4. Пучение промерзающих и оттаивающих дисперсных пород (д.П.)

Пучение (неравномерное увеличение объема грунта) обычно связано с промерзанием, реже с оттаиванием Д.П. в естественных условиях. Подобное явление происходит за счет уве­личения объема воды в породе на 9 % при ее кристаллизации. Этому способствуют объемы воды, мигрирующие из талых пород к промерзающим.

Увеличение объема грунта приводит к вспучиванию его по­верхности при промерзании с последующим оседанием в период оттаивания сезонномерзлого слоя (СМС) и сезонноталого слоя (СТС). Эти постоянные пульсации поверхности почвы называют - гидротермическим движением земной поверхности, или пучением.

Локальные особенности состава, строения и свойств горных пород, а также местные условия их про­мерзания обуславливают крайне неравномерное пучение во времени и пространстве. В результате пучения образуются своеобразные мерзлотно-геологические формы рельефа: бугры пучения, булгунняхи, пятнистые тундры, каменные венки и пр.

Именно неравномерность пучения по площади, а не абсолютное его значение, представляет особую опасность при хозяйственном освоении территории. В качестве критерия неравномерности пуче­ний (∆h_пуч.) принимается процентное отношение разницы в величи­нах пучения между двумя расчетными точками к расстоянию между ними. процессы и масштабы пучения горных Д.П. зависят от величины льдонакопления в них. Пучение практически не происходит при промерзании и оттаивании сухих грубодисперсных пород без поступления допол­нительных объемов воды к фронту промерзания (закрытая система).

В естественных условиях в этом случае ∆h_пуч обычно не превышаем 4 %. При увеличении объема миграционной влаги в промерзающей тонкодисперсной породе (открытая система) льдонакопление и со­ответственно величина пучения грунтов существенно возрастаю!, ∆h_пуч в этом случае, даже без ярко выраженных бугров пучения, может достигать 15 % и более.

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ (измельчение) ГОРНЫХ ПОРОД проявляется в ходе периодического промерзания и оттаивания под влиянием физического криогенного выветривания в поверхно­стных условиях трещиноватые кристаллические и крупнозернистые породы постепен­но измельчаются вплоть до пылеватых частиц. Выделяют стадии: 1 — образование микротрещин в частицах под влиянием термобарических внешних воздействий при фазовых переходах воды;

2 — измельчение частиц в результате расклинивающего давления замерзающей воды, прони­кающей в микротрещины при протаивают породы.

ТИКСОТРОПИЯ Тиксотропия — это способность тонкодисперсных суспензий и коллоидных растворов (золей) загустевать в спокойном состоянии при постоянной температуре и, наоборот, способность этих загус­тевших масс (гелей) разжижаться при встряхивании, перемешивании и других видах механического воздействия. Торфяно-глеевые почвы Севера в результате многократного замерзания и последую­щего оттаивания приобретают особую тиксотропную (творожистую) структуру, которая при механических воздействиях легко разруша­ется, и почвогрунты превращаются в плывун. Подобные тиксотропные превращения почвогрунтов часто проявляются при земля­ных работах, после прогона стада оленей, прохода трактора и т. п.

МОРОЗОБОИНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ ТРЕЩИН В ПОРОДАХ Замерзшая дисперсная порода при дальнейшем понижении тем­пературы, как любое твердое тело при охлаждении, сокращается в объеме. При напряжениях, превышающих временное сопротивление данной породы на разрыв, мерзлый монолитный массив разбивается на отдельные блоки морозобойными трещинами. При этом необхо­димыми условиями морозобойного растрескивания пород являются: