Вечна замръзналост

Геотехнически мониторинг(по -нататък мониторинг) върху вечно замръзнали почви - съвкупност от работи, базирани на полеви наблюдения на състоянието на фундаментната почва (температурен режим), хидрогеоложки режим, движение на фундаментни конструкции на новоизградена, реконструирана и експлоатирана конструкция.

В райони, където се разпространяват вечно замръзнали почви, трябва да се извършва мониторинг за всички видове сгради и конструкции, включително подземни комунални услуги.

Мониторингът се осъществява в съответствие с проекта, който е разработен в процеса на проектиране и е част от одобрената част от проектната документация.

При разработването на проект за мониторинг се определят съставът, обемите, честотата, сроковете и методите на работа, схемите за инсталиране на наблюдателни кладенци, геодезическите марки и показатели, сензори и инструменти, които се възлагат във връзка с разглежданото строителство (реконструкция) обект, като се вземат предвид неговите специфики, включително: резултатите от инженерните проучвания на строителната площадка, принципа на използване на вечно замръзнали почви като основи, особености на проектираната или реконструирана структура и структури на околното развитие и др.

Проектът за мониторинг трябва да вземе предвид факторите, влияещи върху новоизградената (реконструирана) конструкция, нейната основа, околния почвен масив и околните сгради по време на строителството и експлоатацията, вкл. възможността за проявление на опасни геокриологични процеси (криогенно вдигане, термокарст, свлачищни процеси, потъване на повърхността по време на размразяване и др.), както и топлинни ефекти от строителни работи.

За извършване на мониторинг по време на строителния период са оборудвани контролни термометрични и хидрогеоложки кладенци, върху основите на конструкциите са поставени постоянни геодезически маркировки, според които се измерват температурата на почвата, нивото на подпочвените води, техният състав и температура, изравняване на основите, включително потопени купчини, се измерват пътища на мостови кранове, дренажни тави в технически етажи и подземни сгради, както и тротоари в близост до конструкции.

Местата за монтаж на термометрични и хидрогеологични кладенци, геодезически маркировки, честотата на измерванията се установяват съгласно приложенията на SNiP 2.02.04-88 (актуализирано издание). В допълнение, плътността на почвите, положени в насипи, се следи при подмяна на почви при изкопи и при възстановяване на територията. Термометричните кладенци са оборудвани в съответствие с ГОСТ 25358-82, хидрогеоложки кладенци-SP 11-105-97 (части I, IV), маркировките за изравняване и геодезическите измервания се извършват в съответствие с ГОСТ 24846-81.

По време на експлоатацията на конструкцията се извършва мониторинг, за да се осигури проектният режим на фундаментните почви и състоянието на основите на конструкцията. Мониторингът включва следните видове работа:

- рутинна и контролна проверка на състоянието на технически етажи, подполета на сгради и комуникации и други устройства, разположени в тях;

- наблюдение на състоянието на бетонни основи;

- наблюдение на температурата на почвата в основата на конструкциите;

- следене на температурата на въздуха в подземието;

- наблюдение на селищата на основи;

- наблюдение на хидрогеоложкия режим на основата.

Продължителността на наблюдението зависи от принципа на изграждане и е за конструкции, изградени съгласно:

- I принцип - през целия период на експлоатация на конструкцията;

- II принцип:

а) с предварително размразяване на почвата - в рамките на 5 години;

б) с допускане на размразяване по време на работа - в рамките на 10 години.

Продължителността на мониторинга може да бъде намалена, когато промените в наблюдаваните параметри се стабилизират, или да се увеличи при липса на стабилизиране на промените в наблюдаваните параметри.

В процеса на мониторинг е необходимо да се осигури своевременно информиране на заинтересованите страни за установените отклонения на контролираните параметри (включително тенденциите на техните промени над очакваните) от проектните стойности и резултатите от топлинните и геотехническите прогноза.

Екологични изисквания за проектиране и изграждане на основи и основи върху вечно замръзнали почви

Проектирането на основи и основи върху вечна замръзналост трябва да предвижда мерки за осигуряване на предотвратяване, свеждане до минимум или премахване на вредни и нежелани за околната среда и свързани с тях социални, икономически и други последици.

Екологичните изисквания, взети предвид при проектирането и строителството, се основават на резултатите от инженерните и екологичните проучвания, проведени в съответствие със SP II-102 и SP II-105, които оценяват състоянието заобикаляща средаи прогноза за въздействието на строителния обект върху него.

Прогнозата за въздействието върху природните условия се извършва за целия период на строителство и експлоатация на сгради и конструкции и трябва да установи:
- възможността за промяна на топлинния режим на вечно замръзнали почви в строителната зона и прилежащите територии поради нарушения на условията на топлопреминаване в резултат на строителството и излагане на температура по време на работа;

- промени в хидрогеоложките условия на строителната площадка в резултат на земни работи, включително начините за разтоварване на повърхностни и надмразени води през дренажни канали;

- степента на активиране на опасни геокриологични процеси, включително: утаяване и вдигане на почви, термокарст, солифлукция, ерозия, ерозия на почвата и др .;

- възможността за възникване на склонови процеси и преовлажняване на територията.

Като се вземат предвид резултатите от инженерните и геоложки проучвания, се избират проектни решения и се разработват мерки за рекултивация и възстановяване на почвения и растителния слой, засипване на изкопи, изкопи и кариери, изравняване и наводняване на склонове и склонове, както и за предотвратяване на ерозия, термокарстови и почвени ерозионни процеси.

Основните мерки за опазване на околната среда при изграждането на основи и основи върху вечно замръзнали почви се разработват на етапа на предпроектното проучване.

Проектната документация за изграждане на основи и основи върху вечно замръзнали почви на етап "P" трябва да включва отделен раздел "Опазване на околната среда".

Разрешено е да се започне производство на строителство на основи и основи само ако има ПОС и проекти за инженерна подготовка и защита от опасни вечно замръзнали процеси и наводнения на територията, отразяващи конкретно всички характеристики на вечната замръзналост и почвените условия на строителната площадка. Проектът за строителна организация задължително трябва да предвижда точните срокове и характеристики на работата, както и мерки за възстановяване на повредени зони на строителната площадка.

Главна информацияотносно вечната замръзналост за геотехнически мониторинг

Геоложката дейност на леда е обект на изследване в специални науки - глациология и геокриология. ГлациологияДали науката е за физическите свойства на ледниците, техния произход, развитие, геоложка активност и въздействието върху образуването земната повърхност... Геокриологията (вечна замръзналост) изучава моделите на образуване и разпределение на вечната замръзналост и геоложките процеси, протичащи в зоната на вечната замръзналост на литосферата.

Обичайно е към замръзналата зона на литосферата да се отнасят зоните на развитие на такива скали, които се характеризират с нулева или отрицателна температура и наличието на лед в тях, затворени в пори и пукнатини.

Скалите могат да се подчиняват на климатичните промени: сезонно замръзване и размразяване, но те също могат да бъдат вечна замръзналост. Древността на вечната замръзналост се потвърждава от археологически и палеонтологични находки. И така, на полуостров Анадир, близо до езерото Чировой, в глинести, лежащи в пукнатините на ледения хълм, Н. Грейв открива останките от мястото на древен човек, живял тук в горния неолит, най -малко преди 2000 години.

Изотопните методи са установили, че добре запазените останки от мамути са на много хилядолетия. Таймурският мамут умря преди 12 хиляди години. Въз основа на тези данни, вечно замръзналите скали са тези скали, в които отрицателните температури продължават да съществуват хилядолетия и десетки хиляди години.

Вечно замръзналите скали в Русия се намират главно в Сибир, където южната граница на тяхното разпространение минава на юг от езерото Байкал. Северната граница приблизително съвпада с Полярния кръг. По южната граница на вечната замръзналост се отбелязва островен характер на разпространението му. Общо за Глобусът 23% от сушата е покрита с "вечна замръзналост"; най -големите области на разпространението му са също Канада (6 млн. км 2), Гренландия (1,6 млн. км 2), Аляска (1,5 млн. км 2), Антарктида (12 980 000 км 2).

Ледът в разпределението на вечно замръзналите скали може да се появи под формата на ледено-циментови, венозни, повторно жилени, заровени и пещерен лед. ЛеденоциментОковава минерални образувания, като ги задържа и циментира. Венен ледзапълва пукнатини в скалите.

Повторно окабеляване на ледпрониква в скали през измръзващи пукнатини по -дълбоко от границата на тяхното сезонно замръзване. Може да расте не само вертикално, но и хоризонтално и да образува големи клъстери. Установено е, че такива ледени маси непрекъснато се образуват през целия кватернен период. Всъщност заровен ледсе наблюдават в зоните на съвременните заледявания вътре в отложените морени и под тях.

Пещерен ледсе образуват в различни кухини. Те могат да бъдат намерени и извън зоната на разпространение на вечно замръзнали скали (например в пещерата Кунгур). Такива ледове са твърди ледени маси или капкови форми (стълбове, драперии) или отделни кристали по стените и тавана на пещерите.

Странично разпределение на вечната замръзналост

Правете разлика между сезонна и вечна замръзналост.

Сезонна вечна замръзналостсъществува само през зимата, многогодишно -продължава целогодишно и в продължение на много години. Най-ярки и мащабни вечно замръзнали (криогенни) процеси се проявяват в зоната на вечната замръзналост, т.е. в зоната на разпространение на вечна замръзналост. Вечната замръзналост е особено разпространена в северната част на Евразия и Северна Америка... В Русия тя заема около 2/3 от цялата територия - главно в Сибир и Далечния изток. При овладяване на огромен природни ресурситези региони изискват подробно проучване на условията и процесите на вечна замръзналост, тъй като те много често се оказват решаващ фактор, който сериозно усложнява всички видове строителство.

По посока от север на юг в рамките на зоната на вечната замръзналост на Северното полукълбо, тъй като площта и дебелината на вечната замръзналост намаляват, се разграничават три подзони: непрекъснато, прекъснато и спорадично разпределение на вечно замръзналите почви. В подзона непрекъснато разпределениедебелината на вечната замръзналост се измерва в стотици метри (обикновено от 100 до 500 м), понякога достига 1 км или повече. Грубо климатични условияв тази подзона, най -благоприятна за образуването на вечна замръзналост, тук се срещат и талики - области, където липсват замръзнали пластове.

Талики се развиват главно под реки и езера, които са достатъчно изобилни за затоплящия ефект на водата, за да се предотврати замръзване.

В подзона непрекъснато разпространениедебелината на вечната замръзналост обикновено не надвишава 100 м. Талики заема много по -голяма площ тук, а образуването на нова вечна замръзналост е ограничено. И накрая, южната подзона със спорадично разпространение може да се разглежда като зона с преобладаващо разграждане на вечната замръзналост.

По този начин, тъй като в много региони е не само модерна формация, но и реликва от ледниковите епохи, вечната замръзналост продължава и до днес поради рязко континенталния климат с дълги студени и малко снежни зими.

Вертикално разпространение на вечна замръзналост

Във вертикалния участък на зоната на вечната замръзналост се разграничават три слоя (комплекс от полярно покритие, според А. И. Попов, 1967). Горния слойНаречен активен, това е слой от сезонно размразяване. Дебелината му като цяло се увеличава от север на юг до три до четири метра и зависи от топлопроводимостта и водопропускливостта на скалите: пясъчните почви се размразяват по -дълбоко от глинестите, които от своя страна са по -дълбоки от торфа. В активния слой скалите редовно преминават от замръзнало в размразено състояние и обратно, което се изразява в криотурбация- смесване на почвата, което е свързано с образуването на специфични форми на вечно замръзнал микрорелеф.

Активният слой е подплатен от дебели, трайно замръзнали пластове. На върха им ( втори слой), все още се наблюдават сезонни колебания в отрицателните температури, които са придружени от механични напрежения и напукване. Още по -ниско, започвайки от дълбочина около 10 м, отрицателната температура на скалите остава постоянна през цялата година - това е трети по мощностслой, един вид основа на вечната замръзналост.

Сезонно замръзнали почвикоито се случват навсякъде, където отрицателните зимни температури се поддържат за определено време, всъщност се състоят от един активен слой. Процесите, протичащи в него (набръчкване, сортиране на почвата, напукване и др.), Не са толкова активни, колкото в активния слой на зоната на вечната замръзналост, поради липсата на подлежаща вечна замръзналост, която играе ролята на водна вода и засяга разпределение на налягането в почвата.
Развитието на вечна замръзналост може да продължи епигенетично(предварително образуваната скала замръзва) и сингенетично(образуването на почвата и нейното замръзване протичат едновременно). Първият път е характерен за възвишенията, където преобладава денудацията и с отстраняването на кората на изветрянето замръзването прониква дълбоко в пластовете на скалите. Вторият път е характерен за низините, където доминират натрупващите процеси, например натрупването на наноси в речните долини.

Като неразделен компонент на замръзналите почви, подземният лед може да се намери в тях в различни форми - от пори и капиляри до големи ледени лещи и вени. Обикновено се разграничават: лед-цимент- разпръснати между частици от рохкава скала без натрупвания; сегрегационен лед- има формата на ледени прослойки, които се открояват при замръзване на фино дисперсни (глинести и тинести) почви; инжекционен лед- образува се при проникване на вода в пукнатини и водоносни хоризонти; полигонален клинов лед- се образува в резултат на замръзване в замръзнали пукнатини вода, която е попаднала в тях от повърхността. В допълнение, подземен лед може да бъде погребанПредставлява бивш смлян лед, покрит с минерални утайки.

Вечно замръзнали (криогенни) процеси и форми на релефа

Основните процеси на вечна замръзналост включват: напукване на замръзване, сортиране на замръзнал хлабав материал, набръчкване и образуване на лед, измръзване от замръзване, криогенно пълзене, солифлукция, термокарст. Повечето форми на вечната замръзналост са със сложен произход, т.е. в образуването им са участвали различни криогенни процеси. Криогенезата се среща главно в двата горни елемента на полярния покривен комплекс, с най -голяма активност, свързана с активния слой. Следователно вечно замръзналите форми обикновено са с малки размери и принадлежат към микро- или мезорелеф. Те са разположени на повърхността на по -големи форми, които са с тектонски, ерозионен или друг произход.

Характерът на криогенното образуване на релеф се влияе от множество фактори: климат, епигенетично или сингенетично замръзване, дебелина и ледено съдържание на замръзнали скали, механичен състав на почвите в активния слой, експозиция и наклон на склонове и др. Това води до факта, че вечно замръзналите форми от един и същ тип, но от различни региони, понякога се различават значително една от друга.

Напукване на замръзване

Настъпва със силно и бързо охлаждане на почвата, обикновено в ясни зимни нощи. Дълбочината на проникване на пукнатини достига 3-5 м и повече. Мрежата от пукнатини от замръзване, като правило, има подредени очертания, образуващи модел от многоъгълници (четири, пет или шестоъгълници). Най-големите полигони се наблюдават в низините на крайбрежните равнини, където по-високата влажност на въздуха смекчава дневните температурни контрасти. Напротив, най -плътната мрежа от пукнатини се среща при рязко континентални условия.

През топлия сезон пукнатините от замръзване се пълнят с вода и втечнена почва. През есента водата замръзва, образувайки се вени, които многократно нарастват и значително разширяват пукнатините - до първите метри близо до повърхността.

Ако климатът в даден район стане по -топъл и многоъгълният лед се стопи, тогава разширените от тях пукнатини се запълват с минерална почва - ето как смлени вени... В повечето случаи такива наземни вени в заровено състояние служат като важно палеогеографско доказателство за съществуването на вечна замръзналост тук в миналото.

Сортиране на замръзване

Това сортиране често допълва напукването на замръзване. Той е хетерогенен по отношение на текстурата на почвите на активния слой. Резултатът от съвместната им работа е каменни полигониили по -рядко, каменни пръстени... Процесите на сортиране на замръзване са както следва. Финозърнестите (пясъчно-глинести) почвени площи, притежаващи висока влагоемкост, значително увеличават обема си при замръзване. В същото време те изтласкват по -големи отломки (натрошен камък, камъчета, камъни) на повърхността и към пукнатини от замръзване. Многократното повторение на замръзване -размразяване постепенно води до ясно изразена диференциация на почвата, която обикновено се наблюдава само в горната част на активния слой (до 0,5 - 0,8 м) и постепенно избледнява с дълбочина.

Ако почвите на активния слой не съдържат големи отломки, механизмът за сортиране на замръзване води до образуването на широко разпространени петниста (или медальонна) тундра.Медальонните петна са разположени вътре в счупени многоъгълници и имат закръглена или овална форма; повърхността им е глинеста и лишена от растителност.

Подуване и образуване на глазури

Процесите на криогенно издигане се свързват най -вече със замръзване на свободна вода. Разграничете сезонни и многогодишни хълмове. Сезонни хълмовенастъпват при зимно замръзване на активния слой: подземните води в долната му част са под налягане (отдолу има мощна вечна замръзналост) и набъбва над горния замръзнал слой. В случай на високо налягане може да възникне експлозия и изливане на вода върху повърхността с образуването почвен лед... Сезонните вдлъбнати почви са с малки размери (височината обикновено е не повече от 0,5 м с диаметър 2-3 м); през топлия сезон леденото ядро ​​на такива хълмове се размразява и те се срутват.

Имам торфени могилизамразената сърцевина се запазва през лятото поради ниската топлопроводимост на торфа; те могат да растат от година на година и да достигнат височина от няколко метра. По -малки (обикновено не повече от 1 м) многогодишни надигащи се могили се развиват в глинести и глинести почви с по -добра топлопроводимост. Те получиха името "Надгробни могили"... През лятото вечната замръзналост се размразява в тях, но глинестата почва, наситена с вода, набъбва и запазва формата на малък хълм.

Най-големите трайни надигащи се могили се образуват в низинските блатисти зони. Височината им може да достигне десетки метри с диаметър на първите стотици метри. Ледено ядро ​​се намира под торфената обвивка при такива могили, чието появяване и растеж е свързано с подуването на повърхността. Тези най -големи многогодишни формички се наричат хидролаколити... Често се използват и имената: якут булгуняхи ескимосите пинго.

За разлика от формите за издигане ледсе образуват в резултат на изливането на вода върху повърхността и замръзването й там (а не в почвата) под формата на повече или по -малко обширно ледено тяло.

Мразовити атмосферни влияния

На плоските върхове на планините в зона, лишена от растителност, както и в междуречията на плата и плата, в резултат на активно физическо (температура и измръзване) атмосферни влияния, отломки каменни морета .

Solifluction

Solifluction е потокът от преовлажнена почва по време на сезонното й размразяване. Такава почва, дори по малки склонове на терена, понякога достигаща само част от градуса, може да се разпространи.

Сезонно замръзване и размразяване на почвите също се случват извън зоната на вечната замръзналост, което води до същите явления в условия на преовлажняване и с определен наклон на повърхността. V планински районив резултат на солифлукционни процеси капкови тераси, куруми и каменни потоци, структурни почви и планински тераси.

Отсечена тераса(свлачища) имат формата на малък език, вариращ от няколко метра до стотици метри, със стръмен спад на дъното. Когато слоевете се плъзгат, слоевете се смачкват и често се разкъсват.

Куруми и каменни потоци(каменни реки, каменни морета) представляват струпвания от остроъгълни камъни с различни размери. Движението им се осъществява надолу по склона поради плъзгането на камъни по навлажнена и замръзнала отломка от натрошен камък. Подобни форми на релефа се срещат и извън зоната на вечната замръзналост. Те могат да показват промените в климата, които са настъпили.

Възвишени терасисе формират във високопланински райони по склоновете на планините. Те възникват на различни нива на самотни планини и това ги отличава от речните, езерните и морските тераси. Външно такива тераси са относително плоски повърхности, ограничени от первази. Според С. В. Обручев те се образуват в резултат на процеси на солифлукция. Според С. Г. Бох и И. И. Краснов, планинските тераси възникват в резултат на атмосферни влияния от снежна слана по ръба на снежното поле.

Размразяващи ниши (термокарст)

Термокарст- явлението образуване на карстови дупки в резултат на размразяване на активния слой, вечна замръзналост и пропадане на почвата. В повечето случаи местните пожари допринасят за това.

Този процес се формира чрез размразяване подземен лед, които могат да бъдат свързани със затоплянето на климата, водещо до влошаване на вечната замръзналост, или с местни причини, като например затоплящият ефект на водните обекти, големите пожари, икономическите дейности на хората и др. Термокарстовите форми на релефа са от пропадане: земната повърхност се спуска над образуваните подземни кухини.

Морфологичното проявление на термокарста зависи от общото съдържание на лед в замръзнали пластове и формата на поява на подземен лед. В допълнение, термокарстовият релеф в повечето случаи се усложнява от съпътстващи процеси: солифлукция, ерозия. В зависимост от външния вид и размера те се разграничават термокарстови чинии, фунии, потапяния, вдлъбнатини, езерни бани, вдлъбнатинии други кухи форми.

Впоследствие такъв термокарст често се пълни с вода, образувайки термокарстови езера, характерни за зоната на тундрата.

Схема на развитие на термокарстовите езера в тундровата част на север

Заоблените езера са термокарстови басейни, наводнени с вода. Такива вдлъбнатини и вдлъбнатини се появяват, когато подземният лед се стопи и повърхността потъне. Това се случва, ако почвата съдържа много лед. Това условие отговорът е хлабави скали, лежащи на равнини или в котловини, където водата би се натрупала в топъл климат.

Има много причини за появата на термокарстови депресии: затопляне на климата, изравняване на растителността, нарушаване на горните слоеве на почвата от транспорт и при паша на елени. Те се образуват и по време на обичайното лятно размразяване на почвите. Достатъчно е да се образува малък резервоар, тъй като водата му започва да пренася топлината си върху замръзналите скали, размразяването на подземния лед се засилва, езерото расте, докато водата напусне или на дъното се натрупа достатъчно дебел слой езерни утайки, изолиращи се ледът от водата.

Появата на вечна замръзналост по бреговете на река Якутия

Отцедените термокарстови басейни - аласи - са покрити с ливадна растителност и са най -добрите пасища в тундрата. Термична ерозия и термично износване. В райони с вечна замръзналост бързото нарастване на дупки, котловини, дерета се улеснява от течаща вода. Той действа върху повърхността както механично - откъсване и пренасяне на почвени частици, така и термично - топене на вечна замръзналост (термична ерозия). Сгънатите с вечна замръзналост морски брегове лесно се унищожават. Благодарение на това явление - термично износване - бреговете на много арктически морета се отдръпват, малките острови изчезват.

Ерозията във вечната замръзналост обикновено има значителен термичен компонент (оттук и терминът термична ерозия). Поради топлинния ефект на течащата вода върху замръзналото дъно и бреговете, ерозионните дупки и деретата често растат много бързо. Ерозионните форми се полагат по протежение на пукнатините в полигонални почви и по термокарстовите депресии. След като ледените клинове се стопят, получените канавки бързо се разширяват с вода, превръщайки се в дерета, докато централните части на полигоните остават под формата на малки хълмове с височина няколко метра. Такива хълмове са известни под якутското име. байярахи.

Байярахи

По този начин отбелязаните температурно-деформационни явления в активните и вечно замръзнали слоеве на почвата до голяма степен зависят от промените във външните фактори, внесени от хората по време на развитието на дадена територия.

Вечната замръзналост в Русия и съвременното заледяване

Съвременните ледници заемат малка площ на територията на Русия, само около 60 хиляди км 2, но те съдържат големи запаси от прясна вода. Те са един от източниците на захранване на реките, чието значение е особено голямо в годишния поток на реките на Кавказ.

Основна зона съвременното заледяване(повече от 56 хил. км 2) се намира на арктическите острови, което се обяснява с положението им във високи географски ширини, което обуславя образуването на студен климат.

Долната граница на нивалната зона пада тук почти до морското равнище. Заледяването е съсредоточено главно в западните и централните районикъдето падат повече валежи. Островите се характеризират с покритие и планинско покривно (мрежесто) заледяване, представено от ледени плочи и куполи с изходящи ледници. Най -обширният леден щит се намира на северния остров Нова Земля. Дължината му по водосбора е 413 км, а максималната му ширина достига 95 км.

Придвижвайки се на изток, повечето от островите остават без лед. Така островите от архипелага Земя Франц Йозеф са почти изцяло покрити с ледници, на Новите Сибирски острови заледяването е характерно само за най -северната група острови Де Лонг, а на остров Врангел няма обледенение - има само снежинки и малки ледници.

Дебелината на ледените пластове на арктическите острови достига 100-300 м, а водният резерв в тях се доближава до 15 хил. Км 2, което е почти четири пъти повече годишен потоквсички реки на Русия.

Заледяването на планинските райони на Русия, както по площ, така и по обем лед, е значително по -ниско от ледената покривка на арктическите острови. Планинското заледяване е характерно за най -високите планини на страната - Кавказ, Алтай, Камчатка, планините на Североизток, но се среща и в ниски планински вериги в северната част на територията, където снежната граница е ниска (Хибини , Северен Урал, Биранга, Путорана, планините Хараулах), както и в района на Маточкин Шара на Северните и Южните острови на Нова Земля.

Много планински ледницилежат под границата на климатичния сняг или "ниво 365", при което снегът остава върху хоризонталната подлежаща повърхност през всичките 365 дни в годината. Съществуването на ледници под границата на климатичния сняг става възможно поради концентрацията на големи маси сняг в отрицателни форми на релефа (често в дълбока древна кора) подветрени склонове в резултат на снежна буря и лавини.

Площта на планинските ледници в Русия е малко повече от 3,5 хиляди км 2. Най-разпространени са катранените, катранено-долинните и долинните ледници. Повечето от ледниците и ледниците са ограничени до склоновете на северните точки, което се дължи не толкова на условията на натрупване на сняг, но и на по -голямо засенчване от слънчевите лъчи (условия на инсолация). По отношение на зоната на заледяване сред планините на Русия, Кавказ е на първо място (994 км 2). Следват я Алтай (910 км 2) и Камчатка (874 км 2). По-малко значимо заледяване е характерно за възвишението Коряк, хребетите Сунтар-Хаята и Черски. Заледяването в други планински райони не е голямо. Най -големите ледници в Русия са ледникът Богданович (площ 37,8 км 2, дължина 17,1 км) в Ключевската група вулкани в Камчатка и ледник Безенги (площ 36,2 км 2, дължина 17,6 км) в басейна на Терек в Кавказ.

Ледниците са чувствителни към колебанията на климата. През XVIII - началото на XIXвекове започва период на общо намаляване на ледниците, който продължава и до днес.

Вътрешните води на Русия са представени не само от натрупвания на течна вода, но и вода в твърдо състояние, която образува съвременното покритие, планинско и подземно заледяване. Районът на подземното заледяване се нарича вечна замръзналост (терминът е въведен през 1955 г. от съветския учен вечна замръзналост П. Ф. Швецов; по -рано терминът „вечна замръзналост“ се използва за неговото обозначаване).

Криолитозон - горният слой на земната кора, характеризиращ се с отрицателни температури на скалите и наличието (или възможността за съществуване) на подземен лед. Тя включва вечно замръзнали скали, подземен лед и незамръзващи хоризонти на силно минерализирани подземни води.

Криолитозона (от гръцки kryos - студ, скреж, лед, литос - камък и зона - пояс * а.криолитна зона, криолитозона; н. Frostboden; е.зона на криолит; и. zona de criolitas) - част от криосферата, която е горният слой на земната кора, характеризиращ се с отрицателен. температура на почвите и ковачниците. скали и наличието или възможността за съществуване на подземен лед.

Терминът е предложен от П. Ф. Швецов през 1955 г. К. включва замръзнали скали, замръзнали скали и охладени скали. Охладените скали са солени или наситени солени водии саламури с температури под 0 ° C (криохалинови води).
По времето на съществуването си зоната на вечната замръзналост се отличава с многогодишни (от няколко години до хиляди години) и сезонни (зони със сезонно замръзване на скали). Многогодишната зона на вечна замръзналост се подразделя на подводна земя, подледникова под ледници и подводна под водите на морета и океани.

Субаериалната вечно замръзнала зона приблизително съвпада по площ с зоната на вечната замръзналост, в която са разработени вечно замръзнали скали (вечна замръзналост), заемащи 25% от сушата и разпръснати върху почти 1/2 от територията. CCCP. Това възлиза на прибл. 10-10,7 млн. Км 2.

Разпределението от повърхността на вечната замръзналост, разпределението на средногодишната температура на скалите в основата на слоя на техните годишни колебания се подчиняват на геокриологични. зоналност и височинна зоналност. Близо до юг. границите на вечната замръзналост имат слабо изолирано разпределение, северното е островно, масивно островно, прекъснато и непрекъснато. В същото време вечната замръзналост заема площ до 10% с дебелина на замръзнал слой (MMT) до 10-15 m; от 10 до 30% (при MMT до 25-30 m); от 30 до 80% (при MMT до 50 m); от 80 до 95% (при MMT до 150 m) и повече от 95% (дебелина на вечна замръзналост до 1500 m и повече). От юг на север (а в планините зоната на разпространение намалява с височина), средните температури на замръзналите скали намаляват, дълбочината на сезонното замръзване на талиците намалява и се променя естеството на криогенните процеси и явления.

Субаериалната вечно замръзнала зона е разделена на 2 вечно замръзнали. зони - северно (непрекъснато) и южно (островно и прекъснато) вечно замръзване.

В рамките на сеитбата. геокриологични зоната на вечната замръзналост има голяма дебелина (до 1500 м), главно. Плейстоценова възраст и вертикална непрекъсната структура. Тук се развиват само хидрогенни и хидрогеогенни видове талики, чието съществуване се дължи на топлинния ефект на водоеми, потоци и подземни води. Епикриогенни с висок лед (морски, ледено-морски) и синкриогенни утайки от разпадане. генезис c сингенетичен. клинов лед (включително леден комплекс).

За юг. геокриологични зоните са характерна преим. Вечната замръзналост е от ерата на горния холоцен, чиято дебелина по равнините се увеличава от 3 до 5 до 100 м и повече от юг на север. В него са разработени всички категории талици, а радиационно-термичните талики определят характера на разпространението на МВФ от повърхността. Б на юг. зоната се появява периодично. горната част за изключване. повърхност на вечна замръзналост от сезонно замръзващия слой (образуването на нетопяща се вечна замръзналост) и появата на тънки замръзнали пластове и „прелитания“ по талики.

Ha C. Източноевропейски, западносибирски равнини и евентуално на Централносибирското плато са разпространени реликтовата плейстоценова вечна замръзналост, която се среща на дълбочина от първите десетки до 200 м и повече и има дебелина от първите десетки до 500 м В горната част на холоцена има многослойна вечна замръзналост. В планините Юж. Сибир, в планината Алтай, Cp. Азия и др. Наличието на вечна замръзналост се дължи на височинната зоналност. В Алтай островите на MMP започват от височини. 2000-3000, в Тиен Шан -2000-2500, в Кавказ -ок. 2500 м. Непрекъснатостта на вечната замръзналост се увеличава с височина, cp. температурата пада до -15 ° C и по -ниска, а дебелината им на някои хребети се увеличава до 2000 м и повече. Ха високо. повече от 5 хил. м. вечна замръзнало място през лятото може да се размрази само за кратко (през деня) от повърхността по южните склонове. Във вертикалния участък зоната на вечната замръзналост се състои от една или няколко. слоеве замръзнали, замръзнали и охладени скали

В условията на дълга студена зима със сравнително малка дебелина на снежната покривка скалите губят много топлина и замръзват на значителна дълбочина, превръщайки се в твърда замръзнала маса. През лятото те нямат време да се размразят напълно, а отрицателните температури на земята продължават да съществуват дори на плитки дълбочини в продължение на стотици и хиляди години. Това се улеснява от огромните запаси от студ, които се натрупват през зимата в райони с отрицателни средногодишни температури. И така, в Средния и Северния регион Източен Сибирсумата от отрицателните температури за периода на снежна покривка е -3000 ... -6000 ° С, а през лятото сумата от активните температури е само 300-2000 ° С.

Скалите, които са били при температури под 0 ° C дълго време (от няколко години до много хилядолетия) и циментирани от замразена в тях влага, се наричат ​​вечна замръзналост. Съдържание на лед, т.е. съдържанието на лед във вечната замръзналост може да бъде много различно. Тя варира от няколко процента до 90% от общата порода. В планинските райони обикновено има малко лед, но в равнините подземният лед често се оказва основната скала. Особено много ледени включвания се съдържат в глинести и глинести залежи от крайните северни райони на Централен и Североизточен Сибир (средно от 40-50% до 60-70%), които се различават по най-ниската постоянна температура на почвата.

Вечна замръзналост - необичаен феноменприрода, която е забелязана от изследователите през 17 век. Споменато е в неговите творби от В.Н. Татищев ( началото на XVIII v.). Първите научни изследвания на вечната замръзналост са извършени от А. Миддендорф (средата на 19 век) по време на експедицията му на север и изток от Сибир. Миддендорф е първият, който измерва температурата на слоя вечна замръзналост в редица точки, установява дебелината му в северните райони, прави предположения за произхода на вечната замръзналост и причините за широкото му разпространение в Сибир.

През втората половина на XIX век. и началото на ХХ век. вечната замръзналост е проучена заедно с проучвателни работи от геолози и минни инженери. През съветските години сериозни специални проучвания на вечната замръзналост са извършени от M.I. Сумгин, П.Ф. Швецов, А.И. Попов, И. Я. Баранов и много други учени.

Районът на разпространение на вечна замръзналост в Русия заема около 11 милиона км 2, което е почти 65% от територията на страната.

Разпространение на вечна замръзналост на територията на Русия

Южната му граница минава по централната част на Колския полуостров, пресича Източноевропейската равнина близо до Северния полярен кръг, отклонява се на юг по Урал до почти 60 ° N, и по Об - на север до устието на Северна Сосва, след това минава по южния склон на сибирския Увалов до Енисей в района на Подкаменная Тунгуска. Тук границата завива рязко на юг, минава покрай Енисей, минава по склоновете на Западния Саян, Тува и Алтай до границата с Казахстан.

В Далечния изток границата на вечната замръзналост преминава от Амур до устието на Селемджа (ляв приток на Зея), след това по подножието на планините по левия бряг на Амур до устието му. На Сахалин и в крайбрежните зони на южната половина на Камчатка няма вечна замръзналост. Вечно замръзнали петна се намират южно от границата на разпространението му в планините Сихоте-Алин и във високите планини на Кавказ.

В рамките на тази огромна територия условията за развитие на вечна замръзналост не са еднакви. Северните и североизточните райони на Сибир, островите от азиатския сектор на Арктика и северният остров Нова Земля са заети от непрекъсната нискотемпературна вечна замръзналост. Южната му граница минава през северната част на Ямал, полуостров Гидан до Дудинка на Елисей, след това до устието на Вилюй, пресича горното течение на Индигирка и Колима и отива до брега на Берингово море южно от Анадир. На север от тази линия температурата на слоя вечна замръзналост е -6 ... -12 ° C, а дебелината му достига 300-600 м и повече. На юг и запад е разпространена вечна замръзналост с острови на таликс (размразена земя). Температурата на слоя вечна замръзналост тук е по-висока (-2 ... -6 ° С), а дебелината намалява до 50-300 м. Близо до югозападния ръб на зоната на вечната замръзналост има само изолирани петна (острови) на вечна замръзналост. сред размразената почва. Температурата на замръзналата земя е близо до 0 ° С, а дебелината е по-малка от 25-50 м. Това е островна вечна замръзналост.

В замразената маса се концентрират големи запаси вода под формата на подземен лед. Някои от тях са се образували едновременно с гостоприемните скали (сингенетични ледове), други - при замръзване на водата в натрупани по -рано пластове (епигенетични).

Голямата дебелина на вечната замръзналост, находките на добре запазени мамути в нея показват, че вечната замръзналост - продукт на много дългосрочно натрупване на студ в пластовете на скалите. По -голямата част от изследователите смятат, че това е реликва от ледниковите периоди. Съвременният климат в по -голямата част от зоната на разпространение на вечната замръзналост само допринася за неговото запазване, поради което и най -малкото нарушаване на естествения баланс води до неговото влошаване. Това трябва да се има предвид при икономическото използване на територията, в рамките на която вечната замръзналост е широко разпространена.

Вечната замръзналост засяга не само подземните води, режима и храненето на реките, разпространението на езера и блата, но и много други компоненти на природата (релеф, почва, растителност), както и икономическа дейностчовек. При разработването на минерали, полагането на пътища, строителството, по време на селскостопанските работи е необходимо внимателно да се проучи замръзналата почва и да се предотврати нейното разграждане.

Видове и процеси на вечна замръзналост, причинени от вечна замръзналост в Русия

Както вече беше отбелязано, около 65% от територията на Русия има вечна замръзналост, следователно изграждането на конструкции при такива условия е спешен проблем.

Терминът вечна замръзналост трябва да бъде представен във времеви период от порядъка на няколкостотин години или повече и като цяло, в съответствие с периода на съществуване на вечна замръзналост, следва да се вземат предвид следните структури:

• Вечно замръзнали почви, които съществуват от векове и хиляди години.
  
• Вечна замръзналост (мм), съществуване от години, десетки години.
  
• Сезонна вечна замръзналост, съществуване на часове, дни.
  

Непрекъснато вечно замръзване

Този вид вечна замръзналост се среща в далечния север на Русия. Схемата за съществуването на непрекъсната вечна замръзналост с основните приети обозначения е представена в схемата:

	Схема на съществуването на непрекъсната вечна замръзналост с основните приети обозначения

Многослойна вечна замръзналост (разграждане на непрекъсната вечна замръзналост)

Този вид вечна замръзналост се среща на някои места и няма ясна теория за произхода си. Една от теориите предполага, че този тип

възникнали в резултат на разграждането на непрекъсната вечна замръзналост.

Възможно е да се е появила тектонична пукнатина, по която е преминала вода (топлина) и е размразил слой почва с по -висока топлопроводимост.

Интересно е да се отбележи, че дълго време изследователите повдигат въпроса за дебелината на слоя вечна замръзналост. Така през 1827 г. в Якутск руският търговец Фьодор Шергин (служител на Руско-американската компания) решава да изкопае замръзналата почва за кладенец и да се снабди с вода. Впоследствие той направи залог. Развивайки се на около 100 м, замръзналата земя не беше премината. В резултат на това Федор Шергин практически фалира. Руската академия на науките се заинтересува от това и отпусна пари за продължаване на работата - тези пари бяха достатъчни за около 15 м тунелиране. Така за 16 години е изкопан кладенец с дълбочина Н = 116,4 м. Този кладенец се нарича "Sherginskaya мина" и все още се намира почти в центъра на Якутск. Впоследствие тази мина служи като обект за изследователска работа. Термичните изчисления бяха използвани за определяне на дебелината на слоя вечна замръзналост в това място, който беше приблизително 500 m.

Островна вечна замръзналост

Този вид вечна замръзналост с размери в план от десетки до няколкостотин метра и дълбочина до 10 метра или повече се среща в района на Сибир (северната част на Красноярския край, Иркутск, Чита).

	Схема за съществуването на островна вечна замръзналост на фона на размразена почва

Често е трудно да се определи точно местоположението на такава вечна замръзналост чрез геоложки проучвания. Несъобразяването (не определена позиция) на тази вечна замръзналост може да причини значителни трудности при изграждането на конструкции в тези райони. Необходимо е да се извършат по -точни (подробни) геоложки проучвания.

Вечна замръзнала леща

Коварството на този вид вечна замръзналост, открито в южните райони на Сибир, е ясно показано на Схема 4. Размерите на такава вечна замръзналост в плана могат да бъдат десетки метри, а дебелината не надвишава няколко метра. Такива лещи на фона на размразена земя са опасни, защото са много трудни за идентифициране. Ако по време на строителството на сградата лещата не е определена и сградата поне частично покрива обектива, тогава по време на работа топлинните потоци от сградата ще причинят разграждане (размразяване) на лещата, което ще предизвика непредвидими неравномерни валежи .

Ако следвате промяната във вечната замръзналост в Сибир от север на юг, можете последователно да срещнете всички изброени видове вечна замръзналост. Вечната замръзнала леща обаче може да се образува и „изкуствено“ в застроените зони, при условие че се наруши топлопреминаването между повърхността на почвата и атмосферата.

Така например, в град Иркутск през 1925 г. са регистрирани случаи на образуване на лещи от замръзнала почва. Строежът на сградата тук започва през 1917 г. и след това се мотае в продължение на 8 години. В резултат на това под сградата се образува леща от замръзнала почва, която след като сградата започна да функционира, започна да се топи, което доведе до неравномерни валежи и аварийно състояние в сградата. Подобни явления са открити в Братск и Шелехов (Иркутска област).

Необходимо е да се представят резултатите от експеримента, който беше организиран в Братск (Рощин В.В.) (вж. Схема 5). Над повърхността на почвата е изграден навес с размери 11 м на 24 м (такава конструкция, поради невъзможността да се получи слънчева светлина на земята, нарушава естествения топлообмен в основата).

Схема на изследователски обект за изследване на условията на изкуствено образуване на леща в замръзнала почва

Изследователски кладенци бяха пробити през навеса от север на юг, за да се определи дълбочината на замръзване (размразяване) на почвата. Наблюденията показват развитието на следния процес:

• След 1 година от съществуването на балдахина, размразяването на почвата приключи до края на септември.
  
• След 2 години от съществуването на балдахина, размразяването на почвата приключи до края на ноември.
  
• След 3 години от съществуването на балдахина, почвата не се размразява, тъй като под навеса се образува леща от замръзнала почва.
  

По този начин тези проучвания ясно показаха колко чувствителна е естествената среда към външни влияния.

Ако пробием кладенец в замръзнала почва, тогава ще видим следната картина (виж диаграма 6) промени в температурата на почвата по дълбочина (z)

Схема на сезонни промени в температурата на активни и вечно замръзнали почви по дълбочината на основата в различни периоди от време

През летния период надпермарозният слой на почвата (активен слой) ще има положителна температура, т.е. ще бъде в размразено състояние. С началото на зимния период, когато температурата на въздуха и повърхността на почвата спадне до отрицателна стойност, надпермарозният слой на почвата ще започне да замръзва.

Годишните промени в температурната амплитуда на този слой по дълбочината на основата ще достигнат стойността на H 0, под която почвата ще бъде практически при постоянна отрицателна температура от ≈ -4 ° C (вечна замръзналост).

С циклично действие на отрицателни и положителна температурана земята, в последните три етапа са възможни:

1. Замръзване.
2. Замръзнало състояние.
3. Размразяване.
   

Годишно размразяване и замръзване на активния почвен слой

Замръзването на активния слой през зимния период може да не настъпи на цялата дълбочина, в този случай те говорят за нетопяща се вечна замръзналост, тъй като между активния слой и вечната замръзналост ще има междинен слой от размразена почва.

Схема на не дрениращ активен почвен слой и възможността за полагане на инженерни комуникации при тези условия

Наличието на прослойка от размразена почва с не сливащ се активен слой е важно от гледна точка на възможността за полагане на комунални линии в този слой. Инженерните мрежи, положени в размразен слой почва, няма да изпитат деформации, свързани с замръзване и размразяване и следователно са икономически изгодни.

В процеса на замръзване и размразяване могат да възникнат деформации на почвата, които достигат 20 ... 30% или повече. По време на замръзване водата се увеличава само с ≈ 9%, но в естествени условия това явление се обяснява с миграцията на влага (движение на подпочвените води от подлежащите размразени слоеве към фронта на замръзване), което до голяма степен се проявява в глинести почви. Това явление води до замръзване на почвите.

Вдигане на почви по време на замръзване

Трябва да се отбележи, че това е много важен проблем, с разрешаването на който строителите много често се срещат не само в райони с вечно замръзнала почва, но и в райони с дълбоко сезонно замръзване. Следователно това трябва да се обсъди отделно.

Трябва да се спомене, че за първи път строителите се срещнаха с този проблем по време на строителството на железопътни линии в северната част на Русия (Сибир). При сливане на активен слой, набъбването на глинести почви, поради миграцията на влага от подлежащите все още размразени слоеве към фронта на замръзване, води до дехидратация на подлежащия слой.

Диаграма на сливащия се активен слой и развитието на явлението вдигане на почвата в него

Ако обозначим: h е грудкова. - количеството вдлъбнатина на почвата; H пр. Е дебелината на замръзващия активен слой (DS), тогава активната зона на издигане (H акт) (виж диаграмата в диаграмата) ще бъде числено: H акт ≈ 2/3 N pr.

Това явление е от голямо значение, тъй като ви позволява да поставите инженерни мрежи в дехидратиран - не надигащ се слой (по -ниски 1/3 N и т.н.), без страх от тяхната деформация.

Утайка по време на размразяване на активния почвен слой

При замръзване почвата замръзва с повърхностите на основите, а след това, когато се надига, ги деформира. Това често води до изместване на основите. Впоследствие, по време на размразяването, почвата губи своите якостни свойства, свиваемостта се увеличава значително (настъпва пропадане). Също така е възможно такава почва да се излее изпод основата на основата (загуба на стабилност - неизпълнение на условията на първото ограничаващо състояние).

Образуване на лед

На север често можеше да се види такава картина, когато под експлоатираните къщи изведнъж се появи лед.

Схема на най -вероятното образуване на лед със сливащ се активен слой и високо ниво подземни води

Това се обяснява с факта, че дълбочината на замръзване под къщата със сливащия се активен слой (DS) е много по -малка (топлинен ефект на сградата), отколкото на откритата повърхност. Това води до образуване на води под налягане (с висока UGVV и сливащ се активен слой), които могат да пробият и, изтичайки през прозорци и врати, да замръзнат на повърхността, да образуват лед.

Образуваният лед в периода на замръзване на активния слой е особено вреден за пътищата.

Когато активният слой замръзне (слива се вечна замръзналост), почвата на първо място замръзва под пътя (влиянието на канавки). Останалата част от активния слой ще бъде в етап на замръзване. В резултат на това има движение на вода под налягане по склона и е възможно те да пробият на повърхността с образуването на лед.

Най -ефективното използване на специални мерки, т.е. изкуствено създаниеусловия, благоприятстващи по -бързото замръзване на почвата на необходимото ни място. Използва се почистване на повърхности от сняг, премахване на растителния слой и др. В резултат на това под разчистената зона има бързо замръзване и сливане на активния слой с вечна замръзналост. Тази мярка спира движението на вода под налягане към пътя и ако се образува лед, то на това място няма отрицателно въздействие върху експлоатирания път.

Наклонен ток. Феномен на солифлукция

Явлението солифлукция или ходът на наклон в резултат на процесите на замръзване и размразяване.

Solifluction(Лат. Solum - почва и fluctio - изтичане) - отток на почвата, пренаситена с вода, върху замръзналата повърхност на ледено -циментираната основа на склоновете. Солифлукцията се наблюдава при различни природни зони... Явлението е широко разпространено в зони с вечна замръзналост или дълбоки и дълготрайни замръзващи почви (тундра, горско-тундра, Централен и Източен Сибир, Канада, планини). Почвената покривка с фина почва е наситена с влага от топящ се сняг или дъжд, става по-тежка, става вископластична и започва да се движи дори при наклони от 2-3 ° по хлъзгавата повърхност на замръзналия подлежащ слой, която все още не се е размразила, ускорявайки се като наклоните се увеличават от няколко сантиметра до метър годишно. В същото време по склоновете се появяват наводнения, ниски хребети и цели солифлукционни тераси, дори по склонове със насаждения (предимно лиственица), образуващи пияна гора.

Има два вида криогенни свлачища:

1. криогенни плъзгащи се свлачища - изместването на размразени скали от сезонно размразения слой (STL) по интерфейса замръзнало -размразено;

2. Криогенни свлачища на течението (бърза солифлукция) - процесът на втечняване на скали от сезонно размразения слой (STL) и тяхното вискозно / вископластично течение по повърхността на вечната замръзналост (вечна замръзналост).

Ако вземем точка А на повърхността на наклона на активния слой, тогава по време на замръзване, в резултат на надигане, тя ще се премести в точка В. След това, по време на размразяването под въздействието на гравитационните сили, точка В ще падне и ще бъде в позицията на точка С. Така в резултат на сезонни температурни промени точка А в крайна сметка ще се премести в точка С, т.е. възможно постепенно плъзгане на склона.

Дори един и същ наклон може да има повърхности с различни наклони. В този случай участъците с по -стръмен наклон ще имат по -висока скорост на пълзене (V 1) в сравнение със скоростта (V 2) на по -плоските участъци. В резултат на това в райони с по -ниска скорост на потока на наклона, почвените частици постепенно ще се натрупват, до пълно спиране (хоризонтален участък с V 2 = 0).

Вечно замръзнали морфологични образувания: а - планински тераси; б - курум; в - каменна река; г - солифлукционни (капкови) тераси; d - солифлукционен вал; д - клетъчни форми на структурни почви; g - напукани мразови полигони; h - многоъгълни почви	Диаграма на развитието на процес на неравномерен наклон в активен почвен слой

Така се образуват своеобразни „вълни на релефа на склона“, които се издигат нагоре, докато солифлукационният слой тече надолу.

Стръмните склонове на платото Кваркуш (район Красновишерски на Пермската територия) и редуването на сезоните на замръзване - размразяване провокират образуването на каменни талуси (куруми) и плосък почвен поток (солифлукция)	Изкопаеми подземни изкопи на арктическото крайбрежие на Якутия

Температурна промяна в горните слоеве на вечно замръзналите почви

Под дълбочината H 0 - амплитудата на нулевите температури, почвата с вечна замръзналост ще бъде при постоянна отрицателна температура от ≈ -4 ° C. Такава постоянна температура се осигурява практически на дълбочина ≈15 m (дълбочина на нулевите амплитуди).

Замръзналата земя всъщност е твърдо тяло. Силата (R) на замръзналата почва е почти линейно зависима от нейната температура R = f (t ° C). Когато температурата на горните слоеве се промени, силата също ще се промени, колкото по -висока е температурата, толкова по -ниска е якостта.

Потъване при размразяване на слой вечно замръзнала почва

Това явление е един вид бич за строителите. Когато вечната замръзнала почва се размразява, якостните характеристики на почвата рязко спадат, това явление трябва да се вземе предвид при изграждането на сгради на такива места.

В едно от селата северна експедициясе забелязва следното явление. Те положиха пътя, но веднага щом теренът премина няколко пъти през едно място, на това място се образува дере. Всъдеходът в движението си с гъсеници откъсна повърхностния слой мъх. Почвата беше гола и започна да се топи под въздействието на слънчева светлина. Мъхът играеше ролята на топлоизолация и тъй като в замръзналия почвен слой имаше лед, по време на размразяването това доведе до залягане - подобно на лавина развитие на деформации (виж графиката e = e (s)) под собственото си тегло (образуване на дерето).

Диаграма на развитието на процеса на слягане на размразяваща основа с характерна компресионна зависимост

В лабораторията за изследване на вечна замръзналост в научно -изследователската станция „Игарская“ е проведен такъв своеобразен експеримент (Далматов Б.Н.). Лабораторната стая е направена директно в замръзнала земя. Светлината от една лаборатория прониква с дебелина два метра в друга лаборатория, създавайки едновременно осветление. Светлината прониква през слоеве лед, отделни включвания от които са с дебелина 20 см.

Няма съмнение, че при размразяване такава почва ще има свойства на слягане. При проектирането на сгради върху такива почви е необходимо да се използват „Насоките за изчисляване на заселването на размразени и размразени почви във времето“ (1967-1976 г., Изследователски институт на основи и основи).

Образуване на замръзнали пукнатини в активни и вечно замръзнали почвени слоеве

При замръзване на земните повърхности, изложени на сняг (рязък спад на температурата), настъпва неговото обемно намаляване, често съпровождащо образуването на клиновидни пукнатини (пукнатини). Дълбочините на тези пукнатини - пукнатините достигат няколко метра, а ширината на отвора е 10 ... 15 см. Измръзналите пукнатини пресичат не само активния слой, но и проникват във вечна замръзналост. С течение на времето в пукнатините прониква вода, която след това се превръща в лед, а това допринася за по -нататъшното нарастване на образуваната замръзнала пукнатина.

Такива пукнатини от замръзване водят до промяна в дълбочината на проникване на замръзване. Те могат да причинят повреда на пътното платно, сградите, инженерните мрежи.

Вечна замръзналост и съвременен климат

В края на 20 -ти век проблемът с изменението на климата към глобалното затопляне се превърна в един от централните въпроси, които притесняват световната общност. Повечето климатолози свързват повишаването на температурата на въздуха с непрекъснато нарастващите промишлени емисии на въглероден диоксид, метан и други газове, които причиняват парниковия ефект. Доскоро, само преди няколко години, редица големи климатолози прогнозираха повишаване на температурата на въздуха на север в началото на XXI век с 10-15 градуса по Целзий. Уфологът А. К. Прийма дори прогнозира, че при такова рязко затопляне на климата една трета от човечеството може да умре от суши и бедствия.

Анализът на метеорологичните данни за редица страни от Северното полукълбо (Русия, Канада, САЩ-Аляска, Китай) потвърждава, че през последните 25-30 години климатът наистина се е затоплил, макар и по-умерен. Повишаването на температурата на въздуха през този период в повечето региони на Русия е 1-1,2 градуса по Целзий. Според Американския геофизичен съюз между 1991 и 1997 г. глобалната температура на въздуха се е повишила с 0,62 градуса по Целзий. През последните 3-4 години всеки руснак в средната зона на страната ни можеше да усети затоплянето на климата: тук е горещо и сухо летните сезонии меките зими се последваха една след друга.

Затоплянето на климата от своя страна води до размразяване на вечната замръзналост и освобождаване на газове (особено метан), заровени във вечната замръзналост, и до тяхното допълнително навлизане в атмосферата. Неслучайно през последните години във вестникарските репортажи се появиха предупредителни заглавия: „Бомба от метан във вечна замръзналост“. В рамките на тематичните планове на институти, държавни и международни програми са били и се провеждат множество проучвания по проблема за глобалното затопляне.

Икономическото значение на зоната на вечната замръзналост или зоната на вечната замръзналост, както я наричат ​​учените за вечна замръзналост, е трудно да се надцени. Това е стратегическият гръб на руската икономика, нейната горивно -енергийна база и валутен магазин. Северният край на страната е изключително рядко населен. В необятните простори на арктически студени пустини, тундра, горско-тундра, тайга и планински степи, по равнини, плата и планини има по-малко от един човек на квадратен километър. В националния окръг Ямало-Ненец тази цифра е 0,6 души. на кв. км, в Корякия и Чукотка-0,1-0,2, а в Евенкия и Таймир и изобщо 0,03-0,06.

Независимо от това, не трябва да забравяме, че в зоната на вечната замръзналост на Русия са концентрирани повече от 30% от проучените запаси от целия нефт в страната, около 60% от природния газ, безбройните находища въглищаи торф, по-голямата част от хидроенергийните ресурси, запаси от цветни метали, злато и диаманти, огромни запаси от дървен материал и прясна вода. Значителна част от тези природни ресурси вече са включени в икономическия оборот. Създадена е скъпа и уязвима инфраструктура: съоръжения за производство на нефт и газ, магистрални нефтопроводи и газопроводи с дължина хиляди километри, мини и кариери, водноелектрически централи, градове и села, изградени пътища и железопътни линии, летища и пристанища . Магадан, Анадир, Якутск, Мирни, Норилск, Игарка, Надим, Воркута са разположени върху вечната замръзналост, дори в границите на Чита има острови на вечна замръзналост. Понастоящем са добре разработени методи за прогнозиране на последиците от строителството на сгради и конструкции върху вечната замръзналост. Не само човешката дейност променя условията на вечната замръзналост. В много по -голям мащаб непредсказуемите климатични промени засягат замръзналите пластове.

Прогресивното размразяване на замръзнали скали може да има катастрофални последици. Факт е, че горните хоризонти на вечно замръзнали скали с дебелина от 2-5 до 30-50 м и повече съдържат лед под формата на малки лещи и вени, както и големи отлагания под формата на клиновидна решетка ( многоъгълни в план) или пластови отлагания с дебелина до 30 40 м. В някои части на северните равнини ледът представлява до 90% от обема на замръзналите скали.

Големи ледени вени във вечна замръзналост. Билото на Кулар, Северна Якутия

Размразяването на наситени с лед скали ще бъде придружено от потъване на земната повърхност и развитие на опасни вечно замръзнали (криогенни) геоложки процеси: термокарст, термична ерозия, солифлукция и др. Цели райони с ниски абсолютни повърхностни височини ще бъдат наводнени от морето. Ще има заплаха от разрушаване на сгради и инженерни конструкции, издигнати със запазването на замръзналата основа. Подобни последици от затоплянето на климата ще бъдат пагубни за икономиката.

Учените по вечната замръзналост могат да оценят количествено предстоящите промени във вечната замръзналост за всеки период от време и да предотвратят много от вредните им последици, да сведат до минимум разходите за стабилизиране на околната среда на вечната замръзналост, но само ако първоначалните климатични параметри са надеждно известни. Уловката е, че климатичните прогнози далеч не са перфектни поради сложния характер на промените във времето и климата. Климатът постоянно претърпява естествени промени. През 1625 г. сър Франсис Бейкън обърна внимание на факта, че освен ежедневните и сезонните промени в метеорологичните елементи, има и многобройни дългосрочни цикли на тяхната промяна.

През 1957 г. J.C. Charlesworth вече е преброил около 150 цикъла на колебания на климата с различна продължителност. А. С. Монин и Ю. А. Шишков разграничават милиардо-годишни цикли, цикли с продължителност стотици и десетки милиони години и по-малки (в историко-геоложкото разбиране) колебания с период от десетки хиляди до десетки години. Краткопериодните колебания на метеорологичните елементи са добре известни: 9-14-годишни, 5-6-годишни и др. Всички цикли на различни периоди на климата и климатичните промени се наслагват един върху друг и създават сложен интегрален ход на промените в метеорологични елементи. През последните две до три десетилетия промените в посоката, свързани с техногенезата, започнаха все по -забележимо да се наслагват върху естествените климатични цикли.

За съжаление, надеждността и точността на дългосрочните метеорологични прогнози все още оставят много да се желаят. В резултат на това резултатите от климатичните прогнози са противоречиви, което от своя страна причинява неяснота в прогнозите за вечна замръзналост. Съществуват различни сценарии на значително затопляне на климата в района на вечната замръзналост през 21 век (М. И. Будико, О. А. Анисимов, М. К. Гаврилова, Ф. Е. Нелсън) и умерено затопляне (Е. П. Борисенков, А. В. Павлов), има дори сценарий на охлаждане (Н. А. Шполянская) . Сценарии на значително затопляне на климата се прилагат за територията на вечната замръзналост само като се вземат предвид нейните най -общи свойства. Според М. К. Гаврилова, към средата на следващия век средната годишна температура на въздуха в Сибир и Далечния изток ще се увеличи с 4-10 градуса по Целзий, в резултат на което вечната замръзналост ще се размрази и с течение на времето ще остане само в високи планинии в равнините на север от Източен Сибир и Далечния изток. О. А. Анисимов и Ф. Е. Нелсън смятат, че увеличаването на глобалната температура на въздуха с 2 градуса по Целзий ще доведе до пълно размразяване на замръзнали скали в 15-20% от зоната на вечната замръзналост. Метеорологичните данни за последните 10-15 години показват, че екстремните сценарии на изменението на климата не са оправдани, затоплянето продължава, но с по-скромни темпове.

При обосноваване на сценариите на умерено затопляне на климата, освен данните на метеорологичните станции, се използват и резултатите от наблюденията на геокриологични (вечно замръзнали) станции, където едновременно с метеорологичните измервания, топлинният режим на почвите, сезонното замръзване - размразяване и изследват се вечно замръзналите процеси (А. В. Павлов). Тази комбинация повишава надеждността на климатичните прогнози за вечна замръзналост. Нека се спрем на този проблем по -подробно.

Доскоро мрежата от метеорологични станции в северната част на Русия беше доста обширна; продължителността на метеорологичните измервания у нас достига 180 години. Освен това до началото на 1990 г. имаше около 25 вечно замръзнали станции - ориентири за наблюдение на зоната на вечната замръзналост.

Когато се изучават дългосрочните колебания на съвременния климат, е необходимо да се усреднят метеорологичните данни за редица съседни години, за да се изключат случайните вариации. Най -често избираният период на осредняване е 10 години.

Могат да се разграничат два периода с изразено повишаване на температурата на въздуха на север: от края на XIXвек до 40-те години на ХХ век (този период се нарича „затопляне на Арктика“) и от средата на края на 60-те години до наши дни. Последното (модерно) затопляне все още не е достигнало размера на "затоплянето на Арктика". Нещо повече, в началото на 90 -те години се наблюдава забележимо охлаждане на редица арктически метеорологични станции. Следващите години обаче се оказаха достатъчно топли, което беше причината за продължаване на общата тенденция на затопляне на климата и днес.

Отклонение на 10-годишните пълзящи средни средни годишни (1), средни летни (2) и средни зимни (3) температури на въздуха от нормата в Салехард (север Западен Сибир)

Скоростта на нарастване на средната годишна температура на въздуха през последните 25-30 години е 0,02-0,03 градуса по Целзий годишно в северната част на Европа, 0,03-0,07-в северната част на Западен Сибир и 0,01-0,08 градуса по Целзий годишно-през Якутия. Повишаването на самата температура на въздуха през този период варира от 0,4 до 1,8 градуса по Целзий. Затоплянето на климата се дължи главно на повишаване на температурата на въздуха през зимата.

Ако тенденцията към затопляне на климата продължи през първата половина на 21-ви век, можем да очакваме увеличение на средногодишната температура на въздуха до 2020 г. с 0,9-1,5 градуса по Целзий и до 2050 г. с 2,5-3 градуса по Целзий. Валежидо същите години те ще се увеличат съответно с 5 и 10-15%.

Анализът на данните от мониторинга и геотермалните проучвания показва широко разпространено влошаване на горните хоризонти на зоната на вечната замръзналост (повишаване на температурата на вечната замръзналост, намаляване на тяхната площ, увеличаване на дълбочината на сезонно размразяване) през последните 15-25 години.

Като илюстративен пример за продължаващите топлинни промени в зоната на вечната замръзналост използваме данните от наблюденията от станция Marre-Sale (Западен Ямал), разположена на мястото на едноименната метеорологична станция. Тук почти на всички експериментални обекти през 1979-1998 г. е регистрирано повишаване на температурата на замръзналите скали на дълбочина 10 m.

Тя варира от 0,1 до 1 градус по Целзий. Само в ивицата на повърхностния воден отток (площадка 34) практически не се наблюдават дългосрочни промени в температурата на скалите.

Въз основа на резултатите от геотермалните проучвания е установено, че съвременното затопляне на скали достига дълбочини от десетки метри. Разглеждането на материалите за наблюдение на същата станция Marre-Sale показва, че въпреки големите междугодишни колебания в дълбочината на сезонното размразяване, като цяло има слаба тенденция към увеличаването му през 1978-1998 г. Прогнозираната дълбочина на сезонно размразяване за 2020 г. ще се увеличи на север само с 15-20 см в пясъците и още по-малко в пясъчните глини, глини и торфи. Прогнозираното регионално увеличение на температурата на скалната повърхност няма да надвишава 1,4 градуса по Целзий за 2020 г. (2025 г.) и 2,3 градуса по Целзий през 2050 г.

Вероятни промени във вечната замръзналост в Русия по време на затоплянето на климата до 2020 и 2050 г.

Фигурата показва развитието на вечната замръзналост в Русия в случай, че горните прогнозни прогнози за затопляне на климата на север през 21 век са оправдани. Идентифицирани са 4 зони, различни в различна степен и неравномерно време на началото на широко разпространеното дълбоко размразяване на вечната замръзналост отгоре.

За началото на дълбоко размразяване на замръзнали скали се взема моментът, когато размразеният през лятото слой почва не замръзва напълно през зимата и покривът на вечната замръзналост постепенно намалява. Интервалът от време, през който вечната замръзналост ще се размрази напълно, зависи не само от затоплянето на климата, но и от състава и съдържанието на лед в скалите, тяхната температура и дебелина и от топлинния приток отдолу (от вътрешността на земята).

Топенето може да продължи години, десетилетия, стотици и хиляди години.

При съставянето на схематична карта (виж фиг. 3) беше взето предвид, че вечната замръзналост ще реагира различно на едни и същи промени в глобалния климат при различни ландшафтни условия. Най -голям принос за разнообразието в реакцията на вечната замръзналост на атмосферните влияния има релефът на земната повърхност. Картата показва три категории релефи: равнини, плата и планини.

Първата зона от юг е територията, където вечната замръзналост до 2020 г. ще се размрази отгоре навсякъде, където е развита. Тази зона ще се формира само в Западно -Сибирската низина, на южната граница на съвременната зона на вечна замръзналост. Сега има редки острови - лещи от вечно замръзнали скали с температури над -0,5 градуса по Целзий, ограничени до торфища. След размразяването им южната граница на зоната на вечната замръзналост ще се оттегли на север с 300 км или повече, топенето на торфените блата, подути от лед, ще бъде придружено от интензивно залягане на повърхността им, но това няма да донесе сериозни промени в естествената околната среда и човешката дейност: торфените блата с вечна замръзналост са редки и практически не участват в стопански дейности. ...

Втората зона са териториите, където вечната замръзналост ще се стопи навсякъде до 2050 г. В северната част на европейската част на Русия зоната на вечната замръзналост до този момент ще се оттегли в северна или североизточна посока с 50-100 км, в Западен Сибир - със 100-250 км, в южната част на Централносибирското плато - с 600 км. В планините промените в зоната на вечната замръзналост ще бъдат минимални: островите на вечната замръзналост ще се размразят навсякъде само по хребета на Енисей и в малка част от планините на Южен Сибир и югоизточната част на Забайкалие. Както и в предишната зона, последиците от размразяването на замръзнали скали ще бъдат незначителни: острови и малки участъци от замръзнали скали в най -неудобните за хората участъци - торфени блата, в силно мъхести райони на тайгата, върху сенчести дъна на тесни , дълбоки долини, по склоновете на северното изложение - ще изчезнат. Съвременната температура на тези скали не е по -ниска от -1 градуса по Целзий.

Третата зона обединява територии, където до 2050 г. дълбокото размразяване на вечната замръзналост няма да започне навсякъде. Сегашната температура на вечната замръзналост тук варира главно в диапазона от -1 до -5 градуса по Целзий. Ще се размразят само нисколедените скали с температури не по -ниски от -1 ... -1,5 градуса по Целзий. Това са предимно пясъци и скали. Ширината на зоната за частично размразяване на вечната замръзналост в северната част на европейската част на Русия ще достигне 30-100 км, в северната част на Западен Сибир-40-200 км, в Източен Сибир-240-820 км.

Зоната включва и част от ниските планини на Южен Сибир, Забайкалие, на юг от Далечния Изток и Камчатка до 60-62 градуса северна ширина.

Четвъртата зона, зона с относително стабилна вечна замръзналост, включва северната част на зоната на вечната замръзналост с най -много ниски температурискали -от -3 до -16 градуса по Целзий. Тяхната мощност се измерва в стотици метри. С предвидения мащаб на затопляне на климата, дълбокото размразяване на замръзнали скали в тази област е изключено. Само площта на талиците леко ще се увеличи.

По този начин въз основа на горните данни може да се направи извод за промените в зоната на вечната замръзналост на Русия до средата на 21 век. След 50 години температурата на почвената повърхност ще се увеличи с 0,9-2,3 C 0, а дълбочината на сезонното размразяване ще се увеличи с 15-33%. В резултат на това южната граница на зоната на вечната замръзналост по равнините и платата ще се оттегли на север и североизток с 50-600 км. Ако добавим зона на частично топене към зоните на пълно размразяване на вечната замръзналост, тогава като цяло ще се образува зона за разграждане на вечна замръзналост, чиято ширина в северната част на европейската част на Русия ще достигне 50-200 км, в Западен Сибир - 800 км и в Източен Сибир - 1500 км. Островите и вечните замръзнали масиви в планините на Забайкалие, на юг от Далечния изток и Камчатка ще бъдат значително намалени, но те няма да изчезнат напълно.

Отрицателните последици от затоплянето на климата ще бъдат наблюдавани в цялата зона на вечната замръзналост: повишено разграждане на замръзнали пластове вертикално и хоризонтално; нарушаване на функционирането на естествени и технически системи, чието проектиране не е взело предвид възможността за глобално затопляне на климата и влошаване на вечната замръзналост. На територията, където вечната замръзналост е относително стабилна (третата и четвъртата зона на фиг. 3), поради високото съдържание на лед в горния замръзнал слой, дори леко увеличаване на дълбочината на сезонно размразяване ще доведе до активиране на такова разрушително вечно замръзнали процеси като термокарст, термична ерозия и солифлукция. Процесите на разрушаване на крайбрежните первази на арктическите морета ще се засилят. Икономиката на Севера ще изисква допълнителни разходи, за да се гарантира безопасността на замръзналите основи на сгради и инженерни конструкции.

Затоплянето на климата и зоната на вечната замръзналост, очаквано до средата на XXI век, е сравнимо със затоплянето по време на холоценския климатичен оптимум преди 4600-8000 години, когато южната граница на зоната на вечната замръзналост се оттегли на север и зае позиция близо до прогнозираната му позиция през 2050 г. В териториите, където вечната замръзналост се е запазила, дълбочината на сезонното размразяване се е увеличила. Анализът на структурата на горния вечно замръзнал хоризонт ни позволява да установим дълбочината на сезонното размразяване по това време. В арктическите и алпийските райони се оказа, че е с 20-40% повече от сегашната дълбочина, тоест сравнима с прогнозната стойност на увеличаването на дебелината на сезонно размразения слой до 2050 г. Това съвпадение за пореден път потвърждава реалността на предложения сценарий за затопляне на климата и вечната замръзналост.

Регионални модели на инженерно -геоложки условия и зониране Сибирска платформа

Формиране и геоложки и структурни особености.Инженерно-геоложкото зониране на Сибирската платформа е необходимо за установяване на моделите на пространствена променливост на инженерно-геоложките условия на нейната територия. Тази задача може да бъде успешно решена при стриктно спазване на историческите и генетичните принципи на изследване и систематизиране на всички фактори, които определят инженерните и геоложките условия на територията. Регионалното инженерно-геоложко зониране на Сибирската платформа се основава на инженерно-геоложки анализ на скалите и съставляващите ги комплекси, изследване на закономерностите на тяхното разпространение в земната кора.

Съвременният инженерно-геоложки облик на скалите на тази територия се формира под влиянието на сложен тектонски режим и климатични условия през всички етапи на геоложкото развитие. Въз основа на съвременните представи за геоложка структураСибирската платформа и законите на нейното развитие е възможно да се установи генетична връзка между структурата, състава, състоянието, физическите и механичните свойства на скалите и техните комплекси, ограничаването на тези комплекси до определени геоложки структури.

Сибирската платформа има двустепенна структура. Долният структурен етап е съставен от сложни и силно метаморфозирани образувания от архейската и ранната протерозойска епоха, които образуват основата на платформата. Те излизат на дневна повърхност, на Алданския и Анабарския щит и в Ангара-Канската част на хребета на Енисей. Горният структурен слой е съставен от скали от късния протерозой до кватернерната възраст.

Вечна замръзналост и хидрогеоложки условия.Моделите на разпространение и дебелината на вечната замръзналост зависят главно от историческите, климатичните и геоложки и структурни особености на платформата. Като се вземе предвид динамиката на промените в геокриологичните условия в холоцена, на територията на Сибирската платформа могат да се разграничат две геокриологични зони: Северна и Южна. Границата на зоните съвпада с границата на затваряне на криогенните пластове от късния холоцен и плейстоцен и има голямо инженерно и геоложко значение, тъй като разделя територията с различни съвременни геокриологични характеристики (вж. Таблица 2 на приложението). На границата дебелината на криогенните пластове рязко се увеличава, подчертавайки различната му възраст. Близо до границата също има преход от непрекъснато разпространение към островно през преходната зона на прекъснато разпространение на вечна замръзналост. На юг от тази линия няма плейстоценови сингенетични замръзнали скали и ледени клинове, но са разпространени термокарст и псевдоморфози.

При цялото разнообразие на влиянието на регионалните и местните фактори на територията на Сибирската платформа се проследява географска ширина-зонална промяна в основните характеристики на криогенните пластове. В южните райони на платформата температурата на замръзналите скали варира от 0 до -1 °, а дебелината на островните масиви от замръзнали скали - от 3 до 50 м. В северните райони на платформата температурата на скалите намалява до -14 °, а криогенните пластове до 1500 м и повече се срещат практически навсякъде. Площите на талиците тук не надвишават няколко процента.

Интразоналната хетерогенност на геокриологичните условия се определя от влиянието на регионални и местни фактори. Най -важният от регионалните фактори е тектонската подвижност на отделните региони. Когато се оценява ролята на неотектоничните движения от геокриологична гледна точка, трябва да се обърне специално внимание на два аспекта: от една страна, значителна промяна в релефа, а от друга, образуването и подмладяването на тектонски разломи. Стабилните повдигания (от 100 до 500 м) са характерни за по-голямата част от Сибирската платформа и причиняват подобен на плато разчленен релеф, чиито абсолютни височини обикновено не надвишават тавана на инверсията на температурата на въздуха. При условия на зимно максимално въздушно налягане температурата на скалите се увеличава от дъното на долините до водосборите. Височинен градиент на покачване на температурата е средно 2-3 ° / 100 m.

Само в райони, където тектонските издигания достигат 500-1000 м (плато Путорана, хребет Енисей, плато Ангара-Лена и Алдан), релефът се издига над тавана на инверсията на температурата на въздуха и географските ширини-зонални закономерности при формирането на основните характеристики на криогенните пластове се нарушават от влиянието на височинно-зоналните характеристики на топлопредаване. Тук, над тавана на инверсията, нараства тежестта на условията на вечна замръзналост с увеличаване на абсолютна височинатерен. Градиентът на понижаване на температурата на скалите с височина е приблизително равен на 0,5-0,7 ° / 100 м. С увеличаване на височината на всеки 100 м дебелината на криогенния слой се увеличава с 40-50 м. -15 °,Какво става 7-8 °под определените от зоната (Фотиев и др., 1974).

На по -голямата част от територията основите се срещат практически от повърхността. Тяхната криогенна структура се определя от счупване, порьозност и водно съдържание в началото на замръзване. Характерна особеност е силното счупване и следователно съдържанието на лед в основната скала на дълбочина 30-50 m Северна зона... Сред криогенните процеси най -развити са: криогенно изветряне и сортиране на почви, наклонени процеси, както и напукване на замръзване на почвите с образуване на ледени клинове и първични почвени жили. Относителното слягане и натрупване предопределиха геокриологичните особености на обширната Централна якутска низина. Замръзването на дебели пясъчно-глинести слоеве тук е настъпило главно синхронно с натрупването на седименти, в резултат на което седиментите се характеризират със значително ледено съдържание поради леденоцимента и широкото развитие на дебел (до 50 м) сингенетичен клинов лед . Поради високото съдържание на лед в кватернерните седименти и широкото развитие на повтарящ се лед, термокарстовите процеси, напукването и набъбването при замръзване са широко развити.

Обновяването на старите и образуването на нови тектонски разломи повлияха значително на динамиката на подземните води и предопределиха особеностите на формирането на геокриологични условия на платото Путорана, по източната страна на Предверхоянското поле, в рамките на Алданския щит. Спецификата на геокриологичните условия на вечната замръзналост в тези региони се състои в намаляване (в сравнение със зоналните характеристики) на дебелината на вечно замръзналите пластове, увеличаване на техния прекъсване и повишаване на температурата на скалите.

На по -голямата част от платформата геокриологичните условия са тясно свързани с хидрогеологичните. Поради факта, че във вертикалния разрез хидрохимичните и хидродинамичните зони в различни хидрогеоложки структури се заменят в различна последователност и дебелината им варира в широки граници, в процеса на охлаждане на горните хоризонти на земната кора под 0 ° в строго съответствие с условията на околната среда, различна структура на криогенните слоеве.

Видове криогенни слоеве на Сибирската платформа: 1-ти слой I тип; 2-равен тип II; 3-легло тип III; 4-II, IV, VI видове; 5-II, III, VII и VIII тип; 6-подтип "b" от криогенни пластове тип II. Граници: 7 хидроложки басейна от 1 -ви ред; 8-области на разпространение на различни видове криогенни пластове; 9-области на разпространение на подтипове криогенни слоеве; 10 области на вечна замръзналост. А-артезиански басейни с индекси 1-8, съответно: Хатангски, Анабаро-Оленекксий, Котуйски, Оленекски, Тунгуски, Якутски, Ангара-Ленски, Западносибирски. Г-системи от хидрогеоложки масиви с индекси 1-10, съответно: Таймир, Хантайская, Анабарская, Патомо-Витимская, Байкало-Чарская, Алданская, Верхояно-Колимская, Източна Саянская, Даурская

Криогенните слоеве от първия тип са развити само в източните и южните частиплатформи, в границите на артезианските басейни на Якутск и Ангара-Лена, както и в рамките на Енисейската и Алданската системи от хидрогеоложки масиви. Само в границите на тези басейни, директно под слоя вечна замръзналост, в пукнатините и порите на скалите има натрупвания на прясна вода, предимно с хидрокарбонатен състав за промишлено и питейно водоснабдяване.

Двустепенните криогенни слоеве от втори тип заемат централната и северната част на Сибирската платформа, в границите на Анабар-Оленекски, Котуйски, Оленекски, Тунгуски и Якутски ( Западна част) артезиански басейни. В границите на тези басейни, директно под слоя вечна замръзналост, в пукнатините и порите на скалите има натрупване на солени води и солени соли с отрицателна температура с предимно хлорен състав. Минерализацията им достига 100-200 г / л, а само в Анабарско-Оленешкия басейн-20-30 г / л.

Натрупванията на сладка вода с хидрокарбонатен състав могат да бъдат намерени тук само в границите на слепите филтрационни талици в канали и заливни равнини. големи реки, както и под баните на големи незамръзващи сладководни езера.
Двустепенните криогенни пластове от трети тип са развити на територията на Анабарската система от хидрогеоложки масиви, съставена от плътни кристални скали. Тук мразовити скали лежат по пласта на вечно замръзналите скали, поради което натрупванията на прясна вода се ограничават изключително до скалите на сезонно размразения слой, както и до слепи филтрационни талици под каналите на големи реки.

Сложната структура на криогенните слоеве се характеризира с платото Путорана. Тук на ниските водосбори и в долините се развиват пластове от втори тип, а във високопланинските части на трети, седми и осми тип, характеризиращи се с преобладаване на замръзнали скали в разреза, пукнатините и порите на които не съдържат нито вода, нито лед (картата конвенционално показва криогенни слоеве от осми тип.) В тази област прясно подмразените води очевидно липсват напълно.

Криогенните слоеве от четвърти и шести тип са ограничени главно до ниски морски тераси и шелфа на моретата на Северния ледовит океан. Тези видове криогенни слоеве се характеризират с преобладаване в участъка на натрупвания на подземни води с отрицателна температура от морски произход. В допълнение към четвъртия тип, показан на картата, реликтът, потопен в морето, криогенни пластове от втори тип биха могли да оцелеят в плитките крайбрежни зони.

Литологията на скалите също е един от регионалните фактори, които влияят значително върху условията за формиране на геокриологичната среда. На първо място, трябва да се обърне внимание на моделите на разпространение на вечно замръзнали и карбонатни скали на територията на региона и да се оценят регионалните условия за възникване и развитие на карста. Известно е, че карстовите и артезианските басейни и артезианските склонове на карстово-пластовите води са зони с концентрация на пролетен отток. Следователно, през целия период на охлаждане, подземните води значително се противопоставят на условията на замръзване на скалите, причинявайки образуването на своеобразна геокриологична ситуация.

Под влияние на мощния затоплящ ефект на карстовите води в тези райони, повече топлинаскали, значителен прекъсване и ниска дебелина на криогенните пластове. Пример са моноклиналните карстови басейни от периферията на Сибирската платформа, особено по южните склонове на Якутския, Ангаро-Ленския и Тунгуския артезиански басейни; в Алданския сгънат регион, Юхтинско-Иллимахския и Гинамския карстови басейни.

Сред местните фактори, влияещи върху формирането на температурата на скалите и в по -малка степен на прекъсването и дебелината на криогенните слоеве, е необходимо да се откроят: експозицията на склонове, снежна покривка, растителност, състав и влажност на кватернерните седименти . Те значително променят зоналната стойност на температурата на скалите и затова е необходимо внимателно да се проучат по време на инженерно-геокриологичните проучвания във всеки регион поотделно. Без тази информация е трудно, а понякога и невъзможно да се предвидят промени в геокриологичната ситуация в процеса на развитие на терена.

Строителство в райони на вечна замръзналост

Характеристики на строителството в зоната на вечната замръзналост.Изграждането на сгради и конструкции на юг, където температурата на въздуха не пада под 5 градуса, и строителството в Сибир се различават. Тук трябва да се вземат предвид много различни фактори. Сградите, построени без отчитане на вечната замръзналост, могат да станат неизползваеми след известно време. Това се случва, защото през лятото земята се затопля неравномерно с няколко десетки сантиметра. При размразяване почвата става мокра, понякога течна. Той се утаява, пълзи. Тази част от сградата, под която почвата омеква, потъва. През зимата почвата отново замръзва, мократа набъбва, а сградата се изкривява и понякога се срутва.

Наличието на вечна замръзналост в определени региони на страната ни поставя много проблеми пред учените, чието решение е от голямо практическо значение. Повечето от тези задачи вече са решени от учените. Пер последните годинив северната и източната част на страната ни са построени стотици градове. Много от тях стоят върху вечна замръзналост, стоят здраво векове. Нека си припомним поне такъв град като Норилск, построен отвъд Северния полярен кръг. Улиците на Норилск са застроени с многоетажни сгради. В града са построени фабрики, училища, болници, кина и жилищни сгради.

Тези сгради стоят дълги години, издигнати върху своеобразни „пилешки бутчета“ от стоманобетонни купчини. Долната част от тях навлиза дълбоко в слоя вечна замръзналост, а над повърхността на земята се издигат не повече от метър. Въздухът тече свободно под сградата. Почвата замръзва през зимата, размразява се през лятото, но това не се отразява на сградата, тъй като стоманобетонните купчини са здраво замръзнали с основите си във вечно замръзналия слой и ги поддържа като кърлежи. Град Норилск е свързан по железопътен път с пристанищния град Дудинка, който е израснал по бреговете на река Сибирски Енисей. Тази железница е най -северната на земното кълбо. В зоната на вечната замръзналост са построени стотици мини, снабдяващи страната ни с въглища, полиметални руди, калай, злато, диаманти и много други ценни полезни изкопаеми. Северът, огромна земя, обвързана с вечна замръзналост, се трансформира и разкрива своите богатства.

При строеж в райони с вечно замръзнали почви правилният избор на места за строителство с почви, така че да не са вдлъбнати, да не са обект на образуване на лед и повреди е от особено значение. Освен това е необходимо да се избират такива решения за планиране на пространството и конструкцията, както и методи за строителство, за да се осигурят нормалните експлоатационни качества на сградите.

В зависимост от геоложките, хидрогеологичните и климатичните условия, изграждането на сгради в районите на вечната замръзналост се извършва по следните методи:

строителство на сгради по конвенционални методи.Този метод се използва, когато основата е скалисти или полу-скалисти скали, които нямат значителни пукнатини, пълни с лед или замръзнала почва. Тук вечната замръзналост няма практическо значение.

Ако дълбочината на такива основи е до 3 m, тогава основите се задоволяват с обичайните; ако дълбочината е 3-4 м - стоманобетонна колонна или купчина, а на дълбочина повече от 4 м - купчина с пилоти, задълбочаващи се в дебелината на ненарушената конструкция чрез подреждане на сондажи.

По време на строителството върху счупени замръзнали основи, здравината на основата се увеличава чрез пробиване на кладенци и инжектирането им под налягане на пара за размразяване на леда и загряване на почвения слой до 50 ° C, след което циментовият разтвор незабавно се инжектира в пукнатините под налягане, която се втвърдява, докато почвеният слой се охлади. Същият метод се използва при изграждане на талици с достатъчна мощност при липса на вечно замръзнали включвания в тях;

запазване на основните почви във вечно замръзнало състояние.Този метод се използва за пропадане и други слаби наситени с лед почви с дебелина най-малко 15 m със стабилна температурен режим... Ако сградата се отоплява, тогава основата е надеждно защитена от размразяване чрез подреждане на студено подземно с височина, в зависимост от ширината на сградата, варираща от 0,5 до 1 м или повече.

За да се проветри подземното пространство, в мазето са подредени вентилационни отвори, които дават възможност за регулиране на входящия въздух в зависимост от сезона;

размразяване на почвата в основата.Този метод се използва в строителството върху почви, които нямат голямо селище за размразяване. За да се осигури бавно и равномерно размразяване на почвата, се препоръчва да се вземе минималната дълбочина (но не по -малко конструктивна), ако активният слой не се състои от вдлъбнати почви, и също така да се замени активният почвен слой, ако включва вдлъбнати скали .

С този метод се осигурява цялостната твърдост на сградата (чрез подреждане на непрекъснати стоманобетонни колани, монолитни шевове и др.);

предварително размразяване на почвата и нейното уплътняване в основата.Този метод е приложим за отопляеми сгради, когато е изключено възстановяването на замръзналото състояние на размразени почви. Изборът на някой от изброените методи се извършва в резултат на цялостен технически и икономически анализ.

При проектирането на промишлени сгради трябва да се даде предимство на блокирането им в единични сгради. Най-целесъобразно е да се издигнат сгради с голям обхват с оборудване, поставено върху купчини, които не са свързани с рамката на сградата.

За ограждащи конструкции се използват слоести елементи, изработени от леки ефективни материали. Особено внимание трябва да се обърне на херметичността на конструкциите - в ставите на елементите и в ставите на панелите.

Препоръчва се вечно замръзнали почви в основата на дълбоки основи на опори с решетка или без решетка да се използват съгласно принцип I, при спазване на следните условия и изисквания:

- вечно замръзналите почви трябва да бъдат предимно сливащ се тип, чиято температура през целия период на експлоатация на моста няма да надвишава стойностите, приети при изчисленията на носещата способност на основата;

- на места със силни снегонавявания надлъжният профил на пътя трябва да гарантира, че под моста в рамките на прелеза има празнина, като правило, не по -малка от 3,5 m;

- каналът на мястото на пресичане на моста трябва да бъде проектиран по такъв начин, че да се сведе до минимум възможността от заледяване и образуване на термокарст, за което е необходимо да се осигури максимално запазване на повърхностния слой на почвата в рамките на нисководното част от канала и концентрираното преминаване на вода под моста, като се използват за тази цел, ако е необходимо, тави или други устройства. Ако такива мерки са недостатъчни, се препоръчва да се прекъсне подканалния поток от горната страна на моста на разстояние 50-100 m, например, с помощта на перманентна завеса, подредена с охлаждащи устройства. За да се предотврати появата на термокарст, следва да се вземат мерки за изключване на възможността за продължителен застой на вода по насипа и под моста, както и значителни повреди по мъховия покрив в района на пресичането на моста;

- дъното на канала на местата на евентуалната му значителна ерозия трябва да бъде укрепено на дължина най -малко 15 м до горната и долната страна на оста на малкия мост;

- купчини елементи (купчини различни видове) основите трябва да бъдат вградени в замръзнали почви под нивото на максимално възможното им размразяване до дълбочина, която осигурява възприемането на проектните натоварвания, включително силите на издуване на замръзване;

- дъното на купчините елементи трябва да бъде разположено най -малко на 4 м над повърхността на подземни ледове или силно заледени почви. Ако това условие е неизпълнимо, такива почви трябва да бъдат изрязани с купчини елементи, а ако това не е възможно, решението за използване на силно заледени почви като основи трябва да се вземе индивидуално.

Всички вечно замръзнали грубозърнести почви, плътни и средно плътни пясъци, твърди, полутвърди и огнеупорни глинести почви, както и други почви, които не са компресирани по време на размразяването (характеризиращи се с относителна утайка при размразяване не повече от 0,03) подходящ като сутерен на фундаменти, използван съгласно принцип II. условието за осигуряване на носещата способност на основите и изместванията на горната част на опорите, предвидени от проекта на опорите в рамките на нормализираните отклонения.

В основите на основите твърдо замръзналите почви трябва да се използват главно съгласно принцип I. В същото време за основите на железопътни мостове е необходимо да се осигурят през целия период на експлоатация температурите на замръзналите почви на основата са с 0,5 ° C по -ниски от проектните температури за пясъци и пясъчни глини и 1 ° C - за глини и глина.

По правило замръзналите пластмасови почви в основите трябва да се използват съгласно принцип II. В случай на техническа и икономическа нецелесъобразност на такова решение, е разрешено използването на тези почви съгласно принцип I (за железопътни мостове по експериментален начин), ако през целия период на експлоатация на конструкцията се използва набор от мерки (например охлаждащи устройства, запълване на скали, вентилирани кухини и други мерки) температурата на почвата ще се поддържа не по -висока от носещата способност, приета при изчисленията за здравината и деформируемостта на основата.

В този случай броят на охладителните агрегати трябва да се определи, като се вземе предвид коефициентът на надеждност, равен на 2.

Вечно замръзналите почви в основата на основите на малък мост, като правило, трябва да се използват по същия принцип; не е позволено да се опират частично върху замръзнали и частично върху незамръзнали или размразяващи почви.

Със значителен брой опори голям мостразрешено е да се използват два принципа за почвите на основите на съседни опори, като се вземат предвид изискванията на стандартите. За почви на основата на всяка отделна опора, комбинацията от двата принципа не се допуска.

Вечната замръзналост понякога се нарича „подземно заледяване“. Ледът, циментиращ скали, се среща там в различни форми: лещи, вени, петна, клинове, огромни слоеве, така наречения изкопаем лед. В Русия общата площ на замръзналите скали е около 11 милиона квадратни метра. км. Така вечната замръзналост е разпространена върху почти 2/3 от територията на страната. Замръзнали почви бяха открити дори под вода, по рафтовете. По принцип разпределението на вечната замръзналост съответства на райони с рязко континентална част със студени и малко снежни зими. В същото време е общоприето, че рязко континенталният климат допринася само за запазването на вечната замръзналост, образувана по време на кватернерните заледявания. По -малкото разпространение на вечната замръзналост в западната част на страната се обяснява с наличието на покривен ледник, който предотвратява дълбоко замръзване на почвите. В различните части на страната дебелината на вечната замръзналост е различна: тя варира от няколко десетки метра до километър. Дълбоките слоеве на замръзналите почви практически не се влияят от сезонните температурни колебания. В необятните простори на руския Север и Сибир в дълбините лежи един -единствен замръзнал монолит. Състоянието на замръзналата земя обаче не е постоянно. В момента може да се твърди, че студът постепенно се отдръпва от недрата на планетата. Има няколко зони на разпространение на вечна замръзналост.

Зона на непрекъснато разпространение на вечна замръзналост

Тази зона съдържа североизточната част Западносибирска равнина, по-голямата част и североизточната част на Сибир. При условията на вечна замръзналост се образуват специфични вечни замръзвания или криогенни (създадени от лед) форми на микрорелеф. При силни студове почвата от повърхността се напуква и водата прониква в пукнатините от замръзване. Замръзвайки, той разширява тези пукнатини и се образуват един вид решетъчни полигони. Понякога ледена леща, образувана на определена дълбочина, повдига надземната повърхност и се появява набъбваща могила, наречена хидролаколит. В Централна Якутия такива хълмове достигат 40 метра височина. Когато налягането на леда и съдържащата се в него вода пробие почвата, водата излиза на повърхността, образувайки земята. По склоновете на планините Биранга са широко разпространени и каменни талуси. Освен това, под влияние на редуващо се замръзване и размразяване на скали по склоновете, те започват да се стичат надолу. Процесът на почвения поток се нарича солифлукция (от латинските думи "почва" и "изтичане").
Зона на прекъснато разпределение на вечна замръзналост.

На юг от зоната на непрекъснато разпределение на вечната замръзналост има зона на нейното прекъснато разпространение. Тоест сред замръзналите почви има незамръзнали площи. Повечето характерна формав тази зона са термокарстови басейни или аласи. Те се образуват в местата на потъване на почвата, възникнало поради размразяването на вечната замръзналост. Често такива басейни са заети от езера. Интересно е, че такива езера са краткотрайни. Водата от тях през пукнатини в ледникови вени може да се оттича в коритото на съседна река и на мястото на езерото се образува блатиста низина.

Зоната на островното разпространение на вечна замръзналост

Тази зона обхваща района на Байкал и юга. Тук са разпространени същите форми на микрорелеф, както в предишната зона, но те са много по -рядко срещани и са ограничени до „островите“ на вечната замръзналост.

Вечната замръзналост обхваща площ от прибл. 10 милиона км 2 или повече от 60% от територията на Русия. Южна границаразпространението на вечна замръзналост преминава от северозапад на югоизток от полуостров Кола до устието на реката. Мезен и по -нататък почти по Северния полярен кръг до Урал. В Западен Сибир границата има подразширен удар: по ширината на реката. Об, до изворите на реката. Таз и по -нататък към реката. Енисей до устието на реката. Подкаменная Тунгуска, където завива рязко на юг. На изток от Енисей вечната замръзналост е разпространена почти навсякъде, с изключение на юг от полуостров Камчатка, около. Сахалин и Приморие (вижте фигурата на стр. 101 и картата на стр. 102).

Вечната замръзналост (или вечна замръзналост) се отнася до скали, които са замръзнали на значителна дълбочина и не се топят дълго време - от няколко десетилетия до много хилядолетия. Вечната замръзналост се образува на сушата (в планините и в равнините), в шелфа на арктическите морета (Баренц, Кара и др.) И под ледниците. Възможността за замръзване на скали под ледници се определя от температурата на въздуха и дебелината на ледника (в ледената маса температурата се повишава с дълбочина 2–2,5 ° С на всеки 100 m).

Горният слой на земната кора, който е зоната на разпространение на вечната замръзналост, се нарича зона на вечната замръзналост. Долната граница на зоната на вечната замръзналост е изотермата 0 ° C. Температурата на горните вечно замръзнали хоризонти в началото и края на топлия сезон на годината надвишава 0 ° С. По време на цикличните процеси на замразяване и размразяване в покрива му се образува сезонно размразен слой. Ако скалите се размразят по -дълбоко от този слой и не замръзнат през зимата, покривът на вечната замръзналост намалява и се появяват талици с различни размери и дълбочини.

Основните характеристики на вечната замръзналост са разпределение, дебелина, съдържание на лед и температура, криогенни образувания (форми на релефа). Тяхното разпределение в космоса се подчинява на основните географски закони: шириново зониране, височинна зоналност и сектор. По естеството на разпределението на вечната замръзналост се разграничават две географски зони на вечна замръзналост:

I - северно (непрекъснато разпространение) и II - южно (непрекъснато разпространение на замръзнали пластове). Южна зонаТой е разделен на три подзони в зависимост от площта, заета от многогодишната вечна замръзналост: II a - прекъснато, II b - масивно островно, II c - островно и слабо островно разпределение на вечната замръзналост. На юг има зона (зона) от реликтови замръзнали скали.

На територията на Русия са представени два вечно замръзнали сектора: европейско-западносибирският (атлантическият), климатът и природата на който се развиват под преобладаващото влияние на атлантическите (и арктически) въздушни маси, и азиатският, разположен в зоната на действие на сибирския антициклон и се характеризира с рязко континентален климат... Секторните различия се проявяват най -ясно в дебелината на замразените пластове и географското разположение на зоните и подзоните (виж Таблица 1 на стр. 103). Вечно замръзнали, най -вероятно, са възникнали на Земята след общото охлаждането на климата в края на плиоцена -началото на плейстоцена, след което се отдръпва многократно и напредва отново. На състояние на техникатавечно замръзналите скали са повлияни главно от еволюцията им през втората половина на плейстоцена и през холоцена: климатичните условия се променят, епохите от ледникови пластове се редуват с междуледникови периоди, морското равнище или се повишава до +100 м или повече, след което пада значително под модерен шелф в Арктика моретата станаха суша (виж Таблица 2НАС. 104-105). Вечната замръзнала природа съдържа много следи (реликви) от древни времена.

В европейско-западносибирския сектор са разпространени реликтово замразените пластове, запазени в периоди на максимално размразяване. На север те лежат под съвременни замръзнали скали заедно, а в южната част - изолирани (двуслойна вечна замръзналост). На юг от замръзналата зона те са оцелели на дълбочина 50–100 м и са покрити с размразени утайки.

Карта Разпределение на вечната замръзналост

маса 1

Разпространение, температура и дебелина на вечната замръзналост в Русия

Зони (зони)	Подзони	Площ на вечната замръзналост,%	Температура, ° С	Южна граница на подзоните, ° север		Максимална мощност, m
				Европейско-западносибирски сектор	Азиатски сектор	Европейско-западносибирски сектор	Азиатски сектор
Аз на север		повече от 95	-1 до -10	66,5–68	64–65 (50–60*)	300–450	500 (200)– 1500***
II юг	IIa	75–95	от -0,5 до -3	65–67,5 (53–58*)	60–64	100–450	100–700
	IIb	25–75	от 1 до -	63,5–66	58–62 (50**)	50–300	(1000***) 0–100
	IIв	по -малко от 25	1 от 2 до -0,5	61	52–60	0–200	0–50

* Приморие и Хабаровска територия; ** Забайкалия; *** Ляв бряг на Вилюй, речен басейн. Марха

В шелфа на арктическите морета на Русия има острови от замръзнали скали с дебелина до 50–100 м. Най -големият от тях е реликтова вечна замръзналост, която все още не се е размразила след последното (сартанско) замръзване.

Северните крайбрежни низини се характеризират със замразени солени скали, съдържащи повече от 0,05% разтворими соли в състава си. Това е плячка предимно глинести морски седименти nia, която не се размрази в ерата на климатичния оптимум и запази първичната соленост. Те са най -характерни за болшеземелската тундра. и полуостровите Ямал и Гидан в ЗападСибир. В Централен и Източен Сибир площта на солено замръзналите скали е има само тясна ивица по Арктикабрега, проникващ във вътрешността по долините на реките Лена и Колима. Към басейнарека Лена има най -голямата в света зона на континентално засоляване на вечната замръзналост, свързано с рязко преобладаване на изпарението над атмосферата сферични седименти. Локално континентЗасоляването се среща и в междупланинските депресии на района на Байкал.

Структурата на вечно замръзналите скали зависи главно от разпределението на ледените включвания в тях. В кристални и метаморфни скали ледът се среща под формата на вени, запълващи пукнатини, в пясъци - под формата на лещи или малки кристали, в глини, глини, пясъчни глини и торф - под формата на междинни слоеве (шлирен) или мрежа. Има и големи находища на подземен лед, генетично разделени на вени (клинове), стратални, заровени и пещерни.

Специално място заемат гигантските ледени вени, чието формиране започва през Сартанската ледникова епоха и продължава стотици и хиляди години. В резултат на това ледените клинове нараснаха 20-50 м височина и 3-5 м ширина ислети в почти твърда маса лед. Такива ледени пластове са широко разпространени в Северно-Сибирската, Яно-Индигирска и Централна Якутска равнина и по крайбрежията на северните морета. Общият им обем на територията на Русия е около 1 хиляда км 3.

В северната част на Западен Сибир и Източноевропейската равнина своеобразен природен феномен е образуването на подземни ледени отлагания в плейстоценските морски седименти (дебелина 30–50 m, размери в план до 1–2 km). В Източен Сибир те са много по -рядко срещани.

таблица 2

Етапи на еволюция на вечна замръзналост

Геоложки период	Възраст, индекс	Сектори	Климатична ера	Морско равнище (сравнително модерно)	Температура на въздуха (rel. Modern)
Среден плейстоцен	150 000 (II2-4)	Еврейско-западно-сибирски	Максимум заледяване (ориз)	100-150 м по-високо	По-ниски с 5-6 ° С
		Азиатски	Максимално заледяване	Малко по -високо	По-ниски с 5-6 ° С
Късен плейстоцен	125000-135000 (III1)	Еврейско-западно-сибирски	Междуледниково (Микулинское, Казанцевско)	Малко по -високо	По -висока с 2 ° C
		Азиатски	Междуледниково (Казанцевско)	Близо до модерното	По -висока с 3 ° C
	65 000 - 80 000 (III2)	Еврейско-западно-сибирски	Заледяване (ранният Валдай, zyryanskoe)	Долу с 20-80 м	По-ниски с 5-6 ° С
		Азиатски	Заледяване (Зирянск)	Близо до модерното	По-ниски със 7-8 ° С
	30 000 - 65 000 (III3)	Evr. -Zap, -сибирски. и азиатски	Междуледниково (Среден Валдай, Каргинское)	5-6 м по-високо	По -ниски с 1 ° С
	18 000 - 20 000 (III4)	Еврейско-западно-сибирски	Заледяване (късен Валдай, сартан)	Долу на 100 м	По -ниска с 10 ° С
		Азиатски	Заледяване (Сартан)		По-ниски със 7-8 ° С
Холоцен	5000 - 8000 (IV)	Еврейско-западно-сибирски	Климатичен оптимум	Малко по -високо	По -висока с 2 ° C
		Азиатски

Характеристики на вечната замръзналост
Температура, ° С			Дебелина, m
На земята	Под ледниците	Офшорен	На земята	Под ледниците	Офшорен
от –14 до –16	от -1 до 14	от -0,5 до -10	300–600	500–700	20–300
от –11 до –19 (от -14 до -22 в планината)			300–700 (1000–2000 в планината
-2 до -4 (от –2 до –6 в планината)	MMP * отсъства	от -0,5 до -7	50-300 (50-400 в планините)	MMP липсват	10–200
-2 до -8 (от –4 до –10 в планината)			50-400 (300-700 в планините)
от –1 до –10	до 10	от 0 до -1,5	до 300-500	до 700	до 500
от –3 до –13			до 500
Близо до модерното
от –11 до –18 (от -13 до -21 в планината)	-5 до -15	–3 до –5	400–700 (800–1500 в планината)	300–700	100–300
-9 до -20 (от -13 до -23 в планината)			350–1000 (800–2000 в планината)
от –11 до –18 (от -13 до -21 в планината)	MMP * отсъства	0 до -7	200–400	MMP липсват	50–250
0 до -6 (-2 до -6 в планината)

Повдигнато блато в многогодишно растение замръзнали скали.Регион Магадан

С топенето на древни ледници или айсберги се активизират процесите на разрушаване (термична денудация) на скалите и големи блокове лед могат да бъдат заровени под дебело покритие от свлачища или свлачищни отлагания. Те бяха „мотболирани“ от вечна замръзналост и останаха дълго време в дебелината на замръзнали скали. Един от тези ледникови отклонения е открит от водите на Енисей в Северния полярен кръг и е наречен Ледена планина.

Районът на разпределение на вечната замръзналост се характеризира със специфични процеси и явления, наречени криогенни. Това са криогенни атмосферни влияния и напукване на замръзване, измръзване, образуване на лед, термокарст, термична абразия и различни наклонни процеси.

Характеристиките на разпространение, интензивността на развитие и проявлението на екзогенни процеси се определят от ландшафтни и геоложки фактори. Образуването на определени форми на вечна замръзналост е свързано с тези процеси.

Напукването на замръзване възниква в резултат на резки колебания в температурата на земната повърхност, водещи до разкъсване на замръзнали скали и образуване на многоъгълна система от пукнатини. Напуканите от замръзване пукнатини през топлия сезон се пълнят с вода, която впоследствие замръзва и се превръща в ледени клинове. Появява се многоъгълна решетка от ледени клинове. Размерите на депата зависят от температурния градиент и физико -механичните свойства на скалите и варират от 0,5 до 50 метра. Образуваният лед се появява на натрупващи се равнини в дъното на речните долини и в междуречията, образувайки се главно в пясъци или торф при температури на скалите под –3 ° C. Интензивността на процеса се увеличава от юг на север.

Зимен канал.Якутск

Измръзване на скалите се причинява от увеличаване на обема на замръзващата влага и натрупването на лед по време на замръзване. Този процес е много разпространен, главно при глини, глини и торф. В резултат на замръзване на торфените блата в блатистите низини възникват хълмисти райони с относителна височина от няколко метра. Такива образувания са широко развити в северната част на Западен Сибир. Когато средногодишните температури на въздуха паднат под –6 ° C, замръзването на горните хоризонти на скалите често води до образуването на многогодишни вдлъбнатини - хидролаколити, съдържащи ледено ядро; те могат да достигнат височини 30-60 метра с диаметър 100-250 метра и се срещат най-често в Забайкалие, в Таймир, в северната част на Западен Сибир и в Якутия, където се наричат ​​Булгуняхи. Развитието на хълмове в сезонно размразения слой води до сортиране на почвите с образуване на каменни полигони, петна-медальони и каменни подложки от ленти-куруми (по склоновете).

Ледените тела, образувани в резултат на слоево замразяване на вода върху открита повърхност, се наричат ​​обледяване. Те се образуват през студения сезон в резултат на изливането на подземни, речни или езерни води, пробиващи леда или приземния покрив под значителен натиск. Според времето на съществуване се разграничават едногодишен и многогодишен (не размразяващ напълно през летния сезон) лед. Източникът на вода най -често са подземни (подземни и пукнатини) води, така че ледът има тенденция да бъде активен тектонски структурии са най -характерни за планински системиюжно и източно от Сибир. Ледените блокове варират от много малки (площ до хиляда м 2, обем до хиляда м 3) до гигантски (площ над един милион м 2, обем лед над 22 милиона м 3). Големи ледени маси се намират в басейните на Яна, Индигирка, по притоците на Лена. В Якутия те се наричат ​​Тарини. Най -големият катран се появява на реката. Мома, десният приток на Индигирка, тази слана се простира по долината на огромен език (широк 3,5 км и дълъг 40 км). Дебелината му е 3–8 м, а площта му е повече от 100 квадратни километра.

Жилищна сграда върху вечна замръзналост. Норилск

Термокарстът е образуването на залегнали и потънали форми на релефа поради размразяване на подземен лед. Причината за появата му е такава промяна в топлообмена по повърхността на почвата, при която дълбочината на сезонното размразяване надвишава дълбочината на залягане на подземен лед и започва дълготрайно размразяване на замръзналата замразена маса. Формите на проява на термокарст са разнообразни. Най-често срещаните са блатисти депресии и термокарстови езера с дълбочина от 0,5 до 20 м. По възвишенията и склоновете големи ледени вени се стопяват в релеф на хълмово-депресия.

Замръзване под жилищна сграда. Якутск

Въпросът за произхода на многобройни, понякога много големи езерно-термокарстови влажни басейни, наречени аласи в Якутия и Хасирей в Западен Сибир, поражда много спорове. Те се считат за термокарстови образувания, свързани с намаляване на водната площ или отводняване на термокарстови езера в резултат на отводняването им от речната мрежа. Формите на термокарстовите релси са широко разпространени в северните крайбрежни низини. С разстоянието на юг признаците на съвременното развитие на процеса постепенно избледняват. Извън зоната на вечната замръзналост се откриват само реликтови термокарстови форми на земята, което показва много по -активно развитие на процеса в миналото.

Процесът на разрушаване на бреговете, съставени от замръзнали скали, под въздействието на механичната енергия на вълните и топлината на водата се нарича термично изтриване. Бреговете, съставени от ледено замръзнали скали или скали, съдържащи големи залежи от подземен лед, се разрушават много по -бързо от размразените брегове. Скоростта на тяхното отстъпление често достига няколко метра годишно. Най-високата интензивност на термично износване е регистрирана по бреговете на моретата и големите езера в крайния североизток на Русия.

Особена група се формира от наклонени вечно замръзнали процеси, участващи в разрушаването, транзита и натрупването на материал, т.нар. солифлукцията е вискозен поток от тинести глинести и песъчливи глинести скали от сезонно размразения слой по склонове със стръмност до 15 °. Солифлукцията е придружена от образуването на характерни форми на микро- и мезорелеф: солифлукционни потоци, ивици, тераси и пр. Наред със солифлукцията широко се развиват криогенни свлачища, чието плъзгащо огледало е покривът от замръзнали скали. Големи блокове от сезонно размразени силно наводнени скали бързо се изместват с десетки и стотици метри по склонове с различна стръмност нас (от 3–7 ° до 10–25 °). Процес на съпротивазадвижвани от разкъсване на капака на копка. Криогенните свлачища и солифлукцията са често срещани главно в Северната субарктика.

Образуването на курум е сложен процес на криогенно изветряне на груб материал и транспортирането му по склона. Ежедневните и сезонните температурни колебания водят до циклично разширяване и свиване на скалните отломки и тяхното пулсиращо изместване надолу по склона. Скоростта на транспортиране на материала обикновено е няколко сантиметра годишно. На мокри склонове материалът се движи 3-4 пъти по-бързо, отколкото на сухи склонове. Размерите на курумите са различни, тяхната площ може да се изчисли в много квадратни километри. Те са най -разпространени в близост до южната граница на вечната замръзналост, в планинските райони на района на Байкал и Далечния изток, с достатъчно континентален влажен климати променливо време.

Изследването на вечната замръзналост е от голямо практическо значение в различни индустрии Национална икономикастрана. Инженерната дейност на човека води преди всичко до разрушаване на почвената и растителна покривка, което в полярните райони води до рязко увеличаване на дълбочината на сезонно размразяване (понякога 2–4 пъти), активиране на термокарст, термична ерозия и други криогенни процеси. При разработване на находища, изграждане, полагане на железопътни и магистрали и др. Е необходимо да се вземе предвид възможността за вдигане и залягане на почвите, плъзгане на размразени почви по склонове (солифлукция, свлачища), образуване на лед по пътищата, в близост до мостове и др. Солените замръзнали скали значително намаляват носещата способност на почвите. Когато големите залежи от подземен лед се размразят, има катастрофално активиране на склоновите процеси, което също усложнява строителството. При развитието на северните райони е необходимо да се вземе предвид, че тяхната природа е много уязвима, а техногенното активиране на криогенни процеси ще затрудни или невъзможно възстановяването на естествените естествени геосистеми за дълго време.

Вечна замръзналост и нейните видове. - раздел Астрономия, Земя, неговият състав и структура "Вечна замръзналост" (Permafrost Permafrost, Permafrost) - Част от Cr ...

"Вечна замръзналост" (вечна замръзналост, вечна замръзналост) е част от вечната замръзнала природа, характеризираща се с липсата на периодична вечна замръзналост. Зони на вечна замръзналост- горната част на земната кора, чиято температура не се издига над 0 ° C за дълго време (от 2-3 години до хилядолетия). В зоната на вечната замръзналост подземните води са под формата на лед, дълбочината им понякога надвишава 1000 м. Следните структури:

· Вечно замръзнали почви, които съществуват от векове и хиляди години.

· Вечна замръзналост (мм), съществуване от години, десетки години.

· Сезонна вечна замръзналост, съществуване на часове, дни.

Край на работата -

Тази тема принадлежи към раздела:

Земя, нейният състав и структура

Инженерната геология се разбира като наука, която изучава земната кора като среда за човешкия живот и дейност. В IG основната ... Земята е нейният състав и ... Класификация на минералите Сулфиди сулфати халогени карбонати ...

Ако имате нужда от допълнителни материали по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база от произведения:

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал се оказа полезен за вас, можете да го запишете на страницата си в социалните мрежи:

Туит

Всички теми в този раздел:

Земя, нейният състав и структура
Земята е част от слънцето и ние изгниваме. От запад на изток около слънцето. Има спътник -спътник. Състои се от различни черупки и състав. Хидросфера и атмосфера. Атмосферата граничи с космоса.

Геосфера на Земята
Вътрешната геосфера на Земята: земната кора(0-50), горна мантия (50-400), перидотитна цев (400-1200), долна мантия (1200-2900), течна сърцевина Fe (2900-5000), твърда сърцевина (5000-6370). Под земната кора се намира

Основни геохронологии. Епохи и периоди
Геохронологията показва приписване. последователни геоложки събития в развитието на З. В основата на геоложките има 2 предпоставки: - взаимна смяна на седиментните скали във времето. винаги млади породи

Тектонски движения. Платформи и геосинклинали. Видове дислокации
Геологичното развитие на земята е постоянно. влиянието на ендогенните процеси (вътрешни) .довеждат до непрекъсната деформация на земната кора, кат. явл. тънка черупка. Появиха се деформации на земната кора. в преместени

Сеизмични явления. Земетресения и земетресения - сеизмографи
Проявява се. под формата на еластични вибрации на земната кора и се наблюдават в области на геосинклинали т.е. планински строител. региони. годишно на земята има 1 катастрофално и до 100 земетресения. ако тектонът. това

Скалообразуващи минерали, тяхната структура и свойства. Маосова скала
Скалообразуващите минерали са минерали, които са постоянни основни компоненти в състава на скалите. Най -важните са силикатите (75% от масата на земната кора). За всеки

Минерали, оксидни и силикатни групи.
Оксиди и хидроксиди, консумирани около 200 минути (повече от 40 срещи на земята от следа от този тип), те представляват около 17% от общата маса на земната кора, докато по -голямата част от това количество е представено от съединения

Утаени скали с механичен и химичен произход.
Образуването на утайков материал се дължи на действието на различни фактори - влиянието на температурните колебания, влиянието на атмосферата, водата и организмите върху скалите и др. Всички тези процеси са пр

Органогенни седиментни скали и скали със смесен произход.
Органогенните скали се образуват поради натрупването на отпадъчни продукти от организми: предимно морски и в по -малка степен сладководни безгръбначни. Някои органогенни скали през

Основни свойства на тинести и глинести скали
Глините са един от най -често срещаните видове скали, съставляващи до 11% от общия обем на земната кора. Свойства: Подуване Под подуване се разбира способността на глините

Геоложка дейност на вятъра. Еолови находища. Преместване на пясъци и мерки за контрол.
Вятърът е един от най -важните екзогенни фактори, които трансформират топографията на Земята и образуват специфични утайки. Тази дейност се проявява най -ясно в пустините, които заемат около 20% от повърхността.

Изветряне на скали и неговите видове. Кората на изветрянето. Елувий и неговите свойства.
Изветрянето е физическо, химическо и органично (биологично). Физическо изветряне - механично раздробяване на скали почти без промяна в минералогичния им състав. Това се случва

Мерки срещу атмосферни влияния
Мерките за контрол на атмосферните влияния могат да бъдат конструктивни и консервационни. Конструктивните мерки са за създаване на рационални структури (без издатини, корниз)

Геоложка дейност на течащите води. Видове ерозия.
Размазване на валежите. струйки, развити. под формата на потоци и реки, т.нар. водна ерозия. Има 2 вида водна ерозия на повърхността на земята: плоска (плоско измиване), струйна. Апартамент води до подравняване

Делювиални и пролувиални отлагания
Делувий, делувиални отлагания, делувиална пътека - натрупване на насипни продукти от изветряне на скали в подножието и в долните части на хълмовете. Делувий е много разпространен и около

Ravines. Ера на превенция и развитие.
Проломът е форма на релеф под формата на относително дълбоки и стръмни наклонени корита без трева, образувани от временни потоци. Проломите възникват на издигнати равнини или хълмове, сгънати от p

Структурата на ерозията на речните долини. Алувий и неговите свойства. Мерки за контрол на речната ерозия.
Структурата на речната долина в напречно сечение. Основните елементи на речната долина са коритото на реката, заливната равнина и над заливните тераси и техните склонове. Каналът е най -ниската част на реката d

Геотермални зони на земната кора. Геотермална стъпка в дълбините на Беларус.
ГЕОТЕРМИЯ (GEOTHERMIKA) е наука, която изучава топлинното поле на Земята. Определянето на температурата в земните обвивки се основава на различни, често косвени данни. Най -надеждните данни за температурата

Ледници и ледникови отлагания. Свойства на моренни и флувиоглацеални седименти.
Ледник - маса лед с предимно атмосферен произход, изпитващ вископластичен поток под въздействието на гравитацията и приемащ формата на поток, система от потоци, купол (щит) или

Лентови глини и техните свойства.
По пътя, в непосредствена близост до топящия се ледник, се отлагат финозърнести утайки. В същото време, през зимата, когато топенето е минимално и потоците са слаби, в тези езера, фино диспергирани фракции (глина

Сезонно замръзване на почвите.
През зимата почвата замръзва на определена дълбочина, а през топлия сезон се размразява.Това е сезонното замръзване на почвата. Дълбочината на озвучаването е различна от части от метър на юг и до 3-4 м за сеитба и завиване

Стандартна дълбочина на сезонно замръзване на почвите в Беларус
Сезонно замръзване на почвите по Бел от 102 до 150 см. При условията на Бел. Замръзването на почвите зависи от много фактори и варира в широки граници. Благодарение на много години измервания в различни

Мразовито вдигане на почви
По време на замръзване почвите (тинеста и песъчлива) се увеличават по обем, т.е. прогресивното увеличаване на напредъка се отнася до голямо количество лед в приземната част на дебелината на вечната замръзналост.

Карстови процеси и карстови скали. Видове карст.
Карст - химическо разтваряне на скали, възниква в резултат на филтрацията на подземните води, крайните продукти са сталактити и сталагмити. Когато скалите се разтварят в скален масив

Зони на карстообразуване и циментиране.
Повдигането или спускането на карстовия масив поради движението на земната кора предизвиква промяна в положението на корозионната основа. В същото време карстовият процес или се засилва, или отслабва. Под ниво n

Мерки за предотвратяване образуването на карст и увеличаване на здравината на карстовите скали.
Строителството в карстовите райони е свързано със значителни трудности, тъй като карстовите скали са ненадеждна основа. Кухината намалява здравината и стабилността на скалите като основи

Свлачища и причините, довели до тяхното възникване. Знаци за наклон на свлачище.
Свлачища - плъзгащи се измествания на почвите по склоновете на долини, дерета, дерета, морски брегове, изкопи под въздействието на гравитацията и налягането на повърхностните или подземните води. Свлачищата унищожават

Степента на стабилност на наклона.
Определете съотношението на силите, които се стремят да изтласкат масата на скалите по склона към силите, които устояват на тази сила на срязване. Степента на стабилност на наклона се определя от съотношението

Мерките срещу свлачище са пасивни и активни.
Контролът на свлачището е много трудна задача. Свличането на свлачища се предписва, като се отчита активността на свлачището и се подразделя на пасивно и активно (инженерно). Пасивна профилактика

Теории за произхода на подземните води.
Водите на горната част на земната кора се наричат ​​подземни. 1) инфилтрация (подземните води идват от атмосферни валежи, които през най -малките канали от скали проникват в земята, където

Подземни води. Аерационна зона и капилярна граница.
Подземни води - постоянни във времето и значителни в зоната на разпределение на хоризонтите на подземните води по първия водопад от повърхността. Те се характеризират с редица характеристики: 1.

Карти на хидроизогипс и определяне на посоката на движение на подземните води.
Хидроизохипсовите карти отразяват естеството на повърхността (огледалото) на подземните води (фиг. 56).

Артезиански води. Надземно и пиезометрично ниво. Горната и долната част на затвореното легло.
Артезианската вода е подземна вода, уловена между водоустойчиви слоеве и под хидравлично налягане. Те се срещат главно в пред-антропогенни находища, в рамките на големи геоложки

Артезиански басейн, неговите основни свойства.
Артезианският басейн е подземен резервоар с прясна вода. В рамките на артезианския басейн се разграничават три области: хранене, налягане и изхвърляне. В зоната за презареждане водоносният хоризонт обикновено се повдига

Агресивност на подземните води и техните видове.
Агресивен pv-pvolzhimich-ти състав, котката има разрушителен ефект върху бетонни и метални конструкции, кладенци, филтри, обшивни тръби, помпи и др.

Индустриални и термални води.
Промишлената вода е естествен силно концентриран воден разтвор на различни елементи, например: разтвори на нитрати, сулфати, карбонати, соли от алкални халоиди. Индустриалната вода съдържа ко

Минерални лечебни води.
Минералните води са естествени води, които са продукт на сложни геохимични процеси. Те имат терапевтичен ефект върху човешкото тяло, поради или повишено съдържание на полезни

Действителната скорост на движение и скоростта на филтриране на подземните води.
СКОРОСТТА НА ДВИЖЕНИЕТО НА ПОДЕМНИТЕ ВАЛИДИ (ИСТИНСКИ) - скоростта на движение на подземните води в порите или пукнатините на града. Определя се с помощта на индикатори, въведени във водоносния хоризонт, или чрез разделяне

Мощност, градиент на налягане, дебит и посока на движение на подземния поток.
Наклонът на напора е промяната в напора на единица дължина на пътя. Разстояние на крана

Фуния за депресия по време на работа на кладенец и канал в резервоари под налягане и без налягане.
По време на експлоатацията на воден кладенец около него се образува депресивна фуния на повърхността на нивото на подземните води, в рамките на която водата се придвижва към кладенеца. С ограничен природни ресурсиар

Определяне на посоката на подземните води.
При липса на карти, отразяващи положението на свободната или пиезометрична повърхност на подземните води, за да се определи посоката на тяхното движение, е необходимо да има най -малко три работи, за да се установи

Методи за определяне на коефициента на филтрация на почвите.
Методите за определяне на коефициента на филтрация съгласно ГОСТ 25584 се използват за песъчливи, тинести и глинести почви и не се прилагат за почви в замръзнало състояние, а също така не установяват коефициенти

Определяне на скоростта на движение на подземните води
Отбелязваме само, че най-важното средство за експерименти за определяне на действителната скорост на движение на подпочвените води са така наречените индикатори (оцветители

Цел, задачи и състав на инженерно -геоложки проучвания.
ИНЖЕНЕРНИ И ГЕОЛОГИЧЕСКИ ИЗСЛЕДВАНИЯ- съвкупност от творби, насочени към изучаване на взаимодействието различни видовеинженерни дейности (строителство, добив) с геоложката среда. В задачите

Изследователска работа. Пробиване, електрическо проучване.
В райони, в които геолозите са открили значителни признаци на полезни изкопаеми, се извършват проучвания и проучване. Мрежата от маршрути се удебелява, изкопават се канавки, полагат се ями и други пъти

Отводняване на резервоара - дренажната система на резервоара е положена в основата на конструкцията, за да бъде защитена директно върху водоносния хоризонт.
Стенната дренажна система се състои от дренажни тръби (с филтриращи пръски), положени върху водоустойчива почва от външната страна на конструкцията. Пръстеновата дренажна система е разположена по протежение

Явленията на суфузия и тяхната разлика от карстовите.
Суфузията е отстраняване на малки частици от скала под въздействието на филтрационен поток (подземна вода) .Малките частици се отделят от скалата и се изнасят от нея. Има два вида задушения

Компресиране и щамповане на почви.
Компресията се отнася до уплътняване на почвата с изместването на въздуха от поровото пространство. Динамичните влияния от трафика, потъването на купчини и земетресенията могат да причинят подобен ефект на уплътняване.

СПЕЦИАЛНИ СЛУЧАИ НА ВОДАТА

§ 8. Вечна замръзнала (многогодишна)

Многогодишно или вечно замръзнало е слой от скали в земната кора с отрицателна температура, стабилен за дълго време, независимо от физическото състояние на водата, съдържаща се в скалите. Районът на разпространение на вечна замръзналост в СССР е 49,7% от цялата територия на страната, а по земното кълбо - до 24% от цялата земна площ.

Изследването на вечната замръзналост и строителните условия в районите на разпространението му е от голямо национално икономическо значение. Тук са идентифицирани множество находища на голямо разнообразие от минерали: въглища, железни руди, диаманти, калай, волфрам, никел, злато, нефт, газ и много други, което предизвика растежа в тези области на минната индустрия и развитието на други сектори на националната икономика и свързаните с тях жилища и пътното строителство.

Естествените условия на районите, където се разпространява вечна замръзналост, определят специални изисквания за проектиране, изграждане и експлоатация на конструкции, неспазването на които води до деформация на конструкциите или тяхното разрушаване.

Произходът на вечната замръзнало се дължи, според мнението на повечето изследователи, на факта, че през годината земната кора губи повече топлина, отколкото влиза, а замръзването през зимата надвишава лятното размразяване. Като цяло детайлите на тези процеси все още не са достатъчно проучени и точните причини за произхода на вечната замръзналост не са изяснени.

Дебелината на слоевете на вечната замръзналост зависи от много фактори: от температурния режим на атмосферата, почвата и литосферата; от характера на релефа, растителността; от дебелината на снежната покривка; от наличието на повърхностни водни тела и дренажи; от циркулацията на подземните води; от геохимични процеси, протичащи в литосферата; от човешката производствена дейност. Дебелината на вечната замръзналост варира от няколко метра до 600-800 м, а в басейна на реката. Вилюя надвишава 1000 м.

Вечната замръзналост не може да се разглежда като непрекъснат екран, разделящ повърхностните води от подземните води; тяхното разпространение е периодично. Степента на прекъсване зависи от много природни фактори: климатични, геоложки, хидрогеоложки, орографски, тектонски и пр. Дори в Далечния север на нашата страна, под езера, по долините на реките, в райони с млада тектоника и на други места, скали с положителната температура е широко разпространена. Степента на прекъсване на вечната замръзналост се увеличава в посока от север на юг и постепенно вечната замръзналост се трансформира в размразена.

Горният слой на земната кора в зоните на вечна замръзналост се размразява през пролетта и лятото и замръзва през есента и зимата. Ако този слой по време на замръзване през зимата не се слее със слоя вечна замръзналост, той се нарича сезонно замръзващ слой, а ако се слее, той се нарича сезонно размразяващ или активен слой. Дебелина на активния слой в различни меставарира от фракции на метър до 6-8 м. При фино разпръснати почви - глини и глини - дълбочината на сезонно замръзване и размразяване рядко надвишава 2-3 м.

Опитът със строителство в райони, където са разпространени вечно замръзнали почви, показва, че подценяването на режима на активния слой води до най -тъжните последици: пътища, летища, сгради и други конструкции се деформират и дори се разрушават. Следователно установяването на дебелината на активния слой и неговия температурен режим е от съществено значение и е една от основните задачи при инженерните проучвания.

Често дълбочината на зимното замръзване не достига до вечно замръзналите пластове от скали. Активният слой, образуван през летния период, не се слива с вечната замръзналост. Това е разливане на вечна замръзналост. Понякога има редуване на размразени и вечно замръзнали почвени слоеве на значителна дълбочина. Такава постелка се нарича многослойна или прекъсната вечна замръзналост. Това се дължи на наличието на едрозърнести и натрошени скали, но с които подземните води циркулират с висока скорост, което ги предпазва от замръзване.

Подземните, вечно замръзнали води, според Н. И. Толстихин, са разделени на три категории: надвечно замръзнало, междувечно замръзнало и подмразено.

Свръхмерзлите води над зоната на вечната замръзналост от своя страна се подразделят на води от активния слой и води на многогодишни надмерзлачни талици.

Свръхмерзлите води на активния слой лежат върху слоя вечна замръзналост, който представлява водоустойчиво корито за тях. Характерна особеност на тези води е сезонната смяна на течна и твърда фаза. На север продължителността на съществуването на течната фаза се определя от два до три месеца от лятно-есенния период; на юг съществуването на течната фаза се увеличава до шест месеца или повече. Водите на активния слой се подхранват от атмосферни валежи и отчасти от повърхностни водотоци.

Химически водите на надпермароза на сезонния слой се характеризират с ниска минерализация, значително съдържание на органични вещества и наличие на хуминови киселини. Температурата им е ниска и рядко надвишава 5 ° C.

Свръхмерзлите води на многогодишните талици съществуват поради топлинния ефект на повърхностните води. Подобни талици се срещат под езера и речни корита. По топлоносните речни долини на Сибир има през талици, през които се осъществява свързването на води над вечно замръзнало, междувечно замръзнало и подвечно замръзнало. Тези води се отличават с постоянството на качество и количество. Минерализацията им е ниска, твърдост 0,8-1,2 mg екв .; те са широко разпространени в басейните на реките Лена и Колима. Дебитът на улавящите конструкции (кладенци, галерии) често достига 47 л / сек. Данните за водата се използват за питейно и битово водоснабдяване.

Водите на мразовито замръзване. Към междувечните замръзнали води, по II. II. Толстихин се нарича течна вода, циркулираща в масива; вечна замръзналост, а твърдата фаза - изкопаем лед и замръзнали водоносни хоризонти, временно запазени от вечна замръзналост, които някога са функционирали. Основният фактор, който предпазва течните води от замръзване от замръзване, е тяхната динамика, а понякога и висока соленост. По естеството на гостоприемните скали има слоести, карстови и пукнатинисти скали. междувечни замръзнали води.

При задвижване на минните разработки, в случай на пресичане на водите с мразовито замръзване, притоците могат да се увеличат с течение на времето, което се дължи на увеличаване на водоносните хоризонти поради размразяване на лед в пукнатини, замръзнали водоносни хоризонти и др.

Водите на вечната замръзналост. Всички подземни води под вечно замръзналия слой се наричат ​​подмразени води. Тези Веди имат налягане, често няколкостотин метра. По естеството на появата и условията на циркулация, подмразените води са подобни на подземните води в районите, които не са вечно замръзнали. Условията на подхранване и оттичане на подмразените води са различни.

Според хидрогеоложките условия сред подмразените води П. И. Толстихин разграничава следните типове: алувиални, поресто-пластови, пукнатинно-слоести, пукнатини или вени и пукнатини-карстови.

Алувиални под вечна замръзналост, водите се захранват поради просмукването на атмосферни води по талики в наноса, притока на подземни води от основната скала и поради конденз. Водите на вечната замръзналост от алувиални отлагания имат температура близо до нула. Само в случаите, когато водите на подложните скали с по -висока температура участват в захранването на алувиални води, подмразените води на наноса имат необичайно висока температура.

Химическият състав на алувиевите подмразени води се характеризира с по -ниско съдържание на органични вещества.

Подземните замръзнали води от алувиални находища играят отрицателна роля в развитието на много находища на минерали; за борба с тях трябва да се отделят много материални ресурси.

Поресто-пластовите подмразени води се срещат в седиментни скали и имат качулка. На много места са идентифицирани артезиански басейни на водите на подмразените.

Пукнатини -пластови подмразени води са характерни за скалите от древна епоха (палеозой - юра). Те циркулират по пукнатини в слоеве от пясъчници, варовици, конгломерати и други скали, покрити от непропускливи уплътнения. По -специално, в много находища на въглища, широко разпространени в зоната на вечната замръзналост (Букачачински, Буреински басейни и др.), Подмразените води от този тип са ограничени до натрошени пясъчници, конгломерати, а понякога и до алевролитни камъни и въглищни пластове. Глинените скали са водоустойчиви и разделят подземните води на редица водоносни хоризонти. Водите имат налягане от десетки до стотици метри.

Пукнатини и пукнатини-карстови подмразени води са свързани с тектонски разломи. Тези води се отбелязват на много места в Забайкалие, в басейните на Алдан, на Лена и на други места. Режимът на тези води е още по -нестабилен. Варовиците в района на вечната замръзналост са най-изобилните скали; те са свързани с издатини на големи извори, където се образува дебел лед.

Източници в зоната на вечната замръзналост. Регионите на вечната замръзналост се характеризират със специфични условия за изпускане на подземни води на повърхността. Източниците се делят на низходящи и възходящи. Спускащите се извори се образуват поради свръхмразовите води, разположени над локалната ерозионна основа. Според режима източниците на води над мразовитите са разделени на сезонни и функционират през цялата година. Дебитът на тези и други източници е нестабилен.

Възходящите извори се образуват поради изтичането на подмразените води. Геоложките условия на излизанията на подмразените води са много разнообразни. Режимът на източника се усложнява от вечно замръзнали фактори - размразяване и замръзване на водните пътища, което обуславя разделянето на изгряващите източници на следните типове: периодично изчезващи, мигриращи, сезонно променящи се, променливи в дебита и постоянни. Режимът на издигащите се извори, който зависи от замръзване и размразяване на водните пътеки, не отразява истинското състояние на водоносния хоризонт, захранващ тези извори. На местата, където на повърхността излизат пукнатини-карстови подмразени води, се образуват високоскоростни извиращи извори.

Явления, свързани с вечната замръзналост. В зоната на разпределение на вечна замръзналост се наблюдават лед, хидролаколити, термокарст, солифлукция и вдигане.

Измръзване - ледено тяло, образувано на повърхността на земята или върху леда на реката в резултат на замръзване на подземна или речна вода, изляла върху повърхността на земята или ледената покривка на реката. Разграничавайте наземни или наземни, ледени, речни и смесени.

Почвеният лед се образува, когато подземните води, излизащи на повърхността, замръзват.

Речният лед се развива в резултат на увеличаване на главата на дъното в замръзнала река на места на рязко стесняване на зоната на потока или запълване на канала с лед. Речният лед деформира мостове, тръби, водоприемни конструкции, а също така значително усложнява движението на транспорта по зимните пътища по леда на реките

Ориз. 8. Хидролаколит (според М. Я-Чернишев)

1 - скали от активния слой; 2- -лед;

3 - пукнатини на водоносен хоризонт

Хидролаколити - набъбващи могили възникват поради образуването на лед в дебелината на замръзнали скали (фиг. 8), т.е. по време на образуването на подземен лед. Има едногодишни (сезонни) и многогодишни хидролаколити. Хидролаколитите са заоблени и куполовидни с различна височина. Има и леки подувания и повдигания във формата на ролка. Най-важните при образуването на хидролаколити са потопените талици, при замръзване се образуват хидролаколити с височина от няколко метра до 70-80 м. В диаметър големите хидролаколити понякога достигат 200-250 м.

Почвеният лед и надигащите се могили са надежден индикатор за търсене на подземни води в райони, където се разпространява вечна замръзналост.

Термокарст - затворена фуния, кухи или чинийковидни вдлъбнатини, образувани в резултат на размразяване на заровен лед или размразяване (разграждане) на вечно замръзнала почва с последващото й уплътняване. Термокарстът в много области на вечна замръзналост заема до 30% от площта и повече. Термокарстовите депресии обикновено се пълнят с вода, образувайки езера, блата с площ от стотици квадратни метра, а понякога дори и километри. С образуването на нови термокарстови депресии под въздействието на локални промени в топлинния режим на вечно замръзналите скали, което се случва по време на развитието и развитието на нови територии, възниква сериозна заплаха за различни инженерни структури. Следователно, по време на икономическото развитие на нови територии, е необходимо да се проведат специални проучвания, за да се идентифицира потенциалът за развитие на термокарстовите процеси.

Solifluction е потокът от размразена размразена почва от активния слой под въздействието на гравитацията. Solifluction е широко разпространен в Далечния север. Появява се по склонове под малки ъгли (няколко градуса). Известни са случаи на преход на солифлукционно топене в свлачища с катастрофален характер. Явленията на солифлукцията причиняват значителни щети на различни структури, главно пътища, прокарани по склонове или по склонове.

Подуването е процесът на увеличаване на обема на замръзващата почва, който възниква както в резултат на увеличаване на обема на замръзващата влага, така и в резултат на образуването на слоеве и ледени лещи в замръзващите почви, което е особено интензивно при условия на мигриращ поток вода отвън към фронта на замръзване. Особено дебели слоеве и ледени лещи се образуват с дълго закъснение на границата на замръзване на определена дълбочина и близкото положение на подпочвените маси до нея. Ако замръзването е силно (по време на силни студове), тогава водата в дисперсните почви няма време да навакса до фронта на замръзване и лещите и ледените слоеве не се образуват, а се появяват само отделни кристали лед, разпръснати в почвената маса и здраво циментира своите частици.

Подуването на замръзналата почва има отрицателен ефект върху различни конструкции, но най -големите усложнения са причинени от пътното платно на пътища и железопътни линии, включително тези на входните и изходните пътища в кариери, както и повърхностите на летищата. Обикновено повдигането на земята е неравномерно, което променя профила на пътното платно или повърхността и внася значителни усложнения в работата на транспорта. През пролетта, по време на размразяване, почвата на възвишените места се втечнява и губи способността си да поддържа пътната настилка.

Вдигането по пътищата и летищата се наблюдава не само в зоната на разпространение на вечна замръзналост, но и в районите на сезонна вечна замръзналост, въпреки че тук се проявява по -слабо.

Строителни условия в райони на вечна замръзналост. Във връзка с изпълнението на широка програма за изграждане на различни конструкции в зоните на разпространение на вечна замръзналост, въпросите за отчитане на особените климатични, хидрогеоложки и почвени условия на конкретни строителни обекти, където се планира изграждането на съоръжения, придобиват големи размери значение.

Практиката на строителство в тези райони показва, че в резултат на строителството се нарушава температурният режим на строителните обекти и в резултат на това хидрогеоложките условия и физико -механичните свойства на основните почви се променят значително. Обикновено замръзналите почви на основите се размразяват под въздействието на топлопреминаване от конструкции, често на значителна дълбочина, а размразените почви стават повече или по -малко потъващи. В зависимост от скоростта на процеса на размразяване, структурите претърпяват деформации, често значителни. Следователно конструктивните решения при проектирането и изграждането на конструкции, направени без да се отчита тяхното деформационно-напрегнато състояние и условията на съвместна работа с размразяване на залегнали почви, водят до преждевременно разрушаване на капитални сгради, построени върху такива почви. Това се доказва от дългогодишната практика на строителство в районите на Воркута, Норилск, Забайкалие, Якутск, Магадан и др.

Както е посочено, в зоните на разпространение на вечна замръзналост са концентрирани находища на много минерали: въглища, желязна руда, цветни метали, както и диаманти, злато и др. При разработването на находища в тези региони трябва да се има предвид следните характеристики: трудоемкостта на развитието на хлабави замръзнали скали се увеличава в сравнение с размразените с около 10- 15 пъти; при естествена вентилация през зимата се наблюдава охлаждане на скали и образуване на лед в изработките; с вентилация на изработки с нагрят въздух, температурата на замръзналите скали се увеличава, тяхното ледено съдържание намалява, което внася значителни усложнения в хода на работата; хидрогеологичните условия тук са специфични и често усложняват провеждането на минни операции; дебелината на замръзналите скали само временно и дори тогава не винаги предпазва изработката от повърхностни и подземни води.

За борба с негативните явления на подземните води за подземни работи е необходимо, според В. П. Бакакин, да се запази естественото състояние на замръзналите скали по всякакъв начин.

При извършване на открит добив, основният усложняващ фактор е значителната сила на вечната замръзналост. Според А. Н. Зеленин, глинеста тъкан със съдържание на влага 20% в размразено състояние има устойчивост на рязане 5-7 kgf / cm и при -25 ° C до 150 kgf / cm ... Следователно, основната мярка, която значително подобрява провеждането на открит добив, е да се намали енергийният интензитет на добиваните скали. За да се намали здравината на разработените скали, най-разпространените методи са термична и водно-термична рекултивация, които в сравнение с експлозивния метод на разхлабване са около 10 пъти по-евтини. При определени условия е възможно да се постигне дълбочината на размразяване на хлабави скали от повърхността до 6-9 м или повече без използване на трудоемки скъпи инженерни работи. Това дава възможност да се използват високопроизводителни минни машини, драги, багери, разпръсквачи и др. В мините, което рязко увеличава интензивността на развитие, производителността на труда и намалява себестойността на производството.

Понастоящем се използват различни възможности за термична и водно-термична рекултивация: чрез използване на естествени топлинни процеси (задържане на сняг през зимата и снегопочистване в началото на пролетта, изгаряне на растителност и мъхово покритие, почерняване на сняг и др.); размразяване на замръзнали почви чрез инжектиране на вода в тях; метод на филтрация и дренаж. Недостатъкът на тези методи е продължителността на подготвителния период, но при подходящо планиране на подготвителни и почистващи работи те дават значителен ефект.