3. Мерзлые горные породы как основания зданий и сооружений и среда для их возведения. Состав и строение мерзлых горных пород

Мерзлые горные породы представляют собой сложные природные образования, состоящие из различных компонентов среди которых в общем случае можно выделить твердую, жидкую и газообразную фазы.

Твердая фаза в них представлена минеральными частицами и льдом, жидкая – незамерзшей водой, а газообразная – воздухом, парами воды и различными газами. Все вышеперечисленные составляющие находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, зависящей по Н.А. Цытовичу как от свойств отдельных фаз, так и от интенсивности внешних воздействий. Среди всего многообразия мерзлых морозных пород наиболее сложным объектом исследования являются тонкодисперсные отложения

Минеральные частицы и обломки в мерзлых горных породах имеют тот же минеральный и петрографический состав, как у аналогичных им талых пород. Минеральные частицы талых и мерзлых пород изучаются и классифицируются по одним и там же методикам и нормативным документам. Однако для дисперсных (песчаных и глинистых) горных пород, минеральный состав в значительной мере определяет их физико-механические свойства в мерзлом состоянии, что определяется степенью их дисперсности, т.е. величиной активной удельной поверхности частиц, минералогическим и химическим составом скелета, а также формой и взаимным расположением частиц, т.е. их сложением

При возведении сооружений на мерзлых грунтах должны быть предусмотрены меры против их пучения, такие как осушение или отепление грунтов. Для непосредственной борьбы с выпучиванием фундаментов применяют следующие технологии: 

• увеличение нагрузки на фундаменты и удельного давления на их боковую поверхность;

• использование специальных засыпок в котловане возле фундаментов;

• усиления заанкеривания фундаментов.

1. Большое распространение в последние годы при строительстве на мерзлых грунтах получило применение буронабивных свай. При устройстве свай по этой технологии не требуется предварительного оттаивания грунтов, достаточно буровой установкой просверлить отверстие в мерзлом грунте, установить арматурный каркас и залить бетоном специального состава с присадками, замедляющими процесс замерзания бетона. 

2. Метод сохранения мерзлого состояния грунтов основания целесообразно применять при большой мощности мерзлых грунтов; достаточно устойчивом температурном режиме; в зданиях, отапливаемых до обычной комнатной температуры, не занимающих большой площади в плане. Для реализации такого метода строительства  чаще всего используют проветриваемые подполья и современные теплоизоляционные материалы.  Проветриваемое подполье представляет собой специальную конструкцию цоколя здания.  Такое здание возводится на отдельных опорах, таким образом, чтобы между верхом подполья и грунтом находилось проветриваемое зимой воздушное пространство.

3. Метод приспособления конструкции фундамента и сооружения к неравномерной осадке грунтов основания используют при неустойчивом температурном режиме мерзлых грунтов, большом количестве тепла, выделяемого зданием, и небольших осадках грунта при оттаивании. Для использования этого метода необходимо учитывать характеристики сжимаемости оттаивающих грунтов, для оценки неравномерности осадки. Такой метод не часто применяется на практике.

4. Метод предварительного предпостроечного оттаивания мало разработан и может применяться только при малой мощности мерзлых грунтов под подошвой фундамента, а также в случае невозможности использования вышеперечисленных методов. При возведении зданий по этому методу следует предусматривать искусственное укрепление грунтов при оттаивании.