8. Сезонное промерзание и оттаивание пород

ВЛИЯНИЕ ИНФИЛЬТРАЦИИ ЛЕТНИХ ОСАДКОВ И КОНВЕКЦИИ ВОЗДУХА

Породы в мерзлом и талом состоянии изменяют свою темпера­туру под влиянием конвективного теплообмена, который обычно происходит под воздействием: - миграции воды и влаги к фронту промерзания; - инфильтрации в породы дождевых и талых вод; - поступления в породы воздуха.

чем больше воды и влаги мигрирует к фронту промерзания в дисперсных грунтах, тем на меньшую глуби­ну они промерзают. пока не иссякнет поток мигри­рующей влаги, тепло фазовых переходов воды задерживает фронт промерзания на месте при данных термодинамических условиях, т. е. до значительного похолодания или потепления на поверхности земли. Соответственно, даже глинистые влажные породы в условиях закрытой системы (без подтока воды) промерзают глубже, чем дис­персные грунты в условиях открытой системы, с миграцией влаги извне к фронту промерзания.

Отепляющее влияние инфильтрующихся дождевых осадков и поверхностных вод в целом зависит от их температуры и фильтра­ционных свойств породы. повышение температу­ры мерзлых грунтов за счет этого процесса прямо пропорционально количеству инфильтрующихся вод, их температуре, мощности слоя сезонного промерзания или оттаивания и обратно пропорционально приведенному коэффициенту теплопроводности.

Влияние поверхностного склонового стока и надмерзлотных подземных вод на формирование температурного режима мерзлых пород и глубину СТС в значительной мере зависит от рельефа мест­ности. В теплый период года значительные атмосферные осадки и талые воды формируют на водоразделах и высоких террасах вре­менный водоносный горизонт на нижележащем мерзлом водоупоре (верховодка). В этом случае теплые надмерзлотные подземные воды способствуют более глубокому сезонному оттаиванию мерзлых по­род. На крутых склонах отепляющее воздействие дождевых и талых вод практически не сказывается из-за быстрого их стока.

Конвективные потоки воздуха оказывают существенное влия­ние на температурный режим хорошо аэрируемых пород с большой скважностью. Значительные нисходящие потоки атмосферного воз­духа возникают благодаря разности давлений и температур на зем­ной поверхности и в самих горных породах. При этом холодный зимний и соответственно более тяжелый атмосферный воздух при движении вниз вытесняет более теплый и легкий воздух из пустот горных пород, что приводит к понижению их температуры. За счет постоянной смены теплого воздуха холодным в зимний период по­роды охлаждаются на значительную глубину, что приводит к изме­нению мощности СМС и СТС. Определенное влияние на температуру грунтов оказывает и конденсация водяного пара при конвективной циркуляции воздуха в пустотах породы. Натурные эксперименты показывают, что конден­сация 100 дм на 1. м² поверхности грунта приводит к повышению его температуры на 1,5—2 °С, что, конечно, влияет на глубину СМС и СТС.

ВЛИЯНИЕ ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ. Влияние деятельности человека на мерзлотные условия неодно­значно. Строительство крупных гидротехнических сооружений (во­дохранилищ, каналов) приводит к смягчению местных климатиче­ских условий, повышению среднегодовой температуры и сокраще­нию амплитуды ее колебаний, что, в конечном итоге, уменьшает глубину СМС и СТС. Сокращение мощности СМС и увеличение глубины СТС наблюдается на территории городских и промышлен­ных агломераций, в пределах которых также обычно происходит смягчение континентальности климата, особенно в высоких широ­тах. на глубину СМС и СТС в городах значительно влияет загрязнение снега и соответствующее снижение его альбедо. мощность снежного покрова на заселенных тер­риториях может существенно сокращаться в результате снегоубо­рочных работ и других видов деятельности муниципальных органи­заций, что изменяет температурный режим подстилающих грунтов. Иными словами, воздействие искусственных факторов на глубину СМС и СТС проявляется обычно локально и требует детального изучения в каждом конкретном случае.