Способ создания канала в вечномерзлых грунтах Советский патент 1984 года по МПК E02B5/02 

Изобретение относится к текноло гни строительства каналов в вечномерзлых грунтах, в частности в грунтах с полигонально-жильными льдами, перекрытыми сезоннопротаивающим торфяно-растительным слоем. Известен способ создания канала, включакиций проходку пионерной траншеи с последующим пропуском воды и защиту откосов путем отсыпки полос jгрунта на бортах вдоль пионерной траншеи 3. Недостатками этого способа являют ся трудности проходки пионерной Траншеи в вечномерзлых грунтах и соз дание требуемых уклонов для размыва грунтов с отсьткой крупных фракций на бортах вдоль пионерной траншеи для защиты откосов каналов. Следствием этого являются значительные материальные затраты на проходку пионерной траншеи в мерзлых грунтах и на отсыпку грунта крупных фрак ций, а также большая длительность его строительства. Известен также способ создания Канала в вечномерзлых грунтах, включающий удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала 23. Недостатками данного способа создания канала в вечномерзлых грунтах Являются медленные темпы, ограниченные скоростью оттаивания мерзлых пород, и большой объем земпяных работ. Целью изобретения является уменьшение сроков и стоимости создания канала за счет использования термокарста в вечномерзлых грунтах с по- лигонайьно-жильными льдами, покрытыми сезониопротаивающим торфяно-расти тельным слоем. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему удаление сезоннопротаивающего слоя по трассе создаваемого канала, трассу создаваемого канала располага ют по линии полигонально-жильных льдов, удаляют сезоннопротаивающий торяно-растительный слой по линии полигонально-жильных льдов путемсме щения его по обе стороны за пределш бровки откосов создаваемого канала в виде пластов шириной, равной половине ширины канала поверху, выдерживают при солнечной радиации создавае мый канал до оттаивания льдов в результате термокарстовых процессов по линии полигонально-жильного льда и 1 32 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 полигональным 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 радиаВода, 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 льдистые многолетнемерзлые грунты ядер полигонов 6. Вытаивание ледяных включений нарушает механическую прочность грунтов, прилегающих к полигонально-жильным льдам. В оттаявшем грунте образуются полос-ти, заполненные водой. Талые водонасыщенные частицы грунта имеют

31

очень малое сцепление между собой,

поэтому часть из них под действием потоке воды и гравитации легко скатывается в образующиеся полости на место вытаивающих полигонально-жильных льдов.

Процесс углубления канала с течением времени замедляется в связи с образованием над основаниями вытаивающих полигонально-жильных льдов теплоизолирующего слоя при вьшолаживании 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 50-60%. 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 тальй 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 смещают торфяно-растительный слой за

73634

пределы проектной ширины создаваемо го канала. ,

На следующий год в теплый перио; происходит вытаивание обнаженного полигонально-жильного льда за счет тепла, получаемого непосредственно от солнечной радиации, воздуха, а также движущейся по создаваемому каналу в реку воды. Первоначально

Q источником воды являются атмосферные осадки и вытаивающие ледяные жилы. По мере углубления создаваемого канала до 1,О м в июле по нему происходит частичный самопроизвольJ ный сброс нагретой солнечной радиацией воды термокарстового озера. В результате интенсивных термокарстовых процессов по полигональножильному льду в конце августа шириQ на канала составляет не менее 6 м, глубина не менее 2,5 м.

После достижения необходимых размеров создаваемого канала сдвигают вынутые пласты торфяно-раститель5 ного слоя на откосы канала.

П р и м е р 2. Для спуска небольшого термокарстового озера с целью использования его в качестве луговых угодий в опытном порядке строят сбросной канал от озера к реке. Канал

0 прокладывают по заболоченной тундре в многолетнемерзлых грунтах с полигонально-жильными льдами. Лед залегает на глубине 0,45 м, сезоннопротаивающий слой толщиной 0,45 м пред5 ставлен торфяно-растительным слоем. Ширина ледяных жил поверху около 2,5 м. Вертикальное протяжение жил около 4 м. Объемная льдистость вечномерзлых грунтов ядер полигонов сос0 тавляет 40-50%. Расчетные размеры канала для сброса воды из озера составляют: ширина поверху не менеЕ 4 м, глубина не менее 1,5 м.

Разбивают трассу канала по оси

полигонально-пильных льдов, совпадающих в плане с полигональньтми ложбинами .

В августе, когда сезонное протаивание достигает глубины 0,45 м, т.е.

2 поверхности полигонально-жильных льдов, бульдозером с поворотным отвалом смещают по трассе канала талый торфяно-растительный слой в виде пласта шириной 2 м в одном направле5 НИИ с перемещением за пределы проектной ширины создаваемого канала. В другом направлении аналогичным образом смещают торфяно-раснтельный

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.