крио экз

1. Промерзание в песках и суглинках

торф – глина – суглинок – супесь – песок – грубообломочные и скальные грунты.

лубина промерзания для суглинков и глин, м = 1,1м.

Глубина промерзания для супесей, песков мелких и пылеватых, м = 1,3м.

Глубина промерзания для песков гравелистых, крупных и средней крупности, м = 1,4м.

Глубина промерзания для крупнообломочных грунтов, м = 1,6м.

Пученмя в песках нет

2. Температурная сдвижка. Зависимость глубины протаивания от состава грунтов

Чем глубже,тем температурная сдвижка меньше

3. Многокомпонентный состав мерзлых горных пород

Мерзлые горные породы представляют собой сложные природные образования, состоящие из различных компонентов среди которых в общем случае можно выделить твердую, жидкую и газообразную фазы.

Твердая фаза в них представлена минеральными частицами и льдом, жидкая – незамерзшей водой, а газообразная – воздухом, парами воды и различными газами. Все вышеперечисленные составляющие находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, зависящей по Н.А. Цытовичу /6/ как от свойств отдельных фаз, так и от интенсивности внешних воздействий. Среди всего многообразия мерзлых морозных пород наиболее сложным объектом исследования являются тонкодисперсные отложения.

4. Температура замерзания воды в грунтах от состояния воды

В мерзлых грунтах всегда содержится некоторое количество незамерзшей воды, и это количество тем больше, чем выше температура грунта.

Мерзлые породы являются не только многокомпонентными, но и многофазными системами. В них выделяется четыре категории воды по фазовому состоянию.

1. Вода в газообразной фазе.

2. Вода переменного фазового состояния. Это связанная, преимущественно рыхлосвязанная, вода, которая и замерзает, и оттаивает при температуре ниже 0 С, и при изменении отрицательной температуры грунта может переходить из жидкой фазы в твердую и обратно.

3. Вода, не изменяющая своего агрегатного состояния при изменении температуры. Это прочносвязанная вода, температура замерзания которой ниже распространенных в природе температур. Называется она незамерзшей водой, и ее количество обозначается как Wн.

4. Вода в твердой фазе. Это лед. Образуется из свободной воды, замерзает при температуре 00С, при отрицательной температуре не оттаивает.

Из всего сказанного вытекает, что фазовый состав мерзлых грунтов (то есть количественное соотношение разных фаз воды) зависит от температуры грунтов.

5. Зависимость фазового состава мерзлых грунтов от давлени

Увеличение давления на 1 кг/см2 понижает температуру замерзания воды на 0,0070. Поэтому с увеличением давления увеличивается количество незамерзшей воды в грунтах.

В мерзлых грунтах при изменении температуры одновременно меняется и давление: образование льда из-за увеличения его объема по сравнению с водой приводит к возрастанию давления, а таяние льда - к снижению давления. В результате фазовый состав мерзлых грунтов всегда находится в соответствии с внешними условиями. Это явление сформулировано Н.А. Цытовичем как «Принцип равновесного состояния воды и льда в мерзлых грунтах» - количество, состав и свойства жидкой фазы воды, содержащейся в мерзлых грунтах, не остается постоянным, а изменяется с изменением параметров состояния данной системы (t,p,w), находясь в динамическом равновесии с последними.

6. Зависимость фазового состава мерзлых пород от дисперсности грунта

Взаимодействие минеральной части грунта с водой тем активнее, чем больше удельная поверхность пород. Под «удельной поверхностью» понимается суммарная поверхность частиц в 1г или 1 см3 грунта. Удельная поверхность невелика у крупнозернистых грунтов (песков, особенно состоящих из минералов изверженных и метаморфических пород). С увеличением дисперсности удельная поверхность возрастает и достигает наибольшей величины у глин и коллоидных систем. Поэтому, например, в песках практически отсутствует связанная вода, свободная же вода при отрицательной температуре находится в твердом состоянии. В результате, мерзлые пески обладают большой прочностью. Глинистые грунты содержат большое количество связанной воды, поэтому при одинаковой с песками температуре в них сохраняется большое количество жидкой (незамерзшей) фазы воды. Глины остаются пластичными и не обладают большой прочностью.

7. Миграция воды в дисперсных породах

Промерзание и оттаивание грунтов сопровождается передвижением (миграцией) содержащейся в грунтах воды. При промерзании дисперсных грунтов вода в большинстве случаев мигрирует снизу вверх, к фронту промерзания, вследствие чего там формируется повышенная льдистость, приводящая нередко к изменению объема и пучению грунта. При протаивании вода мигрирует в обратном направлении, что часто вызывает просадку грунта. Самой общей причиной миграции воды в грунтах является разница в температуре, концентрации ионов, давлении, влажности, и др. Перемещение влаги в промерзающих грунтах может происходить в парообразном, жидком и твердом состояниях.

Перемещение воды в твердом состоянии, то есть в виде льда, возможно лишь в виде пластического течения льда под действием внешней нагрузкиПеремещение влаги в виде пара связано с тем, что упругость пара, которая прямо пропорциональна температуре – чем ниже температура, тем меньше упругость пара. Поэтому пар перемещается из более глубоких (более теплых) слоев грунта, где его упругость больше, в более холодные слои у фронта промерзания, где упругость пара невелика. Там он конденсируется и тем самым увеличивает влажность промерзающих слоев грунта. Однако во влажных грунтах пароперенос имеет подчиненное значение и начинает играть заметную роль только при малой влажности грунтов.

8. Напряжения и деформация в промерзающих и мерзлых породах

Увеличение объема вызывает в грунте напряжение растяжения, которое реализуется в образовании положительных форм рельефа: бугров и гряд пучения

9. Температурные изменения в мерзлых грунтах

Чем глубже , тем больше запаздывание

10. Диагенетические изменения в грунтах

Диагенетические объемные изменения в грунтах происходят преимущественно вследствие его высыхания. Напряжения, возникающие из-за неравномерного высыхания грунтов, по своему характеру близки температурным напряжениям и различаются лишь размерами полигонов. Это связано с тем, что коэффициент линейной усадки при высыхании грунта по абсолютной величине гораздо больше коэффициента линейного сокращения при охлаждении грунта, поэтому трещины от высыхания образуются на значительно меньшем расстоянии друг от друга, чем морозобойные трещины. Полигоны при этом тоже образуются мелкими. Процесс трещинообразования от высыхания грунтов чрезвычайно широко распространен в природе, а в криолитозоне предопределяет целый ряд явлений, связанных с образованием микроструктурного рельефа и криогенных текстур в тонкодисперсных грунтах.

В целом, трещинообразование, и морозобойное, и от высыхания, является ведущим фактором в механическом разрушении горных пород и превращении их в мелкозем (так называемое морозное выветривание).

11. Подземные льды. Разновидности подземных льдов. Классификация подземных льдов

12. Эндогенные льды

Льды, формирующиеся в земной коре (эндогенные)

· Повторно-жильные, жильные, инъекционные

· Сегрегационные, лёд-цемент

· Пещерные

· Горных выработок

13. Экзогенные льды

2) Льды погребённые (экзогенные)

· Снежные (глетчерные, фирновые)

· Водные (наледные, речные, озёрные, болотные, морские)

14. Понятие криогенные текстуры, основные виды криогенных текстур

15. Понятие криогенные процессы и явления. Примеры

Все ниже сказанное

16. Классификация процессов

Собственно криогенные процессы

1.1) Криогенное выветривание

1.2) Морозобойное растрескивание

1.3) Морозное пучение

1.4) Наледеобразование

1.5) Термокарст

Флювиальные, Водобалансовые

2.1) Термоэрозия

2.2) Термоабразия

2.3) Заболачивание

2.4) Ледники, снежники

Гравитационные

3.1) Солифлюкция

3.2) Оползни, обвалы, осыпи

3.3) Лавины, сели

17. Криогенное выветривание.

1.Суть процесса: разрушение горной породы под действием различных факторов, среди которых наибольшее значение имеет фазовые превращения воды в породе, влияние химических факторов ослаблено (низкими температурами).

2. Благоприятные условия для процесса: Частые переходы температуры пород через 0. Как следствие: процесс происходит в криолитозоне, менее интенсивно отмечается в зоне сезонного промерзания пород.

3. Результаты процесса.

В скальных породах процесс приводит к дроблению, образованию трещин, в дисперсных – к увеличению пылеватости за счет дезинтеграции крупнообломочных и песчаных фракций и агрегированию глинистых частиц. На равнинах междуречьях, плато в криолитозоне в результате криогенного выветривания формируется горизонт «покровных суглинков», мощностью до 4-5 м.

18. Морозобойное растрескивание

1.2).1. Суть процесса: образование трещин в породе происходит при резком охлаждении, порода сжимается и в ней возникает напряжение, реализующееся образованием трещин. В образовавшуюся трещину весной затекает талая вода с поверхности, которая замерзает, поэтому трещина оказывается заполнена льдом. Летом в СТС лед оттаивает. Если трещина проникла и в ММП, то в мерзлых породах ледяная жила сохраняется. Следующей зимой трещины образуются в ослабленных местах, которыми являются жилы, сформированные предыдущий год. В процессе роста жил, лед постепенно (из года в год) отжимает породу вбок и вверх, поэтому над жилами формируется валик, а между жилами – образуется понижение рельефа.

Резкое охлаждение горных пород обычно охватывает значительные (по площади) участки, при этом образуются системы перпендикулярных трещин. Внутреннее пространство между трещинами – полигон бывает правильным при однородном составе пород. Размеры этих полигонов могут быть самыми разными: от нескольких десятков сантиметров до 20–30 см

1.2).2. Благоприятные условия для растрескивания – Резкое понижение температуры воздуха и достаточное для заполнения трещин водой атмосферных осадков, то есть морской климат в Арктике.

19. Сезонное пучения. Суть процесса. Благоприятные условия. 2 механизма пучения

Сезонное пучение сопровождает промерзание СТС (и СМС) в осенне-зимний период. При промерзании влага «подтягивается» к фронту промерзания, увеличивая льдистость верхних слоев породы.

После наступления положительных температур весной и по мере оттаивания грунта его поверхность будет вновь опускаться за счет вытаивания шлиров льда, до тех пор, пока не достигнет своего прежнего положения до промерзания.

Для сооружений опасность заключается в том, что сезонное пучение может происходить по площади неравномерно.

20. Формы пррявления сезонного пучения. Пульсация поверхности, выпучивания каменного материала, опор

Проявление сезонного промерзания наблюдается в мелкоземе при содержании в нем включений обломков пород более крупного размера (щебень, галька, глыбы, валуны). Каменные обломки промерзают быстрее, чем мелкозем, к фронту промерзания начинает мигрировать влага. Превращаясь в лед, влага приподнимает и выталкивает вверх такие обломки. При сезонном оттаивании слоя обломки не успевают осесть на свое место, так как это пространство уже частично или полностью заполняется водой и мелкоземом, и обломок удерживается грунтом. В результате многократного повторения циклов промерания – протаивания происходит выпучивание (вымораживание) каменного материала и верхняя часть разреза обогащается крупнообломочным материалом.

Если сезонное промерзание сопровождается образованием морозобойных трещин, то формируются вытянутые по уклону «каменные полигоны» каменные моря. (позднее)