Составитель: Н.В. Осинцева

Источники:Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во МГУ, 2002.- 682 с.

Емельянова Т.Я., Крамаренко В.В. Практикум по мерзлотоведению. Томск: Изд-во Томского политех. Ун-та, 2010.- 120 с.

Ипатов П.П., Строкова Л.А. Общая инженерная геология. Томск, изд-во ТПУ, 2012. – 365 с.

Многолетнемерзлые грунтыконспект лекций

Мерзлые грунты – любые горные породы,имеющие отрицательную или нулевуютемпературу, в которых хотя бы часть водыперешла в кристаллическое состояние.

Морозные грунты – горные породы,имеющие отрицательную температуру, но несодержащие льда.

Многолетнемерзлые грунты - горныепороды, находящиеся в мерзлом состоянииболее трех лет.

Виды многолетнемерзлых грунтов

O Твердомерзлые грунты - прочно сцементированыльдом, содержат малое количество талой воды.Температура ниже –0,3°С (пылеватые пески) - –1,5°С(глины).

O Пластично-мерзлые грунты - сцементированыльдом, но содержат значительное количество талойводы, благодаря чему сжимаются под нагрузкой.Температура от 0°С до температуры твердомерзлыхгрунтов.

O Сыпуче-мерзлые грунты – маловлажныенесцементированные песчаные и крупнообломочныегрунты.

Западная Гренландия. Космический

снимок NASA E0-1 29/08/2009

http://bigpicture.ru/?p=14343

Мерзлые суглинки с наклонными шлирами льда в керне инженерно-геологической скважины (Байдарацкая губа)

Рокос С.И., Длугач А.Г., Локтев А.С., Костин Д.А., Куликов С.Н. Многолетнемерзлыепороды шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условияраспространения и залегания // Инженерные изыскания. 2009. № 10. С. 38-41.

Криолитологический разрез обнажения Таб-Саля (низовья р. Енисей) с пластовой залежью инъекционного

льда (по данным на 01.08.1978)

Карпов Е.Г. О происхождении мощных пластовых подземных льдов в низовьях Енисея. Геология и геофизика, 1984, № 1, с. 118-122. http://www.evgengusev.narod.ru/enlit/karpov-1984.html

Классификация мерзлых грунтов по льдистости

ГОСТ 25100–95. «Грунты. Классификация»

Разновидность

грунтов

Льдистость за счет видимых ледяных

включений

Скальные и

полускальные

грунты

Дисперсные

грунты

Слабольдистый <0,01 <0,20

Льдистый 0,01–0,05 0,20–0,40

Сильнольдистый >0,05 0,40–0,60

Очень

сильнольдистый

– 0,60–0,90

Строение многолетней мерзлоты Западно-Сибирской равнины

Географическое Распространение многолетней мерзлоты

Многолетняя криолитозона/Большая советская энциклопедия. [Электронный ресурс]. Режим доступа http://dic.academic.ru/. Дата обращения 25.02.2014 г.

Площадь распространения многолетнемерзлых пород в России составляет около 60% (примерно 10 млн. км2)

Карта многолетней мерзлоты. 1: 30 000 000 // Экологический атлас России, 2007

Зоны распространения многолетней мерзлоты

O Редкоостровное – отдельные разобщенные участки мерзлых пород занимают до 25% территории района

O Массивно-островное – 25–75% территории с мерзлыми породами

O Прерывистое – 75–95% территории с мерзлыми породами

O Сплошное – 95–100% с мерзлыми породами.

Соотношение распространения многолетнемерзлых и талых пород в Южной (а,б,в) и Северной (г) геокриологических зонах(Ершов Э.Д., 2002)

Распространение многолетнемерзлых пород (мерзлые толщи заштрихованы): а – редкоостровное, б –массивноостровное, в – прерывистое, г - сплошное

Площадь распространения многолетнемерзлых пород в России составляет около 60% (примерно 10 млн. км2)

Карта многолетней мерзлоты. 1: 30 000 000 // Экологический атлас России, 2007

Температура многолетнемерзлых пород

O Температура многолетнемерзлых породизменяется от -19°С до долей градусаниже нуля.

O Колебания температурымноголетнемерзлой толщи происходятдо глубины 15-30 м.

O Нижняя граница колебаний температурназывается подошвой слоя годовыхколебаний температуры.

Характерные графики изменений температуры в скважинах, вскрывших многолетнемерзлые породы (на примере районов Варандейскогопобережья Байдарацкойгубы)

Рокос С.И., Длугач А.Г., Локтев А.С., Костин Д.А., Куликов С.Н. Многолетнемерзлые породы шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условия распространения и залегания // Инженерные изыскания. 2009. № 10. С. 38-41.

Особенности физико-механических свойств мерзлых грунтов

монолитность ;

высокая суммарная влажность;

малая плотность частиц грунта;

низкая водопроницаемость;

высокая прочность;

релаксация (ослабление плотности) под нагрузкой;

зависимость свойств грунта от температуры;

наличие криогенной текстуры и криогеннойструктуры

Виды криогенной текстурыНаложенная Формируется чаще в

дисперсных горных породах

Возникает в однородных горных породах под влиянием процессов промерзания

Бывает трех типов:

1. Массивная

2. Слоистая

3. Сетчатая

Унаследованная Формируется чаще в

скальных горных породах

Связана с особенностями первичного сложения грунтов до промерзания

Бывает пяти типов:

1. Трещинная

2. Трещинно-жильная

3. Пластово-трещинная

4. Пластово-трещинно-поровая

5. Пластово-трещинно-карстовая

Твердомерзлый песок с массивной криотекстурой и прослоем сегрегационного льда

(Варандейское побережье, восточная часть Баренцева моря)

Керн из толщи мерзлых песков (в районе варандейского побережья). В твердомерзлом песке с массивной криотекстурой по наклонному прослою

оторфованного суглинка наблюдается выдерение сегрегационного молочно-белого льда.

1 – мерзлый песок, 2 – сегрегационный лед в виде линзы, 3 – оторфованныйсуглинистый прослой, 4- гнездо торфа

Рокос С.И., Длугач А.Г., Локтев А.С., Костин Д.А., Куликов С.Н. Многолетнемерзлые породы шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условия распространения и залегания // Инженерные изыскания. 2009. № 10. С. 38-41.

Слоистая (шлировая) криотекстурасинкриогенных пород ледового комплекса

(Центральная Якутия, долина р. Лены)

Конченко Л.А. Аппроксимация показателей льдистости и влажности многолетнемерзлых пород с использованием модели

регрессии// Криосфера Земли. – 2007. – Т.XI. – №2. – С. 40–48.

Крупносетчатая криогенная текстура многолетнемерзлых горных пород

http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000056/st017.shtml

Классификация криогенных текстур в многолетнемерзлых скальных породах (по А.А. Каган, Н.Ф. Кривоноговой, 1978)

Название криогенных

текстур

Описание криогенных текстур Основные типы пород, для которых

характерна криотекстура

Трещинная Лед по трещинам в виде пленок, корок

по стенам или цемента и шлиров в

заполнителе трещин

Магматические – граниты, диабазы,

андезиты, базальты

Трещинно-жильная Лед заполняет всю площадь сечения,

образуя прожилки

Метаморфические – роговики, кварциты,

кристаллические сланцы, гипсы

Пластово-трещинная Ледяные жилки по трещинам

напластования создают основной

облик криотекстуры, льдосодержание

трещин других систем имеет

подчиненное значение

Осадочные – доломиты, известняки,

мергели, алевролиты

Пластово-трещинно-

поровая

Ледяные жилки по трещинам

напластования и лед-цемент в порах

породы, льдосодержание трещин

других систем имеет подчиненное

значение

Осадочные – песчаники, глинистые

сланцы, мергели

Пластово-трещинно-

карстовая

Ледяные жилки по трещинам

напластования и пустотам

выщелачивания и растворения

создают основной облик

криотекстуры, льдосодержание

трещин других систем имеет

подчиненное значение

Осадочные – известняки, доломиты

(карстующиеся), гипсы, каменная соль

Трещинно-жильный лед

Курдяков В.С. Полигонально-жильный лед

в бассейне р. Амгуэмы(северная часть Чукотского полуострова) // Подземный

лед. Выпуск I. М.: Изд-во МГУ. 1965. С. 87-103.

Ледяная жила на высокой пойме в среднем течении р. Амгуэма

Пластово-трещинно-карстовый лед

Ледяная жила в пещере Высоцкого. Фото И. Афанасьевой // Малков В.Н. и др. Карст и пещеры Пинежья. М.: Ассоциация «ЭКОСТ», 2001. – 208 с. http://www.nordspeleo.ru/cca/kipp/index.htm

Пластовый лед

Ефремов Ю.К. Природа моей страны. Электронная версия. http://yuri-efremov.ru/main/works/priroda-moej-strany/

Криогенная структура мерзлых грунтов

Проявляется в изменении структуры органо-минерального скелета горных пород в процессеих замерзания и оттаивания.

При быстром промерзании происходитдробление минеральных отдельностей иповышение дисперсности частиц.

При медленном промерзании происходитуплотнение минерального скелета ивозрастание прочности породы.

При оттаивании происходит разупрочнениепород.

Специальные свойства мерзлых грунтов

суммарная влажность (отношение массы всех видов воды,

содержащейся в мерзлом грунте, к массе сухого грунта,

доли единицы);

суммарная льдистость (отношение объема льда,

содержащегося в мерзлом грунте, к объему мерзлого

грунта, доли единицы);

степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и

жидкой водой;

плотность скелета мерзлого грунта;

величина относительного сжатия мерзлого грунта при

переходе его в оттаявшее состояние (отношение изменения

толщины слоя грунта при оттаивании к первоначальной

толщине);

Специальные свойства мерзлых грунтов

величина сил сцепления мерзлого грунта;

коэффициент теплопроводности (количество теплоты,

проходящей через образец материала толщиной 1 м,

площадью 1 м2, за единицу времени (секунду) при

единичном температурном градиенте Вт/(м×°С),

ккал/(м×ч×°С));

объемная теплоемкость (отношение теплоёмкости

образца вещества к его объему, Вт∙ч/(м3×° С));

степень засоленности (количество воднорастворимых

солей, % от массы сухого грунта).