3.11.1. Промерзаемость грунтов

При отрицательной температуре воздуха часть воды в порах грунта превращается в лед, который связывает минеральные частицы грунта в твердое тело. В результате повышается прочность грунта и сопротивление его резанию, грунт намерзает на ковши землеройных машин.

Исходя их этого, а также ввиду снижения объемов по строительству каналов устранение сезонности в производстве мелиоративных работ чрезвычайно актуально.

Внедрение технологии строительства открытых каналов в зимний период позволяет относительно равномерно распределить объемы выемки грунта одноковшовыми экскаваторами в течение года, а значит, обеспечить стабильную занятость механизаторов; повысить годовую выработку экскаваторов; создать фронт работ для последующего устройства дренажа и проведения культуртехнических мероприятий ранней весной; понизить уровень грунтовых вод (УГВ) в зоне действия каналов, что уменьшает трудность прокладки закрытых коллекторов (меньше обрушение траншей); сбросить талые поверхностные воды с пониженных мест, что особенно важно при развертывании дренажных и культуртехнических работ ранней весной; расширить номенклатуру работ, выполняемых в зимних условиях (строительство сооружений на сети, разравнивание грунта, крепление русла каналов).

Своевременно подготовленная открытая сеть позволяет в течение одного года выполнить весь комплекс мелиоративно-строительных работ и подготовить объект для сельскохозяйственного использования.

Устойчиво мерзлое состояние грунт приобретает через 5–20 суток после наступления периода с отрицательными среднесуточными температурами и сохраняет его в течение 15–30 суток после наступления периода с положительными среднесуточными температурами. Глубина сезонного промерзания грунтов и характер ее колебания зависит от температуры воздуха и продолжительности периода с отрицательными температурами, от влажности грунта, уровня грунтовых вод и скорости их движения, характера естественного покрова и плотности грунта, от времени выпадения первого снега, интенсивности роста снегового покрова и его толщины, силы и направления ветра.

Глубина промерзания незащищенного снегом грунта ориентировочно определяется по формуле

где Н_τ – глубина промерзания разрабатываемого грунта при 30%-ной влажности, см;

Z – число дней с отрицательной температурой для рассчитываемого периода зимы;

Т – среднемесячная отрицательная температура.

Если грунт покрыт снегом, то следует вводить коэффициенты 0,85, 0,7 и 0,65 при толщине покрова соответственно 0,25, 0,5 и 0,75 м.

Быстрее замерзают песчаные грунты, содержащие гравитационную воду, медленнее – глинистые, содержащие молекулярно-связную воду. Еще медленнее замерзает торф, так как при его разложении выделяется тепло. Обычно болото начинает промерзать спустя 1,0–1,5 месяца после наступления периода отрицательных температур.

При этом неосушенные торфяники промерзают на глубину, примерно в 2 раза меньшую, чем осушенные. На меньшую глубину промерзают также участки низинного расположения, с плотной дерниной, кочками, кустарником, мхом, со снеговым покровом, льдом, которые являются природными утеплителями грунта, замедляющими теплообмен между грунтом и открытым воздухом.