Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

ется сверху вниз от 4 до 13 см, расстояние меж-

ду ними 6-7 см.

В интервалах глубин 4,0-4,1 м, 6,2-6,6 м и 9,0-

9,3 м встречены прослои ледогрунта, представ-

ленные льдом с прослоями глины.

В 60 м к юго-востоку на склоне этого бугра,

имеющем вид плоской террасы, бурение пока-

зало несколько иное строение разреза. Мощ-

ность торфа здесь достигала 1,4 м, что, скорее

всего, свидетельствует о сносе торфа с верши-

ны в краевые части бугра. Льдистость торфа в

этой части бугра оказалась более высокой, чем

в вершинной. Лёд в виде гнезд располагался во-

круг древесных остатков; кроме того, в придон-

ной части был вскрыт слой льда мощностью 12

см (рис. 3).

Слой льда мощностью 60 см встречен и на

контакте торфа с подстилающей его глиной.

Криогенное строение глины отличалось пре-

обладанием сетчатой и неполносетчатой крио-

текстур в отличие от глины в вершинной части

бугра, для которой были характерны слоистая

и шлировая криотекстуры. Размер слоев льда

варьировал от 0,5 до 5 см, размер сетки – от 2

до 10-12 см, при этом с увеличением мощно-

сти слоев льда отмечалось увеличение размера

сетки.

Льдистость глины с сетчатой криотекстурой

без учета слоев льда не превышала 40%. С уче-

том шлиров льда суммарная объемная льди-

стость глины достигает 60-70%.

В интервале глубин 6,0-8,3 м встречена тол-

стошлировая криотекстура, представленная

шлирами льда мощностью 10-12 см, разделен-

ными прослоями грунта такой же мощности.

Здесь также встречен горизонт ледогрунта мощ-

ностью 17 см. Льдистость глины в этом интерва-

ле возрастает до 80%.

Здесь же на первой террасе Оби, вблизи пос.

Азовы в разрезе бугра пучения высотой 7 м, диа-

метром 100 м сверху-вниз вскрывается: торф

тёмно-коричневый, талый до глубины 0,38 м,

ниже – многолетнемёрзлые породы. Торф с

массивной криогенной текстурой и незначи-

тельным льдосодержанием подстилается суг-

линком коричневато-серым, с ячеистой крио-

текстурой, объёмная льдистость которого дос-

тигает 25% и глиной светло-серой, средней, с

микролинзовидной криогенной текстурой и

высокой льдистостью – до 60%, Ниже в разрезе

отмечается погребенный слой торфа черного,

хорошо разложившегося, объёмная льдистость

которого невелика – 15-20%. Торф подстилает-

ся суглинком темно-коричневым, сильно отор-

фованный, объемной льдистостью 20-25%. В

основании разреза глина светло-серая, тяжелая,

криотекстура средне- и редкослоистая, толщи-

на ледяных шлиров до 10-13 см, расстояние ме-

жду шлирами изменяется от 4-5 см до 11-13 см.

Сверху относительно мощный слой торфа

темно-коричневого мерзлого с глубины 0,25 м,

в целом массивной криотекстуры, с гнездами и

прослоями льда. Ниже скважиной вскрыт слой

чистого, крупнокристаллического льда мощно-

стью 0,6 м, размер кристаллов достигает 3 см в

поперечнике. Лёд располагается на контакте

вышеописанного торфа и глины светло-серой с

сетчатой криотекстурой. Размер ячеек возраста-

ет книзу от 1,5-2 см до 5-8, реже 10-12 см. Раз-

мер шлиров льда также увеличивается книзу от

2-3 до 5-7 см. Внутри ячеек встречаются много-

численные шлиры и линзочки льда толщиной

0,3-0,5 см. Льдистость повсеместно по слою

около 50-60% [2].

Бугры пучения (предположительно сегрега-

ционные) в парагенезе с повторно-жильными

льдами изучались В.Ф. Болиховским (1987) в

верховьях бассейна р. Сабъяха на северо-вос-

точном склоне возвышенности Хой (Манор-

ский участок).

Обнаженный бугор пучения высотой 5 м

располагается в термокарстовой котловине –

хасырее, на перемычке между двумя остаточ-

ными озерами. Грунты, слагающие бугор пуче-

ния, рассечены повторно-жильными льдами.

Корни ледяных жил достигают уровня озерных

вод или проникают несколько ниже его. Наи-

более широкие жилы (до 0,6 м) отмечены у по-

верхности центральной части бугра пучения и

на его периферии, в промежутке между ними

ширина повторно-жильных льдов в 2-3 раза

меньше (рис. 4).

Второй бугор пучения находится в заболо-

ченной термокарстовой котловине. Его относи-

тельная высота 7-8 м, форма в плане эллипсо-

видная. Наблюдаются как плавные, так и весь-

ма крутые сопряжения торфяного покрова бу-

гра пучения и заторфованного днища хасырея.

Бурение показало, что тело бугра пучения со-

стоит из ледяных и торфяных прослоев, которые

чередуются следующим образом: 0,0-0,5 м –

торф (сезонноталый слой); 0,5-3,4 м – лед; 3,4-

3,8 м – торф; 3,8-4,8 м – лед; 4,8-5 м – торф; 5-

7,5 м – лед; 7,5-8 м – торф. В интервале глубин

8-9 м – суглинок серый с небольшими прослоя-

ми песка и растительного детрита, находящийся

в многолетнемерзлом состоянии. Торф средне-

разложившийся, высокольдистый со слоисто-

120

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 120

сетчатой (реже линзовидной и атакситовой)

криотекстурами.

Лед в промежутке между торфяными просло-

ями прозрачный, содержит небольшое количе-

ство газовых пузырьков. Общая мощность тор-

фяных прослоев в данном бугре пучения 1,6 м, а

чисто ледяных – 6,4 м. Учитывая, что ниже се-

зонно-талого слоя торфяные прослои находятся

в многолетнемерзлом состоянии и распучены

льдом, суммарная мощность этого торфа в та-

лом виде должна быть меньше 1,6 м (Болихов-

ский, 1987).

Расслоенность торфом ледяной линзы второ-

го бугра пучения и малая прочность полуметро-

вого слоя торфа над первым сверху пластом

льда не позволяют, по мнению В.Ф. Болихов-

ского (1987), предполагать инъекционный ме-

ханизм льдообразования для объяснения про-

исхождения данного бугра пучения, а считать

его скорее миграционным торфяным бугром.

В.И. Спесивцевым в Центральной Якутии

изучены миграционные бугры пучения с линза-

ми льда в озерных котловинах оз. Куба-Тюестэ-

эх (рис. 5), Бэре и др.

Мощность торфа в пределах бугров обычно

не превышает 3 м. Торф, как правило, подстила-

ется озерными суглинками, которые в свою

очередь перекрывают донные табериты.

В ядрах бугров пучения здесь отмечается вы-

сокая льдистость, а иногда даже линзы чистого

льда, мощностью около 1 м.

Многолетние бугры пучения в Южной Яку-

тии были исследованы Е.Н. Оспенниковым с

соавторами [9] в пределах болот Алдано-Тим-

птонского междуречья.

Один из бугров расположен вблизи оз. Аму-

тычи, на водоразделе рек Унгры и Алдакая, в

пределах торфяника, образовавшегося на месте

озера.

Разрез бугра пучения в днище долины р. Гор-

быллах представлен торфом мощностью 2,5 м,

мёрзлым с глубины 0,8 м, подстилаемым пере-

слаивающимися горизонтами супеси, суглинка

и песка. Верхний горизонт торфа имеет массив-

ную и микролинзовидно-слоистую криотексту-

ру, льдистость этого горизонта не превышает

20-30%. Ниже по разрезу криотекстура меняет-

ся на атакситовую, линзовидно-сетчатую и

крупношлировую, нередко косослоистую, что

отражает специфические условия промерзания

отложений в краевых частях болотных масси-

вов; льдистость здесь возрастает до 70-95% (рис.

6). Такое распределение льдистости торфа отме-

чено и по другим скважинам, пробуренным в

болотах такого типа (более 300 определений).

На контакте торфа и минерального грунта от-

мечены прослои чистого льда мощностью от 40

до 130 см (рис. 4), скорее всего, представляю-

щие ледяное ядро бугра. С глубины 4,5 м льди-

стость резко снижается до 10-20%, криотексту-

ра, в основном, гнездовидная, массивная, круп-

ные шлиры и включения льда встречены на глу-

бине 5,3-5,5 м и 6,6-7,2 м.

Бугры пучения с линзами льда были исследо-

ваны Ю.С. Прозоровым [10] в пределах Амуро-

Амгуньской и Удыль-Кизинской низменностей.

Криогенное строение описано для нескольких

бугров пучения в Амуро-Амгуньской низменно-

сти.

Высота бугров 40-50 см, длина 4-6 м, ширина

2-3 м. Бурение и раскопки показали, что бугры

образованы глыбами льда с торфом. Так, напри-

мер, в строении одного из исследованных буг-

ров пучения сверху-вниз вскрывались:

•

0-25 см – торф относительно сухой, слабо

разложившийся;

•

25-49 см – торф сфагновый слаборазложив-

шийся с большим количеством кристаллов

121

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 4. Разрез предположительно

сегрегационного бугра пучения в верховьях

р. Сабъяха, Центральный Ямал

(по В.Ф. Болиховскому, 1987): 1 – песок

мелкозер-нистый с линзами и прослоями

аллохтон-ного торфа; 2 – суглинки и глины; 3 –

оторфованный сугли-нок; 4 – линзы и прослои

торфа; 5 – пластовый лед; 6 – повторно-

жильный лед; 7 – граница многолетнемёрзлых

пород; 8 – скважина

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 121

льда, книзу количество кристаллов увели-

чивается;

•

49-105 см – чистые кристаллы льда;

•

105-123 см – лёд с торфом;

•

123-180 см и ниже – торф слаборазложив-

шийся осоково-сфагновый, талый.

Таким образом, мощность мерзлой толщи в

пределах бугра не превышала 1 м. В межбугро-

вом понижении мощность мерзлых пород со-

ставила 10 см. Однако на отдельных участках

наблюдалось смыкание сезонно-промерзающих

мерзлых толщ и перелетков с многолетнемёрз-

лыми породами и мощность мерзлой толщи

превышает 4 м. По данным Ю.С. Прозорова от-

ложения, слагающие бугры пучения Амуро-Ам-

гуньской низменности, характеризуются высо-

кой льдистостью.

Исследованиями А.П. Горбунова [5, 6] пока-

зано, что в высокогорье внутреннего Тянь-Ша-

ня миграционные бугры с линзами льда пуче-

ния развиваются в основном на горизонталь-

ных или пологих участках. Особенно благопри-

ятствует этому близкое залегание коренных по-

род, которые служат водоупором. В некоторых

буграх описан ледяной свод, расположенный

под осоково-кобрезиевой дерниной, на глуби-

не 40-80 см. У одного из таких бугров в долине

Кумтор мощность ледяного свода оказалась

около 40 см.

В некоторых буграх ледяная линза покоится

непосредственно на мерзлом грунте. Иногда

она бывает покрыта сверху мёрзлым торфом

мощностью до 20-30 см. Но большей частью

лёд обнаруживается сразу же под оттаявшим

летом грунтом. Обычно толщина ледяных линз

не более 50 см. В ядрах некоторых пальза

А.П. Горбуновым отмечены звездообразные

ветвящиеся ледяные штоки (рис. 7), при этом

общий объем льда может достигать нескольких

кубических метров.

122

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 5. Разрез миграционного бугра пучения с линзой льда на пойме оз. Куба-Тюестээх в

Центральной Якутии (по В.П. Мельникову, В.И. Спесивцеву, 2000). 1 – торф светло-коричневый,

слабо разложившийся, очень льдистый; 2 – торф тёмно-коричневый, хорошо разложившийся,

льдистый; 3 – изгиб торфяных слоёв в апикальной части бугра; 4 – лёд, включающий до 5% торфа;

5– чистый лед; 6 – кустарничковая растительность (багульник, голубика). Абсолютный возраст

торфа в основании бугра на глубинах: 3 м – 9500 ± 200 лет (обр. № 207, ИМ СО АН, оз. Куба-

Тюестээх); 3 м – 8250 ± 100 лет (обр. № 365, «сухая» котловина в 1 км восточнее оз. Куба-

Тюестээхт); 3,4 м – 8835 ± 250 лет (котловина оз. Бэрэ); 4,7 м – 9530 ± 100 лет (обр. № 364, ИМ СО

АН, «сухая» озерная котловина в 5 км севернее оз. Куба-Тюестээх)

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 122

Р. Браун [13] описал пальза в Северном Он-

тарио в 50 км к западу от залива Джеймса

(58

20’ с.ш., 134

в.д.). Там Р. Браун описал 0,5-

метровые растущие пальза, покрытые мхами в

пределах заболоченных торфяников поросших

осоками.

Они небольшие правильной слабовыпуклой

формы и находятся на начальной стадии разви-

тия. Их размеры, в основном, составляют около

1 кв.м. Размеры наибольшего из бугров 9 м × 4

м. Мощность торфа по данным бурения пальза

составила 1,5 м, торф подстилается серым опес-

чаненным суглинком, который залегает до глу-

бины 2,5 м.

Многолетнемерзлое ядро имеет мощность

1,2 м, включая линзу льда. Мощность этой лин-

зы составляет 0,9 м в центре пальза и уменьша-

ется до 0,2 м к его краю, т.е. к границе обвод-

ненного понижения. В понижениях многолет-

немёрзлые породы отсутствуют.

Ледяная линза, несомненно, что формирова-

лась при промерзании в условиях открытой си-

стемы, так как многолетнемёрзлые породы в

межбугровых понижениях отсутствуют.

Дж. Браун с соавторами [12] исследовали буг-

ры пучения в нижней части склонов западной

экспозиции г. Сукакпак на Аляске, вблизи се-

верного предела зоны прерывистого распро-

странения многолетнемёрзлых пород. Высота

бугров составляет около 1 м, средний размер

бугров 4,8 × 7,2 м.

Большая часть изученных бугров – типичные

пальза, но, некоторые бугры, скорее всего, име-

ют инъекционно-сегрегационное происхожде-

ние, т.к. в их разрезе встречены линзы чистого

льда. Бурение одного из бугров показало при-

сутствие незамерзшей воды под высоким давле-

нием, зажатой между линзой льда и мёрзлым

грунтом. Дж. Браун с соавторами полагают, что

эти бугры пучения сформировались в результа-

те промерзания увлажненных несквозных тали-

ков в условиях закрытой системы. Таким обра-

зом, по некоторым признакам – морфология,

размер, многолетний стабильный рост – бугры

пучения в районе г. Сукакпак имеют несколько

общих черт с пальза на классических торфяных

массивах. Однако, бугры, ядра которых сложе-

ны линзами чистого льда, могли образоваться в

результате промерзания водонасыщенного

грунта в условиях закрытой системы [12].

Характеристика криогенного строения буг-

ров пучения и их льдистость имеют прямое

практическое значение для оценки свойств

грунтов, а также позволяют выявить генезис и

условия их формирования, особенно при ис-

следовании бугров в районах со сплошным

распространением многолетнемёрзлых пород,

поскольку здесь наряду с миграционными бу-

123

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 6. Разрез бугра пучения в днище долины р.

Горбыллах, Южная Якутия (по Е.Н. Оспенникову

и др., 1980). Состав отложений: 1 – торф, 2 –

супесь; 3 – суглинок; 4 – песок; 5 – дресва; 6 –

лёд. Криогенная текстура: 7 – массивная; 8 –

гнездовидная; 9 – линзовидно-слоистая; 10 –

линзовидно-сетчатая.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 123

грами распространены бугры смешанного ми-

грационно-инъекционного и инъекционного

генезиса.

Бугор пучения характеризуется наличием

льдонасыщенного ядра, которое может быть

приурочено как к торфу, так и к подстилающим

его минеральным грунтам. Нередко в разрезе

бугров пучения отмечалось, что значительная

масса льда формируется на контакте торфа и

подстилающего грунта. Общим для этого гори-

зонта при некоторых отличиях гранулометриче-

ского состава является очень высокое содержа-

ние льда, иногда превышающее объем вмещаю-

щего его грунта. Для льдистого ядра бугров пу-

чения характерны, в основном, слоистая

(шлировая), базально-параллелепипедальная и

атакситовая криотекстуры. В том случае, когда

прослои льда по мощности меньше грунтовых

прослоев, образуются разные типы слоистых

текстур, в обратном случае, когда льда больше,

чем грунта и разъединенные блоки грунта как

бы «плавают» во льду, текстура базально-парал-

лелепипедальная. Формирование высокольди-

стого ядра в буграх пучения обусловлено раз-

личными факторами. Большая часть льда в

льдонасыщенном ядре миграционных бугров

пучения формируется за счет внутригрунтовой

влаги окружающей территории. Размер бугра в

определенной степени зависит от ширины зо-

ны, откуда эта влага поступает.

Как отмечали Е.А. Втюрина и Б.И. Втюрин

[4] «наиболее благоприятна для формирования

толстых шлиров сегрегационного льда опти-

мальная скорость промерзания или интенсив-

ность охлаждения пород, при которой интен-

сивность кристаллизации слабо связанной воды

находится в равновесии с максимально возмож-

ной интенсивностью ее миграции к фронту

промерзания». Возможно, что оптимальные

скорости промерзания формируется не с по-

верхности, а с некоторой глубины.

Особо отметим, что даже в ядре растущих эм-

бриональных бугров мощность ледяных линз

варьирует от первых десятков сантиметров до

первых метров.

В разрезе молодого плавающего бугра на юге

Канады на низменности Гудзонова залива Р.

Браун [13] описал линзу чистого льда, мощно-

стью почти 1 м.

Это заставляет существенно пересмотреть

генетические определения льдообразования в

буграх такого типа, т.к. обычно принято появ-

ление такой линзы связывать с инъекцион-

ным или инъекционно-сегрегационным льдо-

образованием в условиях закрытой системы.

Находка Р. Брауна, на которую, к сожалению,

ни он сам, ни его последователи не обратили

должного внимания, может позволить внести

серьезные коррективы в сложившуюся пара-

дигму. Если такая линза в молодых буграх не

124

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 7. Форма и положение звездоподобного ледяного тела внутри выпуклого бугра пучения,

залегающего на торфянике во внутреннем Тянь-Шане (по А.П. Горбунову, 1967): 1 – торф; 2 –

поверхность мерзлого слоя; 3 – мёрзлый суглинок; 4 – мёрзлый песок; 5 – лёд

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 124

125

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

уникальна, и будут найдены аналогичные об-

разования, то можно говорить о том, что при

сегрегационном льдообразовании в течение

нескольких лет в ядрах пальза могут образо-

вываться линзы льда мощностью до метра.

Это может послужить хорошим обоснованием

и вообще генезиса пластовых ледяных зале-

жей сегрегационного типа, достигающих

мощности несколько десятков метров. Сейчас

думается, что это задача с хорошей перспек-

тивой.

Таким образом, в ядрах миграционных бугров

пучения типа пальза встречаются линзы льда

мощностью до 1-3 м. Эти линзы существенно

сказываются на инженерно-геологических ус-

ловиях массивов.

Работа выполнена при поддержке грантами

РФФИ 07-05-01100 и 08-05-01068.

ЛИТЕРАТУРА

1. Бобов Н.Г. Современное образование многолет-

немёрзлых бугров пучения на Лено-Вилюйском

междуречье // Известия АН СССР. Серия гео-

графическая. 1960, № 5, с. 64-68.

2. Васильчук Ю.К. Об особенностях формирова-

ния бугров пучения на севере Западной Сиби-

ри в голоцене // Природные условия Запад-

ной Сибири. М., Изд-во Моск. ун-та, 1983,

с. 88-103.

3. Васильчук Ю.К., Васильчук А.К., Буданцева

Н.А., Чижова Ю.Н. Выпуклые бугры пучения

многолетнемёрзлых торфяных массивов / Под

ред. действительного члена РАЕН, проф.

Ю.К. Васильчука. М., Изд-во Моск. ун-та,

2008, 571 с.

4. Втюрина Е.А., Втюрин Б.И. Льдообразование в

горных породах. М., Наука, 1970, 279 c.

5. Горбунов А.П. Вечная мерзлота Тянь-Шаня.

Фрунзе, Илим, 1967, 166 с.

6. Горбунов А.П. Мерзлотные явления Тянь-Шаня.

М., Гидрометеоиздат, 1970, 266 с.

7. Евсеев В.П. Закономерности распределения ми-

грационных бугров пучения в Европейской час-

ти СССР и Западной Сибири // Проблемы кри-

олитологии. 1976, № 5, с. 95-159.

8. Мельников В.П., Спесивцев В.И. Криогенные об-

разования в литосфере Земли (изобразительная

версия). Новосибирск, НИЦ ОИГГМ СО РАН,

Изд-во СО РАН, 2000, 343 с.

9. Оспенников Е.Н., Труш Н.И., Чижов А.Б., Чижо-

ва Н.И. Экзогенные геологические процессы и

явления. М., Изд-во Моск. ун-та, 1980, 227 с.

10. Прозоров Ю.С. Болота Нижнеамурских низ-

менностей / Ред. А.М. Ивлев. Новосибирск,

Наука, 1974, 210 с.

11. Associate Committee on Geotechnical Research,

Glossary of permafrost and related ground ice

terms. National Research Council of Canada,

Associate Committee on Geotechnical Research,

Technical Memorandum 142, 1988.

12. Brown J., Nelson F., Brockett B., Outcalt S.I.,

Everett K.R. Observations on ice-cored mounds at

Sukakpak Mountain, southcentral Brooks Range,

Alaska // Proceedings, Fourth International

Conference on Permafrost, vol. I: Washington,

D.C.: National Academy Press. 1983, р. 91-96.

13. Brown R.J.Е. Permafrost – distribution and rela-

tion to environmental factors in the Hudson Bay

Lowland analized // Proceedings of the

Symposium on the physical environment of the

Hudson Bay Lowland. 30-31 Marth 1973.

University of Guelph. Ontario. 1973, р. 35-68.

14. Calmels F. Gen_se et structure du perg_lisol. _tude

de formes p_riglaciaires de soul_vement au gel au

Nunavik (Qu_bec nordique), Canada // Th_se de

doctorat en cotutelle pr_sent_e _ la Facult_ des

_tudes sup_rieures de l’Universit_ Laval, Qu_bec

dans le cadre du programme de doctorat en sci-

ences geographiques pour l’obtention du grade de

Philosophiac Doctor (Ph.D). 2005, 169 p.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 125

126

часток распространения «ледового комплек-

са» на строящейся железной дороге Томмот –

Кердем чрезвычайно сложен по своим мерзлот-

но-грунтовым условиям, которые без натяжки

можно назвать экстремальными. Поэтому при-

обретаемый нами сейчас опыт проектирования и

строительства на «ледовом комплексе» надо рас-

сматривать и с точки зрения перспектив разви-

тия транспортной сети северо-востока России.

А сам этот участок – как опытный полигон для

выработки правильных подходов и оптимальных

проектных решений в ходе будущего строитель-

ства, как в данном регионе, так и вообще в сход-

ных условиях.

«Ледовый комплекс» Центральной Якутии –

определение, распространение.

Под «ледовым комплексом» мы понимаем

особый горизонт, насыщенный жилами льда, бо-

лее или менее единый и плащевидно залегаю-

щий на обширных участках, неоднородный по

возрасту, составу, генезису и мощности.

Эта специфическая геологическая толща рас-

пространена на огромной территории. Ее ореол

имеет форму гигантского «полумесяца», обра-

щенного выпуклостью на восток и повторяюще-

го большой дугообразный разворот долины р.

Лены в среднем течении. Расширение этого «по-

лумесяца» занимает всю центральную и восточ-

ную части Центрально-Якутской низменности, а

относительно узкие «рога» протягиваются дале-

ко на запад. Северный «рог» прослеживается по

долине р. Алдан до устья и далее вниз по долине

р. Лены вдоль подножия Верхоянского хребта до

створа устья р. Вилюй. Южный «рог» протягива-

ется по правобережью р. Лена через долины рек

Менда, Лютенга, Тарынг, Ботома и в междуречье

Ботома – Лена.

Здесь, почти на южном замыкании этого поля

и проложен рассматриваемый нами участок же-

лезной дороги.

«Ледовый комплекс» в полосе строительства

железной дороги Томмот-Кердем. Краткая инже-

нерно-геокриологическая характеристика.

«Ледовый комплекс» представляет собой доста-

точно однородную по литологическому составу

супесчано-суглинистую толщу, сильно насыщен-

ную льдами – как текстурообразующими, так и

компактными, в виде жил, линз и т.п. Мощность

этой толщи по имеющимся данным от 20-25 до 50

м. Грунты «ледового комплекса» на всю его мощ-

ность в основном являются сильнопросадочными

(III-IV категория) и текучими при оттаивании.

Характерной ландшафтной особенностью по-

ля распространения «ледового комплекса» явля-

ются чрезвычайно многочисленные аласы – тер-

мокарстовые озерно-болотные западины раз-

личных размеров – от нескольких десятков мет-

ров до первых километров в поперечнике.

Железная дорога Томмот–Якутск пересекает

поле распространения «ледового комплекса» на

его юго-западном замыкании, на протяжении

всего около 25 км.

Оценка условий строительства и назначение

исходных данных для проектирования земляно-

го полотна рассматриваемого участка железной

дороги должна в основном учитывать следующие

параметры:

1. максимально возможные осадки грунтов ос-

нования при оттаивании;

2. температуры грунтов основания («запасы хо-

лода»);

3. условия отвода воды от земляного полотна;

4. условия обеспечения строительства грунтовы-

ми материалами.

«ЛЕДОВЫЙ КОМПЛЕКС» ЦЕНТРАЛЬНОЙ

ЯКУТИИ – ПРОБЛЕМЫ

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ИНЖЕНЕРНО-

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Наумов М.С., Позин В.А., Королев А.А.

ОАО «Проекттрансстрой», Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 126

На рассматриваемом участке выявлены следу-

ющие значения этих параметров:

1. Грунты «ледового комплекса» относятся в

основном к III и IV категориям. Грунты I катего-

рии, практически, не встречены (кроме корен-

ных пород под покровными отложениями в дни-

щах долин Кирима, Тарынга, котловины

оз. Быльдана на глубинах более 20 м). Грунты II

категории встречены отдельными скважинами

также либо на значительной глубине (более 12-

15 м), либо в слое сезонного оттаивания, мощ-

ность которого в основном не превышает 1,5-2 м.

Максимальная льдистость связана со склона-

ми, минимальная – с аласными котловинами,

межкотловинными понижениями («перетока-

ми») и днищами малых долин.

2. Температуры грунтов на подошве годовых

колебаний температур также довольно тесно свя-

заны с ландшафтной принадлежностью. По име-

ющимся данным минимальные температуры –

до -4,5°С – связаны с межаласными водораз-

дельными поверхностями, а максимальные – до

-0,5°С – с днищами молодых аласов.

3. Условия водоотведения определяются укло-

нами поверхности. Максимальные уклоны свя-

заны со склонами межаласных понижений – до

7-10°, минимальные – до 2° – с межаласными во-

дораздельными поверхностями.

Таким образом, при оценке условий железно-

дорожного строительства на рассматриваемом

участке распространения «ледового комплекса»

необходимо учесть следующие основные поло-

жения:

•

строительство возможно только по I принци-

пу – с сохранением мерзлоты на все время

эксплуатации,

•

никакие смещения оси трассы, допустимые в

рамках принятого варианта, не позволят ей

выйти из поля распространения «ледового

комплекса»,

•

грунты «ледового комплекса» непригодны в

качестве строительного материала для соору-

жения земляного полотна.

Практика эксплуатации дорог на «ледовом

комплексе».

Прежде чем прогнозировать поведение земля-

ного полотна железной дороги на «ледовом ком-

плексе», полезно проанализировать состояние

уже имеющихся здесь дорог. Основные из них –

участки федеральной автодороги Якутск – Хан-

дыга – Магадан («Колыма») и участки федераль-

ной автомагистрали М-56 «Лена» (Невер –

Якутск). Имеются также грунтовые дороги меж-

ду населенными пунктами и различными сельхо-

зобъектами (пастбища, покосы, молочно-товар-

ные фермы и т.д.).

О характере автодороги «Колыма» на ледовом

комплексе говорит тот факт, что значительная ее

часть, от пос. Уолба до пос. Мегино–Алдан про-

тяженностью 58 км используется только в каче-

стве зимника.

Наиболее капитальное транспортное сооруже-

ние – федеральная автодорога «Лена» – эксплуа-

тируется около 70 лет. Все это время осуществля-

ется ее постоянное техническое обслуживание, в

том числе расчистка от снега. Кроме того, снег

постоянно укатывался в процессе эксплуатации.

Все это должно было привести к аградации мерз-

лоты под дорожным полотном и гарантировать

его устойчивость. Тем не менее, после одного

аномально дождливого весенне-летнего сезона

2006 г. автодорога на значительном протяжении

фактически вышла из строя из-за разжижения

грунтов дорожного полотна. Затем, после ано-

мально теплой зимы 2006-2007 гг., параллельно с

разрушением образовавшихся сезонных бугров

пучения, на этом участке произошла общая осад-

ка земляного полотна, вплоть до того, что места-

ми оно опустилось ниже дневной поверхности.

Это возможно только в том случае, если в про-

цесс оседания вовлечены грунты и земляного по-

лотна, и основания.

Деформации развиваются и на грунтовых доро-

гах, прежде всего там, где их пытались «улуч-

шить», прорезая склоны местных холмов, гряд и

т.п. Это происходит, главным образом, при вскры-

тии ледяных тел – жил, линз и т.п. Происходит

это и в случае снятия затенения, в том числе, уже

и по просеке строящейся железной дороги.

Объекты-аналоги – практика эксплуатации

железных дорог в инженерно-геокриологических

условиях, сходных с «ледовым комплексом».

«Ледовый комплекс» Центральной Якутии до-

статочно уникальное инженерно-геокриологи-

ческое явление. Тем не менее, в ходе транспорт-

ного строительства на севере и северо-востоке

России уже встречались и еще будут встречены

природные образования, сходные по геокриоло-

гическим условиям дорожного строительства.

Основной чертой сходства при этом является на-

личие мощной, более 10-12 м, толщи высоколь-

дистых грунтов, имеющей к тому же достаточно

широкое распространение. При этом, такие тол-

щи могут быть не только покровными (отложе-

ния заполярных приморских низменностей, ак-

кумулятивных террас крупных рек, ледниковых

и водноледниковых потоков и покровов и т.п.),

но и коренными. Прежде всего, это мощные

127

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 127

площадные и протяженные линейные коры вы-

ветривания, которые в мерзлом состоянии со-

храняют внешний облик коренной толщи, но

сцементированы только льдом.

Учитывая существование таких природных

объектов (районов, ландшафтов, урочищ и т.д.) в

регионах предстоящего транспортного строи-

тельства, мы и считаем необходимым рассматри-

вать «ледовый комплекс» Центральной Якутии в

качестве опытного полигона железнодорожного

строительства в экстремальных инженерно-гео-

криологических условиях.

В то же время, при разработке конструкций и

стабилизирующих мероприятий для земполот-

на железной дороги Томмот-Якутск целесооб-

разно учитывать уже имеющийся опыт желез-

нодорожного строительства в указанных выше

условиях.

Такова, например, железная дорога Салехард-

Игарка, проложенная в природных условиях,

сходных с «ледовым комплексом», опыт строи-

тельства которой выразительно обобщен в ее бы-

товом названии «мертвая дорога».

В 2001 г. были в основном завершены работы

по сооружению железнодорожной линии Чара-

Чина. Эта дорога проходит по территории с чрез-

вычайно сложными инженерно-геокриологиче-

скими условиями. Здесь, в частности, широко

распространены многолетнемерзлые льдистые

грунты с подземными льдами мощностью до 5-10

м. Сегодня эта линия, совсем недавно построен-

ная в сложнейших горно-геологических услови-

ях, уже разрушается под действием, в первую

очередь термокарстовых процессов.

Тындинское отделение Дальневосточной же-

лезной дороги, участок Тында-Маревая. Постро-

ен на вечной мерзлоте, в условиях выровненного

рельефа на мощной толще льдистых отложений,

просадочных при оттаивании, причем не только

покровных, но и упомянутых ранее площадных

кор выветривания. К настоящему времени на

многих осадочных местах возможности подня-

тия на балласт по ширине основной площадки

уже исчерпаны, откосы балластной призмы сли-

лись с откосами насыпи, а у ее подножия форми-

руются шлейфы балластного щебня.

Участок подъездного железнодорожного пути

от разъезда Улак (Тындинское отделение ДВЖД)

до Эльгинского месторождения углей.

В настоящее время участок не эксплуатирует-

ся, его обслуживание не осуществляется (совре-

менная «мертвая дорога»).

Грунтами основания пути служат льдистые

четвертичные образования различного генезиса

мощностью до нескольких метров. Их подстила-

ют главным образом не скальные коренные по-

роды, а развитые по ним площадные коры выве-

тривания.

Наблюдаются существенные проседания ос-

новной площадки насыпи. Прежде всего, они от-

мечаются на подходах к мостам. Их некомпенси-

рованная глубина составляет обычно 30-40 см,

но может достигать 70-100 см. Суммарно, вместе

с компенсирующими подсыпками балласта, про-

седания (за 7 лет) могут составлять 1,5 м и более

на протяжении от 100 до 150 м.

Кроме того, встречены участки проседания ос-

новной площадки на подходах к некоторым тру-

бам, а также и на рядовых участках насыпей, про-

ложенных по замаренным склонам. Здесь глубина

проседания составляет 30-50 см, а в единичных

случаях, вплоть до зависания рельсо-шпальной

решетки на протяжении нескольких метров. По-

мимо проседания насыпи на мощных высоколь-

дистых грунтах основания, в этих же условиях

идет и ее достаточно интенсивное разрушение за

счет растрескивания и оползания откосов.

Примеры длительно протекающих деформа-

ций земляного полотна известны и на железной

дороге Беркакит – Томмот, причем там, где она

около десяти лет функционирует в режиме вре-

менной и рабочей эксплуатации, с регулярно

осуществляемым уходом и ремонтами. Деформа-

ции происходят на одном из проблемных участ-

ков («карстовый», перегон между разъездами

Огоньор и Янги).

Здесь развиваются – просадки пути, провалы,

воронки, оползания откосов земполотна, размы-

вы кюветов, которые происходят, прежде всего,

за счет термосуффозионного вмывания оттаива-

ющего заполнителя карстовых воронок в трещи-

ны и поноры коренного массива. Пораженность

пути на отдельных интервалах этого участка со-

ставляет от 4 до 20%, а местами достигает 30%

протяженности пути. При этом максимальная

величина межремонтных просадок пути достига-

ет 15-25 см, а с учетом компенсационных подъе-

мов на балласт – до 1 метра.

Обеспеченность строительными материалами.

Как уже отмечалось выше, грунты «ледового

комплекса» полностью непригодны в качестве

материалов для строительства земляного полот-

на. Поэтому, все грунтовые материалы будут

браться только из карьеров, и дальность возки

грунта целиком определяется их расположением.

В то же время толщи, где могут быть разведаны

карьеры грунтов, отвечающих требованиям нор-

мативных документов, вскрываются либо за пре-

128

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 128

129

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

делами поля распространения «ледового комп-

лекса», либо в глубоких врезах пересекающих его

речных долин. Поэтому, дальность возки грунто-

вых материалов для строительства земляного по-

лотна на участке распространения «ледового

комплекса» значительно превышает этот показа-

тель на других участках строящейся железной до-

роги Томмот – Кердем. Это обстоятельство явля-

ется еще одним фактором, определяющим повы-

шенную сложность условий строительства на

данном участке, по сравнению с другими участ-

ками строящейся железной дороги Томмот –

Кердем. Минимальная дальность возки, вклю-

чая подъезд из карьера и возку по трассе, состав-

ляет 1 км, максимальная – 9 км.

Основной продуктивной толщей на грунтовые

материалы для рассматриваемого участка желез-

ной дороги служит ботомская свита среднего

кембрия. Это карбонатная толща, сложенная из-

вестняками и доломитами, преимущественно

плитчатыми и тонкоплитчатыми, а также мерге-

лями. Грунты толщи имеют низкие механиче-

ские характеристики, нестойки к выветриванию

и недостаточно морозостойки. Соответственно

они не пригодны для получения фракциониро-

ванного камня, необходимого для сооружения

охлаждающих конструкций.

Относительно низкое качество дорожно-стро-

ительных материалов является еще одним фак-

тором, дополнительно осложняющим условия

строительства железной дороги на участке рас-

пространения «ледового комплекса».

Выводы

Приведенные данные об условиях строительства

на рассматриваемом участке железной дороги

Томмот–Кердем, позволяют сделать определен-

ные выводы, применимые к другим объектам до-

рожного строительства в подобной мерзлотно-

грунтовой обстановке.

1. В сложившихся условиях, когда проектиров-

щики и строители чрезвычайно ограничены в

сроках и средствах для завершения пускового

комплекса Томмот–Кердем, практически не-

возможно разработать и реализовать проекты

бездеформационного, «вечного» железнодо-

рожного пути на «ледовом комплексе». Такая

задача требует, помимо всего прочего, доста-

точно длительного времени на практическую

проверку любого из возможных вариантов

конструктивных решений.

2. В связи с этим, здесь целесообразно приме-

нить опыт скоростного преодоления барьер-

ных мест, широко и достаточно успешно при-

менявшийся при строительстве БАМа. Самый

яркий пример применения этого метода – Се-

веро-Муйский тоннель. В результате его ис-

пользования сквозное движение на этом уча-

стке было открыто в 1984 году – почти на 20

лет раньше завершения строительства самого

Северо-Муйского тоннеля, рабочее движение

по которому было открыто в 2003 году.

3. В этом случае земляное полотно на рассматри-

ваемом участке может проектироваться как

временное, с соответствующим снижением

уровня требований к качеству. На следующем

этапе строительства, с использованием вре-

менного грузового движения по железной до-

роге, осуществляется строительство постоян-

ного варианта. Такой подход открывает целый

ряд возможностей:

•

появляется время для теоретической и экспе-

риментальной разработки проектов постоян-

ного пути;

•

сам временный путь выступает в роли натур-

ной модели, позволяющей находить оптималь-

ные варианты проектов для постоянного пути;

•

грузовое движение по временному пути поз-

волит эффективнее решать задачи обеспече-

ния строительства дорожно-строительными

материалами необходимого качества.

4. В данном случае постоянный вариант желез-

ной дороги может быть решен, например, в

виде вторых путей.

5. Постоянный вариант пути железной дороги на

рассматриваемом участке следует проектиро-

вать с учетом того, что:

•

решения, дешевые в строительстве будут до-

рогими в эксплуатации;

•

любые конструкции земляного полотна, эф-

фективные с точки зрения сохранения вечной

мерзлоты, потребуют определенного обслу-

живания в ходе эксплуатации.

6. В будущем при проектировании дорог в Цент-

ральной Якутии целесообразно обходить уча-

стки распространения «ледового комплекса»

даже ценой существенного удлинения этих ма-

гистралей.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:41 Page 129