
- •Лекция 2. Состав и строение мерзлых пород Особенности органо-минерального и химического состава мерзлых пород
- •Лекция 3. Криогенные геологические процессы и явления
- •Лекция 4. Текстурные особенности мерзлых пород
- •Классификация шлировых криогенных текстур (по е.А. Втюриной, б.И. Втюрину)
- •Лекция 5. Структурообразование в промерзающих и протаивающих породах
- •5.1. Структурные связи и типы контактов в мерзлых породах
- •6.1. Строение криолитозоны и пространственная изменчивость её мощности
- •6.1.1. Субаэральная криолитозона
- •6.1.2. Субмаринная криолитозона
- •6.1.3. Субгляциальная криолитозона
- •Лекция 7. Распространение основных типов сезонного оттаивания и промерзания пород
- •Лекция 8. Физические, механические, воднопрочностные и теплофизические свойства мерзлых грунтов
- •8.1. Физические свойства мерзлых грунтов
- •8.1.1. Льдистость грунтов
- •8.1.2. Определение количества незамерзшей воды и льдистости по физическим характеристикам
- •8.1.3. Влажность мерзлых грунтов
- •8.1.4. Засоленность грунтов
- •Определение сухого остатка водной вытяжки
- •8.1.5. Плотность скелета грунтов
- •Плотность различных горных пород γу, г/см3
- •8.1.6. Расчет физических характеристик грунта
- •Совмещенное определение основных физических характеристик
- •Объемная масса и влажность грунтов в некоторых районах рф
- •8.1.7. Расчетные физические характеристики Объемная масса скелета мерзлого грунта
- •8.1.8. Коэффициент пористости
- •Степень заполнения объема пор грунта льдом и незамерзшей водой
- •8.1.9. Относительная плотность мерзлых песчаных грунтов
- •8.1.10. Определение объемной массы несвязных грунтов при максимальной и минимальной плотности
- •Определение объемной массы скелета грунта в предельно рыхлом состоянии
- •Определение объемной массы скелета грунта при максимальной плотности
- •8.1.11. Определение объемной массы по объему вытесненной жидкости
- •Определение объемной массы по объему вытесненной жидкости
- •8.1.12. Определение пределов пластичности
- •Определение пределов пластичности
- •8.2. Механические свойства мерзлых грунтов
- •Нормативное сопротивление мерзлых грунтов нормальному давлению rh , кгс/см2
- •8.2.1. Сопротивление мерзлых грунтов сдвигу
- •Нормативные сопротивления мерзлых грунтов сдвигу по бетонным и деревянным поверхностям фундаментов, кгс/см2
- •Нормативное сопротивление сдвигу грунта по грунту, кгс/см2
- •Нормативное сопротивление сдвигу мерзлых засоленных грунтов по поверхностям смерзания с железобетонными фундаментами, в кгс/см2
- •8.3. Воднопрочностные свойства мерзлых пород
- •8.4. Теплофизические свойства
Классификация шлировых криогенных текстур (по е.А. Втюриной, б.И. Втюрину)
Тип (по расположению шлиров и характеру ледяного цемента) |
Подтип (по ориентировке шлиров льда) |
Вид (по интервалу между шлирами: редко слоистый и крупно-сетчатый (более 100 мм); средне-слоистый среднесетчатый (10-100 мм); частослоистый и мелкосетчатый (1-10 мм); микрослоистый и микросетчатый (менее 1мм)) |
Разновидность (по толщине ледяных шлиров: толсто-шлировая (более10 мм); среднешлировая (5-10 мм); тонкошлировая (1-5мм); микро-шлировая (менее 1 мм)) |
Слоистый |
Горизонтально-косо-, вертикально-слоистый |
Редко-, средне-, часто-, микро-слоистый |
Толсто-, средне-, тонко-, микрошлировая |
Сетчато-слоистый |
Средне-, часто-, микросетчато-слоистый |
||
Сетчатый |
Горизонтально-, косо-, вертикально-сетчатый, беспорядочно-сетчатый |
Крупно-, средне-, мелко-,микро-сетчатый |
|
Ячеистый |
------------ |
Крупно-, среднемелкоячеистый |
Льдообразование в грубообломочных нелитифицированных породах главным образом обусловлено замерзанием талых и дождевых вод, проникающих при инфильтрации и несущих с собой тонкодисперсный материал. Замерзание этой воды в грубообломочных породах с отрицательной температурой часто приводит к распучиванию обломков и формированию базального льда-цемента (гольцовый лед). При уменьшении глубины сезонного оттаивания такой лед иногда может захороняться многолетнемерзлой толще. На контактах отдельных глыб и обломков могут образоваться замкнутые воздушные пространства, в которых нарастает аблимационный лед.
Грубообломочный материал с дисперсным заполнителем чаще всего имеет массивную, корковую или сложную линзовидно-слоистую криогенную текстуру, в которой прослои льда изогнуты, не выдержаны по простиранию и часто наследуют форму обломков.
В неоднородных нелитифицированных породах происходит формирование унаследованных криогенных текстур в разрывах сплошности пород, трещинах и пустотах.
Различают криогенные текстуры сезонно-талого и сезонно-мерзлого слоев, которые существуют лишь в зимний период, и текстуры многолетнемерзлых пород. Главное значение в их формировании имеют температурный режим промерзания и химико-минеральный состав пород. Механизм текстурообразования в слоях сезонного промерзания и оттаивания в основном миграционно-сегрегационный.
Для пород сезонно-мерзлого слоя характерно двухчленное криогенное строение, обусловленное изменением режима промерзания пород с глубиной. В породах сезонно-талого слоя дополнительно выделяется ещё горизонт криогенных текстур, возникающий вследствие промерзания снизу, со стороны многолетнемерзлой толщи.
В верхней части многолетнемерзлых пород эпигенетические криогенные текстуры формировались при меньших градиентах температур и скоростях промерзания, чем в слое сезонного оттаивания. Небольшие скорости промерзания и градиенты температур приводят к формированию здесь меньших миграционных потоков влаги, но действующих большее время, вызывая при этом рост более мощных сегрегационных прослоев. В многолетнемерзлых породах ниже глубины нулевых годовых амплитуд развитие криогенного текстурообразования при эпигенетическом промерзании происходило при меньших градиентах температуры и скоростях промерзания. Формирование криогенных текстур прежде всего происходит в результате напорно-миграционного и инъекционного механизмов льдовыделения, которые отражаются как на виде текстуры (на размерах сегрегационных прослоев льда и частоте расположения), так и на их типе. Горизонтально-слоистая криогенная текстура, формирующаяся в условиях свободного подтока влаги, с ростом гидродинамического давления переходит в блоковую криогенную текстуру с вертикальными шлирами льда, ориентированными по направлению инъекций влаги.
Криогенные текстуры сингенетически промерзающих отложений образуются при одновременном (в геологическом смысле) промерзании и диагенетическом преобразовании свежеотложенных осадков в породу. Криогенное строение многолетнемерзлых пород при сингенетическом типе промерзания формируется за счет перехода в многолетнемерзлое состояние нижней части сезонно-талого слоя. Криогенные текстуры в нем формируются при промерзании снизу и гораздо реже (при высоких среднегодовых температурах) – при промерзании сверху.
Криогенное строение сингенетических пород существенно зависит от режима промерзания снизу и оттаивания сверху. Для пород с высокими значениями среднегодовых температур (т. е для южного типа сингенетически промерзающих отложений) характерно небольшое льдонакопление как за счет зимнего промерзания снизу, так и за счет летнего оттаивания сверху. Это связано в первую очередь с малыми градиентами температур в кровле многолетнемерзлых пород как в зимний, так и в летний периоды. Наоборот, в породах с низкой среднегодовой температурой (т. е. для северного типа сингенетически промерзающих отложений) характерна особенно большая льдистость многолетнемерзлых пород ниже слоя сезонного оттаивания.