Как холод превращает рыхлый грунт во временную опору
Перед проходкой вокруг будущей шахты или участка туннеля бурят скважины и опускают в них трубы. По замкнутому контуру циркулирует охлаждённый рассол — солевой раствор, который остаётся жидким при температуре ниже нуля. Он отбирает тепло у окружающей земли, и вода в порах между частицами постепенно замерзает.
Лёд связывает песок, глину или водонасыщенный грунт в сплошной замороженный массив. Он временно работает как прочная стенка: удерживает породу и мешает грунтовой воде проникать в выработку. Это особенно полезно там, где обычная опора не успела бы защитить проход от осыпания или притока воды.
Стену нужно нарастить до начала проходки
Замораживание не происходит мгновенно. Сначала вокруг каждой трубы появляется ледяной цилиндр; затем соседние цилиндры смыкаются, образуя непрерывную оболочку. Строители следят за температурой и состоянием грунта, чтобы понять, когда массив достаточно промёрз и можно начинать копать. Если между замороженными участками останутся незамкнутые промежутки, через них могут просачиваться вода и рыхлая порода.
Пока идёт проходка, охлаждение продолжают: тепло от окружающего грунта постепенно растапливало бы лёд. При этом замораживание должно быть достаточно равномерным — изменение температуры способно вызвать перемещения грунта, поэтому важно учитывать близость зданий, коммуникаций и других сооружений.
Опора исчезает после строительства
Замороженная стена — временная конструкция. Когда постоянную обделку туннеля или шахты уже можно использовать для удержания грунта, систему охлаждения отключают. Лёд постепенно тает, а вода возвращается в поры земли. Метод позволяет сначала создать опору там, где её трудно установить обычным способом, и лишь затем безопаснее вести проходку за этой временной ледяной границей.
