- •1. Энергообмен на земной поверхности, роль структуры радиационно-теплового баланса в формировании температуры горных пород. Широтная зональность и высотная поясность геокриологических условий.
- •2. Влияние природных факторов и условий на температурный режим и глубину сезонного оттаивания пород.
- •3. Классификация типов сезонного оттаивания и промерзания пород в.А.Кудрявцева как основа изучения закономерностей пространственной и временной изменчивости глубины сезонного оттаивания пород.
- •4. Формирование мощности многолетнемерзлых пород под влиянием колебаний климата. Аградация и деградация мерзлых толщ и их роль в формировании разрезов мерзлых толщ.
- •5. Влияние рельефа, геологического строения, состава и влажности пород на мощность многолетнемерзлых толщ.
- •6. Талики, их генезис, классификация, закономерности распространения.
- •7. Подземные воды криолитозоны, их подразделение и характеристика. Проявления взаимодействия многолетнемерзлых толщ с подземными водами.
- •8. Подземные льды, их генезис и залегание в мерзлых толщах.
- •9. Миграция влаги в промерзающих дисперсных породах. Влияние состава, влажности и температуры на процессы миграции и текстурообразования. Классификация криогенных текстур.
- •10. Криогенное строение и льдистость сингенетических и эпигенетических мерзлых толщ.
- •11. Физические и механические свойства мерзлых пород и льда.
- •12. Криогенные процессы и явления, их систематизация.
- •13. Процесс морозобойного растрескивания мерзлых пород и его проявление в отложениях и рельефе.
- •14. Морозное пучение дисперсных пород в открытых и закрытых системах промерзания. Сезонные и многолетние бугры пучения.
- •15. Термокарст: условия возникновения и развития процесса. Формы проявления в рельефе и отложениях.
- •16. Геокриологическая съемка и картирование - основа изучения геокриологических закономерностей. Задачи геокриологической съемки.
- •17. Геокриологический прогноз и его роль при освоении территории криолитозоны. Виды, задачи и методы прогноза.
- •1. Методы моделирования
- •18. Способы управления температурным режимом, процессами промерзания и оттаивания пород. Принципы строительства на многолетнемерзлых породах.
3. Классификация типов сезонного оттаивания и промерзания пород в.А.Кудрявцева как основа изучения закономерностей пространственной и временной изменчивости глубины сезонного оттаивания пород.
Еще в начале 50-х годов В.А.Кудрявцевым было показано, что процессы промерзания и протаивания являются, с одной стороны, теплофизическими и происходят в результате теплового взаимодействия атмосферы и окружающего мирового пространства с литосферой, а с другой — геолого-географическими, поскольку этот тепловой процесс совершается в определенной геологической среде и в сложной географической обстановке При этом было убедительно доказано, что познание закономерностей развития сезонного промерзания и протаивания возможно только на основе исследования всех факторов и условий формирования данного процесса, учитывая, что собственно глубина промерзания или протаивания пород является очень изменчивым и непостоянным параметром
В.А.Кудрявцевым была создана классификация типов сезонного промерзания и сезонного протаивания горных пород по четырем определяющим признакам: 1) средней годовой температуре пород 2) годовой амплитуде температуры на их поверхности 3) составу пород сезонноталого или сезонномерзлого слоев; 4) влажности этих пород. Главнейшей особенностью классификации В.А.Кудрявцева является выделение типов сезонного промерзания и протаивания пород не по глубине, а по условиям их образования. Глубины же получают путем натурных наблюдений и расчетов для среднемноголетних или любых экстремальных условий.
Вследствие короткопериодных колебаний климата и случайных отклонений среднегодовой температуры пород от ее среднемноголетнего значения на юге криолитозоны наблюдаются периодические переходы среднегодовой температуры пород через 0°С в пределах ее значений от +1 до — 1°С и эпизодические в диапазоне значений от +2 до —2°С. Поэтому в классификации по среднегодовой температуре выделены соответственно переходный и полупереходный типы сезонного промерзания и оттаивания пород (см. рис. 11.4).
Переход среднегодовых температур пород из диапазона +2— +5°С в отрицательные или из диапазона -2...—5°С в положительные температуры связан с резкими и глубокими изменениями теплообмена на поверхности Земли. Поэтому в этих интервалах среднегодовых температур выделены длительно устойчивые типы сезонного промерзания и протаивания пород.
В интервалах температуры от +5 до + 10°С и от -5 до — 10вС, переход одного процесса в другой связан с длительными периодами изменений климата, поэтому выделяются устойчивые типы как сезонного промерзания, так и сезонного протаивания пород.
Для температуры выше +10 и ниже — 10°С переход одного процесса в другой практически невозможен. Поэтому тип сезонного промерзания пород с t от + 10 до + 15°С назван южным, от +15 до +20°С — субтропическим и выше +20°С — тропическим, а тип сезонного протаивания пород с tcp от —10 до -15°С — арктическим и от -15 до -20°С — полярным.
По амплитуде колебания температуры на поверхности пород, величина которой зависит от континентальности климата, выделяются следующие типы сезонного промерзания и протаивания: 1) морской с амплитудами менее 7,5°С, свойственный морским побережьям умеренных широт; 2) умеренно-морской — от 7,5 до 11°С, характерный для северных морских побережий; 3) умеренно-континентальный — от 11 до 13,5°С, встречающийся, например, в европейской части России; 4) континентальный — от 13,5 до 17°С, свойственный, например, Западно-Сибирской низменности; 5) повышенно-континентальный — от 17 до 21°С, характерный, например, для Среднесибирского плоскогорья; 6) резко континентальный — от 21 до 24°С во внутренних районах Среднесибирского плоскогорья и на севере Казахстана; 7) особо резко континентальный с амплитудами свыше 24°С, характерный для впадин Северо-Востока России и Забайкалья.
Региональные особенности процессов сезонного промерзания и протаивания учитываются в классификации В.А.Кудрявцева через состав и влажность пород. По составу пород выделяются следующие основные типы: 1) скальные и полускальные породы; 2) гравийно-галечные и щебнистые породы; 3) пески; 4) супеси; 5) суглинки; 6) глины; 7) торф, а также различные их сочетания в зависимости от региональных условий.
По влажности пород в классификации выделяются четыре градации в зависимости от количества влаги, участвующей в фазовых переходах при замерзании и оттаивании пород. Первая градация при характеризуется полным отсутствием фазовых переходов воды при охлаждении пород ниже 0°С (как такового промерзания или протаивания при этом происходить не будет). В последующих трех градациях фазовые переходы возрастают от О при до максимальной величины при Причем чем больше оказывается влажность пород, тем большее количество тепла затрачивается на фазовые переходы воды, а следовательно, тем меньше будет глубина промерзания или протаивания. Поэтому в зависимости от величины влажности выделяются типы глубокого (а), среднего (б) и мелкого (в) сезонного промерзания (протаивания):
где " — естественная влажность грунта, определенная на момент начала промерзания или протаивания; — количество незамерзшей воды; — полная влагоемкость.
Каждый выделенный тип сезонного промерзания и протаивания, по классификации В.А.Кудрявцева, имеет свое наименование, в котором отражены его основные классификационные черты, например, арктический повышенно-континентальный, песчаный, глубокий, устойчивый, континентальный, суглинистый, мелкий и т.д.
Зная характер изменения природных условий и определив изменения основных (четырех) классификационных параметров, можно прогнозировать глубину сезонного оттаивания-промерзания, а также осуществлять управление глубинами промерзания и протаивания пород.