Методические рекомендации по применению металлических труб большого диаметра в условиях наледеобразования и многолетнемерзлых грунтов (для опытно-экспериментального строительства)

     2.2. Особенности термомеханического взаимодействия водопропускных труб и грунтов насыпи

2.2.1. Конструирование и расчет конструктивных параметров пропусков (прежде всего водопропусков) в насыпях следует производить на основе расчета напряженно-деформированного состояния пропускных труб, что позволяет подойти к назначению толщины стенки труб и выбору конструкции фундаментов трубы. Не менее важна и связанная с этой проблемой задача расчета напряженно-деформированного состояния грунтов, взаимодействующих с пропускными трубами, т.к. в окрестностях пропусков часты разрушения насыпей.

2.2.2.В районах вечной мерзлоты и наледных процессов основными причинами возникновения недопустимых деформаций водопропускных труб и разрушения насыпей являются:

- забитость труб наледным льдом на наледных участках и, как следствие, недопустимое повышение уровня воды в паводок, приводящее к разрушению насыпи над трубами вследствие фильтрации паводковой воды через тело насыпи в ее верхней, наиболее водопроницаемой части;

- возникновение наледей на участках водотока, где их не было до строительства насыпи, в связи с изменившимися после строительства гидрологическими условиями (когда насыпь начинает работать как плотина, особенно, после того как в ней сформируется мерзлое ядро) и развитием паводковых фильтрационно-эрозионных процессов (см. выше);

- замерзание и дальнейшее сильное понижение температуры грунта вокруг трубы зимой, приводящее к температурному растрескиванию грунта насыпи, образованию над трубой вертикальной сквозной трещины поперек дороги и тела насыпи и дальнейшему размыву по этой трещине паводковыми водами;

- замерзание и пучение грунта вокруг трубы в осенне-зимний период в связи с ее избыточным охлаждением и возникновение давления пучения как в связи с криогенной миграцией поровой влаги, так и в связи с возможностью образования при определенных условиях замкнутых, временно еще незамерзших, объемов грунта внутри насыпи;

- давление оттаявшего грунта насыпи на трубу в связи с избыточным отеплением изнутри трубы летом;

- пучение фундамента трубы зимой;

- осадка оттаивания грунтов под фундаментом трубы летом;

- вдольтрассовая эрозия насыпи паводковыми водами за счет появления повышенных скоростей течения в связи с перегораживанием водотока насыпью;

- волновое воздействие паводковых вод, если залитое ими пространство оказывается достаточно большим, что характерно для равнинных участков рек.

Основой прогнозирования перечисленных выше явлений является прогноз температурных полей в окрестности водопропусков, расчет оттаявших-промерзающих зон внутри насыпи, что предшествует расчетам напряженно-деформированного поля в окружающих грунтах насыпи и основания.