Способ создания канала в вечномерзлых грунтах

 

СПОСОБ СОЗДАНИЯ КАНАЛА В ВЕЧНОМЕРЗЛЬК ГРУНТАХ, включающий удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала, от личающийся тем, что, с целью уменьшения сроков и стоимости создания канала за счет использования термокарста в вечномерзлых грунтах с полигонально-жильньп.и льдами, покрытыми сезоннопротаивающим торфяно-растительным слоем, трассу создаваемого канала располагают по линии полигонально-жильных льдов, удаляют сезонно-протаивающий торфяно-растительный слой по линии полигонально-жильных льдов путем смещения его по обе стороны за пределы бровки откосов создаваемого канала в виде пластов шириной, равной половине ширины канала поверху, выдерживают при солнечной радиации создаваемый канал до оттаивания льдов в результате термокарстовых процессов по линии полигонально-жильного льда и смещают удаленные пласты торфянорастительного слоя на откосы канала.

„„ЯЦ„„1117363

СОЮЗ СОВЕТСКИХ бб б

РЕСПУБЛИК

3(59 E 02 В 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бЧЧ) б Ц (21) 3609819/29-15 (22) 24.06.83 (46) 07.10.84, Бюл. 9 37 (72) А.С.Корековцев, И.Н.Скородумов, Н.А.Тепкин, С.В.Томирдиаро и Н.В.Ухов (71) Северо-Восточный комплексный научно-исследовательский институт

Дальневосточного научного центра

АН СССР (53) 626.13.3(088.8) (56) 1. Близняк Е.В. Гидротехнические сооруженияб M. — Ë., ГОНТИ, 1938, т.1, с. 131, фиг. 125.

2. Перельштейн Г.3. Водно-тепловая мелиорация мерзлых пород на СевероВостоке СССР, Новосибирск. "Наука", 1979, с. 119. (54)(57) СПОСОБ СОЗДАНИЯ КАНАЛА

В ВЕЧНОИЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ, включающий удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала, о т— личающийся тем, что, с целью уменьшения сроков и стоимости создания канала эа счет использования термокарста в вечномерзлых грунтах с полигонально-жильными льдами, покрытыми сезоннопротаивающим торфяно-растительным слоем, трассу создаваемого канала располагают по линии полигонально-жильных льдов, удаляют сезонно-протаивающий торфяно-растительный слой по линии полигонально-жильных льдов путем смещения его по обе стороны за пределы бровки откосов создаваемого канала в виде пластов шириной, равной половине ширины канала поверху, вы- Ф держивают при солйечной радиации создаваемый канал до оттаивания льдов в результате термокарстовых процессов по линии полигонально-жильного льда и смещают удаленные пласты торфянорастительного слоя на откосы канала.

1 11173

Изобретение относится к технологии строительства каналов в вечномерзлых грунтах, в частности в грунтах с полигонально-жильными льдами, перекрытыми сезоннопротаивающнм торфяно-растительным слоем.

Известен способ создания канала, включающий проходку пионерной траншеи с последующим пропуском воды и защиту откосов путем отсыпки полос грунта на бортах вдоль пионерной траншеи Р13.

Недостатками этого способа являются трудности проходки пионерной траншеи в вечномерзлык грунтах и соз-!

5 ание требуемых уклонов для размыа грунтов с отсыпкой крупных фракций на бортах вдоль пионеркой траншеи для защиты откосов каналов.

Следствием этого являются значитель2О ные материальные затраты на проходку пионерной траншеи в мерзлых грунтах и на отсыпку грунта крупных фракций, а также большая длительность его строительства.

Известен также способ создания канала в вечномерзлых грунтах, включающий удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала (2).

Недостатками данного способа создания канала в вечномерзлых грунтах являются медленные темпы, ограниченные скоростью оттаивания мерзлых пород, и большой объем земляных работ.

Целью изобретения является умень- 35 шение сроков и стоимости создания канала sa счет использования термокарста в вечномерзлых грунтах с полигонально-жильными льдами, покрыты.— ми сезониопротаивающим торфяно-расти-"б тельным слоем.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала, трассу создаваемого канала располагают по линии полигонально-жильных льдов, удаляют сезоннопротаивающий торяно-растительный слой по линии полигонально-жильных льдов путемсме--. 5O щения его по обе сторойы за перепелы бровки откосов создаваемого канала в виде пластов шириной. равной половине ширины канала поверху, выдерживают при солнечной радиации соэдавае-55 мый канал до оттаивания льдов в результате термокарстовых процессов по линии полигонально-жильного льда и

63 2 смещают удаленные пласты торфяно-растительного слоя на откосы канала.

На фиг, 1 — 3 представлены поэтапные схемы осуществления способа.

На начальном этапе полигональножильные льды проявляются на поверхности по палигональным валикам и ложбинам 1, вдоль которых располагают трассу создаваемого канала 2 (фиг. 1).

При достижении нижней границы сезонного протаивания 3 до полигонально-жильного льда 4 снимают сезоннопротаивающий торфяно-растительный слой путем смещения по обе стороны за границу бровки откосов создаваемого канала в виде пласта 5 шириной, равной половине ширины канала 2 поверху (фиг. 2). При ширине снимаемого пласта, равной половине ширины канала, упрощаются работы по смещению пласта за пределы бровки создаваемого канала и обеспечивается равная защита обоих откосов канала от термокарста после смещения их. на откосы.

При обнажении полигонально-жильных льдов 4 происходит их вытаивание с углублением полости создаваемого канала за счет тепла солнечной радиации.

Вода, образуемая при таянии полигонально-жильных льдов и атмосферных осадков, нагревается за счет тепла солнечной радиации. В результате движения воды по создаваемому каналу происходит конвективный и кондуктивный теплообмены потока с его ложем из льда. Поэтому под действием движущегося теплового источника вытаивание полигонально-жильных льдов резко активизируется.

Дальнейшее углубление создаваемого канала в результате вытаивания полигонально-жильных льдов обуславливает движение. дополнительного водного потока по ложе из льда в создаваемом канале и его быстрое расширение и углубление.

На заключительном этапе создания канала (фиг. 3) под действием теплового источника начинают оттаивать и обнаженные льцистые многолетнемерзлые грунты ядер полигонов 6. Вытаивание ледяных включений нарушает механическую прочность грунтов, прилегающих к полигонально-жильным льдам.

В оттаявшем грунте образуются полости, заполненные водой. Талые водонасыщенные частицы грунта имеют

17З6З ф

Э 11 очень малое сцепление между собой, поэтому часть из них под действием потока воды и гравитации легко скатывается в образующиеся полости на место вытаивающих полигонально-жильньи льдов, Процесс углубления канала с течением времени замедляется в связи с образованием над основаниями вытаивающих полигональчо-жильных льдов теплоиэолирующего слоя при выполажинании откосов канала.

При достижении необходимых размеров канала 2 вынутый торфяно-растительный пласт 5 смещают на откосы канала для ограничения термокарстовых процессов и размыва откосов водным потоком, В местах пересечения полигонально-жильных льдов торфяно-растительный покров перекрывает полости в откосах канала от вытаявшего льда и тем самым препятствует их дальнейшему разрастанию.

Пример 1. Для осущения термокарстового озера с целью использования его в качестве луговых угодий в опытном порядке осуществляют строительство сбросного канала от озера к реке. Канал прокладывают по заболоченной тундре в многолетнемерзлых грунтах с полигонально-жильными льдами. Лед залегает на глубине 0,4 м, сезоннопротаивающий слой толщиной 0,4 м представлен торфянорастительным слоем. Ширина ледяных жил поверху около 4 м. Вертикальное протяжение жил около 6 м. Объемная льдистость вечномерзлых супесчаных грунтов ядер полигонов 50-607. Необходимые размеры канала для сброса воды из озера составляют: ширина поверху не менее 6 м, глубина канала не менее 2,5 м.

Трасу канала разбивают по оси полигонально-жильных льдов, совпадающих в плане с полигональными ложбинами, Когда сезонное протаивание достигает глубины 0,4 м, т.е. поверхности полигонально-жильных льдов, бульдозером с поворотным отвалом смещают по трассе канала талый торфяно-растительный слой в виде пласта шириной 3 м в одном направлении с перемещением за пределы проектной ширины создаваемого канала. В другом направлении аналогичным образом сме. щают торфяно-растительный слой эа пределы проектной ширины создаваемо го канала.

На следующий год в теплый период, происходит вытаинание обнаженного полигонально-жильного льда за счет тепла, получаемого непосредственно от солнечной радиации, воздуха, а также движущейся по создаваемому каналу в реку ноды, Первоначально источником воды являются атмосферные осадки и вытаивающие ледяные жилы, По мере углубления создаваемого канала до 1,0 м в июле по нему происходит частичный самопроизвольный сброс нагретой солнечной радиацией воды термокарстоного озера.

В результате интенсивных термокарстовых процессов по полигонально5

15 жильному льду в конце августа шири20

59

55 на канала составляет не менее б м, глубина не менее 2, 5 м.

После достижения необходимых размеров создаваемого канала сдвигают вынутые пласты торфяно-растительного слоя на откосы канала.

Пример 2, Для спуска небольшого термокарстового озера с целью использования его в качестве лугоньи угодий в опытном порядке строят сбросной канал от озера к реке. Канал прокладывают по заболоченной тундре в многолетнемерэлых грунтах с полигонально-жильными льдами. Лед залегает на глубине 0,45 м, сезоннопротаивающий слой толщиной 0,45 м представлен торфяно-растительным слоем.

Ширина ледяных жил поверху около

2,5 м. Вертикальное протяжение жил около 4 м. Объемная льдистость вечномерзлых грунтов ядер полигонов составляет 40-507. ° Расчетные размеры канала для сброса воды иэ озера составляют: ширина поверху не мене

4 м, глубина не менее 1,5 м.

Разбивают трассу канала по оси полигонально-жильных льдов, совпадающих в плане с полигональньми ложбинами.

В августе, когда сезонное протаивание достигает глубины 0,45 м, т.е. поверхности полигонально-жильных льдов, бульдозером с поворотным отвалом смещают по трассе канала талый торфяно-растительный слой н виде пласта шириной 2 м н одном направлении с перемещением за пределы проектной ширины создаваемого канала.

В другом направлении аналогичным образом смещают торфяно-расительный t117363

ЯИИПИ Заказ 7 "64/19 . Тщраа 643 Подписное

Филиал ППП Патент, g .Óæãîðîä, . ул. Проектная, 4 слой за пределы проектной ширины создаваемого канала.

На следующий год в теплый период происходит вытаивание обнаженного полигонально"жильного льда за счет тепла, получаемого непосредственно от солнечной радиации, воздуха, а также движущейся по создаваемому каналу воды. Первоначально источником воды являются атмосферные осадки и вытаивающие ледяные жилы, По мере углебления создаваемого канала до глубины 0,6 м в июле по нему самопроизвольно происходит сброс воды иэ озера в реку. В результате резкого самоуглубления канала при вытаивании полигонально-жильного льда расход воды возрастает. В результате таяния льдистых многолетнемерзлых грунтов, вмещающих полигональножильные льды, происходит оплывание

Талых грунтов и смещение их на дно канала. Откосы создаваемого канала

<при этом выполаживаются с одновременным уменьшением его глубины и к концу сентября размеры канала ппевышают проектные, т.е. глубина канала составляет 2,0-2,3 м, шири-на поверху достигает 4-5 м. Вынутые пласты торфяно-растительного слоя смещают на откосы канала.

Таким образом, предлагаемый спо5 соб реализуем при реально существующих в природе размерах полигональио-жильного льда и льдистости ядер полигонов.

Использование предлагаемого способа осушения земель в зоне многолетней мерзлоты обеспечивает по сравнению с известными сокращение в 2-4 раза объема земляных работ при полном отсутствии разработки мерзлых грунтов, ускорение срока строительства канала, возможность создания каналов на местности с любыми уклонами.

Потребный объем разработки грунта

2О при строите ьстве каналов для спуска термокарстовых озер составляет около 330 тыс. м в год. При уменьшении стоимости канала по предлагаемому способу при сравнении с базовым на

110-1200 руб. /1000 м разрабатываемого грунта годовой экономический эффект от внедрения способа составляет 350-360 тыс. руб.