4. Механика грунтов, основания и фундаменты» (б.И. Далматов, 1988 г.)

Морозное пучение

Увеличение объема грунта при промерзании за счет миграции влаги

Температурный градиент, вызывающий криогенную миграцию влаги к фронту промерзания. Вспучивающее давление растущих ледяных линз.

Сезонный, циклический. Активная фаза – зима (промерзание). Скорость: от мм/сут до см/нед, но итоговый эффект за сезон может быть значительным (10-50 см).

Вертикальный подъем поверхности, образование бугров, валов, полигональных трещин. Внутренняя структура: шлировые и слоистые криотекстуры.

Базовый процесс. Часто является спусковым механизмом для последующих процессов (солифлюкция, термоэрозия).

Солифлюкция

Вязкопластичное или медленнопластичное течение переувлажненного дисперсного грунта по склону под действием силы тяжести.

Гравитация (скатывающая составляющая). Пластическое состояние достигается за счет избыточного увлажнения при оттаивании льдистого грунта.

Сезонный, циклический. Активная фаза – весна/лето (период протаивания). Скорость: от см/год до м/год (реже – солифлюкционные оползни-сплывы).

Солифлюкционные потоки, языки, террасы, натечные формы на склонах. Грунт перемещается вниз по склону.

Последующее явление. Пучение создает переувлажненный, разрыхленный и потенциально подвижный материал, который «стекает» при оттаивании. Без пучения солифлюкция менее интенсивна.

Морозобойное растрескивание

Разрыв сплошности грунта (образование трещин) при охлаждении из-за термических напряжений сжатия.

Термическое сжатие мерзлого грунта при дальнейшем понижении температуры (не при начальном замерзании!). Хрупкое разрушение.

Может происходить как зимой (при резких похолоданиях), так и в условиях многолетней мерзлоты. Скорость образования трещин – относительно быстрая.

Полигональные (четырех-шестиугольные) сети трещин на поверхности. Трещины заполняются льдом (повторно-жильные льды) или минеральным материалом.

Сопутствующий, но самостоятельный процесс. Трещины, образовавшиеся зимой, летом могут заполняться водой и служить каналами для усиленной миграции влаги, тем самым интенсифицируя будущее пучение в этих зонах.

Наледеобразование

Излияние и замерзание наземных вод (грунтовых, речных) на поверхность.

Гидростатическое давление в водоносном горизонте, перекрытом промерзшим слоем. Вода ищет выход и замерзает на поверхности.

Зима. Может быть однократным или многократным в течение сезона. Скорость роста наледи – от см/час до м/сут.

Наледь – массивный, слоистый ледяной покров на поверхности земли или льду реки.

Принципиально иной процесс, связанный не с влагой в порах, а со свободными грунтовыми водами. Однако промерзание деятельного слоя (в т.ч. в результате пучения) является условием для формирования напорных вод и наледеобразования.

Термокарст

Просадка поверхности вследствие вытаивания подземного льда (повторно-жильного, пластового) и последующего уплотнения грунта.

Увеличение теплопритока к мерзлоте (естественное или техногенное) → таяние льда → потеря объема → просадка.

Длительный, часто необратимый (в масштабах жизни сооружения) процесс. Может быть катастрофически быстрым при нарушении теплоизоляции.

Термокарстовые озера, котловины, блюдца, просадочные ложбины. Рельеф понижается.

Антагонистичный процесс. Если пучение – это подъем за счет льдонакопления, то термокарст – это просадка за счет льдовытаявания. Переход от одного к другому – ключевая проблема при освоении криолитозоны.