24 Деформация дисперсных мерзлых горных пород. Виды деформаций
Деформации мерзлых дисперсных пород подразделяются на восстанавливающиеся, состоящие из упругой и структурно-обратимой, и невосстанавливающиеся, состоящие из структурно-необратимой и пластической
Упругие деформации мерзлых пород связаны с упругими изменениями кристаллических решеток льда и минералов, сжатием воздуха и незамерзшей воды. Они возникают мгновенно и исчезают после снятия нагрузок. Эти деформации развиваются в породах, когда время релаксации велико по сравнению с временем действия напряжений.
Структурно-обратимые деформации мерзлых пород возникают вследствие изменения толщины водных пленок между твердыми частицами, при обратимых фазовых переходах воды. Они развиваются во времени и со временем же исчезают, после снятия нагрузки.
Структурно-необратимые деформации связаны с необратимыми фазовыми переходами воды и перемещениями образовавшегося льда влаги, и воздуха. Эти деформации сопровождаются разрывом связей дисперсных пород, перемещениями и перекомпановкой частиц, объемными изменениями скелета. Они развиваются во времени и не исчезают после снятия нагрузки.
Пластические деформации обусловлены необратимыми сдвигами частиц и течением льда, сопровождаются разрушением структуры дисперсных пород, переориентацией льда и глинистых частиц, развиваются во времени и не исчезают после снятия нагрузки
Прочность мерзлых горных пород характеризует сопротивление их разрушению. Обычно она значительно выше, чем таких же талых пород. Прочность изменяется в зависимости от литологического состава мерзлых пород, их температуры и льдистости (влажности).
25 Прочность мерзлых горных пород. Показатели прочности, методы определения
Прочность мерзлых пород определяет их способность сопротивляться разрушению. Процесс разрушения происходит путем появления и развития в мерзлой породе микросдвигов и микротрещин, накопление которых приводит к росту магистральных трещин, полностью разрушающих мерзлую породу. К прочностным свойствам мерзлых пород принято относить:
временное и длительное сопротивление сжатию
, растяжению или
Разрыву
сдвигу и э
квивалентное сцепление, определяемое шариковым штампом
Сопротивление мерзлых пород сдвигу зависит от нормального давления Р и обусловлено поэтому не только силами сцепления, но и внутренним трением и может быть выражено формулой:
где
—
сцепление;
—
угол внутреннего трения.
26 Тепловые свойства мерзлых горных пород. Методы их определения
Теплофизические (тепловые) свойства характеризуют процессы переноса тепла в горных породах, что является непосредственной причиной их промерзания и оттаивания. К таким свойствам относятся
теплопроводность,
температуропроводность и
теплоемкость.
Характеристики показателей этих свойств широко используются при решении различных инженерных задач, связаных с прогнозом и расчетом процессов промерзания и оттаивания
27Общая характеристика мерзлотных геологических процессов и явлений.
Мерзлотными или криогенными, называются геологические процессы, связанные с сезонным и многолетним промерзанием и оттаиванием горных пород. Они проявляются в виде различных образований, т.е. явлений. В районах глубокого сезонного промерзания и распространения многолетнемерзлых пород они оказывают большое влияние на рациональное использование территории, условия строительства и эксплуатации различных инженерных сооружений. Кроме этого, криогенные процессы и явления влияют на литогенез мерзлых четвертичных отложений на особенности развития рельефа и микрорельефа области многолетнемерзлых пород.
К мерзлотным геологическим процессам относятся: морозное пучение дисперсных пород, бугры пучения (булгуняхи – гидролакколиты), выпучивание (вымораживание) твердых тел из рыхлых отложений, полигональные образования, термокарстовые, солифлюкционные, наледные и другие явления.