Что такое деятельный слой грунта

Деятельный слой

Деятельный слой — это поверхностный слой грунта, промерзающий зимой и оттаивающий летом.

Он может быть сливающимся, когда грунт промерзает до верхней границы слоя вечномерзлого грунта инесливающимся, когда грунт зимой не промерзает до границы вечномерзлого грунта.

Перелёток— слой мерзлого грунта небольшой толщины, не оттаивающий в течение 1-2 лет.

Перелёток образуется при наступлении периодов с температурой ниже среднегодовой или вследствие временного изменения местных условий.

При наличии подземных вод всех видов создаются условия для образования грунтовых наледей.

Обязательной составной частью мерзлых грунтов является лед. Мерзлые грунты– это четырехкомпонентная (четырехфазная) система, в которую входят твердые частицы, незамерзшая вода, воздух или иной газ и лед (пластичное тело). Свойства мерзлых грунтов зависят от количества содержащейся в них незамерзшей воды и свойств льда.

Вечномерзлые грунты обладают всеми 15 характеристиками, как и у мерзлых грунтов, но есть и специфические:

1. Суммарная влажность:

–влажность мёрзлого грунта за счет наличия порового льда (льда – цемента). — отношение веса льда – цемента к весу твердых частиц.

–влажность мерзлого грунта за счет наличия ледяных включений.

–влажность мерзлого грунта за счет содержания незамерзшей воды.

–табличный коэффициент, зависящей от числа пластичности и температуры грунта.

–влажность грунта на границе раскатывания.

2. Льдистость мерзлого грунта

Если i_i= 0,5 – в общем объеме грунта лед составляет половину.

3. Суммарная льдистость

— льдистость за счет льда – цемента,

— льдистость за счет включений льда,

— определяется специальными методами с помощью калори-метров,

— определяется обычными замерами в шурфе.

4. S_r— степень заполнения пор грунта льдом и незамерзшей водой.

(По аналогии – степень заполнения пор водой у обычных грунтов).

5. Группа теплофизических характеристик:

• Теплопроводность мерзлого λ_f и талогоλ_th грунтов;
• Теплоемкость мерзлого С_f и талогоС_th грунтов.
• Теплота таяния (замерзания) грунта z_V

Прочностные характеристики

jи с Для воздушно-сухих ничем не отличаются от обычных грунтов, песок одинаков, что в Сочи, что в Магадане. Для мерзло-сыпучих (например, сухие пески) φи с – те же прочностные характеристики. ГлинистыегрунтыВГВМ — верхняя граница вечной мерзлоты. h_А– активный слой (деятельный слой, слой сезонного оттаивания) грунта промерзающий зимой и оттаивающий летом. R_sh– расчетное сопротивление мерзлых грунтов сдвигу по грунту или грунтовому раствору. Не имеет ничего общего с Если превысить R, то произойдет хрупкое разрушение. R_af– расчетное сопротивление ВМ грунта сдвигу на поверхности смерзания с фундаментной конструкцией. R→R_м, R_af→R_см — для глинистых и песчаных грунтов, если они не воздушно-сухие. Лекция 14 – 23.01.13 Деформационные характеристики

• Е— модуль деформации
• а— коэффициент сжимаемости
• ν— коэффициент бокового расширения грунта.

Если при промерзании грунт испытывает пучение, то при оттаивании неизбежны просадки. Морозное пучение– увеличение объема воды при переходе её в лед и миграции влаги из нижних горизонтов к фронту промерзания. Деформируемость грунта при оттаивании оценивается коэффициентом просадочностиε_thобразца грунта содержащего включения льда при оттаивании. Определяется в компрессионных приборах. h_fиh_th — высота образца, находящегося в мерзлом и талом состояниях при неизменном давлении. — монолитная текстура; — слоистая текстура; — сетчатая текстура.

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

— Слой почвы или горных пород в области вечной мерзлоты, промерзающий ежегодно зимой и оттаивающий летом. Мощность Деятельного слоя изменяется от немногих сантиметров до нескольких метров и зависит от состава пород, экспозиции склонов, характера растительности и т. п.

Смотреть что такое ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ в других словарях:

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

1) Д. с. в метеорологии, слой почвы, тепловое состояние и влагосодержание которого обусловлены теплообменом с атмосферой, а температура испытыв. смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ, 1) Д. с. в метеорологии, слой почвы, тепловое состояние и влагосодержание к-рого обусловлены теплообменом с атмосферой, а темп-pa ис. смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ, 1) в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные и суточные колебания температуры. 2) В геокриологии — объединяет понятия сезонноталый слой (в области распространения многолетнемерзлых пород) и сезонномерзлый слой (вне этой области).

. смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ — 1) в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные и суточные колебания температуры.2) В геокриологии — объединяет понятия сезонно. смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

1) в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные и суточные колебания темп-ры. 2) В геокриологии — объединяет понятия сезонно-талый слой (в област. смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ , 1) в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные и суточные колебания температуры. 2) В геокриологии — объединяет понятия сезонноталый слой (в области распространения многолетнемерзлых пород) и сезонномерзлый слой (вне этой области). смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ, 1) в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные и суточные колебания температуры. 2) В геокриологии — объединяет понятия сезонноталый слой (в области распространения многолетнемерзлых пород) и сезонномерзлый слой (вне этой области). смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

— в метеорологии — слой почвы, испытывающий сезонные исуточные колебания температуры. 2) В геокриологии — объединяет понятиясезонноталый слой (в области распространения многолетнемерзлых пород) исезонномерзлый слой (вне этой области). смотреть

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

Деятельный слой — верхний слой многолетней мерзлоты, оттаивающий в летний период и вновь замерзающий зимой.

ДЕЯТЕЛЬНЫЙ СЛОЙ

см. Сезоннопротаивающий слои.

Воды деятельного слоя в мерзлых породах

Как указано выше, почвенные воды зимой промерзают. Промерзание в условиях сурового климата может захватывать настолько большие толщи земной коры, что в течение короткого лета оттаивает только незначительная часть промерзшей породы. Чем ниже средняя годовая температура, тем глуб­же промерзает грунт и тем менее толстый слой его оттаи­вает летом.

В связи с многолетними и вековыми колебаниями клима­та глубина промерзания почвы и подпочвы не одинакова не только в отдельные годы, но и в отдельные десятилетия и столетия. В северных широтах после ряда суровых зим глубина промерзания бывает настолько значительной, что в последующие годы относительного потепления оттаива­ние мерзлых грунтов происходит в течение целого ряда летних сезонов; такого рода промерзания почвы и под­почвы получили в народе название «перелетки». Однако периоды похолодания климата данной местности могут длиться не одно, а несколько десятилетий. Тогда и мерзлые грунты, мощность которых нарастала в течение многих лет, оттаивают только после длительного многолетнего потепления. В таком случае говорят о многолетней мерзлоте.

Наконец, похолодания могут длиться веками и на ликви­дацию последствий векового, или вечного, промерзания требуется столь же вековое потепление.

В результате климатических колебаний, даже в течение жизни немногих поколений, можно наблюдать колебания границ распространения многолетних и вековых промерза­ний. Так, например, с первой половины XIX в. область распространения мерзлоты в бассейне Печоры резко ото­двинулась к северу; за этот период среднегодовая темпера­тура в районе Баренцева моря поднялась на несколько градусов.

По длительности промерзания поверхностных толщ зем­ли различают следующие разновидности мерзлоты:

1. Сезонная (менее одного года)
2. Перелетковая (промерзание до десяти лет)
3. Многолетняя (промерзание до 10 десятилетий (менее одного века))
4. Вековая (или вечная) (промерзание в течение многих столетий, тысячелетий и даже геологических веков)

Естественно, что чем длительнее период промерзания, тем глубже промерзает земная кора, или, другими словами, тем мощнее мерзлотная толща. Мощность сохранившей­ся после последнего ледникового периода промерзлой тол­щи вдоль побережья арктического океана более 600 м, а в бассейне р. Вилюй более 1000 м.

Различают несколько видов мерзлоты:

1. Сухая — промерзает горная порода, содержащая в порах и пустотах только парообразную влагу; в них наблюдается подобие изморози или инея;
2. Льдистая — в порах и пустотах породы замерзает жидкая (гравитационная) вода;
3. Мокрая — насыщающий породу рассол или соленая вода, обладает отрицательной температурой (как это было обнаружено рядом буровых скважин в приарктических районах).

Вечная мерзлота занимает до 49% территории России. В европейской части России она захватывает сравни­тельно небольшой участок к западу от Уральского хребта в бассейне р. Печоры. Восточнее Урала южная граница вечной мерзлоты вначале проходит почти в широтном направ­лении примерно до широты г. Туруханск, затем круто поворачивает на юг — юго-восток, пересекает границы России, уходит в Монголию, несколько южнее 50-й широты, вновь появляется в пределах России в районе Благове­щенска.

Наиболее верхний слой вечной мерзлоты, оттаивающий в течение лета, получил название деятельного слоя; причем, чем южнее, тем больше оттаивающая толща. Ниже толщи летнего оттаивания располагается вечная мерзлота, кото­рая наблюдается одинаково и зимой и летом.

Вечная мерзлота может быть представлена сухими про­мерзшими грунтами, если эти грунты не содержали в себе гравитационной воды до момента замерзания; если почва была насыщена водой, то здесь мы наблюдаем линзы льда и мерзлого грунта. Количество льда в мерзлом грунте и характер его залегания зависят от условий водоносности данного грунта. Если представим себе замерзшую водонос­ную толщу песка и какой-нибудь пещеристой, разбитой тре­щинами породы, то сочетания льда и грунта в них будут различными. Поверхность вечномерзлого слоя в момент максимального оттаивания почвы летом очень неровна и на сравнительно небольших расстояниях глубина оттаивания колеблется в значительных размерах. Впервые это было обнаружено при изысканиях железнодорожного пути Забайкальской ж. д. Объясняется подобное явление как различной теплопроводностью песчаных, глинистых и торфянистых наносов, так и некоторыми другими причи­нами (высотой снежного покрова и др.).

Исследования в области мерзлоты устанавливают иногда чередование мерзлых и талых слоев (слоистую мерзлоту). Так, при разведке зимой удается установить слой мерзлоты с поверхности земли как результат зимнего промерзания почвы, далее слой грунта, несущий жидкую воду. Водоупор­ным ложем для последнего служит опять толща мерзлоты, под которой устанавливается второй слой грунта с жидкой водой, подстилаемый новой толщей мерзлоты. Естественно, что режим подземных вод в этих условиях весьма отличается от режима в нормальных условиях существования грунта, не промерзающего па столь большую глубину. На крайнем севере проморожены грунтовые и часть артезианских вод, южнее только грунтовые воды. На южных окраинах мерз­лоты наблюдается островное промерзание лишь части грун­товых вод, а также мертвого горизонта (зоны аэрации).

Причиной существования вечной мерзлоты можно счи­тать как общее низкое состояние температуры для района вечной мерзлоты (средняя годовая температура значительно ниже 0° С), так в некоторых случаях и режим твердых осад­ков зимой. На участках поверхности земли, где в течение зимы происходит навевание значительных толщ снега, мощная мерзлота отсутствует, хотя во всем районе она и наблюдается. Наоборот, на участках поверхности земли, с которых весь снег сдувается ветрами, устанавливается мощная мерзлота даже при условиях отсутствия ее в окру­жающей местности с нормальным покровом снега. Не про­мерзает ложе крупных не промерзающих зимой до дна рек и озер.

Однако местные причины играют большую роль только вблизи южной границы распространения мерзлоты. В более северных частях ее, где толща мерзлого слоя достигает многих десятков метров, они уже играют менее значитель­ную роль. Здесь, по-видимому, вечная мерзлота — насле­дие бывшего оледенения.

Вечная мерзлота широко распространена и в Северной Америке, где она занимает громадные площади в Канаде и на Аляске.

За пределами указанных выше областей вечная мерзлота известна в горных областях на высотах, где средняя годовая температура держится ниже 0° С. Так, например, вечная мерзлота обнаружена к югу от оз. Иссык-Куль на высоте около 3200 м, на тянынанских сыртах, на Памире в районе оз. Кара-Куль на высоте около 3600 м и в других местах.

Таким образом, в области развития вечной мерзлоты мы имеем в глубине как воду в мерзлом состоянии, так и в по­стоянно жидком. В поверхностных слоях вода наблюдается в твердом состоянии зимой и в жидком летом. Следует отме­тить, что замерзание подземной воды происходит не всегда при 0° С. Если грунт насыщен только пленочной и капил­лярной водой или водой соленой, то возможно значи­тельное его переохлаждение.

В условиях вечной мерзлоты питание рек подземными водами также имеет своеобразные особенности. Иногда, но не всюду, реки обладают слабо выраженными весенними половодьями и летом резкими колебаниями уровня, что связано с хорошим поверхностным стоком летних осадков, инфильтрация которых затруднена мерзлотой грунта. Реки, находящиеся вне районов мерзлоты, обладают часто высоким половодьем и сравнительно высокой меженью.

Н. И. Толстихин выделяет в районах распространения вечной мерзлоты три группы вод:

1. надмерзлотные;
2. межмерзлотные;
3. подмерзлотные.

Надмерзлотные воды имеют очень большое значение для растительности края. В зависимости от толщины оттаиваю­щего летом слоя здесь возможно развитие более или менее обильного растительного покрова (почему этот слой часто носит, как это указывалось выше, название деятельного слоя).

Межмерзлотные воды приурочены к талым прослоям в толще мерзлоты. В некоторых случаях они не являются совершенно изолированными мерзлотой сверху и снизу, а соединяются ходами как с надмерзлотными, так и с подмерзлотными водами.

Подмерзлотные воды располагаются в слоях, подстилаю­щих вечную мерзлоту. В более северных широтах они зале­гают в коренных породах, а в более южных развиты и в на­носах (в речных долинах, в аллювии).

Замерзая, вода деятельного слоя, а также вода межмерзлотная и подмерзлотная расширяется в объеме и вызывает различные явления: вспучивание грунтов, трещины в них и излияние на поверхность воды, замерзающей в виде бугров (наледей). Наледи имеют обыкновенно выпуклую форму. Площадь и высота наледей зависят от мощности изливаю­щейся водной струи. Иногда наледи занимают площади во много квадратных километров.

Деятельный слой:

Д е я т е л ь н ы й с л о й – верхний слой многолетней мерзлоты, оттаивающий в летний период и вновь замерзающий зимой Глубина залегания верха вечномёрзлых грунтов: от нескольких десятков сантиметров (побережье Северного Ледовитого океана) до 5 м и более в зависимости от: рода грунтов деятельного слоя рельефа местности наличия грунтовых вод климатических особенностей местностэкспозиц и ,и участка. ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Глубина нулевых годовых амплитуд:

Г л у б и н а н у л е в ы х г о д о в ы х а м п л и т у д – это глубина, на которой температура многолетнемёрзлых грунтов является постоянной в течение всего годового периода, независимо от сезонных колебаний температуры ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Виды вечной мерзлоты:

Сливающаяся деятельный слой зимой промерзает полностью и сливается с ВГММГ

в период	в период оттаивания	в период
максимального		максимального
	промерзания		оттаивания

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Виды вечной мерзлоты:

Несливающаяся между деятельным слоем и вечной мерзлотой постоянно сохраняется талый грунт

в период	в период оттаивания	в период
максимального		максимального
	промерзания		оттаивания

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Талики:

Т а л и к массив талого грунта, расположенный в толще вечномерзлых грунтов в виде отдельных островов, линз и других

По	Талик
расположению:	и
Сквозные			Несквозные
Расположенные в толще			Залегающие между
ВМГ и прорезающие ее			деятельным слоем и
По	поверхностью ВМГ
	Талики
происхождению:
Радиационно-	Гидрогенные	Вулканогенные	Техногенные
тепловые
	—	солнечная	—	влияние рек	Вулканическая	Деятельность
радиация	—	влияние озёр	деятельность	человека
—	скопление снега	—	влияние морей

— атмосферные осадки ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Грунтовые воды:

Грунтовые воды

Надмерзлотные

Межмерзлотные

Подмерзлотные

Грунтовая вода,	Грунтовая вода,	Грунтовая вода,
находящаяся в	находящаяся в талых	находящаяся ниже
пределах деятельного	прослойках в толще	толщи ВМГ
слоя, таликов.	ВМГ
Водоупором служит
ВГММГ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»

Подземный лед: Подземный лед – лед, заключенный в мерзлых горных породах.

Подземный лед

Жильный лед		Пластовый лед		Погребенный		Пещерный лед
				лед

при замерзании	горизонтально	сформировавшиес	заполняют
свободной воды,	ориентированные	я на поверхности	достаточно
содержащейся в	пласты льда	суши или	крупные пустоты
трещинах	водоемов льды,	в мерзлых горных
происхождения	впоследствии	породах
пластовых льдов —	захороненные и
пока доподлинно	ныне
неизвестно	находящиеся в
составе мерзлых
горных пород в
виде крупных
включений

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»