ее граница проходит через северную часть Ямала, Гыданского полуострова к Дудинке на Елисее, затем к устью Вилюя, пересекает верховья Индигирки и Колымы и выходит к побережью Берингова моря южнее Анадыря. К северу от этой линии температура слоя многолетнемерзлых пород составляет -6...-12°С, а его мощность достигает 300-600 м и более. Южнее и западнее распространена мерзлота с островами таликов (талого грунта). Температура мерзлого слоя здесь выше (-2...-6°С), а мощность уменьшается до 50-300 м. Близ юго-западной окраины области распространения мерзлоты встречаются лишь отдельные пятна (острова) мерзлоты среди талого грунта. Температура мерзлого грунта близка к 0°С, а мощность менее 25-50 м. Это — островная мерзлота. [6]
В мерзлой толще концентрируются большие запасы воды в виде подземных льдов. Часть их образовалась одновременно с вмещающими породами (сингенетические льды), другая — при замерзании воды в ранее накопившихся толщах (эпигенетические).
Большая мощность многолетней мерзлоты, находки в ней хорошо сохранившихся мамонтов свидетельствуют о том, что многолетняя мерзлота — продукт весьма продолжительного накопления холода в толщах горных пород. Подавляющее большинство исследователей считает ее реликтом ледниковых эпох. Современный климат на большей части территории распространения мерзлоты лишь способствует ее сохранению, поэтому малейшее нарушение природного равновесия ведет к ее деградации. Это необходимо учитывать при хозяйственном использовании территории, в пределах которой распространена мерзлота.
Многолетняя мерзлота оказывает влияние не только на подземные воды, режим и питание рек, распространение озер и болот, но и на многие другие компоненты природы (рельеф, почвы, растительность), а также на хозяйственную деятельность человека. При разработке полезных ископаемых, прокладке дорог, строительстве, при проведении сельскохозяйственных работ необходимо тщательно изучать мерзлый грунт и не допускать его деградации. [6]
2.2. Виды многолетней мерзлоты и процессы вызванные многолетней мерзлотой на территории России
Как уже было отмечено, примерно 65% территории России имеют вечномерзлые грунты, поэтому строительство сооружений в подобных условиях является актуальной проблемой.
Термин вечная мерзлота следует представлять во временном периоде порядка нескольких сотен лет и более, а в общем случае, в соответствии со временем существования мерзлоты, следует рассматривать следующие структуры:
Существует несколько видов вечномерзлых грунтов. Из инженерной геологии (геокриологии) известны следующие виды: сплошная мерзлота, слоистая мерзлота, островная мерзлота и линзовая мерзлота. Рассмотрим эти виды вечной мерзлоты подробнее. [7]
Данный вид мерзлоты встречается на крайнем севере России.
Схема
существования сплошной мерзлоты с
основными принятыми
Схема 1. существования сплошной мерзлоты с основными принятыми обозначениями.
Данный вид мерзлоты встречается в отдельных местах и не имеет чёткой теории происхождения. Одной из теорий предполагается, что этот вид мерзлоты (см. схему 2) произошёл в результате деградации сплошной мерзлоты.
Схема 2. существования слоистой мерзлоты с основными принятыми обозначениями.
Возможно, возникла тектоническая трещина, по которой прошла вода (тепло), и оттаял слой грунта с большей теплопроводностью.
Интересно отметить, что ещё издавна исследователи ставили вопрос о мощности слоя многолетней мерзлоты. Так в 1827 г. в Якутске русский купец Фёдор Шергин (служащий Русско-Американской компании) решил прокапать мёрзлый грунт для колодца и добыть воду. В последствии он заключил пари. Разработав примерно 100 м - мёрзлый грунт не был пройден. В результате Фёдор Шергин практически разорился. Русская Академия наук заинтересовалась этим и выделила деньги для продолжения работ - этих денег хватило ещё примерно на 15 м проходки. Таким образом, был откопан колодец глубиной H = 116,4м - за 16 лет. Этот колодец носит название «Шергинская шахта» и до сих пор находится почти в центре г. Якутска. В последующем данная шахта послужила объектом для научно-исследовательских работ. Теплотехническими расчётами была определена мощность многолетнемёрзлого слоя в данном месте, которая составила примерно 500 м. [7]
Информация о работе Строительство зданий и сооружений в районах многолетней мерзлоты