Дренажная стенка для осушения грунтов в районах многолетней мерзлоты. Дренаж надмерзлотных вод

Дренажная стенка для осушения грунтов в районах многолетней мерзлоты

Изобретение относится к области строительства и предназначено для постоянного удаления свободной воды из многолетнемерзлых и сезонномерзлых грунтов по мере их оттаивания, а также для отвода проникших в грунт фильтрующих атмосферных осадков. Дренажная стенка состоит из протяженной щебенчатой конструкции в грунте, закрытой от дневной поверхности. Она имеет соответствующую мощности осушаемого слоя глубину, постоянную ширину по всей глубине, замкнутую изоляцию состава стенки от заиливания, выполненную по всей площади ее поверхности минеральным фильтрующим материалом. Сверху стенка защищена отдельной частью такой же стенки высотой 200-600 мм в самостоятельной замкнутой фильтрующей изоляции, независимой от основного тела стенки. Обеспечивается надежная работа дренажа в районах многолетнемерзлых грунтов, решается проблема инженерной подготовки территории строительства в этих районах, а также резко повышается скорость удаления грунтовой воды во всех случаях и особенно при мелкодисперсных грунтах с низким коэффициентом фильтрации. 2 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Предлагаемое устройство относится к области строительства и предназначено для постоянного удаления свободной (фильтрующей) воды (жидкости) из многолетнемерзлых и сезонномерзлых грунтов по мере их оттаивания, а также для отвода проникших в грунт фильтрующих атмосферных осадков.

Уровень техники

Наиболее близким аналогом предлагаемого устройства является способ строительства дренажа по авторскому свидетельству SU 1484862 от 1989 г., который имеет аналогичные элементы, но, по приведенной в свидетельстве схеме, реально не обеспечивает водоудаление в продольном направлении, и, кроме того, не может работать в районах многолетнемерзлых грунтов из-за позднего включения (и даже возможно невключение) в сферу оттайки в летнем сезоне. Помимо этого, заявленная дренажная стенка отличается от аналога тем, что она: 1) выполнена из щебня, увеличивающего скорость водоотвода в десятки раз; 2) качественно зависит от замкнутости изоляции фильтрующим материалом; 3) начинается в изоляции практически от поверхности; 4) включается в работу с началом оттайки грунта и работает до полного его промерзания, полностью и гарантированно исключая пучение при промерзании.

Известно много устройств по осушению талых грунтов: осушительные и водоотводные открытые канавы, перфорированные трубы на заданной глубине, по их типу - закрытые, протяженные в плане, устройства из щебня на определенной глубине с округлым или близким к квадратному сечением, защищенные разными способами или незащищенные от деформаций и заиливания. Все перечисленные устройства не работают (или работают краткое время) в районах Заполярья и вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтов из-за местных перемерзаний, разрушения пучением и заиливания. В то же время целесообразное устройство насыпей на многолетнемерзлых грунтах и предотвращение их деформаций по причине фактически установленного неизбежного обводнения являются предметом настоятельной необходимости.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом предлагаемого устройства является устранение указанных вредных факторов (исключающих нормальную работу) за счет его особой конструкции и защиты. Устройство обеспечивает надежную работу дренажа в районах многолетнемерзлых грунтов, где удовлетворительная инженерная подготовка территории строительства составляет неразрешимую проблему из-за низкого коэффициента фильтрации мелкодисперсных грунтов (в том числе песчаных), характерных для этих районов, текучести их при насыщении водой и водоудерживающих свойств вследствие большой удельной поверхности.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 и 2 показаны сечения простой дренажной стенки и более надежной, с защитной верхней частью.

Осуществление изобретения

Для достижения гарантированной и надежной работы устройства оно выполняется из щебня в виде непрерывной (до сброса воды) тонкой стенки в грунте (фиг.1) размером по высоте практически от верха осушаемого грунта до необходимой глубины. Поверхность стенки по всей площади без исключения изолируется минеральным фильтрующим материалом, тканым или нетканым, не допускающим или существенно ограничивающим фильтрование сквозь него пылеватых и глинистых частиц окружающего грунта и предотвращающим заиливание щебня, составляющего дренажную стенку.

В разрезе механики и состояния грунта дренажная щебенчатая стенка работает совместно с грунтом, как одно целое. Фронт промерзания и оттаивания стенки по глубине перемещается одновременно с окружающим грунтом с небольшим запаздыванием при промерзании и разным опережением при оттайке (благодаря преимущественному переносу воды из более теплых мест), что способствует заблаговременному удалению свободной воды в обоих случаях, с исключением подпора ее, замерзания и пучения. Для грунтов с низким коэффициентом фильтрации это единственный способ сглаживания всех неблагоприятных сезонных проявлений.

Толщина дренажной стенки - 100-500 мм, по расчету или по ширине применяемой фрезы или ковшов роторного экскаватора. Сверху она защищается слоем грунта около 100-200 мм. Дополнительной защитой на участках интенсивного движения транспорта или для пропуска кабельных коммуникаций может быть устройство отдельной верхней части стенки, высотой 200-600 мм (пределы зависят от случайной деформации грунта колесами и глубины прокладки электрокабелей), в самостоятельной фильтрующей изоляции, независимой от основного тела стенки (фиг.2). Это позволит без особых затрат ремонтировать или менять верхние участки при их значительном повреждении и заиливании или устраивать переходы кабельных и других сетей в шве между верхней и нижней частями.

При больших объемах осушения сечение дренажных стенок и расстояния между ними принимаются по расчету в зависимости от коэффициента фильтрации, объема осушаемого грунта и требуемой скорости осушения.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При начальной оттайке грунта на глубину 100-150 мм свободная вода просачивается в поры щебня и первое время намерзает свободными слоями в порах на дне дренажной стенки, повышая талой водой местную температуру стенки и грунта.

При таком послойном намерзании исключается пучение, как следствие замкнутости объемов воды льдом, так как отрицательные температуры в подземной части стенки могут исходить только от днища и вертикальных поверхностей окружающего грунта, то есть намерзание слоев будет происходить последовательно, односторонним путем. Даже при маловероятном полном заполнении льдом пустот щебня всей стенки по высоте никаких отрицательных последствий этого постепенного процесса не будет, просто при потеплении дренажная стенка начнет работать с конечных участков стока с последовательным переходом к начальным, с более высокими отметками.

Когда дебит и температура талой воды повысятся, она будет доходить до конечного выпуска и начнется растепление всей стенки и окружающего грунта. Скорость перемещения воды по порам тела щебенчатой стенки в несколько раз больше скорости фильтрации воды в окружающем грунте и поэтому оттайка стенки будет значительно опережать оттаивание окружающего грунта.

Во время осеннего промерзания грунта поступление воды в дренажную стенку будет уменьшаться, а сток ее в относительно защищенных от мороза подземных уровнях может продолжаться практически до конца сильных зимних морозов, так что по окончании сезонного промерзания грунта все поры стенки будут пустыми, что нейтрализует пучение местных случайных скоплений воды (в неровностях дна объема стенки).

Фильтрационная способность изоляции стенки в первые два-три года работы снизится примерно на 10-20% из-за естественного скопления перед ней пылеватых частиц, но дальнейшее уплотнение пылеватых частиц у фильтрующей преграды будет резко снижено уменьшением местной скорости фильтрации и, соответственно, силы переноса частиц. Наращивание плотности слоя грунта перед фильтрующим материалом со временем ограничивается автоматическим смещением фильтрующих потоков к соседним участкам, с менее плотным еще грунтом, а также истощением наличия определенных мелких фракций пылеватых частиц в осушаемом объеме грунта и некоторым снижением скорости фильтрации. Объем фильтрующей воды дренажная стенка во всех случаях будет обеспечивать благодаря своей большой рабочей поверхности и основное назначение ее - постоянное и быстрое осушение расчетных объемов талого грунта - будет выполняться. Незначительное увеличение времени фильтрования воды (относительно начального периода) может компенсироваться быстрым поверхностным стоком при временном насыщении водой верхнего слоя грунта.

Устройство будет эффективно работать также и в сложно- и медленно осушаемых мелкодисперсных талых грунтах, естественный коэффициент фильтрации которых не обеспечивает своевременного вывода из массива грунта атмосферных осадков между периодами их выпадения.

Предлагаемое устройство не нарушает поверхности застраиваемых и эксплуатируемых территорий, не мешает благоустройству. Инженерные коммуникации в районах многолетнемерзлых грунтов в подземном варианте, как правило, не устраиваются. В необходимых случаях пропуск подземных сетей сквозь дренажную стенку (в верхней и средней ее части) допускается при тщательной раздельной изоляции как дренажной стенки, так и сетей в местах их пересечения.

Дренажная стенка для осушения грунтов, состоящая из протяженной конструкции в грунте, закрытой от дневной поверхности, имеющая соответствующую мощности осушаемого слоя глубину, постоянную ширину по всей глубине, замкнутую изоляцию состава стенки от заиливания фильтрующим материалом, отличающаяся тем, что она выполнена из щебня, а замкнутая изоляция состава стенки от заиливания выполнена по всей площади ее поверхности минеральным фильтрующим материалом, при этом сверху стенка защищена отдельной частью такой же стенки высотой 200-600 мм в самостоятельной замкнутой фильтрующей изоляции, независимой от основного тела стенки.

www.findpatent.ru

Надмерзлотные воды - это... Что такое Надмерзлотные воды?

Надмерзлотные воды (a. superpermafrost water; н. uberglaziale Gewasser; ф. eaux au-dessus de permafrost; и. aguas de mas alla de congelacion vieja, aguas sobre congelacion perpetua, aguas sobre tierra helada permanente) - воды, нижним водоупором для к-рых являются многолетнемёрзлые породы. Выделяют H. в. сезонно-талого слоя (аналог верховодки) и несквозных таликов (подозёрных, подрусловых, пойменных и др.). H. в. сезонно-талого слоя существуют в жидком состоянии только часть года, имеют гл. обр. атм. питание и движутся в соответствии c уклоном местности. Это преим. пресные воды, образующие в тёплое время небольшие нисходящие источники в основании и на перегибах склонов, a в начале зимы небольшие Наледи. Значение для централизованного водоснабжения не имеют вследствие непостоянства режима, ограниченности запасов и техногенного загрязнения. Осложняют ведение работ в строит. котлованах. H. в. несквозных таликов относятся к грунтовым водам. Они преим. пресные, гидрокарбонатные, в засушливых p-нах (Центр. Якутия) солоноватые, реже криогалинные. B подозёрных замкнутых таликах часто сильно обогащены органич. веществом, затхлые. B подрусловых и пойменных таликах преим. пресные, хорошего качества. Могут использоваться для централизованного водоснабжения, хотя подвержены техногенному загрязнению. H. H. Романовский.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984—1991.

Надземный трубопровод
Надработка пластов

Смотреть что такое "Надмерзлотные воды" в других словарях:

Надмерзлотные воды — подземные воды, содержащиеся в деятельном слое и залегающие на многолетнемерзлых породах, которые являются для этих вод водоупорным ложем … Геологические термины
надмерзлотные воды — Подземные гравитационные воды, залегающие на мерзлых породах как на водоупорном ложе … Словарь по географии
НАДМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ — подземные гравитационные воды мерзлой геозоны, залегающие на мерзлых породах как на водоупорном ложе. Подразделяются на три группы: 1) сезоннопромерзающие воды; 2) отчасти замерзающие воды; 3) незамерзающие воды многолетних таликов … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
воды надмерзлотные — Подземные воды, залегающие на вечно мёрзлых породах как на водоупоре [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики водоснабжение и канализация в целом EN superpermafrost water DE Wasser uber dem… … Справочник технического переводчика
ВОДЫ НАДМЕРЗЛОТНЫЕ — подземные воды, залегающие на вечно мёрзлых породах как на водоупоре (Болгарский язык; Български) води над замръзнали пластове (Чешский язык; Čeština) podzemní voda nad zónou dlouhodobě zmrzlé půdy (Немецкий язык; Deutsch) Wasser uber dem… … Строительный словарь
ПОДМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ — (по Н. И. Толстихину) подземные воды области распространения многолетней («вечной») мерзлоты, залегающие под мерзлой толщей пород. Обычно П. в. напорные, имеют различную минерализацию и состав. Они представлены пресными, минеральными, солеными… … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
ПОЛУПРОМЕРЗАЮЩИЕ ВОДЫ — (по Н. И. Толстихину) надмерзлотные воды, заключенные в деятельном слое (см.) и многолетнем надмерзлотном талике. В связи с этим верхняя часть вод ежегодно промерзает, а нижняя не замерзает … Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии
Подземные воды — воды, находящиеся в толщах горных пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. В зависимости от характера пустот водовмещающих пород П. в. делятся на поровые в песках, галечниках и др. обломочных породах,… … Большая советская энциклопедия
Подземные воды — (a. underground waters; н. Grundwasser; ф. eaux souterraines, eaux de sous sol; и. aguas subterraneas) воды, находящиеся в толщах горн. пород верхней части земной коры в жидком, твёрдом и парообразном состоянии. П. в. являются частью… … Геологическая энциклопедия
Криогалинные воды — (от греч. kryos холод, лёд и hаlinos солёный, соляной * a. cryohaline water; н. Kryohalithwasser; ф. eaux cryohalites; и. aguas criogalinas), криопэги, высокоминерализованные воды (от солоноватых до крепких рассолов), имеющие нулевую или… … Геологическая энциклопедия

dic.academic.ru

Подмерзлотные воды

ПОДМЕРЗЛОТНЫЕ ВОДЫ (а. subpermafrost waters; н. Grundwasser unterhalb der ewig gefrorenen Воdenschicht; ф. eaux au-dessous du pergelisol; и. aquas de subсоngelacion) — подземные воды, расположенные под мёрзлой толщей пород в областях распространения многолетнемёрзлых пород. Объединяют многообразные категории подземных вод во всех известных типах криогидрогеологических структур. Они разнообразны по типам коллекторов, направлениям движения, активности водообмена, гидрохимическим особенностям. По отношению к мёрзлой толще выделяют следующие типы подмерзлотных вод.

Контактирующие подмерзлотные воды бывают пресными и солёными; обладают положительными и отрицательным температурами (криогалинные воды, входящие в криолитозону). Тепловое взаимодействие подмерзлотных вод с мёрзлыми толщами часто приводит к сокращению мощностей последних, а в местах питания и разгрузки этих вод — к существованию сквозных инфильтрационных и напорно-фильтрационных таликов. Многолетние колебания подошвы многолетнемёрзлых пород, приводящие к замерзанию и оттаиванию контактирующих подмерзлотных вод, обусловливают появление в скальных горных породах зон криогенной дезинтеграции, обладающих пониженной прочностью, повышенной проницаемостью горных пород, высокой обводнённостью в талом и льдистостью в мёрзлом состоянии. Положение зон криогенной дезинтеграции не согласуется с осадочной слоистостью и тектоническими нарушениями, повторяя конфигурацию нижней поверхности мёрзлой толщи. Неконтактирующие подмерзлотные воды (отделены слоем необводнённых пород) преимущественно напорные, но известны и безнапорные воды в случае, если между их поверхностью и подошвой мерзлоты находятся проницаемые породы (например, в гидрогеологических массивах). Глубинные подмерзлотные воды не оказывают на многолетнемёрзлые породы никакого влияния.

Пресные подмерзлотные воды являются источником водоснабжения. В условиях глубоко промороженных гидрогеологических структур они часто имеют затруднённый водообмен и при их эксплуатации истощаются. Разработаны методы их искусственного восполнения. Защита подмерзлотных вод от технического загрязнения производится в местах их питания часто на значительном удалении от водозаборов. Существуют артезианские подмерзлотные воды, обладающие аномально низкими пластовыми давлениями вследствие первоначального глубокого сплошного промерзания областей их питания и разгрузки, сменяющегося оттаиванием многолетнемёрзлых пород снизу (Якутский артезианский бассейн). Эксплуатация таких вод затруднена. При разработке месторождений полезных ископаемых опасны прорывы подмерзлотных вод в шахты, т.к. вследствие оттаивания подземного льда в пустотах мёрзлых пород их притоки могут нарастать.

www.mining-enc.ru

Надмерзлотная вода - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Надмерзлотная вода

Cтраница 1

Отвод грунтовых надмерзлотных вод с участков трассы значительно уменьшает возможность появления пучении. Однако это сопряжено с большими затратами и применяется только в случае экономической целесообразности. [1]

При развитии надмерзлотных вод в зоне работы фундамента, при наличии несливающейся мерзлоты, с внутриквартальных территорий по ложкам и канавам устраивают водоотвод с целью предотвращения возможного образования лучин и наледей. [2]

Зона аэрации надмерзлотных вод отличается от зоны аэрации обычных грунтовых вод меньшей мощностью и повышенной влажностью пород. Последнее объясняется таянием льда в течение теплого периода года, усиленной конденсацией водяных паров атмосферы в крупнообло-гфчных я крупнозернистых покровных отложениях и тем, что в большей части рыхлых отложений она является одновременно и зоной капиллярной каймы. [3]

Основным источником питания надмерзлотных вод является инфильтрация атмосферных осадков. [4]

В отличие от надмерзлотных вод, для которых характерна сезонная смена жидкой и твердой фаз в деятельном слое, межмерзлотные воды находятся в относительно устойчивом состоянии. Заметная смена фаз происходит лишь в течение многовекового периода и обусловливается тем, что между жидкой и твердой фазами в мерзлоте происходит непрерывный теплообмен, создающий динамическое равновесие вода - лед. В холодные периоды увеличивается масса мерзлых пород, в теплые, наоборот, происходит разрастание не захваченных мерзлотой участков - таликов. Талики служат каналами, связующими над - и подмерзлотные воды, и путями, по которым происходит питание последних атмосферными осадками. [6]

Через талики осуществляется связь надмерзлотных вод с подмерзлотны-мн. [7]

Подземные воды региона представлены надмерзлотными водами сезонноталого слоя и таликов и подмерзлотными водами. [8]

Породы деятельного слоя, насыщенные надмерзлотной водой, нередко находятся в неустойчивом состоянии. Поэтому при проходке глубоких шурфов в летнее время деятельный слой предварительно осушается путем заложения на участке неглубоких дренажных канав. [9]

Температурный режим деятельного слоя и приуроченных к нему надмерзлотных вод тесно связан с ходом сезонного промерзания и оттаивания. На графике термонзоплет ( рис. 155) видно, что оттаивание деятельного слоя начинается в апреле. Поскольку надмерзлотные воды залегают на глубине примерно 0 5 м от поверхности, начало их оттаивания относится к середине мая. Наибольшей глубины оттаивание достигает в октябре, но в этом же месяце начинается промерзание деятельного слоя сверху. С начала декабря свободный надмерзлотный горизонт переходит в напорный. В январе-марте промерзание деятельного слоя достигает своего максимума. [11]

В области многолетней мерзлоты вследствие господства отрицательных температур воздуха и сезонного промерзания деятельного слоя и надмерзлотных вод появляются источники, действующие периодически или с непостоянным местом выхода, некоторые источники появляются только на короткий срок и затем исчезают. [13]

На заболоченных надпойменных террасах и пологих склонах широко развиты бугры пучения, возникновение которых связано в основном с надмерзлотными водами. На глубине 2 - 2 5 м под ними отмечаются многолетнемерзлые породы. Поверхность наиболее крупных бугров разбита трещинами с зиянием 0 1 - 1 5 м, к которым приурочены выходы подземных вод с дебитами 0 1 - 0 3 л / с. Многие бугры являются сезонными. [14]

Страницы: 1 2 3

www.ngpedia.ru

Способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты

Изобретение относится к способам осушения земель, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, преимущественно с льдистыми (просадочными) грунтами. Способ включает формирование уклонов водоотводящих поверхностей (дневной и мерзлоты), превышающих таковые в исходном состоянии и отвод по ним в открытые осушительные каналы поверхностных и грунтовых вод. В направлении от каналов нарезают сеть борозд с увеличением глубины по мере приближения к ним от минимальных в наиболее удаленной части до максимальных значений в их устьях. Осушаемую территорию выстаивают для избирательного провоцирования тепловых просадок многолетнемерзлых грунтов под влиянием борозд различной глубины до создания необходимых дополнительных уклонов их дна. Сеть борозд по всей поверхности нарезают через интервалы, равные их ширине. После создания необходимых уклонов дна борозд в них смещают кавальеры. Для достижения необходимого уровня осушения земель операции по предлагаемому способу повторяют. При строительстве каналов почвогрунты кавальеров смещают от каналов с уменьшением слоя по мере приближения к ним. Также от осушительных каналов смещают предварительно измельченный органический материал напочвенных покровов (кочки, мох, очес, кустарнички) и укладывают с уменьшением толщины слоя по мере приближения к ним. Для повышения эффективности осушения торфяников, мощностью менее максимальной глубины борозд, при смещении кавальеров в борозды (в зависимости от условий осушения) несколько, или каждый второй, или все кавальеры укладывают с переворотом. Для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения земель заканчивают выдерживание осушаемой территории при достижении мощности сезонно-талого слоя не менее глубины сезонного протаивания в период эксплуатации и смещают кавальеры в борозды. Изобретение позволяет ускорить отвод поверхностных и грунтовых вод с осушаемой территории, повысить плодородие почв, проходимость техники и экологичность технологии осушения, снизить объемы земляных работ и материальных затрат. 8 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к мелиорации, в частности к способам осушения земель, расположенных в зоне многолетней мерзлоты, преимущественно с льдистыми (просадочными) грунтами. Способ предназначен для проведения осушительных мелиораций сельскохозяйственных земель, особенно, при реконструкции деградируемых и заброшенных заболоченных осушительных систем, а также для осушения участков, предназначенных для рекреационных, строительно-хозяйственных, лесохозяйственных целей и т.п.

Известен способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий отвод в открытые каналы поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод [Система земледелия Магаданской области. Магадан: Магаданское кн. изд-во, подписан к печати 25.03.1983. - с.42-48] (аналог).

Известный способ не обеспечивает необходимый уровень осушения. Это обусловлено тем, что при осушении по известному способу при выравнивании кавальеров на поверхности почвы создается дополнительный слой, за счет которого возрастает термическое сопротивление в приканальной полосе, препятствующее оттаиванию почвогрунтов в этих местах. В результате уменьшения глубины сезонного оттаивания тепловые просадки в этих местах меньше, чем на остальной территории, поэтому для межканальной полосы характерен вогнутый профиль, т.к. вблизи каналов формируются повышения (барьеры) поверхности почвы и мерзлых почвогрунтов, препятствующие движению поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод, способствуя застою избыточных вод на осушаемой территории.

Известен способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий проходку максимально приближенных друг к другу линейных выемок, между которыми укладывают кавальеры [Патент РФ №1762436, кл. Е02B 11/00. Опубл. бюл. избр. 15.12.95 №45-46, 1993] (аналог).

Известный способ недостаточно эффективен для осушения земель на слабоуклонной и, особенно, безуклонной местности, т.к. его применение не увеличивает уклоны водоотводящих поверхностей (дневной и мерзлоты), т.е. не обеспечиваются благоприятные условия сброса избыточной влаги в каналы.

Наиболее близким по технической сущности является способ осушения торфяников в зоне многолетней мерзлоты, включающий формирование уклонов дневной поверхности осушаемой территории и мерзлоты, превышающих таковые в исходном состоянии, и отвод по ним избыточной влаги в открытые осушительные каналы поверхностных и грунтовых вод путем смещения верхней части торфяника по направлению от осушительных каналов с уменьшением слоя торфа по мере приближения к ним [авт. свид. №1189936, опубл. 07.11.85, бюл. изобр. №41, 1985, кл. Е02В 11/00] (прототип).

Известный способ ограничен в применении осушением только торфяников, и его реализация требует значительных материальных затрат на выполнение большого объема земляных работ по перемещению и укладке торфяного слоя, что приводит к нарушению почвенного слоя и растрачиванию почвенных ресурсов.

Решаемые задачи:

- расширение области применения;

- повышение экологичности технологии осушения;

- повышение плодородия почв и проходимости техники за счет проведения комплексных гидротермических мелиораций почвогрунтов;

- снижение объемов земляных работ и материальных затрат;

- предотвращение термокарстовой просадки поверхности после проведения осушительных работ (в период эксплуатации участка).

Технический результат. Вне зависимости от целевого назначения (сельскохозяйственного, строительного или рекреационного и.т.п.) предлагаемый способ обеспечивает быстрый сброс избыточной влаги с осушаемого участка, ликвидирует и предотвращает новообразование оглеения почвогрунтов для территории со слабоуклонным и даже равнинным рельефом. Достигается положительный технический результат при осуществлении предлагаемого способа.

Сущность его заключается в том, что на осушаемых землях в зоне многолетней мерзлоты формируют уклоны дневной поверхности и мерзлого водоупора, превышающие таковые в исходном состоянии, и отводят по ним поверхностные и грунтовые воды в открытые осушительные каналы. Для чего в направлении от осушительных каналов нарезают сеть борозд с увеличением глубины по мере приближения к ним, причем борозды нарезают максимальной глубиной в устьях (бортах осушительных каналов), минимальной - в наиболее удаленной части. После этого выстаивают осушаемую территорию для избирательного провоцирования тепловых просадок дна борозд и поверхности почв полосы влияния. Так, по мере увеличения глубины борозд возрастают и тепловые просадки в том же направлении, т. е. формируются дополнительные необходимые уклоны дна и поверхности почвы в зоне влияния борозд, а также мерзлоты под ними. Таким образом, формирование уклонов водоотводящих поверхностей, превышающих таковые в исходном (до начала реализации способа) состоянии, а также увеличение водопроводимости талого слоя после ликвидации оглеения и обеспечивают быстрый сброс избыточной влаги с осушаемой территории как в процессе осушения, так и в период эксплуатации.

С целью повышения эффективности осушения сильно заболоченных участков с контрастным микрорельефом сеть борозд нарезают по всей поверхности осушаемой территории через интервалы, равные их ширине. При нарезке сплошной сети борозд тепловой эффект протаивания почвогрунтов распространяется и на целики, поэтому здесь формируются близкие по величине уклоны дна борозд и почвы, а также мерзлоты под дном борозд и целиков.

Для упрощения рекультивации и повышения эффективности осушения участков разработки торфа после осушения залежи бороздами удаляют верхнюю часть осушенного торфа с увеличением толщины слоя по мере приближения к каналам, а при необходимости дальнейшей добычи торфа операции по предлагаемому способу повторяют.

В случае использования всей или части осушаемой территории без борозд (например, для сельскохозяйственных, рекреационных и других целей) после создания необходимых дополнительных уклонов водоотводящих поверхностей смещают кавальеры в борозды.

Для ускорения сброса избыточных вод в каналы за счет создания дополнительных уклонов (большей выпуклости дневной поверхности и мерзлоты) смещают предварительно измельченный органический материал напочвенных покровов (кочки, мох, очес, кустарнички) и/или почвогрунты кавальеров, вынутые при проходке каналов, в направлении от каналов с уменьшением слоя по мере приближения к ним. Укладка органического материала (кустарничков, кочек, мха, очеса) с увеличением его толщины в центральной части межканальной полосы способствует уменьшению глубины сезонного протаивания и снижению или полному предотвращению тепловых просадок поверхности в этих места. Данный прием позволяет создать более выпуклый профиль водоотводящих поверхностей, т.е. улучшение дренажа избыточной влаги.

Для достижения необходимого уровня осушения за счет увеличения уклонов дневной поверхности и мерзлоты, а также для повышения водопроводимости почвогрунтов, после первого раза реализации способа, операции осушения по предлагаемому техническому решению повторяют.

С целью повышения эффективности осушения мелкозалежных торфяников с мощностью торфа менее максимальной глубины борозд за счет активизации интенсивности протаивания мерзлых почвогрунтов при увеличении доз внесения минеральных добавок в торф смещают кавальеры в борозды с переворотом. В зависимости от условий осушения единичные, или каждый второй, или несколько подряд, или все кавальеры укладывают в борозды с переворотом.

Для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения земель заканчивают выдерживание осушаемой территории при достижении мощности сезонно-талого слоя не менее глубины сезонного протаивания в период эксплуатации и смещают кавальеры в борозды.

Предлагаемый способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты обеспечивает при минимуме материальных затрат и без нарушения почворастительного слоя провести быстрый сброс избыточной влаги, причем одновременно с процессом осушения земель почвогрунты подвергаются комплексной гидротермической мелиорации. В результате существенного улучшения теплового режима и физико-химической обстановки (ликвидации оглеения) в почвогрунтах значительно возрастает плодородие почв, тепловая устойчивость поверхности и проходимость техники, что очень важно при использовании территории для сельско- и лесохозяйственных целей. Способ применим также для ускоренного осушения заболоченных или избыточно увлажненных площадок в зоне многолетней мерзлоты, предназначенных для строительства различных объектов и территории отвода под населенные пункты, сооружения, преимущественно, линейные (трубопроводов, дорог, ЛЭП и т.д.), как в процессе строительно-хозяйственных работ, так и в период их эксплуатации.

Наиболее рационально применение способа при освоении земель по так называемой ландшафтной технологии мелиорации земель и создании при этом долголетних луговых угодий.

Способ поясняется чертежом.

На чертеже изображен избыточно увлажненной участок зоны многолетней мерзлоты с открытыми каналами, осушаемый по предлагаемому способу. Показан поперечный разрез межканальной полосы с исходными водоотводящими поверхностями почвы (1), и мерзлого водоупора (2), и открытыми осушительными каналами (3). На схеме изображено состояние участка в конце теплого периода при максимальным протаивании грунтов, когда граница (2) подвижного мерзлого водоупора и верней части многолетнемерзлых грунтов (2) совпадает. В почвогрунтах нарезают по направлению от каналов (3) сеть борозд с увеличением их глубины по мере приближения к ним. В центре межканальной полосы глубина борозд минимальная (на чертеже - нулевая), а в борту (устье борозд) каналов (3) - максимальная, как правило, близкая к мощности сезонно-талого слоя. Кроме прямого назначения ускорение сброса избыточных вод, увеличение глубины борозд приводит к возрастанию теплового потока вглубь, в результате чего усиливаются протаивание и тепловые просадки в этом же направлении многолетнемерзлых пород, содержащих линзы и прослои льда. Выстаивание осушаемой территории в летний период приводит к последовательному возрастанию глубины сезонного протаивания под бороздами и полосами влияния по мере увеличения их глубины, т.е. опусканию водоотводящей поверхности мерзлоты (6) и дна борозд (4а и 4в) по мере приближения к каналам. Так, за счет неравномерного таяния многолетнемерзлых грунтов, сопровождающихся избирательным провоцированием их тепловых просадок, уклоны водоотводящих поверхностей дна борозд (4в) и мерзлоты (6) существенно превышают соответствующие исходные уклоны поверхностей - (4а и 2), причем приращение уклонов поверхности мерзлоты значительно больше уклонов дна борозд.

При создании необходимых уклонов водоотводящей поверхности мерзлоты начинает «работать» дополнительный эффект осушения за счет так называемой посткриогенной макропористости, которая увеличивает проницаемость протаивающих грунтов нередко на порядок и более [Пугачев А.А., Ухов Н.В. Роль циклов промерзания оттаивания в генезисе почв Северо-Востока. // Тезисы докладов Межд. Конф. "Ритмы природных процессов в криосфере Земли" 10-15 мая, 2000 г., - Пущино, с.150-151]. Однако сохранность макропор определяется степенью оглеения, поэтому почвогрунты с сильной степенью оглеения слабопроницаемы, а при их оттаивании макропоры от вытаявших прослоек и линз «охлопываются», т.е. быстро заплывают. Результаты исследований на опытном полигоне свидетельствуют, что практически непроницаемые оглеенные супеси с коэффициент фильтрации (Кф) менее 0,01 м/сут после нарезки каналов с укладкой почвогрунтов на поверхность почвы и выстаивания территории (проведение гидротермических мелиорации) существенно повысили фильтрационные свойства (Кф=0,4-0,9 м/сут). Помимо ускорения сброса избыточной вод нарезка борозд существенно улучшает гидротермический режим кавальеров (снижает влажность почвогрунтов в 1,3-1,8 раза, увеличение температуры в 1,2-2,0 раза). В результате этого повышается плодородие почв, улучшаются агрофизические (структура, гранулометрический (микроагрегатный) состав, порозность и др.) и некоторые агрохимические характеристики почв (повышение рН, степени насыщенности основаниями, преобладание окислительной обстановки). Характерно, что в результате оптимизации процессов трансформации органического вещества состав гумуса лучше, уже соотношение C:N, а доля гуминовых кислот, связанных с кальцием, устойчивыми полуторными окислами, возрастает [Оганесян А.Ш., Ухов Н.В. Аккумуляция и трансформация органических и органоминеральных веществ в нативных и окультуренных ландшафтах Магаданской области. // Тезисы докладов Межд. конф. "Аккумуляция и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли" 1-5 июня, 2001 г. - Пущино. - с.144-145.]

Ликвидация оглеения почвогрунтов кавальеров и полосы между бороздами коренным образом улучшает условия фильтрации грунтовых (надмерзлотных) вод и в дальнейшем, например, при кратковременном избыточном увлажнении. В таких условиях грунтовые (надмерзлотные) воды в направлении наименьшего сопротивления или максимального коэффициента фильтрации, не задерживаясь, стекают в каналы по макропорам (полостям параллельным ее поверхности и расположенным выше границы мерзлоты), оставшимся при вытаивании прослоев и линз льда.

В период осушения большое количество избыточной влаги от атмосферных осадков и вытаявшего льда беспрепятственно отводится по дну борозд (4), уклоны которых существенно превышают таковые поверхности почвы (1). Избыточная влага, содержащаяся в кавальерах (5), беспрепятственно стекает в борозды, что способствует быстрой аэрации почвогрунтов кавальеров и ликвидации оглеения при этом. В случае использования участка с полностью или частично ликвидированными бороздами (например, сельхозугодий), после смешения кавальеров в борозды, уклоны водоотводящей дневной поверхности участка осушаемого участка (7) также значительно превышают исходные уклоны (2).

Для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения выдерживают осушаемую территорию до достижения глубины сезонного протаивания не менее величин, обеспечивающих предотвращение термокарстовых просадок в период эксплуатации, и смещают кавальеры в борозды. Верхняя граница многолетнемерзлых грунтов после смещения кавальеров в борозды при этом несколько поднимается из положения (6) в положение (8), тем самым обеспечивая некий запас устойчивости поверхности от возможных тепловых просадок. Так, прослойка мерзлого грунта, из которой избыточный лед уже вытаял между поверхностями (6) и (8), обеспечивает предотвращение тепловых (термокарстовых) просадок поверхности после проведения осушительных работ по предлагаемому способу.

Использование данного способа при осушении заболоченных земель в зоне вечной мерзлоты со слабонаклонным и даже равнинным рельефом позволяет ускорить сброс избыточных грунтовых вод и предотвращает их вторичное заболачивание.

Совокупность существенных признаков (нарезка борозд по направлению от осушительных каналов с увеличением их глубины по мере приближения к ним до максимальных в борту каналов, вытаивание территории до образования необходимых уклонов) неизвестна из существующего уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию изобретения «новизна». Сущность предлагаемого способа, включающая увеличение тепловых просадок по мере возрастания глубины борозд, явным образом не следует из уровня техники, т.к. из него не выявлено выше указанное влияние на достигаемый технический результат. Новое свойство объекта - совокупность признаков отличает от прототипа заявляемое изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Пример. В избыточно увлажненной зоне, на побережье Охотского моря Магаданской области, на четырех клетках (межканальных полосах) реконструируемой осушительной системы проводились работы по осушению земель по известному (прототип) и предлагаемому способам. Часть осушительной системы, на которой проводились опытные работы, характеризовалась следующими параметрами: мощность торфа около 55 см, уклоны местности 0,008-0,009, тепловая просадочность многолетнемерзлых грунтов 35 см на 1 м оттаявшего слоя. На всех участках были отрыты открытые каналы по горизонтально-продольной схеме осушения. Глубина каналов 1,3-1,4 м, расстояние между каналами 50 м. Торф подстилался мелкозернистым песком. Кавальеры почво-грунтов существующих каналов, построенные по традиционной технологии осушения (способ-прототип), разравнивали в приканальной полосе шириной 10-15 м. На рассматриваемой части осушительной системы в результате этого поперечный профиль межканальных полос стал вогнутым с уклонами от каналов к центру межканальной полосы 0,004. По этой причине сброс избыточных вод в осушительные каналы затруднен и вся осушительная системы сильно заболочена и выведена из севооборота для реконструкции. Глубина сезонного оттаивания (глубина залегания многолетнемерзлых пород) составляет от 63-65 см (ср. 64 см) у каналов и до 68-72 см (70 см) в центральной части межканальных полос.

В конце августа на всех опытных участка проводились опытные работы в производственных масштабах по предлагаемому способу и способу-прототипу.

Глубина сезонного протаивания у каналов к этому времени составляла 61-62 см.

На первой клетке, занятой сенокосными угодьями, произрастали местные многолетние злаковые травы, однако в связи со вторичным заболачиванием началась их деградация, заготовка сена здесь производилась вручную, что сопряжено с большими трудностями. Для центральной части межканальных полос были характерны многочисленные замкнутые понижения термокарстового происхождения с глубиной до 20-25 см. После реконструкции планировалось использовать данную территорию под улучшенные сенокосы. Для этого нарезали сеть борозд от термокарстовых понижений к каналам. Борозды нарезали болотно-кустарниковым плугом ПБН-100 с увеличением их глубины по мере приближения к каналам. У каналов борозды нарезали на всю мощность сезонно-талых почвогрунтов (61-62 см), а в замкнутых термокарстовых понижениях, расположенных на расстоянии 15-19 м (ср. 17 м), с глубиной 20-25 см они выклинивались. Пласты вспашки укладывались на поверхность почвы по методу вразвал. При такой технологии осушительных работ по предлагаемому способу сеть борозд состоит из линейных выемок шириной 2 м и глубиной от нуля на дне понижений до 61-62 см у каналов, вдоль границы которых уложены пласты-кавальеры переменной толщины. После нарезки борозд начинался интенсивный сброс избыточных поверхностных вод из термокарстовых понижений по бороздам вспашки, что благоприятствовало процессу осушения клетки на следующий год. С наступлением теплого периода поверхностные (талые и дождевые) воды беспрепятственно стекали по бороздам в каналы, а при установлении положительных температур воздуха на дне борозд началось протаивание многолетне-мерзлых пород с просадкой дна каналов, а от их бровки постепенно распространялось далее. К концу теплого периода граница просадок поверхности выходила за пределы пластов-кавальеров. Начиная со второй половины теплого периода, начинался процесс дренирования грунтовых (надмерзлотных) вод почвогрунтов понижений. Избыточные грунтовые воды, содержащиеся в почвогрунтах понижений, надмерзлотным стоком фильтровались в оттаивающих грунтах под дном борозд в осушительные каналы. К концу теплого периода этот процесс возрастал по мере увеличения оттаивания грунтов, в результате этого формировались уклоны водоотводящих поверхностей дна борозд и мерзлоты в сторону каналов. К началу сентября глубина сезонного протаивания у каналов составляла 152-154 см (ср. 153 см). Приращение глубины сезонного протаивания (понижение верхней границы многолетнемерзлых пород) у канала равно разности 153 см - 64 см=89 см, средние просадки при этом составляли 0,89 м×35 см/м=32 см. Таким образом, с учетом обратных уклонов до реализации способа (0,004) уклоны дна борозд в сторону осушительных каналов составили 0,013-0,017 (ср. 0,15), а поверхности мерзлоты под каналами - 0,065-0,083 (ср. 0,073). В результате осушительных работ по предлагаемому способу были осушены замкнутые понижения в центральной части межканальной полосы, а также улучшен дренаж всей территории, что благоприятствовало экологическим условиям роста трав и продуктивности лугов.

Для ускорения сброса избыточной влаги на более увлажненных местах борозды сохраняли, при этом пласты-кавальеры использовались в качестве питомника. С целью восстановления и поддержания продуктивности ранее заболоченных лугов, занятых изреженным травостоем местных многолетних трав, кавальеры-пласты уже в период осушения засевали высокоурожайной смесью местных многолетних трав (вейник Лангсдорфа, колосняк тростниковидный, арктагростис тростниковидный и т.п.). На хорошо дренированных участках осушаемой клетки кавальеры сместили в борозды. На месте борозд сформировались пологие ложбины глубиной до 35 см, которые служат дренами грунтовых (надмерзлотых) и поверхностных вод. Для повышения эффективности дренирования грунтовых (надмерзлотных) вод пласты-кавальеры смещали с переворотом. В результате этого на поверхности ложбин залегал минеральный грунт (мелкозернистый песок) с увеличением мощности по направлению к каналам от нуля до 8 см. Нанесение минерального грунта на поверхность торфа привело к резкому возрастанию интенсивности протаивания органо-минеральных грунтов, особенно в приканальной полосе, где сохранились барьеры (возвышения) из-за недостаточно разровненных почвогрунтов кавальеров, вынутых из каналов, которые отчасти препятствуют сбросу поверхностных и грунтовых вод. За счет нанесения (припашки) слоя мелкозернистого песка, подстилающего торф, обеспечиваются более благоприятные условия дренажа грунтовых (надмерзлотных) вод в каналы в течение всего теплого периода.

На второй клетке проводились работы с целью комплексирования осушения торфа при его добыче и рекультивации земель. На клетке предусматривалась разработка (добыча) верхней части торфа на ее территории с последующим использованием ее под пахотные угодья. При решении первого круга задач верхнюю часть торф осушали с целью проветривания и ликвидации оглеения. Для этого создавали сеть борозд из линейных выемок, расположенных через интервалы, равные их ширине, путем вспашки болотно-кустарниковым плугом ПБН-75 через интервалы, равные ширине захвата плуга (0,75 м), с укладкой перевернутого пласта на естественную поверхность. Глубина борозд возрастала по мере приближения к каналам, причем наибольшая их глубина у каналов - 55 см, минимальная - в центре межканальной полосы (на расстоянии 25 м от каналов), равная нулю. Здесь в связи с избирательным провоцированием таяния льдистых (просадочных) многолетнемерзлых грунтов под влиянием борозд различной глубины происходило формирование уклонов мерзлого водоупора и дневной поверхности в сторону каналов. К концу июля глубина сезонного протаивания у каналов составляла 112-115 см (ср. 113 см), в центре межканальной полосы - 52 см. К этому времени на межканальной полосе сформировались значительные уклоны дна борозд (поверхности почвы целиков) - 0,028, мерзлоты - 0,0324 в сторону, что обеспечивало благоприятные условия для сброса избыточной влаги по дну борозд в каналы и осушение торфа между бороздами (целики, кавальеры) с ликвидацией в них оглеения. После этого бульдозером смещали осушенную верхнюю часть торфа в центр межканальной полосы, погрузчиками нагружали в транспортные средства и увозили за пределы осушаемой территории. Максимальное снятие торфа составило у каналов 45 см, минимальное - нулевое - в центральной части межканальной полосы.

После удаления верхней части торфа уклоны поверхности межканальной полосы в строну осушительных каналов составили 0,02, поверхности мерзлоты 0,027. На некоторых участках клетки в связи с добычей торфа и термокарстовыми просадками на поверхности образовались неглубокие понижения, в которых после дождей скапливалась вода, поэтому вновь повторяли операции по предлагаемому способу. Для этого в направлении от каналов нарезали борозды через интервалы, равные их ширине, с уменьшением глубины по мере приближения к ним. С начала августа до средины сентября продолжался процесс осушения, включающий сброс «вековых» запасов избыточной влаги и формирование дополнительных уклонов поверхности участка и мерзлого водоупора. Так, за счет увеличения глубины протаивания грунтов по мере уменьшения мощности теплоизолирующего слоя торфа и глубины борозд в том же направлении (к каналам) активизировались просадки поверхности с формированием дополнительных уклонов поверхности участка и мерзлоты. В середине сентября до наступления морозов в местах нарезки борозд смещали кавальеры в борозды, после чего проводили дискование клетки в два следа дисковыми боронами и окончательно выравнивали остаточный микрорельеф длиннобазовыми планировщиками.

На третьей и четвертой клетках проводили осушительные работы по предлагаемому способу и способу-прототипу для сравнения их эффективности. Работы начали производить после уборки сена. Заболоченные луговые угодья на обеих клетках после реконструкции предлагалось использовать в качестве сенокосов коренного улучшения.

В конце августа на третьей клетке от каналов нарезали борозды болотно-кустарниковым плугом ПБН-100 через интервалы, равные их ширине (100 см), с увеличением глубины каналов по мере приближения к ним. Борозды нарезали с укладкой пласта на поверхность почвы через интервалы, равные 100 см. Глубина борозд изменялась от нуля в центре межканальной полосы до 60 см. Сброс избыточной влаги, образуемой атмосферными осадками и, частично, от таяния льда из многолетнемерзлых грунтов по бороздам на участках происходил весьма интенсивно до полного промерзания грунтов. На следующий год клетку выстаивали для избирательного провоцирования тепловых просадок многолетнемерзлых грунтов.

Динамика протаивания просадок и формирования уклонов водоотводящих поверхностей опытного участка (поверхности почвы) и мерзлого водоупора при осушении земель известным (прототип) и предлагаемым способами отражены в таблице (приведены величины (параметры) на конец теплого периода).

3 клетка (заявляемый способ)	4 клетка (способ-прототип)
Глубина мерзлоты (средн.), см	Тепловые просадки (средн.), см	Уклоны к каналам (средн.)	Глубина мерзлоты (средн.), см	Тепловые просадки (средн.), см	Уклоны к каналам (средн.)
канал	центр	канал	центр	почвы	мерзлот.	канал	центр	канал	центр	почвы	мерзлот.
До опыта
64	70	0	0	-0,004	-0,007	64	72	0	0	-0,004	-0,007
В конце опыта
153	72	32	1	0,012	0,05	80	63	5	0	0,018	0,028
Эксплуатация
75	70	32	1	0,012	0,0144	75	63	5	0	0,020	0,0264

В начале сентября пласты вспашки (кавальеры) смещали обратно в борозды. В наиболее заболоченных местах межканальной полосы для повышения эффективности осушения за счет увеличения коэффициента фильтрации (водопроводимости) и ускорения сезонного протаивания торфа с минеральными добавками пласт-кавальер смещали с переворотом. В приканальной полосе, на которой располагались недостаточно разровненные кавальеры, минерализация торфа позволила снизить неблагоприятное влияние барьеров (плоских валов) на пути движения поверхностных и грунтовых (надмерзлотных) вод в каналы. После этого культурным плугом под углом 45° проводили перекрестную вспашку с последующим боронованием дисковыми боронами.

Данные таблицы свидетельствуют, что реализация предлагаемого способа обеспечивает необходимые уклоны поверхности почвы и мерзлого водоупора. Осуществление же других операций, включая укладку измельченного органического материала напочвенных покровов с увеличением толщины слоя к центру межканальной полосы, переворот (в зависимости от условий) всех, нескольких или каждого второго пласта-кавальера вспашки увеличивают уклоны водоотводящих поверхностей и создают более выпуклый поперечный профиль межканальной полосы, тем самым способствуя повышению эффективности осушения. Например, на наиболее заболоченной части клетки с развитыми напочвенными покровами (мох, очес, кочки, кустарнички) на следующий год после смещения кавальеров в борозды в начале теплого периода луга измельчали фрезерными орудиями (типа ФБН), затем перемещали бульдозерами и укладывали с уменьшением слоя по мере приближения к каналам. Измельченные напочвенные покровы укладывали с уменьшением толщины от нуля в приканальной полосе до максимальных значений (12 см) к центру, что позволило создать более выпуклый поперечный профиль с дополнительными уклонами поверхности участка и мерзлого водоупора в сторону каналов (0,005). При сохранении всех остальных параметров уклоны поверхности почвы и мерзлоты возросли по сравнению с предыдущими и составили 0,0125 и 0,0149 соответственно (см. таблицу).

На четвертой клетке осушительные работы проводились по способу-прототипу. Перед началом земляных работ проводилось дискование в 2 следа, после чего смещали верхнюю часть торфа от каналов с уменьшением мощности слоя по мере приближения к ним. Максимальная толщина снимаемого слоя торфа у канала - 25 см, на расстоянии 12,5 м она равнялась нулю, а к центру межканальной полосы увеличивалась до 25 см. В связи с большими объемами земляных работ по смещению и выравниванию торфа осушительные операции проводились в течение длительного времени (более половины теплого периода). Почворастительный слой в результате осушительных работ был разрушен - участок заново засевали многолетними травами.

Способ может быть многократно воспроизведен при осушении земель в зоне многолетней мерзлоты с получением технического результата, заключающегося в улучшении агрономических свойств почвогрунтов, повышении его экологичности и экономичности.

Таким образом, реализация предлагаемого способа свидетельствует об его осуществимости, достижении решаемых задач и получении положительного технического результата. Простота осуществления способа позволяет получить положительный технический эффект при использовании территории для различных целей (сельскохозяйственных, рекреационных и строительно-хозяйственных и т.п.).

Источники информации

1. Система земледелия Магаданской области. Магадан: Магаданское кн. изд-во, подписан к печати 25.03.1983. - с.42-48 (аналог).

2. Патент РФ №1762436, кл. Е02B 11/00. Опубл., бюл. избр. 15.12.95. №45-46, 1993 (аналог). Авт. свид. №1189936, опубл. 07.11.85, бюл. изобр. №41, 1985, кл. Е02В 11/00 (прототип).

3. Пугачев А.А., Ухов И.В. Роль циклов промерзания оттаивания в генезисе почв Северо-Востока. // Тезисы докладов Межд. Конф. "Ритмы природных процессов в криосфере Земли" 10-15 мая, 2000 г., - Пущино, с.150-151].

4. Оганесян А.Ш., Ухов Н.В. Аккумуляция и трансформация органических и органоминеральных веществ в нативных и окультуренных ландшафтах Магаданской области. // Тезисы докладов Межд. конф. "Аккумуляция и трансформация вещества и энергии в криосфере Земли" 1 - 5 июня, 2001 г. - Пущино. - с.144-145.

1. Способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий формирование уклонов водоотводящих поверхностей (дневной и мерзлоты), превышающих таковые в исходном состоянии и отвод по ним в открытые осушительные каналы поверхностных и грунтовых вод, отличающийся тем, что в направлении от каналов нарезают сеть борозд с увеличением глубины по мере приближения к ним от минимальных в наиболее удаленной части до максимальных значений в их устьях и выстаивают осушаемую территорию для избирательного провоцирования тепловых просадок многолетнемерзлых грунтов под влиянием борозд различной глубины до создания необходимых дополнительных уклонов их дна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нарезают сеть борозд по всей поверхности через интервалы, равные их ширине.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после создания необходимых уклонов дна борозд смещают кавальеры в борозды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для достижения необходимого уровня осушения земель операции по предлагаемому способу повторяют.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что смещают предварительно измельченный органический материал напочвенных покровов (кочки, мох, очес, кустарнички) от осушительных каналов и укладывают с уменьшением толщины слоя по мере приближения к ним.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что при строительстве каналов почвогрунты кавальеров смещают от каналов с уменьшением слоя по мере приближения к ним.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения эффективности осушения торфяников мощностью менее максимальной глубины борозд при смещении кавальеров в борозды укладывают их с переворотом.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что для повышения эффективности осушения торфяников мощностью менее максимальной глубины борозд при смещении кавальеров в борозды (в зависимости от условий осушения) несколько, или каждый второй, или все кавальеры укладывают с переворотом.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что для предотвращения термокарстовых просадок поверхности после осушения земель заканчивают выдерживание осушаемой территории при достижении мощности сезонно-талого слоя не менее глубины сезонного протаивания в период эксплуатации и смещают кавальеры в борозды.

www.findpatent.ru

Грунтовые воды и их влияние на земляное полотно. Классификация дренажей. Проектирование гравитационных дренажей.

2.226.Для понижения, перехвата и отвода грунтовых вод от земляного полотна следует проектировать дренажи. Их конструкция и расположение в плане принимаются на основе гидрогеологического обследования и технико-экономического сравнения вариантов в зависимости от размеров водопритока, глубины залегания грунтовых вод, сезонного промерзания грунтов, рельефа местности и размеров земляного полотна.

Наименование дренажей, их назначение (область применения) приведены в табл. 23, а конструкции - на рис. 73.

2.227.Дренаж проектируют на основе данных инженерно-геологического обследования при наличии сведений: о гранулометрическом составе водоносного горизонта; коэффициенте фильтрации; высоте капиллярного поднятия грунта и угла внутреннего трения; данных о глубине сезонного промерзания грунтов; сведений о режиме грунтовой воды и ее агрессивности по отношению к бетону и металлу.

2.228.Уклон дна дренажа должен быть постоянным или увеличивающимся к низовой его части. Переломы продольного профиля дренажа допускаются в смотровых колодцах. Продольные уклоны подкюветных и закюветных дренажей принимаются равными уклону пути, при этом оптимальный уклон - 3 - 6 ‰; в трудных рельефных условиях - 2 ‰ и в исключительных случаях - 1 ‰. Скорости течения воды в дренажных трубах должны быть менее 1 м/с.

2.229.При залегании горизонта грунтовых вод на глубинах до 2 м перехватывать и отводить их следует открытыми лотками и канавами, на участках с круглогодичным потоком грунтовых вод - закрытыми лотками. На участках с размываемыми грунтами необходимо предусматривать обратный фильтр за стенками лотков.

При залегании грунтовых вод на глубинах более 2 м следует проектировать дренажи, галереи и колодцы. При этом дренажи должны быть предназначены для защиты земляного полотна под несколькими путями и параллельно расположенными автодорогами с учетом единой дренажной сети, проектируемой для промышленной площадки в целом или ее части, а также с существующей сетью канализации, которая может быть использована для выпуска в нее воды из дренажей.

Таблица 23

Вид дренажа	Номер схемы	Назначение и область применения дренажа
Горизонтальный траншейный несовершенный дренаж	III	Предназначается для понижения уровня грунтовых вод на заданную глубину с целью осушения грунтов основания земляного полотна. Применяется в выемках в качестве подкюветных и закюветных дренажей
То же, совершенный	IV	Служит для перехвата водоносного горизонта, залегающего на глубинах до 3 - 5 м. Устраивается на откосах выемок и косогорах
Подкюветный совершенный дренаж	V	Применяется в грунтах с Кф > 0,5 м/сут, в том числе в сезонно-промерзающих пучинистых. Устраивают в выемках глубиной до 6 м и длиной до 100 - 150 м
Дренаж мелкого заложения	VI	Предназначен для обеспечения поверхностного водоотвода из выемок с кюветами, заполненными старыми балластными материалами. Служит для отвода воды от стрелочных переводов и станционных путей
Бескюветный несовершенный дренаж	VII	Устраивают в водопроницаемых слабых грунтах, в районах с неглубоким сезонным промерзанием. Позволяет повысить несущую способность основной площадки
Поперечная осушительная прорезь	VIII	Служит для выпуска воды из балластных мешков, гнезд и лож и устраивается в виде глубоких поперечных прорезей
Присыпной (прислоненный) дренаж	IX	Проектируется с целью сбора и отвода воды из водоносного пласта или рассеянных источников
Откосный контрфорсный дренаж	X	Служит для осушения грунтов (чаще насыпей) и закрепления неустойчивых земляных масс на откосе выемки
Откосные скважинные (шпуровые) дренажи в выемке	XI	Предназначены для сбора и отвода рассеянных выходов воды на откосах выемки
Застенный дренаж	XII	Служит для поддержания сооружения, применяется для закрепления неустойчивых откосов
Галерея проходная	XIII	Применяется для перехвата подземных вод на больших глубинах, в случаях, когда устройство открытой траншеи нецелесообразно
Штольня	XIV	Служит для перехвата грунтовых вод, залегающих на больших глубинах, когда проходка дренажных траншей затруднительна
Поглощающий колодец	XV	Различают скважинные или шахтные поглощающие колодцы. Предназначены для сбора воды из одного или нескольких водоносных горизонтов и сбора ее в нижележащие пласты с хорошей поглощающей способностью

cyberpedia.su

10.1.2.Подмерзлотные воды

Подмерзлотные воды залегают или непосредственно под зоной мерзлых горных пород или отделены от ее нижней границы водоупором. Они встречаются только в жидкой фазе. Обладают напором.

При изучении аллювиальных подмерзлотных вод необходимо учитывать возможность симметричного или ассиметричного залегания мерзлых пород.

Температура аллювиальных вод близка к нулю, реже равна 1-20С и понижается по мере углубления.

Порово-пластовые и трещинно-пластовые воды залегают в различных осадочных породах. Первые характерны для слабосцементированных, вторые – для плотных, где преобладает трещиноватость.

Карстовые воды подобны уже рассмотренным вне криолитозоны. Они наиболее водообильны, зимой образуют большие наледи.

Трещинные и трещинно-жильные воды приурочены к коре выветривания и зонам тектонических нарушений. Наибольшее значение имеют вторые.

Питание подмерзлотных вод происходит за счет атмосферных осадков, надмерзлотных, межмерзлотных и поверхностных вод под крупными реками и озерами и морских вод на побережьях морей. Областями разгрузки надмерзлотных, межмерзлотных и подмерзлотных вод являются моря и озерные котловины, долины рек, овраги, тектонические трещины и разрывы, зоны контактов магматических пород с осадочными, талики под крупными реками и озерными котловинами, не промерзающими до дна.

Глубина залегания подмерзлотных вод имеет тенденцию к погружению в северном направлении и достигает 300-600м и более.

Режим подземных вод областей многолетней мерзлоты характеризуется специфическими чертами, которые определяются:

Промерзанием и оттаиванием деятельного слоя;
Деградацией или нарастанием зоны многолетнемерзлых пород во времени.

В зависимости от этих двух факторов изменяются условия питания и дренирования подземных вод, характер их взаимосвязи между собой, смена жидкой фазы твердой и наоборот, переход вод из безнапорных в напорные (криогенные напоры).

Вследствие взаимодействия этих факторов в криолитозоне развиваются физико-геологические явления и процессы: бугры пучения, термокарст.

Бугры пучения образуются в результате миграции воды при промерзании пород. Это надежный поисковый критерий подземных вод.

По Н.И. Толстихину наледи – ледяное тело, образовавшееся при замерзании речной или подземной воды, излившейся на поверхность льда, снега, земли или в пределах деятельного слоя, в результате промерзания путей движения в водоносном горизонте. Они разнообразны по происхождению, положению относительно поверхности земли, форме и размерам. Площадь их может достигать 1-2- км2, мощность- до десятков метров. Бывают и подземные наледи: однолетние и многолетние (гидролакколиты). Они могут взрываться при замерзании воды за счет увеличения объема льда и реализации криогенного напора.

При таянии подземного льда могут образовываться провалы почвы и подстилающих ее горных пород. Это явление называется термокарст. Следствием его являются озера, воронки, блюдца, колодцы, ложбины и другие формы. Термокарст - один из признаков деградации многолетней мерзлоты. При гидрогеологических исследованиях важно установить – деградирует мерзлота(улучшаются гидрогеологические условия) или происходит ее нарастание (ухудшение гидрогеологических условий).

studfiles.net