Выпучивание (вымораживание) твердых тел из рыхлых отложений

Пучение - процесс, связанный с образованием льда при замерзании содержащейся в породе воды, мигрирующей к фронту промерзания.

Определяется: составом пород и гидрогеологическими условиями.

Результат пучения: образование каменных полей, выпучивание и последующее обрушение свай, опор линий электропередачи.

В природных условиях происходит выпучивание (вымораживание камней) в сезонно-талом и сезонно мерзлом слое. Механизм выпучивания связан с тем, что фронт промерзания в породах с включением глыб, валунов и.т.д., неровный. За счет большей теплопроводности и малых потерь тепла на фазовые превращения воды нулевая изотерма под включениями скальных пород опускается быстрее. Под камнями создаются участки с повышенным отводом тепла и интенсивным сегрегационным льдовыделением.

Многолетний процесс выпучивания каменного материала, заключенного в элювиальных и элювиально делювиальных отложениях с дисперсным заполнителем, приводит к его концентрации на поверхности.

Механизм выпучения сваи:

1.Смерзание сваи с грунтом; увеличение объема грунта за счет промерзания; грунт тащит за собой сваю кверху, так как силы, возникающие при замерзании воды больше, чем силы трения грунта и сваи и вес сваи.

2. Под сваей образуется полость, которая заполняется водой или разжиженным грунтом.

3. При оттаивании свая частично оседает, но часть образовавшейся полости заполняется грунтом, так как сваю удерживает трение сваи о грунт.

Бугры пучения -процессы повышенного льдообразования в локальных участках на небольших глубинах от поверхности за счет миграции воды при промерзании к фронту промерзания. Особенно часто бугры пучения возникают под торфом, так как торфяники сильно обводнены. Бугры пучения достигают высоты 1,5-2 м.

Механизм образования бугров пучения:

1. Торф на суглинках. Торф – водонасыщенный, промерзает быстрее, чем суглинок.

2. Температура торфа много меньше 0° С, температура суглинков ~ 0° С. Происходит миграция воды к фронту промерзания. Образуется ледяная прослойка.

3. Ледяная прослойка приподнимает торф, результат – бугор пучения.

Наледи - излияния вод на поверхность с образованием ледяных полей.

Причины образования

1. Повышение гидродинамического напора в результате сезонного (зимнего) промерзания трактов, по которым движутся подземные или речные воды;

Полигонально-жильные структуры. Специфический тип морфологии рельефа, присущий зоне распространения многолетнемерзлых пород.

Механизм – морозобойное растрескивание. Морозная усадка. Образование трещин усадки. Первичные структуры; Вторичные структуры. Повторно-жильные льды.

Криогенные склоновые процессы.

«Каменные потоки» - курумы. Механизм:

1. Выпучивание материала;
2. Процесс криогенной десерпции.

Солифлюкция -пластично-вязкое или вязкое течение увлажненных грунтовых масс на склонах в слоях сезонного промерзания или сезонного оттаивания. Процесс протекает олько в глинистых разностях, при сильном увлажнении.

Термокарст -процесс неравномерного проседания почв и подстилающих горных пород вследствие вытаивания подземного льда; просадки земной поверхности, образующиеся при протаивании льдистых мёрзлых пород и вытаивании подземного льда. В результате образуются западины, провалы, аласы. Преимущественно распространен в области развития многолетнемёрзлых горных пород. Необходимым условием развития термокарста является наличие подземных льдов.

Термоабразия и термоэрозия.

Термоабразия активно проявляется на берегах арктических морей, термокарстовых озер и искусственных водохранилищ, сложенных льдистыми многолетнемерзлымн отложениями.

Термоэрозия - сочетание теплового и механического воздействия текущей воды на мёрзлые горные породы и лёд. Начальная стадия термоэрозии мёрзлых горных пород обычно предопределяется вытаиванием содержащихся в них ледяных жил, вследствие чего на дневной поверхности возникает полигональная сеть эрозионных канав.

Освоение территорий, приуроченных к распространению многолетнемерзлых пород, требует минимизации техногенного воздействия, которое приводит к интенсивности проявления геокриологических процессов.

Вопросы к лекции 6

1. Что такое многолетнемерзлые породы? Ареалы распространения. Типы многолетнемерзлых пород.
2. Чем определяется Зона сезонного промерзания, характерная для Средней полосы Россиии?
3. Что такое криогенные процессы? Определение.
4. Перечислите таксоны Классификации геокриологических процессов и сформулируйте основные признаки выделения таксонов.
5. Пучение. Определение. Механизм пучения. Природный (бугры пучения, пятна-медальоны) и инженерно-геологический (выпучивание сваи) процессы.
6. Наледи. Определение. Механизм образования наледи. Природный и инженерно-геологический процессы.
7. Полигонально-жильные структуры. Определение. Механизм образования. Первичные структуры. Повторно-жильные льды.
8. Курумы и солифлюкция. Механизм. Роль этих процессов при хозяйственном освоении территории.
9. Термокарст. Что это? Термокарст - инженерно-геологический процесс.
10. Термоабразия и термоэрозия. Что это. Какие инженерно- геологические процессы сопутствуют термоэрозии?

 

Лекция 7