Вечная мерзлота: её строение, распространение и свойства

Вечная мерзлота – близкая к поверхности подземная зона с отрицательной температурой, сохраняющаяся в течении веков и тысячалетий. Мощность зоны от 1 до 100 метров.

Вечная мерзлота» (многолетняя криолитозона, многолетняя мерзлота) — часть криолитозоны, характеризующаяся отсутствием периодического протаивания. Распространение — север Аляски, Канады, Европы, Азии, острова Северного Ледовитого океана. Районы многолетней мерзлоты — верхняя часть земной коры, температура которой долгое время (от 2—3 лет до тысячелетий) не поднимается выше 0 °C. В зоне многолетней мерзлоты грунтовые воды находятся в виде льда, её глубина иногда превышает 1 000 метров.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято подразделять:

· кратковременномерзлые породы (часы, сутки),

· сезонномерзлые породы (месяцы),

· многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями могут быть промежуточные формы и взаимные переходы. Например, сезонномерзлая порода может не протаять в течение лета и просуществовать несколько лет. Такие формы мерзлой породы называются «перелетками».

65% территории России — районы многолетней мерзлоты. Наиболее широко она распространена в Восточной Сибири иЗабайкалье.

Учёт многолетней мерзлоты необходим при проведении строительных, геологоразведочных и других работ на Севере.

В районах вечной мерзлоты промерзший грунт никогда при современных климатических условиях не оттаивает.

В летнее время самые верхние горизонты вечномерзлой толщи оттаивают, зимой снова замерзают. Неоднократный переход воды из одного фазового состояния в другое сообщает неустойчивость, подвижность поверхностной толще. В результате возникают различные формы движения грунта и различные формы рельефа, свойственные только областям вечной мерзлоты. Слой сезонного промерзания и оттаивания, мощность которого изменяется от 1 до 4м, получил название деятельного слоя. Ниже его залегает собственно вечномерзлый слой. Слои отличаются друг от друга в летнее время, зимой они не имеют четко выраженной границы. Лед в мерзлом грунте присутствует в различных формах: в форме ледяного цемента (замерзшие поровые и капиллярные воды), ледяных включений и крупных ледяных тел — линз или жил. По условиям образования вечномерзлые грунты могут быть сингенетическими и эпигенетическими. Сингенетические мерзлые грунты образуются одновременно с осадконакоплением. Эпигенетическими мерзлыми грунтами называются такие отложения, которые промерзли уже после накопления.

48. Сезонная мерзлота и процесс пучения с ней связанный. Пучинистые грунты. Меры борьбы с пучением.

СЕЗОННАЯ МЕРЗЛОТА - мерзлота, возникающая в холодный период года (с длительностью существования менее года), в течение теплого периода грунты, или почва, оттаивают.Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению. Величина, которая показывает, насколько грунт склонен к пучению, - это степень морозной пучинистости, которая определяется как относительное изменение объема грунта при промерзании:

E = (H – h) / h,

Где E – степень пучинистости, H – высота мерзлого (вспучившегося) грунта, h – высота грунта до замерзания.

Степень пучинистости показывает, на какую величину изменяется объем грунта при промерзании. Пучинистыми называют грунты, у которых степень пучинистости больше 0,01, т.е. это такой грунт, который при промерзании на глубину 1 м увеличивается в объеме более чем на 1 см.

Пучение происходит из-за того, что содержащаяся в грунте влага замерзает, а, как известно, лед имеет меньшую плотность, нежели вода, и поэтому занимает больший объем. Увеличение объема воды при замерзании и приводит к пучению, поэтому какие грунты пучинистые, а какие нет, зависит от содержания в них воды: чем ее больше в грунте, тем сильнее он вспучивается. К пучинистым относятся все глинистые грунты: глины, суглинки и супеси. В отличие от песка, глина имеет много пор и хорошо удерживает в себе влагу, вода не просачивается между мельчайшими частицами глины и не уходит в более глубокие слои земли. Поэтому чем больше содержание глины, тем более пучинистым является грунт.

Пучинистость грунта определяется его составом, пористостью, а также уров­нем грунтовых вод. Так и глинистые грунты, мелкие и пылеватые пески от­носятся к пучинистым грунтам, а крупнозернистые песчаные и гравийные грун­ты - к непучинистым.

Все меры борьбы с пучением пород горных выработок могут быть подразделены на пять групп:

1) использование благоприятных горно-геологических и технических условий (проведение выработки вприсечку к выработанному пространству; проведение выработки позади очистного забоя; проведение выработки в обрушенных и уплотненных породах);

2) укрепление пород (применение анкерной крепи; полимерное упрочнение почвы и использование смол);

3) разгрузка породного массива (взрывощелевая разгрузка породного массива; управление устойчивостью горной выработки взрывной бутовой полосой; устройство разгрузочных щелей; разгрузка массивов горных пород с помощью выбуривания пласта; торпедирование пород кровли в выемочных выработках);

4) комбинированные способы (активная разгрузка с последующим упрочнением; взрывоукрепление; разгрузка пород почвы буровзрывным способом с последующим применением усиливающих крепей);

5) специальные методы борьбы.

Поиск по сайту: