Льодовиділення у грунтах

У зв'язку зі значним влагонакопиченням грунти, особливо пилуваті, в умовах аналізованої середньої смуги СНГ при промерзанні значно збільшуються в обсязі, а при оттаивании сильно знижують свою тривкість. Урахування і регулювання змін цих властивостей грунтів головна задача інженера-шляховика. Незалежно від прийнятих у розрахунках показників обдимання і несучої спроможності грунтів товщина дорожнього одягу і конструкція земляної полотнини визначаються саме цими властивостями грунтів.

Для з'ясування істоти морозного обдимання грунтів і влагонакопления при їхньому промерзанні роздивимося спочатку явище так називаної поверхневої мерзлоти. Явище це спостерігається переважно в південних районах нашої країни при нічних заморозках, що прохолоджують до негативної температури перезволожений зв'язковий грунт, позбавлений сніги і рослинності.

За ніч на поверхні такого оголеного грунту виростають стебельки і друзы кристалів льоду висотою 4-5 см, а іноді і до 10-12 см. Часто на верху кристалів льоду, що утворять щільний, як щітка, покров, виявляються шматочки грунту, камешки вагою до 100 г і корені 'растений [32]. Якщо лід , що утворився , розтопити, те утворюється іноді до 10 л води на кожному квадратному метрі поверхні грунту. Ріст крижаних кристалів удень, із потепленням, звичайно припиняється, але якщо протягом дня втрата тепла, викликана замерзанням поверхневого прошарку грунту, не восполняется, те внаслідок порушення гідравлічного зв'язку між підставою кристалів і водою, що харчує їх знизу, кристали на поверхні рости перестають, але вже усередині грунту починають утворюватися нові кристали і лінзи льоду. Тоді утвориться сезонна мерзлота, типова для більш північних районів. У умовах Крайньої Півночі і північного сходу СНГ, де протягом усього теплого періоду року не восполняется втрата тепла за зиму, з'являються багаторічні мерзлі грунти.

При цьому, як відзначає П. Ф. Швецов, на нижній межі діяльного, що сезонно-відтає прошарку можна виявити особливо потужні відкладення внутрйпочвенного льоду, тому що промерзання знизу йде дуже повільно. Льдовыделение рідко виявляється як у песчаных, так і в глинистих грунтах, очевидно, через деякі особливості форм зв'язку між їхніми частками і водою. Найбільшою мірою льдовыделение виявляється в пылеватых грунтах при близькому до поверхні рівні грунтових вод.

Для вибору мір боротьби зі шкідливою дією льдовыделения 5 грунтах на дорожній одяг, для рішення питання про прогноз влагонакопления в грунтах важливо З'ясувати фізичні причини і проаналізувати чинники, що впливають на льдовыделение і накопичення вологи зимой. Варто вважати недостатніми одні тільки спостереження за зовнішніми проявами природного процесу 'изменения- вологості, щільності, тривкості грунту в річному циклі його роботи. «Просте спостереження, говорить И. П. Павлов, не в змозі серед маси явищ, що існують у природі поруч і связанли один з одним, відрізняти істотне від випадкового, непрямого, воно дає лише можливість зібрати фактичний польовий матеріал, що пропонує нам різноманітна природа».

Для аналізу причин того або іншого явища потрібний ще лабораторний досвід і теоретичний аналіз, що, як зазначив Павлов, «. . . бере явища у свої руки, пускає в хід те одне, те інше і, таким чином, у штучних, спрощених комбінаціях визначає щиру/зв'язок між явищами». Теоретичний, фізико-математичний аналіз явища «вирішує» закономірності зміни вологості в грунтах виходячи з законів обшей фізики. Хоча специфіка фізико-математичного аналізу не дозволяє врахувати весь складний комплекс природного явища влагонакопления і тому врядли очікується від нього точних результатів, проте такий теоретичний аналіз дозволяє знайти фізичну суть явищ і дає уявлення про кількісній їхній стороні при 'изменении окремих чинників. Лабораторний метод дослідження метод ізоляції явища, винятки впливу окремих елементів погоди дозволяє розкласти складні явища на прості і 'известные, вивчити їх, із тим что--бы потім, виходячи з простих і відомих явищ, знайти пояснення явищ складних і невивчених.

Щоб відповісти на запитання про сутність явища зимового влагонакопления, необхідно роздивитися джерела надходження води земляна полотнина, фазове, стан води , що переміщається усередині грунту, природу сил, що змушують воду пересуватися в зону охолодження.