СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ВЕЧНОМЕРЗЛОГО ГРУНТА К РАЗРАБОТКЕ

Способ подготовки вечномерзлого грунта к разработке путем распределения воды по поверхности размораживаемого участка, согласно изобретению, после естественного оттаивания грунта на глубину 0,15-0,20 м оттаявший грунт удаляют, с образованием «корыта», а в него по поверхности размораживаемого участка пускают проточную воду из расчета протекания 5÷10 л/м2 поверхности в час. При этом подготовку вечномерзлого грунта осуществляют при температуре воздуха выше 0°С и температуре воды не ниже +1°С. Размораживание вечномерзлого грунта может реализовываться только в летний период при устойчивой температуре воздуха выше 0°С и при температуре воды не ниже +1°С. Эти условия связаны с тем, что при температуре воздуха 0°С и ниже вода может остыть до 0°С и растерять часть скрытой теплоты льдообразования, а минимально допустимая температура воды +1°С гарантирует, что вода обладает полным потенциалом скрытой теплоты льдообразования. Требование естественного оттаивания грунта на 0,15-0,20 м обусловлено необходимостью получения «корыта» после удаления этого слоя грунта бульдозерами для получения достаточного углубления над размораживаемым участком для пропуска по нему проточной воды. Распределение по участку проточной воды обеспечивает сначала ее охлаждение до 0°С с последующей постоянной отдачей мерзлому грунту протекающей водой части скрытой теплоты льдообразования. При этом, если объем протекающей воды будет меньше 5 л/час на один м2 поверхности, то из-за неоднородности потока воды над отдельными частями участка и существенному замедлению протекания воды вплоть до ее застоя, глубина размораживания грунта получается незначительной, что свидетельствует об исчерпании потенциала скрытой теплоты льдообразования медленно протекающей водой, а потому и снижению темпа размораживания грунта. При протекании воды в большем объеме чем 10 л/час на каждом 1 м2 поверхности участка, существенно снижается доля отдаваемой водой мерзлому грунту скрытой теплоты льдообразования, поэтому повышение расхода воды сверх указанного объема на участках небольшой длины не приводит к ускорению темпа размораживания грунта и является нецелесообразным. Способ подготовки вечномерзлого грунта к разработке осуществлялся следующим образом. Экспериментальная подготовка вечномерзлого грунта к разработке путем его размораживания была начата в первой половине июня 2010 года, приблизительно в 1100 км северо-восточнее Якутска в районе населенного пункта Усть-Нера. Естественное оттаивание вечномерзлого грунта (водонасыщенная смесь песка, гравия и крупнообломочных пород) к этому времени составило около 0,2 м. Оттаявший грунт был удален бульдозерами с последовательно расположенных трех участков- захваток размерами каждая 300×300 м, а в полученные углубления «корыта» по прорытой канаве от реки Нера была пущена по имеющемуся небольшому уклону самотеком проточная вода с температурой около +1 - +3°С при переменной среднесуточной температуре воздуха в пределах +5 - +10°С. По длине участков и в конце последнего участка после переполнения корыта протекшая по ним вода выливалась и по естественному уклону стекала в основном в реку Нера. Темп протекания воды в разных частях участков был различный, но в основном находился в пределах 5-10 л/час на 1 м2 поверхности. В результате применения этой технологии через 14 суток вечномерзлый грунт был разморожен на глубину 1,5 м с темпом примерно, 0,1 м/сутки в объеме 410 тысяч кубометров. Размораживание вечномерзлого грунта на такую глубину за это время произошло главным образом за счет скрытой теплоты льдообразования воды после ее охлаждения до 0°С и дальнейшего протекания над размораживаемым участком с отдачей значительной части этой теплоты грунту.