4.Инженерно-геологические и инженерно-геокриологические условия территорий

Под инженерно-геологическими условиями территорий принято понимать всю совокупность природных геологических условий, которые определяют планирование размещения на них различных видов строительства, рационального использования этих территорий, выбор районов и мест размещения различных сооружений, устойчивость и нормальную их эксплуатацию, а так же условия производства строительных и инженерных работ.

Геологические условия в данном случае называются инженерно-геологическими, потому, что их изучают и оценивают в инженерном аспекте, а прогноз изменений геологических условий составляют в связи со строительством и эксплуатацией сооружений и производством инженерных работ.

Важнейшим элементом инженерно-геологических условий той или иной территории являются горные породы, участвующие в ее геологическом строении. Они определяют особенности развития, строения и характер распространения других природных факторов (элементов), таких как рельеф этой территории, развитие геологических процессов и явлений, распространение подземных вод и месторождений полезных ископаемых, особенности развития мерзлых пород. В то же время горные породы служат естественным основанием для различного рода инженерных сооружений, средой для возведения подземных сооружений и природным строительным материалом. Поэтому при проведении инженерно-геологических исследований различных территорий, необходимо в первую очередь выявить закономерности распространения на них горных пород, обладающих различным составом, строением и физико-механическими свойствами.

В районах распространения мерзлых горных пород (криолитозоне), широко применяются термины «геокриологические» и «инженерно-геокриологические условия». Под термином геокриологические условия понимается совокупность геокриологических характеристик грунтового массива: распространение и условия залегания многолетнемерзлых грунтов, их состав, состояние, криогенное строение, температура, физико-механические и теплофизические свойства, а также геокриологические процессы и явления. Под термином инженерно-геокриологические условия понимается совокупность характеристик (признаков) компонентов геологической среды в районах распространения многолетнемерзлых пород, оказывающих влияние на принятие проектных решений, строительство и эксплуатацию зданий и сооружений. К ним относятся: геоморфологические, геологические, геокриологические и гидрогеологические условия, а также техногенные воздействия на геологическую среду [СП].

5.Терминология мерзлотоведения

Особенности состава, строения, физико-механических и теплофизических свойств мерзлых горных пород и мерзлотные геологические процессы и явления, рассмотрены нами в курсе «Общее мерзлотоведение». Мы только отметим, что мерзлыми называются горные породы, имеющие нулевую или отрицательную температуру и содержащие в своем составе лед.

Породы, имеющие отрицательную температуру, но не содержащие лед, например маловлажные сыпучие пески, гравий и галечники, сухие скальные и полускальные породы, а также породы насыщенные минерализованными водами называются морозными.

Под термином криолитозона понимается часть земной коры, в пределах которой распространены многолетнемерзлые породы.

Под термином геокриологические процессы понимаются экзогенные геологические процессы, обусловленные сезонным или многолетним промерзанием и оттаиванием грунтов и подземных вод, приводящие к изменениям в геологической среде.

Вечная или многолетняя мерзлота, как природное явление, распространена на территории 22,8 млн. км2 земного шара, занимая около 24% суши в Северном полушарии, в том числе более 60% территории. Вечная мерзлота встречается не только в Арктике и Субарктике, но и за их пределами в высокогорных районах с холодным климатом. На территории России многолетняя мерзлота занимает 10,5 млн км2 . На севере она лежит сплошным массивом толщиной до 800 метров, южнее мощность мерзлого слоя уменьшается, затем в нем появляются фрагменты (окна) не мерзлого грунта и, наконец, вечная мерзлота исчезает.

Вечномерзлыми называют грунты, которые в условиях природного залегания находятся в мерзлом состоянии непрерывно (без оттаивания) в течение многих лет (обычно столетий и даже сотен тысяч лет).

Многолетняя мерзлота – это мерзлые породы, проникающие в глубину недр земной коры на сотни метров и существующие в течение длительного времени. Отрицательная температура и наличие подземного льда являются специфическими признаками вечномерзлых толщ.

Вечная мерзлота – это подземная часть криосферы – особой природной оболочки Земли, которая имеет постоянную отрицательную температуру и содержит значительные включения грунтового льда.

Термин «вечная мерзлота» следует понимать в смысле долговременности существования мерзлых толщ. На самом деле ничего вечного нет. Мерзлота, как и все на земле, непрерывно меняется. По результатам длительных наблюдений и современных исследований ученых в области климатологии и мерзлотоведения, с 1970-х годов, констатируется практически повсеместное увеличение среднегодовой температуры верхнего слоя вечной мерзлоты. Это повышение тепмпературы составило 1,2–2,80С на севере Европейской территории России, 1,00С на севере Западной Сибири, 1,5 0С в Центральной Якутии и около 1,3 0С в Восточной Сибири.

Геокриология (мерзлотоведение), наука о мёрзлых горных породах (почвах, грунтах). Изучает происхождение, историю развития, условия существования мёрзлых толщ в земной коре; процессы и явления, происходящие в промерзающих, мёрзлых и оттаивающих горных породах (почвах, грунтах); их строение, состав и свойства; геофизические., физико-геологические, геоморфологические и гидрогеологические явления, связанные с процессами промерзания, оттаивания и диагенеза мёрзлых толщ.

Мерзлые горные породы – имеют нулевую или отрицательную температуру и содержат в составе лед. Породы, имеющие отрицательную температуру, но не содержащие льда называются морозные.

Переходная форма – переходными являются мерзлые горные породы, находящиеся 2-3 года в мерзлом состоянии (холодные зимы).

Криогидрогеохимия – наука об особенностях формирования химического состава подземных вод криолитозоны, зависимости их гидрохимического режима о величины промерзания, условий водообмена, а также от литологического состава слагающих пород, геоморфологии местности и др. факторов.

Криолитология - специальный раздел литологии, призванный изучать состав и криогенное строение мерзлых толщ осадочных пород в зависимости от обстановки их накопления и промерзания и устанавливать закономерности распределения льдистости в осадочных отложениях на основе мерзлотно-фациального анализа. Сформулированы основы инженерной криолитологии;

Геотермия мерзлой зоны литосферы - научное направление, в рамках которого изучаются основные природные факторы, приводящие к возникновению и развитию мерзлых пород, а также выявляется связь мощности криолитозоны с геотектоникой, геодинамикой и тепловым состоянием глубоких недр Земли;

Термореология мерзлых грунтов - новое направление в геокриологии изучающее терморео-логические свойства мерзлых грунтов и льда на основании исследований их структурных преобразований, физико-механических свойств и т.д.;

Ландшафтное мерзлотоведение, основными задачами которого являются изучение закономерностей пространственной дифференциации и динамики мерзлотных ландшафтов, разработка критериев в оценке их устойчивости и прогноза развития;

Теория физико-химических процессов, протекающих в природной среде при участии твердой фазы воды (льда) и незамерзших жидких пленок воды

Анализ данных многолетних наблюдений за изменением температурного режима грунта, в условиях вечной или многолетней мерзлоты до 2006 года по наблюдениям сети мерзлотоведческих станций указывает на то, что в верхнем слое почвы, мощностью до 800 мм, зафиксированы повышенные значения трендов 0,2–0,60С за 10 лет на севере Европейской территории России, в Сибири и на Дальнем Востоке.