Permafrost

Geotechnikai megfigyelés(a továbbiakban: monitoring) permafrost talajokon - az alaptalajok állapotának (hőmérsékleti rezsim), hidrogeológiai rezsim, újonnan épített, rekonstruált és üzemeltetett építmény alapszerkezeteinek mozgásán alapuló terepi megfigyeléseken alapuló munkacsoport.

Azokon a területeken, ahol permafrost fordul elő, minden típusú épületre és építményre figyelemmel kell lenni, beleértve a földalatti közműveket is.

A monitoring a projektnek megfelelően történik, amely a tervezési folyamat során kerül kidolgozásra, és a tervdokumentáció jóváhagyott részének része.

A monitoring projekt kidolgozásakor meghatározzák a vizsgált építési (rekonstrukciós) projekthez kapcsolódóan a megfigyelő kutak összetételét, mennyiségeit, gyakoriságát, ütemezését és módszereit, a megfigyelő kutak telepítési sémáit, geodéziai jeleket és referenciaértékeket, érzékelőket és műszereket. , figyelembe véve annak sajátosságait, ideértve: az építési helyszínen végzett mérnöki felmérések eredményeit, a permafroszt talajok alapozási alapként való alkalmazásának elvét, a tervezett vagy rekonstruálandó építmény sajátosságait és a környező épületek szerkezetét stb.

A monitoring projektnek figyelembe kell vennie azokat a tényezőket, amelyek befolyásolják az újonnan épített (rekonstrukciós) szerkezetet, annak alapozását, a környező talajtömeget és a környező épületeket az építés és az üzemeltetés során, pl. veszélyes geokriológiai folyamatok megnyilvánulásának lehetősége (kriogén felborulás, termokarszt, földcsuszamlási folyamatok, felszíni süllyedés olvadáskor stb.), valamint az építési munkákból származó hőhatások.

Az építmények építése közbeni monitorozáshoz ellenőrző hőmérős és hidrogeológiai kutak vannak felszerelve, az építmények alapjaira állandó geodéziai jeleket helyeznek el, amelyek a talajhőmérséklet, a talajvízszint, azok összetételének és hőmérsékletének mérésére szolgálnak, az alapok kiegyenlítésére, beleértve a víz alattiakat is. cölöpök mérésére, felsődaruk daru magassági pályáinak mérésére, vízelvezető tálcákra az épületek műszaki padlóiban és földalattijában, valamint az építmények közelében lévő járdákban.

A hőmérős és hidrogeológiai kutak telepítési helyeit, a geodéziai jeleket és a mérések gyakoriságát az SNiP 2.02.04-88 (frissített kiadás) mellékletei szerint állapítják meg. Ezen túlmenően a töltésekben elhelyezett talajok sűrűségét figyelik a feltárások talajpótlásakor és a terület rekultivációja során. A hőmérős kutak a GOST 25358-82 szabványnak megfelelően vannak felszerelve, a hidrogeológiai kutak - SP 11-105-97 (I., IV. rész), a szintező jelek felszerelése és a geodéziai mérések a GOST 24846-81 szerint történik.

Az építmény üzemeltetése során az alapozási talajok tervezési feltételeinek és az építmény alapjainak állapotának biztosítása érdekében monitoringot végeznek. A monitorozás a következő típusú munkákat foglalja magában:

— a műszaki födémek, épületek aljzatai és az azokban elhelyezett kommunikációs és egyéb berendezések állapotának aktuális és ellenőrző vizsgálata;

— a betonalapok állapotának ellenőrzése;

— a talajhőmérséklet ellenőrzése az építmények aljánál;

— a levegő hőmérsékletének ellenőrzése a föld alatt;

— alapítványi települések megfigyelései;

— az alapozás hidrogeológiai állapotának megfigyelései.

A megfigyelés időtartama az építési elvtől függ, és a következő szerint épített szerkezetekre vonatkozik:

— I elv – az építmény teljes működési ideje alatt;

— II. elv:

a) a talaj előzetes felolvasztásával - 5 évig;

b) üzem közbeni kiolvasztás feltételezésével - 10 évig.

A monitorozás időtartama csökkenthető, ha a megfigyelt paraméterek változása stabilizálódik, vagy növelhető, ha a megfigyelt paraméterek változása nem stabilizálódik.

A monitoring folyamat során biztosítani kell az érdekelt felek időben történő tájékoztatását a megfigyelt paraméterek azonosított eltéréseiről (beleértve azok változásának a vártnál nagyobb tendenciáit is) a tervezési értékektől és a termikus és geotechnikai előrejelzés eredményeitől.

Permafrost talajon lévő alapok és alapok tervezésének és építésének környezetvédelmi követelményei

A permafroszt talajon lévő alapok és alapozások tervezésének tartalmaznia kell a káros és nemkívánatos környezeti és kapcsolódó társadalmi, gazdasági és egyéb következmények megelőzését, minimalizálását vagy megszüntetését biztosító intézkedéseket.

A tervezés és kivitelezés során figyelembe vett környezetvédelmi követelmények az SP II-102 és SP II-105 szerint végzett műszaki és környezetvédelmi felmérések eredményein alapulnak, amelyek állapotértékelést adnak. környezetés az építési projekt rá gyakorolt ​​hatásának előrejelzése.

A természeti feltételekre gyakorolt ​​hatás előrejelzését az épületek és építmények építésének és üzemeltetésének teljes időtartamára kell elvégezni, és meg kell határoznia:
— az építési területen és a szomszédos területeken a permafroszt talajok termikus rezsimjének megváltoztatásának lehetősége a hőcsere feltételeinek megsértése miatt az építés és a működés közbeni hőmérsékleti hatások következtében;

— az építési terület hidrogeológiai viszonyainak változása a földmunkák eredményeként, beleértve a felszíni és a permafrost feletti vizek vízelvezető csatornákon keresztül történő elvezetését;

— a veszélyes geokriológiai folyamatok aktiválódási foka, ideértve: csapadék és talajfelborulás, termokarszt, szoliflukció, erózió, talajerózió stb.;

— a lejtős folyamatok előfordulásának és a terület elmocsarasodásának lehetősége.

A mérnökgeológiai felmérések eredményeit figyelembe véve tervezési megoldásokat választanak ki és intézkedéseket dolgoznak ki a talaj- és növényi réteg rekultivációjára, helyreállítására, ásatások, árkok és kőbányák visszatöltésére, rézsűk és rézsűk kiegyenlítésére, gyepesítésére, valamint erózió, termokarszt és talajeróziós folyamatok megelőzésére.

A permafroszt talajokon történő bázisok és alapok építése során a környezetvédelem főbb intézkedéseit a megvalósíthatósági tanulmány szakaszában dolgozzák ki.

A „P” szakaszban a permafrost talajon lévő alapok és alapok beépítésére vonatkozó tervdokumentációnak külön „Környezetvédelem” részt kell tartalmaznia.

Az alapok és alapok építésének megkezdése csak akkor megengedett, ha van építési terv és projektek a mérnöki előkészítésre, valamint a veszélyes örökfagyi folyamatok és a terület elárasztásai elleni védelemre, amelyek kifejezetten tükrözik a permafrost-talaj viszonyainak összes jellemzőjét. építési terület. Az építésszervezési projektnek szükségszerűen elő kell írnia a munka pontos időzítését és sajátosságait, valamint az építési terület felületének sérült területeinek helyreállítására irányuló intézkedéseket.

Általános információ permafrost talajokon geotechnikai megfigyelés céljából

A jég geológiai tevékenysége a speciális tudományok - a glaciológia és a geokriológia - tanulmányozásának tárgya. Glaciológia A tudomány a gleccserek fizikai tulajdonságairól, eredetéről, fejlődéséről, geológiai aktivitásáról és a kialakulására gyakorolt ​​hatásáról a Föld felszíne. A geokriológia (permafrost tudomány) a permafroszt kialakulásának és eloszlásának mintázatait, valamint a litoszféra fagyos zónájában lezajló geológiai folyamatokat vizsgálja.

A litoszféra fagyos zónájában általában az ilyen kőzetek fejlődési területei vannak, amelyeket nulla vagy negatív hőmérséklet, valamint a pórusokban és repedésekben található jég jelenléte jellemez.

A sziklák ki vannak téve az éghajlati változásoknak: szezonális fagyásnak és olvadásnak, de lehetnek örökfagyok is. Az örökfagy ősiségét régészeti és paleontológiai leletek igazolják. Így az Anadyr-félszigeten, a Chirovoye-tó közelében, a jégdomb repedéseiben heverő vályogokban N. Grave egy ókori ember lelőhelyének maradványait fedezte fel, aki legalább 2000 évvel ezelőtt a felső neolitikumban itt élt.

Izotópos módszerekkel megállapították, hogy a mamutok jól megőrzött maradványai sok évezredesek. A tajmír mamut 12 ezer éve halt meg. Ezen adatok alapján a permafrost kőzetek azok a kőzetek, amelyekben a negatív hőmérséklet folyamatosan fennáll több ezer és több tízezer évig.

Az oroszországi örökfagy sziklák főleg Szibériában találhatók, ahol elterjedésük déli határa a Bajkál-tótól délre fekszik. Az északi határ nagyjából egybeesik a sarkkörrel. A permafrost déli határa mentén megfigyelhető elterjedésének szigetszerűsége. Összesen földgolyó A földterület 23%-át örök fagy borítja; elterjedésének legnagyobb területei szintén Kanada (6 millió km 2), Grönland (1,6 millió km 2), Alaszka (1,5 millió km 2), Antarktisz (12 980 000 km 2).

A permafrost kőzetek eloszlásában a jég előfordulhat jégcement formájában, erezett, újraerezett, eltemetett és barlangi jég. Jégcement megköti az ásványi képződményeket, rögzíti és cementálja azokat. Ék jég kitölti a sziklák repedéseit.

Újrahasznosított jég behatol a sziklákba az évszakos fagyhatárnál mélyebb fagyrepedéseken keresztül. Nemcsak függőlegesen, hanem vízszintesen is nőhet, és nagy fürtöket alkothat. Megállapítást nyert, hogy a negyedidőszak során folyamatosan alakultak ki ilyen jégtömegek. Tulajdonképpen eltemetett jég a modern eljegesedés zónáiban megfigyelhető a lerakódott morénákon belül és alatt.

Barlangi jég különféle üregekben képződnek. Előfordulhatnak a permafrost kőzetek zónáján kívül is (például in Kungur-barlang). Az ilyen jégkörök összefüggő jégtömegek, vagy szinterezett formák (pillérek, drapériák), vagy egyedi kristályok a barlangok falán és mennyezetén.

A permafrost oldalirányú eloszlása

Vannak szezonális és permafrost.

Szezonális permafrost csak télen létezik évelő - egész évben és sok éven át megőrzik. A legélénkebb és legnagyszabásúbb permafroszt (kriogén) folyamatok a permafrost zónában nyilvánulnak meg, i.e. a permafrost eloszlás területén. A permafrost különösen elterjedt Eurázsia északi részén és Észak Amerika. Oroszországban a teljes terület mintegy 2/3-át foglalja el - főleg Szibériában és a Távol-Keleten. Amikor hatalmas természetes erőforrások Ezek a régiók megkövetelik a permafrost állapotok és folyamatok részletes tanulmányozását, mivel nagyon gyakran döntő tényezőnek bizonyulnak, amely súlyosan megnehezíti az összes építkezést.

Az északi félteke permafrost zónáján belül északról délre, az örökfagy területének és vastagságának csökkenésével három alzóna különíthető el: a permafroszt folyamatos, szakaszos és szórványos eloszlása. Az alzónában folyamatos terjedés A permafroszt vastagságát több száz méterben mérik (általában 100 és 500 m között), néhol eléri az 1 km-t vagy annál is többet. Szigorú éghajlati viszonyok Ez az alzóna a legkedvezőbb az új permafroszt kialakulásának, azonban még itt is vannak talikok - olyan területek, ahol nincsenek fagyott rétegek.

A talikokat elsősorban folyók és tavak alatt fejlesztik, amelyek vízben kellően gazdagok ahhoz, hogy a víz melegítő hatása megakadályozza a fagyást.

Az alzónában szakaszos terjedés A permafroszt vastagsága általában nem haladja meg a 100 m-t. A talikok itt sokkal nagyobb területet foglalnak el, és az új örökfagy kialakulása korlátozott. Végül a szórványos elterjedés déli alzónája tekinthető az örökfagyás domináns degradációs területének.

Így számos területen nemcsak modern képződmény, hanem jégkorszakok maradványa is, az örökfagy az élesen kontinentális éghajlatnak köszönhetően a hosszú, hideg és kevés havas telekkel a mai napig fennmarad.

A permafrost függőleges eloszlása

A kriolitozon függőleges metszetében három réteget különböztetünk meg (A. I. Popov szerint sarki fedőkomplexum, 1967). Felső réteg hívott aktív, ez a szezonális olvadás rétege. Vastagsága északról délre általában három-négy méterrel növekszik, és a kőzetek hővezető képességétől és vízáteresztő képességétől függ: a homokos talajok mélyebben olvadnak fel, mint az agyagos talajok, amelyek viszont mélyebbek, mint a tőzeg. Az aktív rétegben a kőzetek rendszeresen átmennek fagyott állapotból kiolvadt állapotba és vissza, ami ebben fejeződik ki krioturbáció– a talaj keveredése, amely a permafrost mikrorelief sajátos formáinak kialakulásához kapcsolódik.

Az aktív réteget vastag, tartósan fagyott rétegek fedik le. A felső részükben ( második réteg) még mindig vannak szezonális ingadozások a negatív hőmérsékletben, amit mechanikai igénybevétel és repedés kísér. Még lejjebb, körülbelül 10 m mélyről indulva a kőzetek negatív hőmérséklete egész évben állandó marad - ez a harmadik legerősebb réteg, a kriolithozon egyfajta alapja.

Szezonálisan fagyott talajok, amelyek ott keletkeznek, ahol a negatív téli hőmérsékletek bizonyos ideig fennállnak, lényegében egy aktív rétegből állnak. A benne lejátszódó folyamatok (felhalmozódás, talajválogatás, repedés stb.) azonban nem olyan aktívak, mint a permafroszt zóna aktív rétegében, mivel nincs az alatta lévő örökfagy, amely vízadó szerepét tölti be és befolyásolja a permafroszt zóna aktív rétegét. nyomáseloszlás a talajban.
Permafrost kialakulhat epigenetikailag(korábban kialakult kőzetfagyok) és szingenetikusan(a talajképződés és a fagyás egyszerre történik). Az első út a magaslatokra jellemző, ahol a denudáció dominál, és a mállási kéreg eltávolításával a fagyás mélyen behatol a kőzettömbbe. A második út az alföldekre jellemző, ahol a felhalmozódási folyamatok dominálnak, például a hordalék felhalmozódása a folyóvölgyekben.

A föld alatti jég, mint a fagyott talajok szerves összetevője, különböző formákban lehet jelen - a pórus- és kapilláris jégtől a nagy jéglencsékig és -erekig. Általában megkülönböztetik: jégcement– a laza kőzet részecskéi között halmazok nélkül szétszórva; elkülönített jég– a finoman eloszlatott (agyagos és iszapos) talajok fagyásakor felszabaduló jégréteg megjelenése van; injekciós jég– akkor keletkezik, amikor a víz behatol a repedésekbe és a víztartó rétegekbe; sokszögű ékjég– a felszínről beléjük került víz fagyos repedéseiben fagyás következtében jön létre. Ezen kívül földalatti jég lehet eltemették- Ez ásványi üledékekkel borított egykori talajjég.

Permafrost (kriogén) folyamatok és felszínformák

A fő permafroszt folyamatok a következők: fagyrepedés, a laza anyagok fagyos szétválogatása, felborulás és jégképződés, fagymállás, kriogén kúszás, szoliflukció, termokarszt. A legtöbb fagyott felszínforma összetett eredetű, pl. kialakulásukban különféle kriogén folyamatok vettek részt. A kriogenezis főleg a poláris integumentáris komplexum két felső elemében fordul elő, a legnagyobb aktivitás az aktív réteghez kapcsolódik. Ezért a permafroszt formák általában kis méretűek, és a mikro- vagy mezoreljefhez tartoznak. A nagyobb formák felszínén helyezkednek el, amelyek tektonikus, eróziós vagy egyéb eredetűek.

A kriogén domborzatképződés természetét számos tényező befolyásolja: éghajlat, epigenetikus vagy szingenetikus fagyás, fagyott kőzetek vastagsága és jégtartalma, az aktív réteg talajainak mechanikai összetétele, a lejtők kitettsége és lejtése stb. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a permafrost formák azonos típusúak, de származnak különböző területeken néha jelentősen eltérnek egymástól.

Fagyrepedés

Akkor fordul elő, amikor a talaj erősen és gyorsan lehűl, általában tiszta téli éjszakákon. A repedések behatolási mélysége eléri a 3-5 m-t vagy annál többet. A fagyrepedések hálózatának rendszerint rendezett körvonala van, sokszögek (négy-, öt- vagy hatszögek) mintáját képezve. A legnagyobb poligonok az alacsonyan fekvő part menti síkságokon figyelhetők meg, ahol a magasabb páratartalom tompítja a napi hőmérsékleti kontrasztokat. Éppen ellenkezőleg, a repedések legsűrűbb hálózata élesen kontinentális körülmények között fordul elő.

A meleg évszakban a fagyrepedéseket vízzel és cseppfolyósított talajjal töltik meg. Ősszel a víz megfagy, kialakul erek, amelyek ismételten megnövekednek és jelentősen kiterjesztik a repedéseket - egészen az első méterig a felszínen.

Ha egy adott területen felmelegszik a klíma és elolvadnak a sokszögű jégékek, akkor az általuk kiszélesedett repedéseket ásványi talaj tölti ki - így földi erek. Az ilyen eltemetett talajerek a legtöbb esetben fontos ősföldrajzi bizonyítékként szolgálnak a permafroszt múltbeli létezésére.

Fagyválogatás

Ez az osztályozás gyakran kiegészíti a fagyrepedést. Az aktív rétegben lévő talajok mechanikai összetételében heterogén. Közös munkájuk eredménye az kő sokszögek vagy ritkábban kőgyűrűk. A fagyosztályozási folyamatok a következők szerint zajlanak. Finom szemcsés (homokos-agyagos) talajterületek, amelyek nagy nedvességkapacitással rendelkeznek, fagyáskor jelentősen megnövekednek a térfogatuk. Ugyanakkor a nagyobb törmeléket (zúzott kő, kavics, sziklák) a felszínre és a fagyrepedések felé tolják. A fagyasztás és felolvasztás ismételt ismétlődése fokozatosan a talaj egyértelműen kifejezett differenciálódásához vezet, ami általában csak az aktív réteg felső részén figyelhető meg (0,5-0,8 m-ig), és a mélységgel fokozatosan elhalványul.

Ha az aktív rétegtalajok nem tartalmaznak nagy törmeléket, a fagyosztályozó mechanizmus széles körben elterjedt fagyok kialakulásához vezet. foltos (vagy medálos) tundra. A medálfoltok hasadékpoligonok belsejében helyezkednek el, kerek vagy ovális alakúak, felületük agyagos, növényzetmentes.

Jégtorlaszok emelkedése és kialakulása

A kriogén hengerlési folyamatok nagyrészt a szabad víz megfagyásával járnak. Vannak szezonális és évelő dombhalmok. Szezonális hullámzó dudorok Az aktív réteg téli fagyása során fordul elő: alsó részén a talajvíz nyomás alatt van (alul vastag permafroszt van), és felduzzasztja a felső fagyott réteget. Nagy nyomás esetén robbanás következhet be, és víz ömlik ki a felületre, képződik őrölt jég. A szezonális hullámzó talajok kis méretűek (a magasság általában nem haladja meg a 0,5 m-t, átmérője 2-3 m); a meleg évszakban az ilyen halmok jégmagja elolvad, és összeomlanak.

U évelő tőzegdombok a fagyott mag nyáron megmarad a tőzeg alacsony hővezető képessége miatt; évről évre megnőhetnek és több méteres magasságot is elérhetnek. Kisebb (általában 1 m-nél nem nagyobb) évelő dombhalmok agyagos és vályogos talajokban fejlődnek ki, amelyek jobb hővezető képességgel rendelkeznek. Megkapták a nevet "temetkezési halmok". Nyáron a permafrost felolvad bennük, de a vízzel telített agyagos talaj megduzzad, és kis domb alakját tartja.

A legnagyobb évelő dombhalmok alacsonyan fekvő vizes élőhelyeken alakulnak ki. Magasságuk elérheti a tíz métert, átmérőjük pedig az első száz métert. Az ilyen halmok tőzeghéja alatt jégmag található, amelynek megjelenése és növekedése a felszín duzzadásával jár. Ezeket a legnagyobb évelő formáit a hullámzásnak nevezik hidrolakkolitok. A neveket is gyakran használják: Jakut Bulgunyakhés eszkimó pingo.

A hullámzó formákkal ellentétben naledi a víz felszínre kerülése és ott (és nem a talajban) való megfagyása következtében jönnek létre többé-kevésbé kiterjedt jégtest formájában.

Fagyos időjárás

A növényzettől mentes zónában lévő hegyek lapos csúcsain, valamint a fennsíkok és fennsíkok közein az aktív fizikai (hőmérséklet és fagy) mállás hatására törmelékes képződmények alakulnak ki. kőtengerek .

Soliflukció

A szoliflukció a vizes talaj áramlása a szezonális olvadás során. Az ilyen talaj még a terep kis lejtőin is, néha csak a fok töredékét éri el, szétterülhet.

A talajok szezonális fagyása és felolvadása a permafrost zónán kívül is előfordul, ami vízviszonyok mellett és bizonyos felszíni lejtés mellett is hasonló jelenségekhez vezet. BAN BEN hegyvidéki területek szoliflukciós folyamatok eredményeként jönnek létre szinter teraszok, kurumok és kőfolyások, szerkezeti talajok és hegyvidéki teraszok.

Szinter terasz(szilánkok) kis nyelv alakúak, területük több métertől több száz méterig terjed, alatta meredek sziklával. Ahogy a rétegek elcsúsznak, a rétegek összenyomódnak és gyakran felszakadnak.

Kurumok és kőpatakok(kőfolyók, kőtengerek) különböző méretű hegyesszögű tömbök halmozódásai. Mozgásukat a lejtőn lefelé hajtják végre a tömbök elcsúszása miatt a nedves és fagyott zúzott kőalmon. Hasonló felszínformák előfordulnak a permafrost zónán kívül is. Megtörtént éghajlatváltozásra utalhatnak.

Felvidéki teraszok magas hegyvidéki területeken, hegyoldalakon alakulnak ki. Egyedi hegyek különböző szintjein fordulnak elő, és ez különbözteti meg őket a folyami, tavak és tengeri teraszoktól. Kívülről az ilyen teraszok viszonylag sík felületek, amelyeket párkányok határolnak. S.V. Obruchev szerint szoliflukciós folyamatok eredményeként jönnek létre. S.G. Boch és I.I. Krasnov szerint a hegyi teraszok a hó-fagy mállása következtében keletkeznek a hómező szélén.

Kiolvasztó fülkék (termokarszt)

Thermokarst– az aktív réteg felolvadása, a permafroszt és a talajsüllyedés következtében kialakuló karsztnyelők jelensége. A legtöbb esetben ezt helyi tüzek segítik elő.

Ez a folyamat a kiolvasztás eredményeként megy végbe földalatti jég, amely összefüggésbe hozható az éghajlat felmelegedésével, ami a permafrost degradációjához vezet, vagy helyi okokkal, mint például a víztestek melegedő hatása, nagy tüzek, emberi gazdasági tevékenység stb. A termokarszt felszínformák süllyedési eredetűek: a földfelszín megereszkedik a kialakult földalatti üregeken.

A termokarszt morfológiai megnyilvánulása a fagyott rétegek teljes jégtartalmától és a felszín alatti jég előfordulási formájától függ. Ezenkívül a termokarszt domborműködését a legtöbb esetben a kísérő folyamatok bonyolítják: szoliflukció, erózió. Alaktól és mérettől függően megkülönböztetik őket termokarszt csészealjak, tölcsérek, meghibásodások, mélyedések, tófürdők, medencékés más üreges formák.

Ezt követően az ilyen termokarszt gyakran megtelik vízzel, és a tundra zónára jellemző termokarszt tavakat képeznek.

Termokarszt tavak fejlesztési sémája az északi tundra részén

A kerek tavak vízzel teli termokarszt medencék. Az ilyen medencék és vályúk akkor keletkeznek, amikor a föld alatti jég elolvad és a felszín megsüllyed. Ez akkor fordul elő, ha a talaj sok jeget tartalmaz. Ez az állapot A válasz a laza sziklák, amelyek síkságokon vagy medencékben fordulnak elő, ahol meleg éghajlaton víz halmozódna fel.

A termokarszt mélyedések megjelenésének számos oka van: a klíma felmelegedése, a növényzet eltávolítása, a talaj felső rétegeinek közlekedéssel, szarvaslegeltetéssel történő megzavarása. A talajok normál nyári olvadása során is keletkeznek. Elegendő egy kis tározó kialakulása, és annak vize elkezdi átadni hőjét a fagyott kőzeteknek, felerősödik a föld alatti jég olvadása, a tó addig nő, amíg a víz el nem távozik, vagy kellően vastag tavi hordalékréteg halmozódik fel az alján, a jég elkülönítése a víztől.

Örök fagy kiemelkedése a Yakutia folyó partján

A lecsapolt termokarszt medencéket - sajnos - réti növényzet borítja, és a tundra legjobb legelői. Termikus erózió és termoaurázia. Az örök fagyos területeken az áramló víz hozzájárul a kátyúk, üregek és szakadékok gyors növekedéséhez. Mind mechanikailag - a talajrészecskéket leszakító és elhordva, mind pedig termikusan - az örök fagy olvadása (termoerózió) befolyásolja a felszínt. Az örökfagy alkotta tengerpartok könnyen elpusztulnak. Ennek a jelenségnek – a hőkopásnak – köszönhetően számos sarkvidéki tenger partja apad, kis szigetek tűnnek el.

A permafrost zónában az eróziónak általában jelentős termikus összetevője van (innen ered a kifejezés hőerózió). A befagyott fenéken és a partokon folyó víz hőhatása miatt az eróziós kátyúk és vízmosások gyakran nagyon gyorsan nőnek. Az eróziós formák a sokszögű talajok repedései mentén és a termokarszt mélyedések mentén helyezkednek el. A jégékek elolvadása után a keletkező árkok a vízzel gyorsan kitágulnak, szakadékokká alakulnak, míg a poligonok középső részei több méter magas kis dombok formájában őrződnek meg. Az ilyen dombokat jakut néven ismerik bayjarahi.

Bayjarahi

Így a talaj aktív és permafroszt rétegében megfigyelhető hőmérséklet-deformációs jelenségek nagymértékben függenek a terület fejlődése során az ember által bevezetett külső tényezők változásaitól.

Permafrost Oroszországban és a modern eljegesedés

A modern gleccserek egy kis területet foglalnak el Oroszországban, csak körülbelül 60 ezer km 2 -t, de nagy mennyiségű édesvízkészletet tartalmaznak. Ezek a folyók táplálékának egyik forrása, amelynek jelentősége különösen nagy a Kaukázus folyóinak éves áramlásában.

Fő terület modern eljegesedés(több mint 56 ezer km 2) az Északi-sarkvidéki szigeteken található, ami a magas szélességi fokon elfoglalt helyükkel magyarázható, ami meghatározza a hideg éghajlat kialakulását.

A nivalzóna alsó határa itt szinte a tengerszintig süllyed. Az eljegesedés elsősorban a nyugati ill központi régiók ahol több a csapadék. A szigetekre jellemző a fedő- és hegytakaró (hálózati) eljegesedés, amelyet jégtáblák és kilépő gleccserekkel ellátott kupolák képviselnek. A legkiterjedtebb jégtakaró Novaja Zemlja északi szigetén található. Hossza a vízválasztó mentén 413 km, legnagyobb szélessége eléri a 95 km-t.

Ahogy haladsz kelet felé, egyre több sziget marad jégmentes. Így a Franz Josef Land szigetcsoport szigeteit szinte teljesen gleccserek borítják, az Új-Szibériai-szigeteken csak a De Long-szigetek legészakibb csoportjára jellemző az eljegesedés, a Wrangel-szigeten pedig nincs fedőjegesedés - csak hópelyhek és kicsik. gleccserek találhatók itt.

A sarkvidéki szigetek jégtábláinak vastagsága eléri a 100-300 métert, a vízkészlet pedig megközelíti a 15 ezer km 2 -t, ami csaknem négyszerese éves áramlás Oroszország összes folyója.

Az oroszországi hegyvidéki régiókban az eljegesedés mind területét, mind jégtérfogatát tekintve lényegesen elmarad a sarkvidéki szigetek fedőjegesedésétől. A hegyi eljegesedés jellemző az ország legmagasabb hegyeire - a Kaukázusra, Altajra, Kamcsatkára, az északkeleti hegyekre, de előfordul a terület északi részének alacsony hegyvonulataiban is, ahol a hóhatár alacsonyan fekszik ( Khibiny, az Urál északi része, Byrranga, Putorana, Kharaulakh hegység), valamint a Matochkina Shar térségben az északi és Déli-szigetekÚj Föld.

Sok hegyi gleccserek az éghajlati hóhatár vagy a "365-ös szint" alatt van, amelynél a hó az év mind a 365 napján vízszintes alapfelületen marad. A gleccserek létezése az éghajlati hóhatár alatt a nagy hótömegek negatív domborzati formáiban (gyakran mély, ősi körzetekben) a hátszélben lévő lejtőkben a hófúvás és a lavinák következtében történő koncentrációja miatt válik lehetővé.

A hegyi eljegesedés területe Oroszországban valamivel meghaladja a 3,5 ezer km 2 -t. A legelterjedtebbek a cirque, cirque-völgyi és völgyi gleccserek. A gleccserek és eljegesedési területek nagy része az északi pontok lejtőire korlátozódik, ami nem annyira a hófelhalmozódás körülményeinek, hanem a napsugárzástól való nagyobb árnyékolásnak (insolációs viszonyok) is köszönhető. Az oroszországi hegyek eljegesedési területét tekintve a Kaukázus áll az első helyen (994 km 2). Utána Altaj (910 km 2) és Kamcsatka (874 km 2) következik. Kevésbé jelentős eljegesedés jellemző a Koryak-felföldre, a Suntar-Khayata és a Chersky-hátságra. Más hegyvidéki területeken kevés az eljegesedés. Oroszország legnagyobb gleccserei a Bogdanovics gleccser (területe 37,8 km2, hossza 17,1 km) a Klyuchevskaya vulkáncsoportban Kamcsatkán és a Bezengi gleccser (területe 36,2 km2, hossza 17,6 km) a kaukázusi Terek-medencében.

A gleccserek érzékenyek az éghajlati ingadozásokra. A XVIII. eleje XIX században megkezdődött a gleccserek általános csökkenésének időszaka, amely a mai napig tart.

Oroszország belvizeit nemcsak a folyékony víz felhalmozódása képviseli, hanem a szilárd víz is, amely modern borítást, hegyi és földalatti eljegesedést képez. A föld alatti eljegesedés területét kriolitozonnak hívják (a kifejezést 1955-ben a szovjet permafroszt-szakértő, P. F. Shvetsov vezette be; korábban a „permafrost” kifejezést használták rá).

A kriolitozon a földkéreg felső rétege, amelyet a kőzetek negatív hőmérséklete és a földalatti jég jelenléte (vagy létezésének lehetősége) jellemez. Permafrost kőzetekből, föld alatti jégből és erősen mineralizált talajvíz nem fagyos horizontjaiból áll.

Cryolithozone (a görög kryos szóból - hideg, fagy, jég, lithos - kő és zóna - öv * a. kriolitos zóna, kriolitozon; n. Frostboden; f. kriolit zóna; És. zona de criolitas) - a krioszféra része, amely a földkéreg felső rétege, amelyet negatív jellemez. a talaj és a hegyek hőmérséklete sziklák és a földalatti jég jelenléte vagy létezésének lehetősége.

A kifejezést P. F. Shvetsov javasolta 1955-ben. A K. magában foglalja a fagyott, fagyos és lehűlt sziklákat. A lehűlt kőzetek sós vagy telítettek sós vizekés 0°C alatti hőmérsékletű sóoldatok (kriohalin vizek).
A permafrost zóna fennállásának ideje alapján évelő (több évtől ezer évig terjedő) és szezonális (a kőzetek szezonális fagyásának területei) zónára oszlik. Az évelő kriolitozon szubaerial szárazföldre, gleccserek alatti szubglaciálisra és tengerek és óceánok alatti tengeralattjárókra oszlik.

A szubaerial cryolithozone területe megközelítőleg egybeesik a permafrost régióval, ahol a permafroszt kőzetek (permafrost) fejlődnek ki, amelyek a föld 25% -át foglalják el, és a terület csaknem 1/2-én oszlanak meg. CCCP. Ez kb. 10-10,7 millió km 2.

A permafroszt felszínről való eloszlása, a kőzetek és a réteg aljzatának éves átlaghőmérsékletének eloszlása, ezek éves ingadozása geokriológiai függő. zonalitás és magassági zóna. Dél közelében A permafroszt határai gyér szigeteloszlásúak, az északi szigeteloszlású, masszív szigeteloszlású, szakaszos és folyamatos. Ugyanakkor a permafrost legfeljebb 10%-os területeket foglal el, amelyek permafrost vastagsága (MMT) legfeljebb 10-15 m; 10-30% (MMT-nél 25-30 m-ig); 30-80% (MMT-vel 50 m-ig); 80-95% (MMT-vel 150 m-ig) és több mint 95% (örök fagyzóna vastagsága 1500 m-ig vagy több). Délről északra (és a hegyekben az elterjedési terület a magassággal csökken) csökken a fagyott kőzetek átlagos hőmérséklete, csökken a szezonális fagyás mélysége a talikokon, és megváltozik a kriogén folyamatok és jelenségek természete.

A szubaerial kriolitozon 2 geokriológiai zónára oszlik. zónák - a permafrost északi (folyamatos) és déli (szigeti és időszakos) eloszlása.

Az északon belül geokriológiai A permafrost zóna nagy vastagságú (legfeljebb 1500 m), főleg. Pleisztocén kor és függőlegesen összefüggő szerkezet. Itt csak hidrogén- és hidrogeogén típusú talikokat fejlesztenek ki, amelyek léte a tározók, vízfolyások és talajvíz termikus hatásának köszönhető. Az alföldi síkságokon belül gyakoriak a lebomlott típusú magas jeges epikriogén (tengeri, jeges-tengeri) és szinkriogén üledékek. genesis c szingenetikus újra erezett jég (beleértve a jégkomplexumot is).

Délnek geokriológiai zónák jellemzik túlnyomórészt A permafrost felső-holocén korú, vastagsága a síkságon délről északra 3-5 m-ről 100 m-re vagy még többre nő. A talikok minden kategóriája a határain belül van kifejlesztve, és a sugárzási-termikus talikok meghatározzák a permafrost felszínről történő terjedésének természetét. B dél zóna időszakosan előfordul. széthúzás teteje a szezonálisan fagyos rétegből származó örökfagyfelület (nem összeolvadó permafroszt kialakulása), valamint vékony fagyott rétegek és „túllövések” megjelenése a talikokon.

Ha C. A kelet-európai, nyugat-szibériai síkságon és esetleg a közép-szibériai fennsíkon a reliktum pleisztocén örökfagyok széles körben elterjedtek, néhány tíz és 200 méter közötti vagy annál nagyobb mélységben fordulnak elő, vastagsága pedig néhány tíz és 500 méter közötti m. Ahol a felső-holocén örökfagy felett vannak, ott kétrétegű permafrost van. A déli hegyekben. Szibéria, az Altaj-felföldön, Cp. Ázsiában és másokban a permafrost zóna jelenléte a magassági zónának köszönhető. Altajban a permafrost-szigetek a tengerszint feletti magasságban kezdődnek. 2000-3000, a Tien Shanban -2000-2500, a Kaukázusban - kb. 2500 m. A permafrost folytonossága a magassággal növekszik, cp. a hőmérséklet -15°C-ra és az alá csökken, vastagságuk egyes gerinceken 2000 m-re vagy még többre nő. Ha magas több mint 5 ezer m-es permafroszt nyáron csak rövid ideig (nappal) tud felolvadni a felszínről a déli lejtőkön. Függőleges szakaszon a kriolitozon egy vagy több részből áll. fagyott, fagyos és kihűlt sziklák rétegei

A hosszú, hideg tél körülményei között viszonylag kis vastagságú hótakaróval a sziklák sok hőt veszítenek, és jelentős mélységben lefagynak, szilárd fagyott tömeggé alakulva. Nyáron nincs idejük teljesen felolvadni, és a negatív talajhőmérséklet még kis mélységben is fennmarad több száz és ezer évig. Ezt elősegítik a tél folyamán felhalmozódó hatalmas hidegtartalékok a negatív éves átlaghőmérsékletű területeken. Tehát középen és északon Kelet-Szibéria a hótakaró időszakában a negatív hőmérsékletek összege -3000...-6000°C, nyáron az aktív hőmérsékletek összege mindössze 300-2000°C.

Azokat a kőzeteket, amelyek hosszú ideig (több évtől sok évezredig) 0°C alatt maradnak, és a bennük fagyott nedvesség cementálódik, évelőnek vagy örökfagynak nevezzük. Jégtartalom, i.e. A permafrost jégtartalma nagyon változó lehet. A kőzet teljes térfogatának néhány százalékától 90%-ig terjed. A hegyvidéki területeken általában kevés a jég, de a síkságokon gyakran a föld alatti jég a fő kőzet. Különösen sok jégzárvány található Közép- és Északkelet-Szibéria szélső északi régióinak agyagos és agyagos üledékeiben (átlagosan 40-50% és 60-70%), amelyeket a legalacsonyabb állandó talajhőmérséklet jellemez.

Permafrost - szokatlan jelenség természet, amelyre a 17. században figyeltek fel a felfedezők. V.N. megemlítette műveiben. Tatiscsev ( eleje XVIII V.). A permafroszt első tudományos vizsgálatait A. Middendorf (19. század közepe) végezte Szibéria északi és keleti részének expedíciója során. Middendorf volt az első, aki számos ponton megmérte a fagyott réteg hőmérsékletét, megállapította vastagságát az északi régiókban, és feltételezéseket tett a permafrost eredetéről és széles körű szibériai elterjedésének okairól.

A 19. század második felében. és a 20. század eleje. A permafrosztot geológusok és bányamérnökök kutatási munkáival együtt tanulmányozták. A szovjet években komoly speciális tanulmányokat végzett a permafrosztról M.I. Sumgin, P.F. Svetsov, A.I. Popov, I.Ya. Baranov és sok más tudós.

Oroszországban az örök fagy területe körülbelül 11 millió km2-t foglal el, ami az ország területének csaknem 65% -a.

A permafrost eloszlása ​​Oroszországban

Déli határa a Kola-félsziget középső részén húzódik, az Északi-sarkkör közelében átszeli a kelet-európai síkságot, az Urál mentén déli irányban csaknem 60°-ig, az Ob mentén pedig északra az Északi Szoszva torkolatáig, majd a szibériai Uvalov déli lejtőjén halad a Jenyiszejig a Podkamennaya Tunguska régióban. Itt a határ élesen dél felé fordul, a Jenyiszej mentén halad, a Nyugat-Szaján, Tuva és Altáj lejtőin halad a kazahsztáni határig.

A Távol-Keleten az örökfagy határa az Amurtól a Selemdzha (a Zeya bal oldali mellékfolyója) torkolatáig, majd az Amur bal partján lévő hegyek lábánál a torkolatáig tart. Szahalinon és Kamcsatka déli felének tengerparti területein nincs örök fagy. Elterjedési határától délre a Sikhote-Alin hegységben és a Kaukázus hegyvidékein permafroszt foltok fordulnak elő.

Ezen a hatalmas területen a permafrost fejlődésének feltételei nem azonosak. Szibéria északi és északkeleti régiói, az Északi-sarkvidék ázsiai szektorának szigetei és északi sziget Novaya Zemlyát folyamatos alacsony hőmérsékletű permafrost foglalja el. Déli határa Jamal északi részén, a Gydán-félszigeten halad át az Elizeus-menti Dudinkáig, majd a Vilyui torkolatáig, átszeli az Indigirka és a Kolima felső folyását, és a tengerpartig tart. Bering-tenger Anadyrtól délre. Ettől a vonaltól északra a permafroszt réteg hőmérséklete -6...-12°C, vastagsága eléri a 300-600 m-t vagy még ennél is többet. Délen és nyugaton permafrost talik (olvadt talaj) szigetekkel. A fagyott réteg hőmérséklete itt magasabb (-2...-6°C), vastagsága 50-300 m-re csökken.Az örökfagy elterjedési terület délnyugati széle közelében csak elszigetelt foltok (szigetek) találhatók a permafrosztból. a felolvadt talaj között találtak. A fagyott talaj hőmérséklete megközelíti a 0°C-ot, vastagsága 25-50 m alatti.Ez szigeti örökfagy.

A fagyott tömegben nagy víztartalékok koncentrálódnak földalatti jég formájában. Némelyikük a befogadó kőzetekkel egyidejűleg keletkezett (szingenetikus jég), a másik - a víz fagyása során a korábban felhalmozott rétegekben (epigenetikus).

A permafroszt nagy vastagsága és a benne található jól megőrzött mamutok azt jelzik, hogy az örökfagy - a kőzetrétegekben a hideg nagyon hosszú távú felhalmozódásának terméke. A kutatók túlnyomó többsége jégkorszakok maradványának tartja. A permafrost terület nagy részén a modern éghajlat csak a megőrzéséhez járul hozzá, ezért a természetes egyensúly legkisebb megzavarása is leromlásához vezet. Ezt figyelembe kell venni annak a területnek a gazdaságos használatakor, ahol az örökfagy elterjedt.

A permafrost nemcsak a talajvízre, a folyók rezsimjére és táplálkozására, a tavak és mocsarak elterjedésére, hanem a természet számos más összetevőjére (domborzat, talaj, növényzet) is hatással van. gazdasági aktivitás személy. Az ásványkincsek fejlesztése, utak fektetése, építése, mezőgazdasági munkák elvégzése során gondosan tanulmányozni kell a fagyott talajt és meg kell akadályozni annak degradációját.

Az örökfagy típusai és a permafroszt által okozott folyamatok Oroszországban

Amint már említettük, Oroszország területének körülbelül 65% -a permafrost talajokkal rendelkezik, ezért az építmények ilyen körülmények között történő építése sürgető probléma.

A permafrost kifejezést több száz éves vagy annál nagyobb nagyságrendű időtartamban kell ábrázolni, és általában a permafrost élettartamával összhangban a következő struktúrákat kell figyelembe venni:

• Permafrost talajok, amelyek évszázadok és évezredek óta léteznek.
  
• Permafrost (m.f.), évek, évtizedek létezése.
  
• Szezonális permafrost, létezési órák, napok.
  

Folyamatos permafrost

Ez a fajta örökfagy Oroszország távoli északi részén található. A folyamatos örökfagy létezésének sémája a fő elfogadott megjelölésekkel a diagramon látható:

	A folytonos permafrost létezésének sémája a főbb elfogadott jelölésekkel

Réteges örökfagy (a folyamatos örökfagy lebomlása)

Ez a fajta örökfagy elszigetelt helyeken fordul elő, és nincs egyértelmű eredetelmélete. Az egyik elmélet szerint ez a faj

a folyamatos örökfagy lebomlása következtében következett be.

Talán egy tektonikus repedés keletkezett, amelyen víz (hő) haladt át, és egy nagyobb hővezető képességű talajréteg felolvadt.

Érdekes megjegyezni, hogy a kutatók régóta felvetik a permafroszt réteg vastagságának kérdését. Így 1827-ben Jakutszkban az orosz kereskedő, Fjodor Sergin (az Orosz-Amerikai Társaság alkalmazottja) úgy döntött, hogy a fagyott talajon keresztül kutat kutat és vizet nyer ki. Ezt követően fogadást kötött. Körülbelül 100 m-es fejlődés után a fagyott talajon nem jártunk be. Ennek eredményeként Fjodor Shergin gyakorlatilag csődbe ment. Az Orosz Tudományos Akadémia érdeklődni kezdett ez iránt, és pénzt különített el a munka folytatására - ez a pénz még körülbelül 15 méternyi ásatásra volt elegendő. Így egy H = 116,4 m mélységű kutat ástak - 16 év alatt. Ezt a kutat „Sherginskaya bányának” hívják, és még mindig Jakutszk központjában található. Később ez a bánya tudományos kutatás tárgyaként szolgált. A termikus számítások meghatározták a permafroszt réteg vastagságát ez a hely, ami körülbelül 500 m volt.

Sziget örök fagy

Ez a fajta örökfagy, amelynek méretei tíztől több száz méterig terjednek, és mélysége legfeljebb 10 méter, a szibériai régióban található (a Krasznojarszki Terület északi része, Irkutszk, Chita régiók).

	A szigeti örökfagy létezésének sémája a felolvadt talaj hátterében

Geológiai felmérésekkel gyakran nehéz pontosan meghatározni az ilyen örökfagy helyét. Ennek a permafrosztnak a figyelmen kívül hagyása (bizonytalan helyzete) jelentős nehézségeket okozhat az építmények építésében ezeken a területeken. Pontosabb (részletesebb) földtani feltárás szükséges.

Objektív permafrost

Ennek a fajta örökfagynak az alattomossága, amely ben található déli régiók Szibéria, jól látható a 4. ábrán. Az ilyen örökfagy méretei a tervben több tíz méter is lehetnek, vastagsága pedig nem haladja meg a több métert. Az ilyen lencsék a felolvasztott talaj hátterében veszélyesek, mert nagyon nehéz azonosítani őket. Ha az épület építése során a lencsét nem határozták meg, és az épület legalább részben lefedi a lencsét, akkor működés közben az épületből kiáramló hő a lencse leromlását (olvadását) okozza, ami előre nem látható, egyenetlen csapadékot idéz elő.

Ha követi a szibériai örökfagy változását északról délre, következetesen az összes felsorolt ​​örökfagytípussal találkozhat. A lencse örökfagya azonban „mesterségesen” is kialakulhat a lakott területeken, ha a talajfelszín és a légkör közötti hőcsere megszakad.

Így például Irkutszkban 1925-ben fagyott talajlencsék kialakulásának eseteit regisztrálták. Az itteni épületet 1917-ben kezdték építeni, majd 8 éven keresztül molylepke volt. Ennek eredményeként az épület alatt fagyott talajlencse képződött, amely az épület működésének megkezdése után olvadni kezdett, ami egyenetlen csapadékot, ill. vészhelyzet egy épületben. Hasonló jelenségeket fedeztek fel Bratsk és Shelekhov (Irkutszk régió) városaiban.

Meg kell adni a Bratsk városában (Roshchin V.V.) végzett kísérlet eredményeit (lásd az 5. ábrát). A talajfelszín fölé 11 x 24 m méretű lombkorona épült (az ilyen szerkezet a talajhoz való napfény lehetetlensége miatt megzavarta a természetes hőcserét az alapban).

A kutatóhely vázlata a fagyott talaj lencse mesterséges kialakításának feltételeinek tanulmányozására

Kutatókutak fúrtak a lombkoronán északról délre, hogy meghatározzák a talaj fagyási (olvadási) mélységét. A megfigyelések a következő folyamat fejlődését mutatták:

• A lombkorona 1 éves fennállása után a talajolvadás szeptember végére véget ért.
  
• A lombkorona 2 éves fennállása után a talajolvadás november végére véget ért.
  
• A lombkorona fennállása után 3 év után a talaj nem olvadt fel, mivel a lombkorona alatt fagyott talajlencse keletkezett.
  

Így ezek a vizsgálatok egyértelműen kimutatták, hogy a természeti környezet mennyire érzékeny a külső hatásokra.

Ha fagyott talajban fúrunk egy kutat, akkor a következő képet fogjuk látni (lásd a 6. ábrát) a talajhőmérséklet változásairól a mélység (z) mentén.

Az aktív és a permafroszt talajok hőmérsékletének szezonális változásának sémája az alap mélysége mentén, különböző időszakokban

Nyáron a talaj szuprapermafrost rétege (aktív réteg) pozitív hőmérsékletű lesz, pl. felengedett állapotban lesz. A téli időszak kezdetével, amikor a levegő és a talaj felszíni hőmérséklete negatív értékekre süllyed, a permafroszt feletti talajréteg fagyni kezd.

Ennek a rétegnek a hőmérsékleti amplitúdójának éves változása az alap mélysége mentén eléri a H 0 értéket, amely alatt a talaj csaknem állandó, ≈-4°C-os negatív hőmérsékletű lesz (permafrost).

Ciklikus hatásával negatív és pozitív hőmérséklet a földön, az utóbbiban három szakasz lehetséges:

1. Fagyasztó.
2. Fagyott állapot.
3. Felengedés.
   

Az aktív talajréteg éves felengedése és fagyása

Előfordulhat, hogy az aktív réteg télen nem fagy be teljes mélységben, ebben az esetben nem összeolvadó örökfagyról beszélnek, mivel az aktív réteg és az örök fagy között egy felolvadt talajréteg lesz.

A nem összeolvadó aktív talajréteg diagramja és a közművek fektetésének lehetősége ilyen körülmények között

A felolvasztott talajréteg jelenléte, amikor az aktív réteg nem olvad össze, fontos a közművezetékek ebben a rétegben történő lefektetésének lehetősége szempontjából. A felolvadt talajrétegben fektetett közműhálózatok nem tapasztalnak fagyással és olvadással járó deformációkat, ezért gazdaságilag előnyösek.

A fagyás és olvadás során a talaj deformációi léphetnek fel, amelyek elérhetik a 20...30%-ot vagy azt is. Amikor a víz megfagy, csak ≈ 9%-kal növekszik, de természeti viszonyok ezt a jelenséget a nedvességvándorlás magyarázza (a talajvíz mozgása az alatta lévő felolvadt rétegekből a fagyos frontra), ami nagyrészt agyagos talajokban nyilvánul meg. Ez a jelenség a talajok fagyhoz vezet.

A talaj felhordása fagyás közben

Meg kell jegyezni, hogy ez egy nagyon fontos probléma, amelynek megoldásával az építők nagyon gyakran találkoznak nemcsak az örök fagyos területeken, hanem a szezonálisan mély fagyos területeken is. Ezért ezt külön kell megvitatni.

Meg kell említeni, hogy az építők először az észak-oroszországi (Szibéria) vasútépítés során találkoztak ezzel a kérdéssel. Amikor az aktív réteg összeolvad, az agyagos talaj felhalmozódása az alatta lévő, még felolvadt rétegekből a fagyos front felé történő nedvességvándorlás következtében az alatta lévő réteg kiszáradásához vezet.

Az összeolvadó aktív réteg diagramja és a benne lévő talajmozgás alakulása

Ha kijelöljük: h billegő. — a talaj felborításának mértéke; N ave. a fagyás aktív rétegének vastagsága (D.S.), akkor a felhajtás aktív zónája (N act) (lásd a diagramon látható diagramot) számszerűen lesz: N act ≈ 2/3 N ave.

Ennek a jelenségnek nagy jelentősége van, mivel lehetővé teszi a közműhálózatok kiszáradt - nem felszálló rétegbe helyezését (alsó 1/3 N stb.), anélkül, hogy félnének deformációjuktól.

Település az aktív talajréteg felengedésekor

Fagyáskor a talaj az alapok felületeivel együtt megfagy, majd felboruláskor deformálja azokat. Ez gyakran az alapok elmozdulását eredményezi. Ezt követően felolvasztáskor a talaj elveszíti szilárdsági tulajdonságait, és jelentősen megnő az összenyomhatóság (süllyedés következik be). Az is előfordulhat, hogy az ilyen talaj kiszorul az alapozás alja alól (stabilitásvesztés - az első határállapot feltételeinek nem teljesítése).

Jégképződés

Északon gyakran lehetett látni ilyen képet, amikor a jégtorlaszok hirtelen megjelentek a kizsákmányolt házak alatt.

A jég legvalószínűbb képződésének vázlata összeolvadó aktív réteggel és magas szinttel talajvíz

Ez azzal magyarázható, hogy a ház alatt az összeolvadó aktív réteggel (AD) lényegesen kisebb a fagyás mélysége (az épület hőhatása), mint a nyitott felületen. Ez nyomás alatti víz képződéséhez vezet (nagy UGW mellett egy összeolvadó aktív réteg), amely áttörhet, és az ablakokon és ajtókon átfolyva a felszínen megfagy, jeget képezve.

Az aktív réteg fagyáskor kialakuló jég különösen nagy károkat okoz az utakban.

Amikor az aktív réteg megfagy (összeolvad a permafrost), a talaj először az út alatt fagy meg (árkok hatására). Az aktív réteg többi része fagyasztási szakaszban lesz. Ennek eredményeként a nyomás alatt lévő víz a lejtőn mozog, és jég képződésével a felszínre törhet.

A speciális intézkedések leghatékonyabb alkalmazása, pl. mesterséges alkotás olyan körülmények, amelyek hozzájárulnak a talaj gyorsabb fagyásához a szükséges helyen. Hófelületek tisztítására, növényi rétegek eltávolítására stb. Ennek eredményeként a megtisztított terület alatt gyors fagyás következik be, és az aktív réteg összeolvad a permafrosttal. Ez az intézkedés megállítja a nyomás alatti víz út felé történő mozgását, és ha jég képződik, akkor az ezen a helyen nincs negatív hatással a használatban lévő útra.

Lejtős áramlás. A szoliflukció jelensége

A szoliflukció vagy lejtős áramlás jelensége a fagyási és felengedési folyamatok eredményeként.

Soliflukció(latinul solum - talaj és fluctio - kiáramlás) - vízzel túltelített talaj áramlása a lejtők jéggel cementált bázisának fagyos felületén. A szoliflukció különböző esetekben figyelhető meg természeti területek. A jelenség széles körben elterjedt a permafrost vagy mélyen és hosszan fagyott talajú területeken (tundra, erdő-tundra, Közép- és Kelet-Szibéria, Kanada, hegyvidék). A finomföldes talajtakaró olvadó hó vagy eső nedvességével telítődik, elnehezül, viszkoplasztikussá válik és már 2-3°-os lejtőn mozogni kezd a fagyott alatti réteg még fel nem olvadt csúszós felületén, a lejtőkkel felgyorsulva. évi néhány centiméterről egy méterre nő. Ugyanakkor a lejtőkön, még a faállományú (főleg vörösfenyős) lejtőkön is kialakulnak csipkés túlnyúlások, alacsony gerincek, egész szoliflukciós teraszok, részeg erdőt alkotva.

Kétféle kriogén földcsuszamlás létezik:

1. kriogén csúszó földcsuszamlások - a szezonálisan felolvadt réteg (STL) felolvasztott kőzeteinek elmozdulása a fagyott-olvadt határfelület mentén;

2. kriogén áramlású földcsuszamlások (gyors szoliflukció) - a szezonálisan felolvadt réteg (STL) kőzeteinek cseppfolyósodásának folyamata és viszkózus/viszkoplasztikus áramlása a permafrost (permafrost) felszínén.

Ha az aktív réteg lejtőjének felületén vesszük fel az A pontot, akkor a felborulás hatására megfagyva a B pontba kerül. Ekkor a gravitáció hatására történő kiolvadáskor a B pont leesik és végül kikerül. a C pont helyzetében. Így a szezonális hőmérsékletváltozások hatására az A pont végül a C pontba kerül, azaz. a lejtő fokozatos csúszása lehetséges.

Még ugyanazon lejtőn is lehetnek különböző lejtésű felületek. Ebben az esetben a lejtő meredekebb szakaszain nagyobb csúszási sebesség (V 1) lesz, mint a laposabb szakaszokon (V 2). Ennek eredményeként a kisebb lejtős áramlási sebességű területeken a talajszemcsék fokozatosan felhalmozódnak, egészen addig, amíg teljesen meg nem állnak (vízszintes metszet V 2 =0 értékkel).

Permafrost-morfológiai képződmények: a – hegyvidéki teraszok; b – kurum; V - kő folyó; d – szoliflukciós (szinter) teraszok; d – szoliflukciós tengely; e – szerkezeti talajok sejtes formái; g – hasadék fagypoligonok; h – sokszögű talajok	A lejtős áramlás egyenetlen folyamatának fejlesztési sémája az aktív talajrétegben

Így sajátos „lejtős domborzati hullámok” keletkeznek, amelyek felfelé haladnak, míg a szoliflukciós réteg lefelé áramlik.

A Kvarkush-fennsík meredek lejtői (Permi Terület Krasznoviszkij kerülete) és a fagyos és olvadási évszakok váltakozása kőkivonatok (kurumok) kialakulását és sík talajáramlást (szoliflukció) váltják ki.	Megkövesedett földalatti jég expozíciója Jakutia sarkvidéki partvidékén

Hőmérséklet-változások a permafroszt talajok felső rétegeiben

A H 0 mélység – a nulla hőmérsékletek amplitúdója alatt – a permafrost talaj állandó, ≈-4°C negatív hőmérsékletű lesz. Az ilyen állandó hőmérséklet gyakorlatilag ≈15 m mélységben biztosított (nulla amplitúdók mélysége).

A fagyott talaj valójában egy szilárd test. A fagyott talaj szilárdsága (R) szinte lineárisan függ a hőmérsékletétől R =f (t°C). Amikor a felső rétegek hőmérséklete megváltozik, a szilárdság is megváltozik, minél magasabb a hőmérséklet, annál kisebb a szilárdság.

Süllyedés egy permafroszt talajréteg felolvadása során

Ez a jelenség egyfajta csapás az építők körében. A permafroszt talaj felolvadásakor a talaj szilárdsági jellemzői meredeken csökkennek, ezt a jelenséget figyelembe kell venni az ilyen helyeken történő épületek építésénél.

Az egyik faluban északi expedíció A következő jelenséget észlelték. Utat fektettek, de amint a terepjáró többször áthaladt egy helyen, szakadék keletkezett ezen a helyen. A terepjáró mozgása közben hernyói leszakították a felszíni moharéteget. A talaj szabaddá vált, és a napfény hatására olvadni kezdett. A moha hőszigetelő szerepet töltött be, és mivel a fagyott talajrétegben jég volt, az olvadás során ez süllyedéshez vezetett - lavinaszerű alakváltozások kialakulásához (lásd e = e(s) grafikont) saját súlya alatt ( szakadék kialakulása).

Jellegzetes kompressziós függőséggel rendelkező kiolvasztási alap süllyedési folyamatának fejlesztési sémája

Az igarski kutatóállomás örökfagy-laboratóriumában ilyen egyedülálló kísérletet végeztek (Dalmatov B.N.). A laboratórium helyiségei közvetlenül fagyott talajban találhatók. Az egyik laboratórium fénye két méter vastagságon át behatolt egy másik laboratóriumba, némi megvilágítást teremtve. A fény jégrétegeken hatolt át, amelyek egyes zárványai 20 cm vastagok voltak.

Kétségtelen, hogy felolvasztáskor az ilyen talaj süllyedő tulajdonságokkal rendelkezik. Az ilyen talajon lévő épületek tervezésekor az „Útmutató a kiolvadt és felolvadt talajok időbeli megtelepedésének számításához” (1967-1976, Alap- és Alapkutató Intézet) című dokumentumot kell alkalmazni.

Fagyrepedések kialakulása a talaj aktív és örökfagyos rétegeiben

Ha a hónak kitett talajfelületek megfagynak (éles hőmérséklet-csökkenés), térfogata csökken, ami gyakran ék alakú repedések kialakulásával jár. Ezeknek a repedéseknek a mélysége eléri a több métert, a nyílás szélessége pedig 10...15 cm A fagyrepedések nemcsak az aktív réteget keresztezik, hanem behatolnak a permafrosztba is. Idővel a víz behatol a repedésekbe, ami aztán jéggé alakul, és ez hozzájárul a keletkező fagytörő repedés további növekedéséhez.

Az ilyen fagyrepedések a fagyás mélységének megváltozásához vezetnek. Károsíthatják az utakat, épületeket és közműhálózatokat.

Permafrost és modern klíma

A 20. század végén a globális felmelegedés irányába mutató klímaváltozás problémája a világközösség egyik központi kérdésévé vált. A legtöbb klímakutató a levegő hőmérsékletének emelkedését az ipari szén-dioxid, metán és egyéb, üvegházhatást okozó gázok egyre növekvő kibocsátásával hozza összefüggésbe. Épp a közelmúltban, alig néhány éve jósolta számos jelentős klimatológus a levegő hőmérsékletének 10-15 Celsius-fokkal emelkedését a 21. század elején északon. A.K. Priyma ufótudós még azt is megjósolta, hogy az éghajlat ilyen meredek felmelegedésével az emberiség egyharmada meghalhat aszályokban és katasztrófákban.

Az északi félteke számos országának meteorológiai adatainak elemzése (Oroszország, Kanada, USA-Alaszka, Kína) megerősíti, hogy az elmúlt 25-30 évben az éghajlat felmelegedése valóban bekövetkezett, bár mérsékeltebben. A levegő hőmérsékletének emelkedése ebben az időszakban Oroszország legtöbb régiójában 1-1,2 Celsius-fok. Az Amerikai Geofizikai Unió adatai szerint 1991 és 1997 között a globális levegő hőmérséklete 0,62 Celsius-fokkal emelkedett. Az elmúlt 3-4 évben hazánk középső zónájában minden orosz érezhette az éghajlat felmelegedését: itt meleg és száraz. nyári szezonokés enyhe telek követték egymást.

Az éghajlat felmelegedése pedig a permafrost felolvadásához, valamint a permafrostban eltemetett gázok (különösen a metán) felszabadulásához és azok további légkörbe való kibocsátásához vezet. Nem véletlen, hogy az elmúlt évek újsághírei között figyelmeztető címek szerepeltek: „Metánbomba a permafrostban”. A globális felmelegedés problémájával foglalkozó számos tanulmány készült és készül intézetek tematikus tervei, állami és nemzetközi programok keretében.

A permafrost régió, vagy a kriolitozon – ahogy a permafrost szakértők nevezik – gazdasági jelentőségét aligha lehet túlbecsülni. Ez az orosz gazdaság stratégiai hátulja, üzemanyag- és energiabázisa, devizaműhelye. Az ország északi része rendkívül ritkán lakott. A sarkvidéki hideg sivatagok, a tundra, az erdő-tundra, a tajga és a hegyi sztyeppék hatalmas kiterjedésein, síkságokon, fennsíkon és hegyeken kevesebb mint egy ember él négyzetkilométerenként. A Jamalo-nyenyec nemzeti körzetben ez a szám 0,6 fő. négyzetméterenként km, Koryakiában és Chukotkában - 0,1-0,2, Evenkiában és Taimyrban pedig még 0,03-0,06.

Mindazonáltal nem szabad megfeledkeznünk arról, hogy az ország bizonyított olajkészletének több mint 30%-a, a földgáz mintegy 60%-a és számtalan lelőhely Oroszország örökfagyos övezetében összpontosul. szénés tőzeg, a vízenergia-készletek nagy része, színesfém-, arany- és gyémántkészletek, hatalmas fa- és édesvízkészletek. Ezek jelentős része természetes erőforrások már részt vesz a gazdasági forgalomban. Drága és sérülékeny infrastruktúra jött létre: olaj- és gázkitermelő létesítmények, több ezer kilométer hosszú fő olaj- és gázvezetékek, bányák és kőfejtők, vízierőművek, városok épültek, utak és vasutak, repülőterek és kikötők épültek. épült. Magadan, Anadyr, Yakutsk, Mirny, Norilsk, Igarka, Nadym, Vorkuta az örök fagyon találhatók, még Chita határain belül is vannak örökfagy szigetek. Jelenleg az épületek és építmények örökfagyra gyakorolt ​​következményeinek előrejelzésére szolgáló módszerek jól kidolgozottak. Azonban nem csak az emberi tevékenység változtatja meg a permafroszt viszonyait. Sokkal nagyobb léptékben a nehezen megjósolható klímaváltozások érintik a fagyott rétegeket.

A fagyott kőzetek fokozatos felolvasztása katasztrofális következményekkel járhat. A tény az, hogy a 2-5 és 30-50 m vagy annál nagyobb vastagságú permafrost sziklák felső horizontja kis lencsék és erek formájában jeget, valamint ék alakú rács formájában nagy lerakódásokat tartalmaz. 30-30 m vastagságú réteges lerakódások, 40 m. Az északi síkságok egyes területein a jég a fagyott kőzet térfogatának 90%-át teszi ki.

Nagy jégerek permafrost sziklákban Kular Ridge, Észak-Jakutia

A jéggel telített kőzetek felolvadása a földfelszín süllyedésével és veszélyes fagyott (kriogén) geológiai folyamatok kialakulásával jár együtt: termokarszt, termoerózió, szoliflukció stb. A tenger teljes, alacsony abszolút felszínmagasságú régióit elönti majd. Fennáll a veszély, hogy megsemmisülnek a fagyott alap megőrzése mellett emelt épületek és műtárgyak. Az éghajlat felmelegedésének ilyen következményei pusztítóak lesznek a gazdaságra nézve.

A permafrost-szakértők képesek számszerűsíteni a permafrost jövőbeni változásait bármely időtartamra, és megelőzni számos káros következményüket, minimalizálni az örökfagy helyzet stabilizálásának költségeit, de csak akkor, ha a kezdeti éghajlati paraméterek megbízhatóan ismertek. A bökkenő az, hogy az időjárás és az éghajlatváltozás összetett természete miatt az éghajlati előrejelzések még mindig messze nem tökéletesek. Az éghajlat folyamatosan természetes változásokon megy keresztül. Sir Francis Bacon 1625-ben felhívta a figyelmet arra, hogy a meteorológiai elemek napi és évszakos változásai mellett ezek változásának számos hosszú távú ciklusa is van.

1957-ben J.C. Charlesworth már körülbelül 150, változó időtartamú éghajlati ingadozási ciklust számolt meg. A.S. Monin és Yu.A. Shishkov milliárd éves ciklusokat, száz- és tízmillió éves ciklusokat, valamint kisebb (történelmi-geológiai értelemben vett) ingadozásokat különböztet meg több tízezertől több tíz évig terjedő időtartammal. A meteorológiai elemek rövid periódusú ingadozásai jól ismertek: 9-14 éves, 5-6 éves stb. Az éghajlatváltozás és az időjárás minden különböző periódusú ciklusa átfedi egymást, és a meteorológiai elemek változásainak komplex, integrált menetét hozza létre. Az elmúlt két-három évtizedben a technogenezishez kapcsolódó irányított változások egyre inkább észrevehetőek a természetes éghajlati ciklusokon.

Sajnos a hosszú távú meteorológiai előrejelzések megbízhatósága és pontossága még mindig hagy kívánnivalót maga után. Ennek eredményeként az éghajlati előrejelzések eredményei ellentmondásosnak bizonyulnak, ami viszont kétértelműséget okoz a permafrost előrejelzésekben. Különféle forgatókönyvek léteznek a permafrost régióban a 21. században a jelentős éghajlati felmelegedésre (M. I. Budyko, O. A. Anisimov, M. K. Gavrilova, F. E. Nelson) és a mérsékelt felmelegedésre (E. P. Borisenkov, A. V. Pavlov), sőt létezik lehűlési forgatókönyv (N.A. Shpolyanskaya) . A jelentős éghajlati felmelegedés forgatókönyvei csak a permafrost területre vonatkoznak, figyelembe véve annak legáltalánosabb tulajdonságait. M. K. Gavrilova szerint a következő évszázad közepére Szibériában és a Távol-Keleten 4-10 Celsius-fokkal emelkedik az éves átlagos levegőhőmérséklet, aminek következtében az örökfagy felolvad, és idővel csak magas hegyek valamint Kelet-Szibéria és a Távol-Kelet északi síkságain. O.A. Anisimov és F.E. Nelson úgy véli, hogy a globális léghőmérséklet 2 Celsius-fokkal történő emelkedése a fagyott kőzetek teljes felolvadásához vezet a permafrost zóna 15-20%-án. Az elmúlt 10-15 év meteorológiai adatai azt mutatják, hogy a szélsőséges klímaváltozási forgatókönyvek nem indokoltak, felmelegedés történik, de szerényebb ütemben.

A mérsékelt éghajlati felmelegedés forgatókönyveinek indoklásakor az időjárási állomások adatai mellett a geokriológiai (permafrost) állomásokon végzett megfigyelések eredményeit is felhasználják, ahol a meteorológiai mérésekkel egyidejűleg a talajok hőmérséklete, szezonális fagy-olvadás és permafrost folyamatok. tanulmányozzák (A.V. Pavlov). Ez a kombináció növeli a permafrost-klíma előrejelzések megbízhatóságát. Nézzük meg ezt a problémát részletesebben.

Egészen a közelmúltig az észak-oroszországi meteorológiai állomások hálózata meglehetősen kiterjedt volt; A meteorológiai mérések időtartama hazánkban eléri a 180 évet. Ezenkívül 1990 elejére körülbelül 25 geokriológiai állomás működött, amelyek a permafrost zóna megfigyelésének fellegvárai.

A modern éghajlat hosszú távú ingadozásainak tanulmányozásakor több szomszédos év meteorológiai adatainak átlagolására van szükség a véletlenszerű eltérések kizárása érdekében. A leggyakrabban választott átlagolási időszak 10 év.

Két periódus különböztethető meg északon egyértelműen kifejezett léghőmérséklet-emelkedéssel: től késő XIX századtól a 20. század 1940-es éveiig (ezt az időszakot „sarkvidéki felmelegedésnek” nevezik), valamint az 1960-as évek közepétől-végéig napjainkig. A legújabb (modern) felmelegedés még nem érte el a „sarkvidéki felmelegedés” arányait. Ezenkívül az 1990-es évek elején számos sarkvidéki időjárási állomáson észrevehető lehűlést figyeltek meg. A következő évek azonban meglehetősen melegnek bizonyultak, ez volt az oka annak, hogy az éghajlat felmelegedésének általános trendje folytatódott ma is.

Az átlagos éves (1), átlagos nyári (2) és átlagos téli (3) léghőmérséklet 10 éves mozgó átlagértékeinek eltérése Szalehardban (észak) Nyugat-Szibéria)

Az átlagos éves levegőhőmérséklet növekedési üteme az elmúlt 25-30 évben évi 0,02-0,03 Celsius-fok az európai északi részén, 0,03-0,07 Celsius-fok Nyugat-Szibéria északi részén és 0,01-0,08 Celsius-fok évente - Jakutföldön. A levegő hőmérsékletének emelkedése ebben az időszakban 0,4 és 1,8 Celsius fok között változik. Az éghajlat felmelegedése elsősorban a téli levegő hőmérsékletének emelkedése miatt következik be.

Ha a 21. század első felében folytatódik az éghajlat felmelegedésének tendenciája, akkor 2020-ra 0,9-1,5 Celsius-fokkal, 2050-re pedig 2,5-3 Celsius-fokkal emelkedhet az éves átlagos levegőhőmérséklet. Csapadék ugyanezekre az évekre 5, illetve 10-15%-kal emelkednek.

A monitoring megfigyelésekből és geotermikus vizsgálatokból származó adatok elemzése azt jelzi, hogy az elmúlt 15-25 év során a permafrost zóna felső horizontjai széles körben leépültek (az örök fagy hőmérsékletének emelkedése, területük csökkenése, a szezonális olvadás mélységének növekedése) .

A permafrost zónában zajló hőváltozások egyértelmű példájaként a Marre-Sale állomás (Nyugat-Jamal) megfigyelési adatait használjuk, amely az azonos nevű meteorológiai állomás helyén található. Itt szinte minden kísérleti helyszín 1979-1998 között a fagyott kőzetek hőmérsékletének növekedését regisztrálta 10 m mélységben.

0,1 és 1 Celsius fok között változott. Csak a felszíni vízhozam zónájában (34. lelőhely) gyakorlatilag nem volt megfigyelhető a kőzet hőmérsékletének hosszú távú változása.

A geotermikus vizsgálatok eredményei alapján megállapították, hogy a kőzetek modern felmelegedése több tíz méteres mélységet is elér. Az ugyanarról a Marre-Sale állomásról származó megfigyelési anyagok áttekintése azt mutatja, hogy a szezonális olvadás mélységének évenkénti nagy eltérései ellenére általában gyenge tendencia mutatkozik az 1978 és 1998 közötti évek során. A 2020-ra előre jelzett szezonális olvadás mélysége északon csak 15-20 cm-rel nő homokokban, homokos vályogban, agyagban és tőzegben pedig még kevésbé. A felszíni kőzetek hőmérsékletének regionális növekedése 2020-ban (2025-ben) nem haladja meg az 1,4 Celsius-fokot, 2050-ben pedig a 2,3 Celsius-fokot.

A permafrost valószínű változásai Oroszországban az éghajlat felmelegedésével 2020-ra és 2050-re.

Az ábra az örök fagy alakulását mutatja be Oroszországban, ha a fenti előrejelzések a 21. század északi éghajlati felmelegedésére vonatkozó előrejelzések valóra válnak. Négy zónát azonosítottak, amelyek eltérő mértékben és egyenlőtlen időzítéssel kezdődnek a permafrost széles körű mély olvadása felülről.

A fagyott kőzetek mélyolvadásának kezdete azt a pillanatot jelenti, amikor a nyáron felolvadt talajréteg télen nem fagy le teljesen, és a permafroszt kőzetek teteje fokozatosan csökkenni kezd. Az az időintervallum, amely alatt a permafroszt kőzetek teljesen felolvadnak, nemcsak az éghajlat felmelegedésétől függ, hanem a kőzetek összetételétől és jégtartalmától, hőmérsékletüktől és vastagságuktól, valamint az alulról (a föld belsejéből) beáramló hőtől is.

Az olvadás évekig, évtizedekig, több száz és ezer évig folytatódhat.

A sematikus térkép elkészítésekor (lásd 3. ábra) figyelembe vettük, hogy a permafrost különböző tájviszonyok között eltérően reagál a globális éghajlat azonos változásaira. A permafroszt légköri hatásokra adott válaszának sokféleségéhez a legnagyobb mértékben a földfelszín domborzata járul hozzá. A térképen három domborzati kategória látható: síkságok, fennsíkok és hegyek.

Az első zóna délről azok a területek, ahol 2020-ra mindenhonnan, ahol kialakul, felülről felolvad a permafrost. Ez a zóna csak a nyugat-szibériai alföldön, a modern örökfagyzóna déli határán fog kialakulni. Jelenleg itt ritka, -0,5 Celsius-fok feletti hőmérsékletű permafrost sziklák lencseszigetei találhatók, amelyek tőzeglápokra korlátozódnak. Felolvadásuk után a permafrost zóna déli határa 300 km-rel vagy annál nagyobb mértékben észak felé húzódik, a jégtől duzzadó tőzeglápok olvadása felszínük intenzív süllyedésével jár, de ez nem hoz komoly változást a természeti környezetben. és emberi tevékenység: a permafrost tőzeglápok ritkák, és gyakorlatilag nem vesznek részt gazdasági tevékenységben.

A második zóna azok a területek, ahol 2050-re mindenhol elolvad az örök fagy. Oroszország európai részének északi részén addigra a kriolitozon északi vagy északkeleti irányban 50-100 km-rel, Nyugat-Szibériában - 100-250 km-rel, a Közép-Szibériai-fennsík déli részén - 600 km-rel visszahúzódik. km. A hegyekben a permafrost zóna változásai minimálisak lesznek: csak a Jenyiszej hegygerincén, valamint Dél-Szibéria és Délkelet-Transbaikalia hegyeinek egy kis részén olvadnak fel az örökfagy szigetei. Az előző zónához hasonlóan a fagyott kőzetek felolvadásának következményei jelentéktelenek lesznek: a szigetek és a fagyott kőzetek kis részei eltűnnek az ember számára legkényelmetlenebb területeken - tőzeglápokban, a tajga erősen mohos területein, az árnyékos alján. keskeny, mély völgyekben, az északi fekvésű lejtőin. E kőzetek jelenlegi hőmérséklete nem alacsonyabb, mint -1 Celsius-fok.

A harmadik zóna egyesíti azokat a területeket, ahol 2050-re nem mindenhol kezdődik meg az örök fagy mély olvadása. A permafrost kőzetek jelenlegi hőmérséklete itt főként -1 és -5 Celsius-fok között változik. Csak a -1...-1,5 Celsius-foknál nem alacsonyabb hőmérsékletű alacsony jeges sziklák olvadnak fel. Ezek főleg homok és sziklák. A permafroszt részleges olvadási zónájának szélessége Oroszország európai részének északi részén eléri a 30-100 km-t, Nyugat-Szibéria északi részén - 40-200 km-t, Kelet-Szibériában - 240-820 km-t.

A zóna része is alacsony hegyek Dél-Szibéria, Transbaikalia, a Távol-Kelet déli része és Kamcsatka az északi szélesség 60-62 fokáig.

A negyedik zóna, egy viszonylag stabil permafrost zóna, magában foglalja a permafrost zóna északi részét, ahol a legtöbb alacsony hőmérsékletek sziklák - -3 és -16 Celsius fok között. Vastagságukat több száz méterben mérik. Tekintettel az éghajlati felmelegedés előre jelzett mértékére, a fagyott kőzetek mély felolvadása ezen a területen kizárt. Csak a talikok területe növekszik kissé.

A fenti adatok alapján tehát következtetést vonhatunk le Oroszország örökfagyzónájában a 21. század közepére bekövetkezett változásokról. 50 év alatt a talajfelszín hőmérséklete 0,9-2,3 C 0 -kal, a szezonális olvadás mélysége 15-33%-kal nő. Ennek következtében a permafrost zóna déli határa a síkságon és fennsíkon 50-600 km-rel észak és északkelet felé húzódik vissza. Ha hozzáadjuk a részleges olvadás zónáját a teljes fagyolvadás zónáihoz, akkor általában egy örökfagy-degradációs sáv képződik, amelynek szélessége Oroszország európai részének északi részén eléri az 50-200 km-t, Nyugaton. Szibéria - 800 km és Kelet-Szibéria - 1500 km. A Transbaikalia hegységben, a Távol-Kelet déli részén és Kamcsatkában található örökfagy szigetei és masszívumai nagymértékben csökkenni fognak, de nem tűnnek el teljesen.

Az éghajlat felmelegedésének negatív következményei az egész permafrost zónában megfigyelhetők lesznek: a fagyott rétegek fokozott degradációja függőlegesen és vízszintesen egyaránt; természeti és műszaki rendszerek működésének zavara, amelyek tervezése során nem számoltak a globális felmelegedés és a permafrost degradáció lehetőségével. Azokon a területeken, ahol a permafroszt viszonylag stabil (a harmadik és negyedik zóna a 3. ábrán), a fagyott kőzetek felső horizontjának magas jégtartalma miatt a szezonális olvadás mélységének kismértékű növekedése is az ilyen fagyok aktiválódásához vezet. pusztító permafroszt folyamatok, mint a termokarszt, a termoerózió és a szoliflukció. Az északi-sarkvidéki tengerek part menti szegélyeinek pusztítási folyamatai felerősödnek. Az északi gazdaság további költségeket igényel az épületek és mérnöki építmények fagyott alapjainak biztonságának biztosítása érdekében.

Az éghajlat és a permafroszt zóna 21. század közepére várható felmelegedése összevethető a 4600-8000 évvel ezelőtti holocén éghajlati optimum idején bekövetkezett felmelegedéssel, amikor is az örökfagy zóna déli határa észak felé húzódott vissza, és közel helyezkedett el. Azokon a területeken, ahol megmaradt az örök fagy, a szezonális olvadás mélysége megnőtt. A permafrost felső horizontjának szerkezetének elemzése lehetővé teszi, hogy meghatározzuk a szezonális olvadás mélységét ebben az időben. Az Északi-sarkvidéken és a magashegységi régiókban a jelenlegi mélységnél 20-40%-kal nagyobbnak bizonyult, vagyis összemérhető a szezonálisan felolvadt réteg vastagságának 2050-re előre jelzett növekedésével. Egy ilyen egybeesés ismét megerősíti az éghajlat felmelegedésének és a permafrost zóna felmelegedésének javasolt forgatókönyvének valóságát.

A mérnökgeológiai viszonyok és övezetek regionális mintázata Szibériai platform

Kialakulási és földtani-szerkezeti sajátosságok. A Szibériai Platform mérnökgeológiai zónázása szükséges ahhoz, hogy a területén a mérnökgeológiai feltételek térbeli változékonyságának mintázatát megállapítsák. Ez a probléma sikeresen megoldható a terület mérnöki és geológiai viszonyait meghatározó összes tényező tanulmányozásának és rendszerezésének történeti és genetikai elveinek szigorú betartásával. A Szibériai Platform regionális mérnökgeológiai zónája a kőzetek és az általuk alkotott komplexumok mérnökgeológiai elemzésén, valamint a földkéregben való eloszlásuk mintázatainak vizsgálatán alapul.

E terület kőzeteinek modern mérnökgeológiai megjelenése a geológiai fejlődés minden szakaszában összetett tektonikai rendszer és éghajlati viszonyok hatására alakult ki. Modern elképzelések alapján kb geológiai szerkezet A szibériai platform és kialakulásának törvényszerűségei alapján genetikai összefüggést lehet megállapítani a kőzetek és komplexumaik szerkezete, összetétele, állapota, fizikai és mechanikai tulajdonságai között, illetve ezen komplexumok egyes geológiai szerkezetekkel való kapcsolata között.

A szibériai platform kétszintű felépítésű. Az alsó szerkezeti szakasz az archeai és a kora proterozoikum korszakának komplexen elmozdult és erősen metamorfizált képződményeiből áll, amelyek a platform alapját képezik. Nappali felszínen jelennek meg az Aldan és Anabar pajzsokon, valamint a Jeniszej-gerinc Angara-Kan részén. A felső szerkezeti szakaszt a késő proterozoikumtól a negyedidőszakig terjedő kőzetek alkotják.

Permafrost-hidrogeológiai viszonyok. Az örökfagy elterjedésének és vastagságának mintázata elsősorban a platform történelmi, éghajlati és geológiai és szerkezeti jellemzőitől függ. A holocén geokriológiai viszonyok változásának dinamikáját figyelembe véve a Szibériai Platform területén két geokriológiai zóna különíthető el: az északi és a déli. A zónák határa egybeesik a késő holocén és pleisztocén kriogén rétegek záródásának határával, és nagy mérnöki és geológiai jelentőséggel bír, mivel eltérő modern geokriológiai adottságokkal tagolja a területet (lásd Melléklet 2. táblázat). A határon a kriogén rétegek vastagsága meredeken megnövekszik, hangsúlyozva a korok sokféleségét. A határ közelében a folytonos eloszlásról a szigetre való átmenet egy nem folytonos örökfagyeloszlás átmeneti zónáján keresztül történik. Ettől a vonaltól délre nincsenek pleisztocén szingenetikus fagyott kőzetek és jégékek, de a termokarszt és a pszeudomorfok széles körben fejlettek.

A regionális és helyi tényezők hatásának sokfélesége mellett a Szibériai Platform területén nyomon követhető a kriogén rétegek fő jellemzőinek szélességi-zónás változása. A platform déli részein a fagyott sziklák hőmérséklete O és -1° között változik, a fagyott sziklákból álló szigettömbök vastagsága 3 és 50 m között változik. A platform északi részein a sziklák hőmérséklete -14°-ra csökken, és a kriogén rétegek vastagsága eléri az 1500 métert, és szinte mindenhol több is előfordul. A talikok területe itt nem haladja meg a néhány százalékot.

A geokriológiai viszonyok intrazonális heterogenitását a regionális és helyi tényezők hatása határozza meg. A legfontosabb regionális tényező az egyes régiók mobilitása tektonikus értelemben. A neotektonikus mozgások szerepének geokriológiai szempontú értékelése során két szempontra kell külön figyelmet fordítani: egyrészt a domborzat jelentős változására, másrészt a tektonikai vetők kialakulására, fiatalodására. A Szibériai Platform területének nagy részére stabil kiemelkedések (100-500 m) jellemzőek, és fennsíkszerű boncolt domborzatot okoznak, amelynek abszolút magassága általában nem haladja meg a levegő hőmérséklet-inverziójának felső határát. A maximális téli légnyomás körülményei között a sziklák hőmérséklete megemelkedik a völgyek aljától a vízgyűjtőkig. A hőmérséklet-emelkedés magassági gradiense átlagosan 2-3°/100 m.

Csak azokon a területeken, ahol a tektonikus emelkedés elérte az 500-1000 m-t (Putorana-fennsík, Jenyiszej-hátság, Angaro-Léna és Aldan-fennsík), a domborzat a léghőmérséklet-inverzió és a fő jellemzőinek szélességi-zónás képződési mintázatai fölé emelkedik. a kriogén rétegeket a magassági jellemzők hőcsere hatása megzavarja. Itt, az inverziós plafon felett, a geokriológiai viszonyok súlyossága növekedésével növekszik abszolút magasság terep. A kőzetek hőmérsékletének csökkenésének gradiense a magassággal kb. 0,5-0,7°/100 m. 100 m-enkénti magasságnövekedéssel a kriogén réteg vastagsága 40-50 m-rel nő. A Putorana tetején Hegyek, a sziklák hőmérséklete eléri -15°, Mit adnak 7-8° zónálisan meghatározottak alattiak (Fotiev et al., 1974).

A terület nagy részén az alapkőzet szinte a felszínről származik. Kriogén szerkezetüket a repedés, a porozitás és a fagyás kezdeti víztartalom határozza meg. Jellemző az alapkőzet 30-50 m mélységig erős repedés, így jégtartalma Északi zóna. A kriogén folyamatok közül a legfejlettebbek: a talajok kriogén mállása és válogatása, lejtős folyamatok, valamint a talajok fagyrepedése, újraerezett jég és elsődleges talajerek kialakulásával. A relatív süllyedés és felhalmozódás előre meghatározta a hatalmas Közép-Jakut-alföld geokriológiai jellemzőit. A vastag homokos-agyagos rétegek befagyása itt elsősorban az üledékek felhalmozódásával szinkronban következett be, aminek következtében az üledékeket a jégcement miatt jelentős jégtartalom és a vastag (50 m-ig) szingenetikus jég széles körű kialakulása jellemzi. ékek. A negyedidőszaki üledékek magas jégtartalma és az újraeresztett jég széles körben elterjedt kifejlődése miatt a termokarszt folyamatok, a fagyrepedés és a hullámosodás széles körben kialakulnak.

A régiek megújulása és az új tektonikai törések kialakulása jelentősen befolyásolta a talajvíz dinamikáját, és előre meghatározta a geokriológiai viszonyok kialakulásának sajátosságait a Putorana-fennsíkon, a Pre-Verhoyansk-völgy keleti oldalán, az Aldan pajzson belül. E területek geokriológiai viszonyainak sajátossága a permafroszt rétegek vastagságának csökkenése (a zónás jellemzőkhöz képest), a folytonossági zavarok növekedése és a kőzetek hőmérsékletének emelkedése.

A platform nagy részén a geokriológiai feltételek szorosan kapcsolódnak a hidrogeológiai feltételekhez. Tekintettel arra, hogy a függőleges metszetben a különböző hidrogeológiai szerkezetekben a hidrokémiai és hidrodinamikai zónák különböző sorrendben változnak, vastagságuk pedig nagymértékben változik, a földkéreg felső horizontjainak 0 o alá hűtése során szigorúan a környezeti feltételeknek megfelelően. , a kriogén rétegek eltérő szerkezete.

A szibériai platform kriogén rétegeinek típusai: 1 egyszintes I. típusú; 2-dupla II típusú; 3-dupla III típusú; 4-II, IV, VI típusok; 5-II, III, VII és VIII típusok; típusú kriogén rétegek 6-os „b” altípusa. Határai: 7 elsőrendű hidrológiai medence; 8 különböző típusú kriogén rétegek elterjedési területe; 9-kriogén rétegek altípusainak elterjedési területei; 10 permafrost terület. A-artézi medencék 1-8 indexszel: Khatanga, Anabar-Olenekksy, Kotuysky, Oleneksky, Tungussky, Yakutsky, Angaro-Lena, Nyugat-szibériai. A hidrogeológiai masszívumok G-rendszerei 1-10 indexekkel: Taimyr, Khantay, Anabar, Patomo-Vitim, Bajkál-Chara, Aldan, Verhoyansk-Kolyma, East Sayan, Daurian

Az első típusú kriogén rétegek csak a keleti és déli részek platformok, a Jakut és Angara-Léna artézi medencék határain belül, valamint a Jenyiszej és Aldan hidrogeológiai masszívumok rendszerén belül. Csak ezeknek a medencéknek a határain belül, közvetlenül a permafroszt réteg alatt, a kőzetek repedéseiben és pórusaiban fekszenek fel az ipari és ivóvízellátáshoz használt, túlnyomóan szénhidrogén összetételű édesvíz.

A második típus kétszintű kriogén rétegei a szibériai platform középső és északi részét foglalják el, az Anabar-Olenek, Kotuy, Olenek, Tungus és Yakut határain belül. nyugati oldal) artézi medencék. E medencék határain belül, közvetlenül a permafroszt réteg alatt, a kőzetek repedéseiben és pórusaiban negatív hőmérsékletű sós vizek és sós vizek halmozódnak fel, túlnyomórészt klorid összetételű. Mineralizációjuk eléri a 100-200 g/l-t, és csak az Anabar-Olenek medencében - a 20-30 g/l-t.

Hidrokarbonát összetételű édesvíz felhalmozódása itt csak a csatornákban és árterekben szűrő típusú nem átmenő talikokban található. nagy folyók, valamint nagy, nem fagyos friss tavak fürdője alatt.
A harmadik típusú kétszintű kriogén rétegek az Anabar hidrogeológiai masszívumok rendszerének területén, sűrű kristályos kőzetekből állnak. Itt fagyos kőzetek fekszenek a permafrost kőzetek vastagságában, így az édesvíz felhalmozódása kizárólag a szezonálisan felolvadt réteg kőzeteire korlátozódik, valamint a nagy folyók medrei alatti, át nem szűrődő talikokra.

A Putorana-fennsíkot a kriogén rétegek összetett szerkezete jellemzi. Itt az alacsony vízgyűjtőkön és a völgyekben a második, a magas hegyvidéki részeken a harmadik, hetedik és nyolcadik típusú rétegek alakulnak ki, amelyekre jellemző a fagyos kőzetek túlsúlya a szakaszon, amelyek repedései, pórusai sem vizet, sem jeget nem tartalmaznak (a térképen a nyolcadik típust hagyományosan kriogén rétegek tüntetik fel.) Ezen a területen az édes szubpermafrost vizek láthatóan teljesen hiányoznak.

A negyedik és hatodik típusú kriogén rétegek főként az alacsony tengeri teraszokra és a Jeges-tenger tengereinek talapzatára korlátozódnak. Az ilyen típusú kriogén rétegekre jellemző, hogy a tengeri eredetű, negatív hőmérsékletű felszín alatti vizek felhalmozódási szakaszán túlsúlyban vannak. A térképen hagyományosan feltüntetett negyedik típuson kívül a sekély part menti területeken a második típusú, tengerbe merült reliktum kriogén rétegei is megmaradhattak.

A geokriológiai helyzet kialakulásának feltételeit jelentősen befolyásoló regionális tényezők közé tartozik a kőzetek litológiája. Mindenekelőtt figyelmet kell fordítani a permafrost kőzetek és a karbonátos kőzetek régióbeli eloszlási mintáira, és értékelni kell a karszt előfordulásának és fejlődésének regionális feltételeit. A karszt- és artézi medencék, valamint a karszt-rétegvizek artézi lejtői, mint ismeretes, a forrásáramlás koncentrációs területeiként szolgálnak. Ezért a talajvíz a teljes lehűlési korszakban jelentősen ellenállt a kőzetfagyás körülményeinek, ami egyedülálló geokriológiai helyzet kialakulását idézte elő.

A karsztvizek erőteljes melegítő hatásának hatására több hőség kőzetek, jelentős szakadás és a kriogén rétegek alacsony vastagsága. Példa erre a Szibériai Platform perifériájának monoklinális karsztmedencéi, különösen a Jakut, Angara-Léna és Tunguska artézi medencék déli lejtőin; az Aldan redőzött régióban a Yukhta-Yllymakh és Gynam karsztmedencékben.

A kőzetek hőmérsékletének kialakulását, illetve kisebb mértékben a kriogén rétegek megszakadását és vastagságát befolyásoló lokális tényezők közül kiemelendők a lejtői kitettség, a hótakaró, a növényzet, a negyedidőszaki üledékek összetétele és nedvességtartalma. Jelentősen megváltoztatják a kőzetek zónahőmérsékletét, ezért ezeket a mérnöki és geokriológiai vizsgálatok során minden régióban külön-külön kell alaposan tanulmányozni. Ezen információk nélkül nehéz, sőt néha lehetetlen megjósolni a geokriológiai helyzet változásait a terület fejlődése során.

Építés permafrost területeken

Az építkezés jellemzői a permafrost zónában. Az épületek és építmények építése délen, ahol a levegő hőmérséklete nem esik 5 fok alá, és a szibériai építkezés eltérő. Itt sok különböző tényezőt kell figyelembe venni. Az örök fagy figyelembevétele nélkül épített épületek egy idő után használhatatlanná válhatnak. Ez azért történik, mert nyáron a föld több tíz centiméterrel egyenetlenül melegszik fel. Amikor a talaj megolvad, nedves lesz, és néha folyós lesz. Megtelepszik és szétterül. Az épületnek az a része, amely alatt a talaj felpuhult, megtelepszik. Télen a talaj újra megfagy, a nedves talaj megduzzad, az épület megvetemedik, néha összedől.

A permafroszt jelenléte hazánk egyes területein számos probléma elé állítja a tudósokat, amelyek megoldása nagy gyakorlati jelentőséggel bír. E problémák nagy részét a tudósok már megoldották. Mögött utóbbi évek Hazánk északi és keleti részén városok százai épültek. Sokan közülük az örök fagyon állnak, szilárdan állnak évszázadokon át. Emlékezzünk például egy olyan városra, mint Norilsk, amely az északi sarkkörön túlra épült. Norilsk utcáit többszintes épületek szegélyezik. A városban gyárak, iskolák, kórházak, mozik, lakóépületek épültek.

Ezek az épületek évek óta állnak, sajátos „csirkecomb” vasbeton cölöpökre emelve. Alsó részük mélyen a permafrost rétegbe kerül, és legfeljebb egy méterrel emelkednek a föld felszíne fölé. A levegő szabadon áramlik az épület alatt. A talaj télen megfagy, nyáron felolvad, de ez nem érinti az épületet, hiszen a vasbeton cölöpök alapjaikkal szilárdan belefagynak a permafroszt rétegbe, és csipeszként tartja őket. Norilszk városát vasút köti össze Dudinka kikötővárossal, amely a szibériai Jeniszej folyó partján nőtt fel. Ez Vasúti a legészakibb a földkerekségen. A permafrost zónában több száz bánya épült, amelyek szénnel, polifémes ércekkel, ónnal, arannyal, gyémánttal és sok más értékes ásványi anyaggal látják el hazánkat. Észak, az örök fagy által határolt hatalmas régió átalakulóban van, és felfedi gazdagságát.

Permafrost talajú területeken történő építkezés esetén különösen fontos az olyan építési területek megfelelő megválasztása, ahol a talaj nem hullámos, és ne legyen kitéve jégtorlaszok és víznyelők kialakulásának. Ezen túlmenően az épületek normál teljesítményének biztosítása érdekében olyan tér- és tervezési megoldásokat, valamint építési módszereket kell kiválasztani.

A geológiai, hidrogeológiai és éghajlati viszonyoktól függően a permafrost területeken az épületek építése a következő módszerekkel történik:

épületek felállítása hagyományos módszerekkel. Ezt a módszert akkor alkalmazzák, ha az alap sziklás vagy félig sziklás sziklák, amelyeken nincsenek jelentős jéggel vagy fagyott talajjal töltött repedések. Itt a permafrostnak nincs gyakorlati jelentősége.

Ha az ilyen alapok mélysége legfeljebb 3 m, akkor szokásos alapokat használnak; ha a mélység 3-4 m - vasbeton oszlopos vagy cölöp, és 4 m-nél nagyobb mélységben - cölöpök behatolásával a zavartalan szerkezet vastagságába fúrások beépítésével.

Töredezett fagyott alapkőzetre építve az alap szilárdságát kutak fúrásával és nyomás alatti gőz befecskendezésével erősítik meg a jég felolvasztására és a talaj vastagságának 50 °C-ra történő felmelegítésére, majd azonnal cementhabarcsot fecskendeznek be az alatta lévő repedésekbe. nyomást, amely addig keményedik, amíg a talaj vastagsága le nem hűl. Ugyanezt a módszert alkalmazzák, ha kellő vastagságú talikokra építenek, ha nincs bennük örökfagy zárvány;

az alaptalajok permafrost állapotának megőrzése. Ezt a módszert legalább 15 m vastagságú süllyedés és más, gyenge jéggel telített talajok esetén alkalmazzák, stabil hőmérsékleti rendszer mellett. Ha az épület fűtött, akkor az alapot megbízhatóan védik a kiolvadástól egy hideg földalatti felszerelésével, amelynek magassága az épület szélességétől függően 0,5 és 1 m között van.

A föld alatti szellőztetés érdekében az alagsorban szellőzőnyílásokat szerelnek fel, amelyek lehetővé teszik a légáramlás szabályozását az évszaktól függően;

a talaj felengedése az aljánál. Ezt a módszert olyan talajok építésekor alkalmazzák, amelyek olvadáskor nem csapódnak le nagy mértékben. A talaj lassú és egyenletes felolvadása érdekében javasolt a minimális mélység (de nem kevésbé építő) felvétele, ha az aktív réteg nem hullámzó talajból áll, valamint az aktív talajréteg cseréje, ha hullámzó kőzeteket tartalmaz. .

Ezzel a módszerrel biztosítható az épület általános merevsége (folyamatos vasbeton hevederek beépítésével, öntött varratok stb.);

a talaj előzetes felolvasztása és az aljzat tömörítése. Ez a módszer fűtött épületeknél alkalmazható, ha a felolvasztott talajok fagyos állapotának helyreállítása kizárt. A felsorolt ​​módszerek bármelyikének kiválasztása átfogó műszaki és gazdasági elemzés eredményeként történik.

Ipari épületek tervezésekor előnyben kell részesíteni az egyes épületekbe való zárást. Legcélszerűbb a nagy fesztávú épületeket olyan polcokon elhelyezett berendezésekkel állítani, amelyek nem kapcsolódnak az épületvázhoz.

A zárt szerkezetekhez könnyű, hatékony anyagokból készült rétegelt elemeket használnak. Különös figyelmet kell fordítani a szerkezetek légtömörségére - az elemek találkozásánál és a panelek illesztésénél.

Mélyalapok tövében rácsos vagy anélküli permafroszt talajok használata az I. elv szerint javasolt, a következő feltételek és követelmények betartása mellett:

- a permafrost talajok túlnyomórészt összeolvadó típusúak legyenek, amelyek hőmérséklete a híd teljes működési ideje alatt nem haladja meg az alap teherbíró képességének számításakor elfogadott értékeket;

— erős hószállingózás helyén az út hosszirányú profiljának biztosítania kell, hogy a kereszteződésen belül a híd alatt rendszerint legalább 3,5 m szabad tér legyen;

— a hídátkelőhely csatornáját úgy kell kialakítani, hogy a jégtorlaszok és a termokarszt kialakulásának lehetősége minimális legyen, amihez biztosítani kell a talaj felszíni rétegének maximális megőrzését a kisvízi szakaszon belül. csatorna és koncentrált vízátvezetés a híd alatt, erre a célra szükség esetén tálcákat vagy Egyéb eszközöket használva. Ha ezek az intézkedések nem elegendőek, akkor javasolt a csatorna alatti áramlást a híd felső oldaláról 50-100 m távolságra megfogni, például hűtőberendezésekkel felszerelt fagyfüggönnyel. A termokarszt megjelenésének megelőzése érdekében intézkedéseket kell hozni a víz hosszan tartó stagnálásának lehetőségének kiküszöbölésére a töltés mentén és a híd alatt, valamint a mohatakaró jelentős károsodását a híd átkelőhelyén;

— a meder alját azokon a helyeken, ahol jelentős eróziónak lehet kitéve, a kishíd tengelyétől felfelé és lefelé legalább 15 m hosszúságig meg kell erősíteni;

— cölöpelemek (cölöpök különböző típusok) az alapokat fagyott talajba kell beágyazni a lehető legnagyobb felolvadásuk szintje alatt olyan mélységig, amely biztosítja a tervezési terhelések felvételét, beleértve a fagyfelhajtó erőket is;

— a cölöpelemek aljának legalább 4 méterrel a föld alatti jég vagy erősen jeges talaj felszíne felett kell lennie. Ha ez a feltétel nem teljesíthető, akkor az ilyen talajokat cölöpelemekkel kell átvágni, ha pedig ez nem lehetséges, az erősen jeges talajok alapozásáról egyedileg kell dönteni.

Bármilyen permafroszt durva szemcséjű talaj, sűrű és közepes sűrűségű homok, kemény, félszilárd és tűzálló agyagos talaj, valamint egyéb olyan talaj, amely olvadáskor gyengén összenyomható (amelyre legfeljebb 0,03 olvadás alatti relatív megtelepedés jellemző). elv szerint alkalmazott alapozás alapjául alkalmas, feltéve, hogy az alapok teherbíró képessége és a támasztékok tetejének a támaszok kialakítása által biztosított mozgása a normalizált tűréshatárokon belül biztosított.

Az alapozásnál az I. elv szerint túlnyomórészt keményen fagyott talajt kell alkalmazni. Ugyanakkor a vasúti hidak alapjainál ügyelni kell arra, hogy az üzemelés teljes időtartama alatt a fagyott alaptalajok hőmérséklete megfelelő legyen. 0,5 °C-kal alacsonyabbak a tervezési hőmérsékletnél homok és homokos vályog, illetve 1 °C-kal a vályog és homokos vályog esetében.

Az alapok alapjaiban képlékenyen fagyott talajokat általában a II. elv szerint kell használni. Egy ilyen megoldás műszaki-gazdasági kivitelezhetetlensége esetén megengedett ezen talajok alkalmazása az I. elv szerint (vasúti hidaknál próba jelleggel), ha az építmény teljes működési ideje alatt intézkedéscsomaggal (pl. például hűtőberendezések, kőzetlerakás, szellőztetett üregek és egyéb intézkedések) a talaj hőmérsékletét nem lehet magasabban tartani, mint az alap szilárdságára és deformálhatóságára vonatkozó teherbírási számítások során elfogadott érték.

Ebben az esetben a hűtőegységek számát 2-es biztonsági tényező figyelembevételével kell hozzárendelni.

A permafroszt talajokat a kis híd alapjainál általában ugyanezen elv szerint kell használni, nem szabad részben fagyott, részben nem fagyott vagy olvadó talajon pihentetni.

Jelentős számú támogatással nagy híd A szomszédos tartók alaptalajánál két elvet szabad alkalmazni, figyelembe véve a szabványok követelményeit. Az egyes támasztékok alaptalajjainál a két elv együttes alkalmazása nem megengedett.

A permafrost néha „földalatti jegesedésnek” is nevezik. A kőzeteket cementáló jég sokféle formában található ott: lencsék, erek, foltok, ékek, hatalmas rétegek, úgynevezett fosszilis jég. Oroszországban a fagyott sziklák teljes területe körülbelül 11 millió négyzetméter. km. Így a permafrost az ország csaknem 2/3-án oszlik el. Még a víz alatt, a polcokon is találtak fagyott talajt. Általánosságban elmondható, hogy a permafrost eloszlása ​​élesen kontinentális területeknek felel meg, hideg és kevés havas telekkel. Ugyanakkor általánosan elfogadott, hogy az élesen kontinentális éghajlat csak a negyedidőszaki eljegesedés során kialakult örökfagy megőrzéséhez járul hozzá. A permafroszt alacsonyabb eloszlását az ország nyugati részén a fedőgleccser jelenléte magyarázza, amely megakadályozta a talajok mélyfagyását. Az ország különböző részein a permafroszt talajok vastagsága változó: több tíz métertől egy kilométerig terjed. A fagyott talajok mély rétegeit gyakorlatilag nem érintik a szezonális hőmérséklet-ingadozások. Az orosz észak és Szibéria hatalmas kiterjedésein egyetlen fagyott monolit hever a mélyben. A fagyott talajok állapota azonban nem állandó. Jelenleg azzal lehet vitatkozni, hogy a hideg fokozatosan vonul vissza a bolygó mélyéről. A permafrost elterjedésének több zónája van.

Folyamatos permafrost eloszlás zóna

Ez a zóna tartalmazza az északkeleti részt Nyugat-szibériai síkság, nagy része és Északkelet-Szibéria. Permafrost körülmények között egyedi fagyott vagy kriogén (jég által létrehozott) mikrorelief formái képződnek. Erős fagyok esetén a felszínen lévő talaj megreped, a fagyrepedésekbe a víz behatol. Lefagyva kitágul ezek a repedések, és egyedi rácsos sokszögek keletkeznek. Néha egy bizonyos mélységben kialakuló jéglencse felemeli a talajt, és megjelenik egy duzzadó domb, az úgynevezett hidrolakkolit. Közép-Jakutországban a hasonló halmok elérik a 40 méteres magasságot. Amikor a jég és a benne lévő víz nyomása áttöri a talajt, a víz a felszínre tör, és talajvizet képez. A Byrranga-hegység lejtőin gyakoriak a kő esztrichek. Ezenkívül a lejtőkön lévő sziklák váltakozó fagyásának és felengedésének hatására elkezdenek lefelé folyni. A talajáramlás folyamatát szoliflukciónak nevezik (a latin „talaj” és „kiáramlás” szavakból).
A permafroszt időszakos eloszlásának zónája.

Az örökfagy folyamatos elterjedésének zónájától délre van egy szakaszos elterjedési zóna. Vagyis a fagyott talajok között vannak fagyatlan területek. A legtöbb jellegzetes alakja ebben a zónában termokarszt medencék vagy alaszok találhatók. Olyan helyeken alakulnak ki, ahol a talaj megsüllyed a permafroszt olvadása miatt. Az ilyen medencéket gyakran tavak foglalják el. Érdekes módon az ilyen tavak rövid életűek. A víz belőlük a jeges erek repedésein keresztül a szomszédos folyó medrébe áramolhat, a tó helyén pedig mocsaras síkság képződik.

A permafrost szigeteloszlásának zónája

Ez a zóna magában foglalja a Bajkál régiót és a déli részét. Ugyanazok a mikrodomborzati formák gyakoriak itt, mint az előző zónában, de sokkal ritkábban fordulnak elő, és a permafrost „szigeteire” korlátozódnak.

A permafrost kb. 10 millió km 2, vagyis Oroszország területének több mint 60%-a. Déli határ A permafroszt eloszlása ​​északnyugattól délkelet felé halad a Kola-félszigettől a folyó torkolatáig. Mezen és tovább szinte a sarkkör mentén az Urálig. Nyugat-Szibériában a határnak szélességi szakasza van: a folyó szélességi szakasza mentén. Ob, a folyó forrásaihoz. Taz és tovább a folyóhoz. Jeniszej a folyó torkolatáig. Podkamennaya Tunguska, ahol élesen dél felé fordul. A Jenyiszejtől keletre az örökfagy szinte mindenhol elterjedt, kivéve a Kamcsatka-félsziget déli részét, kb. Szahalin és Primorye (lásd a képet a 101. oldalon és a térképet a 102. oldalon).

A permafrost (vagy permafrost kőzetek) olyan kőzetek, amelyek jelentős mélységig fagynak, és hosszú ideig nem olvadnak fel - több évtizedtől sok évezredig. A permafrost szárazföldön (hegységben és síkságon), a sarkvidéki tengerek talapzatán (Barents, Kara stb.) és gleccserek alatt képződik. A kőzetek befagyásának lehetőségét a gleccserek alatt a levegő hőmérséklete és a gleccser vastagsága határozza meg (a jég vastagságában a hőmérséklet nő 100 m-enként 2–2,5°C mélységgel).

A földkéreg felső rétegét, amely a permafrost területe, permafrost zónának nevezik. A permafrost zóna alsó határa a 0°C-os izoterma. A felső permafrost horizontok hőmérséklete az év meleg évszakának elején és végén 0°C-on halad át. A fagyasztás és olvadás ciklikus folyamatai során a tetőben szezonálisan felengedett réteg képződik. Ha a sziklák ennél a rétegnél mélyebben felolvadnak, és télen nem fagynak meg, akkor a permafrost teteje csökken, és különböző méretű és mélységű talikok jelennek meg.

A permafroszt fő jellemzői: eloszlás, vastagság, jégtartalom és hőmérséklet, kriogén képződmények (felszínformák). Térbeli eloszlásuk alapvető földrajzi mintáktól függ: szélességi zónaság, magassági zóna és szektor. A permafrost eloszlásának jellege alapján két szélességi permafrost zónát különböztetünk meg:

I – északi (folyamatos eloszlás) és II – déli (fagyott rétegek nem folyamatos elterjedése). Déli zóna az örökfagy által elfoglalt területtől függően három alzónára oszlik: II a - szakaszos, II b - masszív sziget, II c - a permafrost lapos és gyéren szigetes eloszlású szigete. Délen egy reliktum fagyott sziklák zónája (régiója).

Oroszország területén két permafrost szektor található: az európai-nyugat-szibériai (atlanti), amelynek éghajlata és természete az atlanti (és sarkvidéki) légtömegek túlnyomó hatása alatt alakul ki, valamint az ázsiai, amely a cselekvési zónában található. a szibériai anticiklon és éles kontinentális éghajlat. Az ágazati különbségek legvilágosabban a fagyott rétegek vastagságában, valamint a zónák és alzónák szélességi elhelyezkedésében nyilvánulnak meg (lásd 1. táblázat a 103. oldalon). Az örökfagy valószínűleg egy tábornok nyomán keletkezett a Földön klíma lehűlés a pliocén végén a pleisztocén eleje, ami után sokszor visszahúzódott és ismét előrenyomult. Tovább jelen állapot A permafrost kőzeteket elsősorban a pleisztocén és a holocén második felében bekövetkezett evolúció befolyásolta: az éghajlati viszonyok megváltoztak, az eljegesedés időszakai váltakoztak az interglaciális időszakokkal, a tengerszint vagy +100 m-re, vagy annál magasabbra emelkedett, majd jelentősen a modern szint alá süllyedt. Sarkvidéki polc a tengerek szárazzá váltak (lásd 2 minket. 104–105). A permafrost számos ókori korszak nyomát (ereklyét) tartalmaz.

Az európai-nyugat-szibériai szektorban gyakoriak a reliktum fagyott rétegek, amelyek a maximális olvadás időszakában konzerváltak. Északon összefüggően fekszenek a modern fagyott sziklák alatt, a déli részen pedig külön fekszenek (kétrétegű permafrost). A fagyos zónától délre 50–100 m mélységben konzerváltak, és felolvadt üledékek borítják őket.

Térkép A Permafrost elterjedése

Asztal 1

A permafrost eloszlása, hőmérséklete és vastagsága Oroszországban

Zónák (területek)	Alzónák	Permafrost által elfoglalt területek, %	Hőmérséklet, °C	Az alzónák déli határa, °É		Maximális teljesítmény, m
				európai-nyugat-szibériai szektor	Ázsiai szektor	európai-nyugat-szibériai szektor	Ázsiai szektor
Én északi		több mint 95	–1-től –10-ig	66,5–68	64–65 (50–60*)	300–450	500 (200)– 1500***
II Dél	IIa	75–95	-0,5-től -3-ig	65–67,5 (53–58*)	60–64	100–450	100–700
	IIb	25–75	1-től –	63,5–66	58–62 (50**)	50–300	(1000***) 0–100
	IIv	kevesebb, mint 25	1 2-től –0,5-ig	61	52–60	0–200	0–50

*Primorye és Habarovszk terület; **Transbaikalia; ***Vilyuya bal partja, a vízgyűjtő Markha

Oroszország sarkvidéki tengereinek talapzatán 50-100 m vastagságú, fagyott sziklákból álló szigetek találhatók, amelyek közül a legnagyobbak reliktum örökfagyok, amelyek az utolsó (sartáni) fagyás után még nem olvadtak fel.

Az északi part menti alföldekre a szikes fagyott kőzetek jellemzőek, amelyek több mint 0,05%-ban oldható sókat tartalmaznak. Ez préda agyagos tengeri üledékek lerakódások, amelyek az éghajlati optimum korszakában nem olvadtak fel, és megtartották elsődleges sótartalmukat. Legjellemzőbbek a Bolshezemelskaya tundrára valamint a Jamal és a Gydan-félsziget nyugati Szibéria. Közép- és Kelet-Szibériában kialakul a szikes permafroszt területe csak egy keskeny sáv van az Északi-sarkvidéken th partján, mélyen behatol a szárazföldbe a Léna és a Kolima folyók völgye mentén. A medencéhez Nem Lena, a világ legnagyobb kontinentális permafrost szikesedési területe található, ami a párolgás éles túlsúlyához kapcsolódik a légkör felett. gömbölyű üledékek. Helyileg kontinentális tal szikesedés a Bajkál-vidék hegyközi mélyedéseiben is előfordul.

A permafroszt kőzetek szerkezete elsősorban a bennük lévő jégzárványok eloszlásától függ. A kristályos és metamorf kőzetekben a jég repedéseket kitöltő erek formájában, a homokban - lencsék vagy kis kristályok formájában, agyagokban, vályogokban, homokos vályogokban és tőzegben - közbenső rétegek (schlierens) vagy hálózat formájában fordul elő. . Vannak nagy földalatti jéglerakódások is, amelyek genetikailag vénákra (ékekre), lapokra, eltemetettekre és barlangokra vannak felosztva.

Különleges helyet foglalnak el az óriási jégerek, amelyek kialakulása a Sartan jégkorszakban kezdődött és több száz és ezer évig tartott. Ennek eredményeként a jégékek odáig nőttek 20–50 m magas és 3–5 m széles ill szinte összefüggő jégtömeggé olvadt össze. Az ilyen jégrétegek széles körben elterjedtek az észak-szibériai, a Yana-Indigirka és a közép-jakut síkságon, valamint az északi tengerek partjain. Összmennyiségük Oroszországban körülbelül 1 ezer km 3 .

Nyugat-Szibéria északi részén és a kelet-európai síkságon egyedülálló természeti jelenség a tengeri pleisztocén üledékekben rétegzett földalatti jéglerakódások (vastagsága 30–50 m, mérete 1–2 km). Kelet-Szibériában sokkal kevésbé gyakoriak.

2. táblázat

A permafrost fejlődésének szakaszai

Földtani korszak	Életkor, index	Szektorok	Klíma korszak	Tengerszint (a modernhez viszonyítva)	Levegő hőmérséklet (modernhez viszonyítva)
Közép-pleisztocén	150 000 (II2–4)	Heur.-Nyugat.-Szibériai	Maximális eljegesedés (risskaya)	100-150 m-rel magasabban	5-6°C-kal alacsonyabb
		ázsiai	Maximális eljegesedés	Kicsit magasabb	5-6°C-kal alacsonyabb
Késő pleisztocén	125000–135000 (III1)	Heur.-Nyugat.-Szibériai	Interglaciális (Mikulin, Kazantsev)	Kicsit magasabb	2°C-kal magasabb
		ázsiai	Interglaciális (Kazantsev)	Közel a modernhez	3°C-kal magasabb
	65000 – 80000 (III2)	Heur.-Nyugat.-Szibériai	Eljegesedés (Valdai korai, Zyryanskoye)	20-80 m-rel lejjebb kerüljön	5-6°C-kal alacsonyabb
		ázsiai	Eljegesedés (Zirjanszk)	Közel a modernhez	7-8°C-kal alacsonyabb
	30000 – 65000 (III3)	Heur.-Nyugat, -Szibirszk. és ázsiai	Interglaciális (Közép Valdai, Karginskoe)	5-6 m-rel magasabban	1°C-kal alacsonyabb
	18000 – 20000 (III4)	Heur.-Nyugat.-Szibériai	Eljegesedés (Késő Valdai, Sartan)	100 m-rel lejjebb	10°C-kal alacsonyabb
		ázsiai	Eljegesedés (Sartán)		7-8°C-kal alacsonyabb
holocén	5000 – 8000 (IV)	Heur.-Nyugat.-Szibériai	Klimatikus optimum	Kicsit magasabb	2°C-kal magasabb
		ázsiai

Permafrost jellemzői
Hőmérséklet, °C			Teljesítmény, m
A földön	A gleccserek alatt	A polcon	A földön	A gleccserek alatt	A polcon
-14-től -16-ig	-1-től 14-ig	-0,5 és -10 között	300–600	500–700	20–300
-11-től -19-ig (-14-től -22-ig a hegyekben)			300–700 (1000–2000 a hegyekben
–2-től –4-ig (-2-től -6-ig a hegyekben)	MMP* hiányzik	-0,5-től -7-ig	50-300 (hegységben 50-400)	Nincsenek MMP-k	10–200
–2-től –8-ig (-4 és -10 között a hegyekben)			50-400 (hegységben 300-700)
-1-től -10-ig	10-re	0 és –1,5 között	300-500-ig	700-ig	500-ig
-3-tól -13-ig			500-ig
Közel a modernhez
-11-től -18-ig (-13-tól -21-ig a hegyekben)	-5-től -15-ig	–3-tól –5-ig	400–700 (800–1500 a hegyekben)	300–700	100–300
-9-től -20-ig (-13-tól -23-ig a hegyekben)			350–1000 (800–2000 a hegyekben)
-11-től -18-ig (-13-tól -21-ig a hegyekben)	MMP* hiányzik	0-tól -7-ig	200–400	Nincsenek MMP-k	50–250
0-tól -6-ig (-2-től -6-ig a hegyekben)

Évelő láp fagyott sziklák. Magadan régió

Amikor az ókori gleccserek vagy jéghegyek elolvadtak, felerősödtek a kőzetek pusztulási (termikus denudációs) folyamatai, és nagy jégtömbök temetődhettek a földcsuszamlás vagy földcsuszamlás-lerakódások vastag fedője alá. A permafrost „megőrizte” őket, és sokáig megmaradtak a fagyott sziklák vastagságában. E gleccsermaradványok egyikét a Jenyiszej vize tárta fel az északi sarkkörön, és a Jéghegy nevet kapta.

A permafrost elterjedési területét specifikus folyamatok és jelenségek jellemzik, amelyeket kriogénnek neveznek. Ilyenek a kriogén mállás és fagyrepedés, fagyhajlás, jégképződés, termokarszt, termikus kopás és különféle lejtős folyamatok.

Az elterjedés jellemzőit, a fejlődés intenzitását és az exogén folyamatok megnyilvánulásait a táji és geológiai tényezők határozzák meg. Ezekkel a folyamatokkal társul bizonyos fagyott felszínformák kialakulása.

A fagyrepedés a földfelszínen tapasztalható éles hőmérséklet-ingadozások következtében alakul ki, ami a fagyott kőzetek felszakadásához és sokszögű repedésrendszer kialakulásához vezet. A meleg évszakban a fagyrepedések megtelnek vízzel, amely később lefagy, és jégékekké alakul. Jégékekből álló sokszögű rács jelenik meg. A poligonok mérete a kőzetek hőmérsékleti gradiensétől és fizikai és mechanikai tulajdonságaitól függ, és 0,5 és 50 méter között változik. A folyóvölgyek fenekén és a folyóközökben a felhalmozódó síkságokon ismétlődő jégékek alakulnak ki, amelyek –3°C alatti kőzethőmérsékleten főleg homokban vagy tőzegben képződnek. A folyamat intenzitása délről északra növekszik.

Téli csatorna. Jakutszk

A kőzetek zúzmara-mozgását a fagyos nedvesség mennyiségének növekedése és a fagyás során felhalmozódó jég okozza. Ez a folyamat nagyon elterjedt, főleg vályogban, agyagban és tőzegben. A tőzeglápok befagyása következtében a mocsaras alföldeken több méter relatív magasságú domború területek jelennek meg. Hasonló képződmények széles körben kialakultak Nyugat-Szibéria északi részén. Amikor az éves átlagos levegőhőmérséklet –6°C alá süllyed, a sziklák felső horizontjának fagyása gyakran évelő dombhalmok – jégmagot tartalmazó hidrolakkolitok – kialakulásához vezet; 30–60 méteres magasságot is elérhetnek, átmérőjük 100–250 méter, és leggyakrabban Transbaikalia, Taimyr, Nyugat-Szibéria északi részén és Jakutföldön találhatók, ahol bulgunnyakh-nak hívják őket. A szezonálisan felolvadt rétegben a hullámzás kialakulása talajválogatáshoz vezet, kőpoligonok, medálfoltok és kurum sávok kőlerakásával (lejtőn) képződnek.

A nyílt felületen a víz rétegenkénti megfagyása következtében keletkező jégtesteket aufe-nek nevezzük. Az év hideg időszakában keletkeznek a felszín alatti, folyó- vagy tóvizek kiömlése következtében, jelentős nyomás hatására áttörve a jég- vagy talajtetőt. Létezési ideje szerint az aufeis egynyárira és évelőre osztható (a nyári szezonban nem olvad ki teljesen). A víz forrása leggyakrabban a felszín alatti (talaj és hasadék) víz, ezért a jégtorlaszok általában aktívak tektonikus szerkezetekés a legjellemzőbb arra hegyi rendszerek Szibériától délre és keletre. A jéglerakódások nagyon kicsiktől (területe ezer m2-ig, térfogata ezer m3-ig) a gigantikusakig (terület több mint egymillió m2, jégtérfogat több mint 22 millió m3) változnak. Nagy aufeis található a Yana, az Indigirka és a Léna mellékfolyóiban. Jakutföldön tarynoknak hívják őket. A legnagyobb taryn a folyón található. Moma, az Indigirka jobb oldali mellékfolyója, ez a jég hatalmas nyelvvel (3,5 km széles és 40 km hosszú) húzódik át a völgyön. Vastagsága 3-8 m, területe több mint 100 négyzetkilométer.

Lakóépület az örök fagyon. Norilsk

A termokarszt a felszín alatti jég olvadása következtében süllyedő és összeomló domborzati formák kialakulása. Előfordulásának oka a talajfelszínen a hőcsere megváltozása, amelyben a szezonális olvadás mélysége meghaladja a föld alatti jég mélységét, és megkezdődik a fagyott fagyott tömeg hosszú távú olvadása. A termokarszt megnyilvánulási formái változatosak. Leggyakoribbak a mocsaras mélyedések és a 0,5-20 m mélységű termokarszt tavak, a magaslatokon, lejtőkön nagy jégerek olvadásakor domború-depressziós dombormű képződik.

Jég egy lakóépület alatt. Jakutszk

Sok vita felveti a számos, olykor igen nagy tó-termokarszt mocsaras medence eredetét, melyeket Jakutországban alasnak, Nyugat-Szibériában khasyrey-nek neveznek. Termokarszt képződményeknek tekintik, amelyek a vízterület csökkenésével vagy a termokarszt tavak lecsapolásával járnak a folyóhálózat általi lecsapolásuk következtében. A termokarszt felszínformák elterjedtek az északi parti alföldeken. Ahogy dél felé halad, a folyamat modern fejlődésének jelei fokozatosan elhalványulnak. A permafroszt zónán kívül csak reliktum termokarszt felszínformák találhatók, ami a folyamat sokkal aktívabb fejlődését jelzi a múltban.

A fagyott kőzetekből álló partvonalak hullámok mechanikai energiája és a víz hő hatására bekövetkező pusztulási folyamatát termikus kopásnak nevezik. A jeges fagyott sziklákból álló partok vagy a nagy föld alatti jéglerakódásokat tartalmazó sziklák sokkal gyorsabban pusztulnak el, mint a felolvadt partok. Visszahúzódásuk üteme gyakran eléri a több métert is évente. A legnagyobb intenzitású termikus kopás a tengerek partjain és nagy tavak Oroszország szélső északkeleti része.

Egyedülálló csoportot alkotnak az anyagbontásban, tranzitban és anyagfelhalmozásban résztvevő lejtős örökfagy folyamatok, az ún. A szoliflukció a szezonálisan felolvadt réteg iszapos agyagos és homokos vályog kőzeteinek viszkózus folyása 15°-ig terjedő meredekségű lejtőkön. A szoliflukciót a mikro- és mezoreljef jellegzetes formáinak kialakulása kíséri: szoliflukciós folyások, csíkok, teraszok stb. A szoliflukció mellett széles körben kialakulnak a kriogén földcsuszamlások, amelyek csúszótükre a fagyott kőzetek teteje. A szezonálisan olvadó, erősen vizes sziklák nagy tömbjei gyorsan eltolódnak több tíz és száz métert a változó meredekségű lejtőkön. ny (3-7°-tól 10-25°-ig). Process copro a gyeptakaró törései okozzák. A kriogén földcsuszamlások és a szoliflukció főként az északi szubarktiszban gyakoriak.

A kurumképződés a durva anyagok kriogén mállásának és a lejtőn történő szállításának összetett folyamata. A napi és szezonális hőmérséklet-ingadozások a kőzetdarabok ciklikus tágulásához és összehúzódásához, valamint pulzáló elmozdulásához vezetnek a lejtőn. Az anyag szállítási sebessége általában több centiméter évente. Nedves lejtőn az anyag 3-4-szer gyorsabban mozog, mint szárazon. A kurumok mérete eltérő, területük több négyzetkilométer is lehet. Legelterjedtebbek a permafrost déli határa közelében, a Bajkál-vidék hegyvidéki régióiban és a Távol-Kelet elég kontinentálisan. párás éghajlatés változékony időjárás.

A permafroszt tanulmányozása nagy gyakorlati jelentőséggel bír a különböző iparágakban nemzetgazdaság országok. Az emberi mérnöki tevékenység elsősorban a talaj és a növénytakaró pusztulásához vezet, ami a sarki régiókban a szezonális olvadás mélységének meredek növekedésével (néha 2-4-szeres), a termokarszt aktiválódásával, a termoerózióval és más kriogén folyamatokkal jár. A lerakódások kialakításánál, építkezésnél, vasutak és autópályák fektetésekor, stb., figyelembe kell venni a talajok felborulásának, süllyedésének, a lejtőkön felolvadó talajok csúszásának (szoliflukció, földcsuszamlások), jégképződésnek az utakon, hidak közelében stb. A szikes fagyott kőzetek jelentősen csökkentik a talajok teherbíró képességét. A nagy földalatti jéglerakódások megolvadásakor a lejtős folyamatok katasztrofális aktiválódása következik be, ami szintén bonyolítja az építkezést. Az északi régiók fejlesztésénél figyelembe kell venni, hogy természetük nagyon sérülékeny, és a kriogén folyamatok technogén aktiválása hosszú ideig bonyolítja vagy lehetetlenné teszi a természetes georendszerek helyreállítását.

Permafrost és fajtái. - Csillagászat, Föld, összetétele és szerkezete „Permafrost” (Permafrost Zone, Permafrost) rész - K rész...

A „permafrost” (permanens cryolithozone, permafrost) a kriolitozon része, amelyet az időszakos felengedés hiánya jellemez. Permafrost területek- a földkéreg felső része, amelynek hőmérséklete hosszú ideig (2-3 évtől évezredekig) nem emelkedik 0 °C fölé. A permafrost zónában a talajvíz jég formájában van, mélysége esetenként meghaladja az 1000 métert. A következő szerkezetek:

· Permafrost talajok, amelyek évszázadok és évezredek óta léteznek.

· Permafrost (m.f.), évek, évtizedek fennállása.

· Szezonális permafrost, létezési órák, napok.

Munka vége -

Ez a téma a következő részhez tartozik:

A Föld, összetétele és szerkezete

A mérnökgeológián azt a tudományt értjük, amely a földkérget, mint az emberi élet és tevékenység környezetét vizsgálja Az IG azonosítja a főbb... A föld, összetétele és... Ásványok osztályozása Szulfidok szulfátok halogenidek karbonátok...

Ha további anyagra van szüksége ebben a témában, vagy nem találta meg, amit keresett, javasoljuk, hogy használja a munkaadatbázisunkban található keresést:

Mit csinálunk a kapott anyaggal:

Ha ez az anyag hasznos volt az Ön számára, elmentheti az oldalára a közösségi hálózatokon:

Csipog

Az összes téma ebben a részben:

A Föld, összetétele és szerkezete
A Föld része a Napnak és annak forgásának. Nyugatról keletre a Nap körül van egy műhold, a Hold. Különböző héjakból és összetételből áll. felső jelenség. Hidroszféra és atmoszféra A légkör határos a kozmikussal

A Föld geoszférái
A Föld belső geoszférája: földkéreg(0-50), felső köpeny (50-400), peridotit héj (400-1200), alsó köpeny (1200-2900), folyékony Fe mag (2900-5000), szilárd mag (5000-6370). A földkéreg alatt ott van a

Geokronológia alapjai. Korszakok és időszakok
A geokronológiai műsorok összefüggenek. méhlepény geológiai események a Föld fejlődésében.A geokhr alapja. Ennek 2 előfeltétele van: - az üledékes kőzetek kölcsönös pótlása idővel. fiatalabb fajták mindig

Tektonikus mozgások. Platformok és geoszinklinák. A diszlokációk típusai
A Z. geológiai fejlődése állandó körülmények között megy végbe. endogén folyamatok befolyása (belső) a földkéreg folyamatos deformációjához vezet, kat. yavl. vékony héj. Megjelentek a földkéreg deformációi. ben megmozdult

Szeizmikus jelenségek. Földrengések és tengerrengések Szeizmográfok
Nyilvánvaló a földkéreg rugalmas rezgésének formájában és geoszinklin területeken figyelhetők meg, pl. orogén régiók. Évente 1 katasztrófa és akár 100 földrengés történik a Földön. ha tekton. ez

Kőzetképző ásványok, szerkezetük és tulajdonságaik. Maos mérleg
A kőzetalkotó ásványok olyan ásványok, amelyek a kőzetek összetételében állandó lényeges összetevőként szerepelnek. A szilikátok a legnagyobb jelentőségűek (a földkéreg tömegének 75%-a). Az egyes

Ásványok, oxidok és szilikátok csoportjai.
Az oxidok és hidroxidok körülbelül 200 perc alatt fogyasztanak el (több mint 40 előfordulás az ilyen típusú földnyomokban), a földkéreg össztömegének körülbelül 17%-át teszik ki, míg ennek nagy részét a vegyületek adják.

Mechanikai és kémiai eredetű üledékes kőzetek.
Az üledékes anyag képződése különféle tényezők hatására következik be - a hőmérséklet-ingadozások hatása, a légkör, a víz és az élőlények hatása a kőzetekre stb. Mindezek a folyamatok

Organogén üledékes kőzetek és vegyes eredetű kőzetek.
A szerves kőzetek az élőlények – elsősorban tengeri és kisebb mértékben édesvízi gerinctelenek – salakanyagainak felhalmozódása következtében jönnek létre. Néhány szerves kőzet

Iszapos és agyagos kőzetek alapvető tulajdonságai
Az agyag az egyik leggyakoribb kőzettípus, amely a földkéreg teljes térfogatának akár 11%-át teszi ki. Tulajdonságok: Duzzanat A duzzanat az agyagok képességére utal

A szél geológiai tevékenysége. Lipari lelőhelyek. Homok áthelyezése és leküzdésére irányuló intézkedések.
A szél az egyik legfontosabb exogén tényező, amely átalakítja a Föld domborzatát és meghatározott lerakódásokat képez. Ez a tevékenység a legkifejezettebb a sivatagokban, amelyek a felszín körülbelül 20%-át foglalják el.

Kőzetek időjárása és fajtái. Időjárási kéreg. Eluvium és tulajdonságai.
Az időjárásnak három típusa van: fizikai, kémiai és szerves (biológiai). A fizikai mállás a kőzetek mechanikai aprítása, ásványi összetételük szinte változás nélkül. Ez történik

Intézkedések az időjárás ellen
Az időjárás elleni küzdelemre irányuló intézkedések lehetnek építő jellegűek és konzervatívak. A konstruktív intézkedések racionális struktúrák létrehozásából állnak (nincs vetület, párkány

Az áramló vizek geológiai aktivitása. Az erózió típusai.
A felszíni eső eróziója. csordogál, megnyilvánul patakok és folyók formájában, ún. vízerózió. A nyugati részen 2 féle vízerózió található: lapos (lapos kimosás), jet. Lakás összhangba hozza

Diluviális és proluviális lerakódások
Colluvium, kolluviális lerakódások, kolluviális csóva - a kőzet mállásából származó laza termékek felhalmozódása a dombok lábánál és alsó részein. A diluvium nagyon elterjedt és

szakadékok. Az x megjelenésének és fejlődésének megelőzésének korszakai.
A szakadék egyfajta dombormű, amely viszonylag mély és meredek lejtésű, ideiglenes vízfolyások által kialakított, gyep nélküli mélyedésekből áll. A víznyelők magas síkságon vagy dombokon fordulnak elő, amelyekből állnak

A folyóvölgyi erózió szerkezete. A hordalék és tulajdonságai. Intézkedések a folyók eróziójának leküzdésére.
Folyóvölgy keresztmetszeti szerkezete. A folyóvölgy fő elemei a meder, az ártéri és az ártéri teraszok és ezek lejtői. Meder - a folyó legalacsonyabb része

A földkéreg geotermikus zónái. Geotermikus színpad Fehéroroszország mélyén.
A GEOTHERMIA (GEOTHERMIKA) a Föld hőterét tanulmányozó tudomány. A Föld héjainak hőmérsékletének meghatározása különféle, gyakran közvetett adatokon alapul. A legmegbízhatóbb hőmérsékleti adatok

Gleccserek és gleccserek. Moréna és fluvioglaciális lerakódások tulajdonságai.
Gleccser - túlnyomórészt légköri eredetű jégtömeg, amely a gravitáció hatására viszkoplasztikus áramlást tapasztal, és patak, patakrendszer, kupola (pajzs) vagy

Kötött agyagok és tulajdonságaik.
Az olvadó gleccserrel szomszédos tavak finomszemcsés üledékeket raktak le. Sőt, télen, amikor az olvadás minimális és az áramlások gyengeek, finoman diszpergált frakciók (gli

A talajok szezonális fagyása.
Télen a talaj egy bizonyos mélységig megfagy, a meleg évszakban pedig felolvad, ezt nevezik szezonális talajfagyásnak. A szondázás mélysége délen egy méter töredékétől, északon 3-4 m-ig terjed.

A talaj szezonális fagyásának szabványos mélysége Fehéroroszországban
A talaj szezonális fagyása Bel-en 102-150 cm. Bel. alatt a talaj fagyása sok tényezőtől függ, és nagyon változó. Köszönhetően sok éves méréseknek különböző

A talajok fagyos felborulása
Fagyáskor a talajok (iszapos vályog és homokos vályog) térfogata megnő, i.e. A fellépő progresszív növekedés az örökfagy vastagságának felszínhez közeli részén nagy mennyiségű jéggel jár, ezt a fagy okozza.

Karsztfolyamatok és karsztkőzetek. A karszt fajtái.
A karszt a kőzet kémiai oldódása, amely a felszín alatti víz szűréséből adódik, a végtermékek cseppkövek és sztalagmitok. A sziklák feloldódása során egy hegytömbben

A karsztképződés és cementálódás zónái.
A karsztmasszívum emelkedése vagy süllyedése a földkéreg mozgása következtében a korróziós alap helyzetének megváltozását idézi elő. A karsztfolyamat vagy felerősödik, vagy gyengül. n szint alatt

Intézkedések a karsztképződés megelőzésére és a karsztkőzetek szilárdságának növelésére.
A karsztterületeken történő építkezés jelentős nehézségekkel jár, mivel a karsztkőzetek megbízhatatlan alapot jelentenek. Az üregek csökkentik a sziklák szilárdságát és stabilitását, mint alapozást

Földcsuszamlások és előfordulásukhoz vezető okok. Földcsuszamlás lejtő jelei.
A földcsuszamlás a talaj csúszó elmozdulása völgyek lejtőin, szakadékokon, vízmosásokon, tengerpartokon, ásatásokon a gravitáció és a felszíni vagy talajvíz nyomása hatására. Földcsuszamlások pusztítanak

A lejtőstabilitás mértéke.
Meghatározzuk azoknak az erőknek az arányát, amelyek hajlamosak a kőzetek tömegét a lejtőn lefelé tolni, és azoknak az erőknek az arányát, amelyek ellenállnak ennek a nyíróerőnek. A lejtő stabilitásának mértékét az összefüggés határozza meg

A földcsuszamlás elleni intézkedések passzívak és aktívak.
A földcsuszamlások elleni küzdelem nagyon nehéz feladat. A földcsuszamlás elleni intézkedéseket a földcsuszamlás aktivitásának figyelembevételével írják elő, és passzívra és aktívra (mérnöki) osztják fel. Passzívnavlmegelőző

A talajvíz eredetének elméletei.
A földkéreg felső részének vizeit földalattinak nevezzük. 1) beszivárgás (a talajvíz a légköri csapadékból származik, amely a legkisebb kőzetcsatornákon keresztül behatol a talajba, ahol

Talajvíz. Levegőzóna és kapilláris perem.
A felszín alatti víz időben állandó és jelentős a felszín alatti vízhorizontok eloszlási területének a felszíntől számított első vízközépen. Számos tulajdonság jellemzi őket: 1.

A hidroizohipsz térképei és a talajvíz mozgási irányának meghatározása belőlük.
A hidroizohipszis térképek a talajvíz felszínének (tükrének) jellegét tükrözik (56. ábra) A hidroizohipszisek olyan vonalak, amelyek pontokat kötnek össze azonos abszóval

Artézi vizek. Túlzott nyomás és piezometrikus szint. A nyomóréteg tetője és alapja.
Az artézi vizek vízzáró rétegek közé zárt, hidraulikus nyomás alatt álló felszín alatti vizek. Főleg pre-antropogén üledékekben, nagy geológiai területeken fordulnak elő

Artézi medence, főbb tulajdonságai.
Az artézi medence édesvíz föld alatti tározója. Az artézi medencén belül három területet különböztetnek meg: betáplálást, nyomást és ürítést. A feltöltődési területen a vízadó réteg általában megemelkedett

A talajvíz agresszivitása és típusai.
Az agresszív víz olyan kémiai összetétel, amely romboló hatással van a beton- és fémszerkezetekre, kútszűrőkre, burkolatcsövekre, szivattyúkra stb. A beton agresszív hatása megduzzad és szétesik.

Ipari és termálvizek.
Az ipari víz különféle elemek természetes, erősen tömény vizes oldata, pl.: nitrátok, szulfátok, karbonátok oldatai, lúgos halogenidek sóoldatai. Az ipari víz co

Ásványi gyógyvizek.
Ásványvíz- Ezek olyan természetes vizek, amelyek összetett geokémiai folyamatok termékei. Gyógyító hatást fejtenek ki az emberi szervezetre, akár a megnövekedett jótékonyanyag-tartalom miatt

A tényleges mozgási sebesség és a talajvíz szűrésének sebessége.
A TALAJVÍZ MOZGÁSSEBESSÉGE TÉNYLEGES (IGAZ) - a talajvíz mozgásának sebessége a víztartó pórusaiban vagy repedéseiben.

Teljesítmény, nyomásgradiens, áramlási sebesség és a föld alatti áramlás iránya.
A nyomásgradiens az egységnyi úthosszra eső nyomásváltozás. Az áramlási sebesség az áramlás keresztmetszeti területével és a mozgás irányú nyomásgradiensével arányos érték. Csőtávolság

Depressziós tölcsér kút és csatorna működése közben nyomás alatti és nem nyomásos képződményekben.
A vízkút üzemelése során körülötte a talajvízszint felszínének mélyedési kúpja alakul ki, amelyen belül a víz a kút felé halad. Korlátozottan természetes erőforrások ar

A talajvíz irányának meghatározása.
A felszín alatti vizek szabad vagy piezometrikus felszínének helyzetét tükröző térképek hiányában a mozgási irány meghatározásához legalább három munkavégzés szükséges a megállapításhoz.

A talajszűrési együttható meghatározásának módszerei.
A GOST 25584 szerinti szűrési együttható meghatározására szolgáló módszereket homokos, iszapos és agyagos talajokra használják, és nem vonatkoznak fagyott talajokra, és nem határozzák meg az együtthatót.

A talajvíz mozgási sebességének meghatározása
Csak annyit jegyezzünk meg, hogy a talajvíz tényleges mozgási sebességének meghatározására szolgáló kísérletek fő eszközei az ún. indikátorok (színezőanyagok).

A mérnökgeológiai felmérések célja, céljai és összetétele.
ENGINEERING GEOLÓGIAI KUTATÁS - a kölcsönhatás tanulmányozását célzó munkák összessége különböző típusok mérnöki tevékenység (építőipar, bányászat) a földtani környezettel. A feladatokban

Kutatási munka. Fúrás, elektromos feltárás.
Azokon a területeken, ahol a kutató geológusok jelentős ásványkincsekre utaló jeleket fedeztek fel, kutatási és feltárási munkákat végeznek. Sűrűsödik az útvonalhálózat, árkokat ásnak, gödröket raknak, máskor is

Tározó vízelvezetés - A tározó vízelvezető rendszert a védett építmény alján közvetlenül a víztartó rétegre fektetik le.
A fali vízelvezető rendszer az építmény külső oldalán vízálló talajra fektetett vízelvezető csövekből áll (szűrő ágyazással). A gyűrűs vízelvezető rendszer mentén található

A fulladásos jelenségek és különbségük a karsztos jelenségektől.
A szuffuzió a kis részecskék eltávolítása a kőzetből a szűrési áramlás (talajvíz) hatására.A kis részecskék leszakadnak a kőzetről, és túljutnak a határain. Kétféle szuffóz létezik

Talajok préselési és sajtolási vizsgálatai.
A kompresszió a talaj tömörödését jelenti a levegőnek a pórustérből való kiszorításával. A szállításból, a cölöpverésből és a földrengésekből származó dinamikus hatások hasonló tömörítési hatást okozhatnak.

A TALAJVÍZ FOGLALKOZÁSÁNAK KÜLÖNLEGES ESETEI

§ 8. Permafrost (permafrost)

A permafrost vagy örökfagy a földkéreg negatív hőmérsékletű kőzetrétege, amely hosszú ideig stabil, függetlenül a kőzetekben lévő víz fizikai állapotától. A permafrost területe a Szovjetunióban az ország teljes területének 49,7% -a, és a világon - a teljes szárazföldi terület 24% -a.

A permafroszt és az építési körülmények tanulmányozása azokon a területeken, ahol előfordul, nagy gazdasági jelentőséggel bír. A legkülönfélébb ásványok számos lelőhelyét azonosították itt: szén, vasérc, gyémánt, ón, volfrám, nikkel, arany, olaj, gáz és sok más, amelyek ezeken a területeken a bányászat növekedését és a bányászat fejlődését okozták. egyéb nemzetgazdasági ágazatok és a kapcsolódó lakás- és útépítés.

A permafrost területek természeti adottságai olyan speciális követelményeket határoznak meg az építmények tervezésével, kivitelezésével és üzemeltetésével kapcsolatban, amelyek be nem tartása az építmények deformálódásához vagy pusztulásához vezet.

A permafroszt eredete a legtöbb kutató szerint annak tudható be, hogy az év során a földkéreg több hőt veszít, mint amennyit befogad, a téli fagy pedig meghaladja a nyári olvadást. Általánosságban elmondható, hogy ezeknek a folyamatoknak a részleteit még nem vizsgálták kellőképpen, és nem tisztázták a permafrost eredetének pontos okait sem.

A permafroszt kőzetek vastagsága számos tényezőtől függ: a légkör, a talaj és a litoszféra hőmérsékleti viszonyától; a domborzat jellegéről, a növényzetről; a hótakaró vastagságától; felszíni víztestek és csatornák jelenlététől; a talajvíz keringéséből; a litoszférában végbemenő geokémiai folyamatokból; az emberi termelési tevékenységekből. A permafroszt vastagsága néhány métertől 600-800 m-ig változik, és a vízgyűjtőben. Vilyuya meghaladja az 1000 m-t.

A permafrost nem tekinthető a felszíni vizeket a talajvíztől elválasztó folytonos szitának; eloszlásuk szakaszos. A szakaszosság mértéke számos természeti tényezőtől függ: éghajlati, geológiai, hidrogeológiai, orográfiai, tektonikus stb. Hazánk távoli északi részén, tavak alatt, folyóvölgyek mentén, fiatal tektonikus területeken és más helyeken is előfordulnak kőzetek gyakori a pozitív hőmérséklet. Az örökfagy megszakadásának mértéke északról délre növekszik, és a permafroszt fokozatosan felolvadt kőzetté alakul.

A földkéreg felső rétege az örök fagyos területeken tavasszal és nyáron felolvad, ősszel és télen megfagy. Ha ez a réteg télen fagyva nem olvad össze a permafrost talaj vastagságával, akkor szezonálisan fagyos rétegnek, ha pedig összeolvad, akkor szezonálisan olvadó, vagyis aktív rétegnek nevezzük. Az aktív réteg vastagsága különböző helyeken méter töredékétől 6-8 m-ig terjed Finom talajban - vályogban és agyagban - a szezonális fagyás és olvadás mélysége ritkán haladja meg a 2-3 métert.

A permafroszt talajú területeken szerzett építési tapasztalatok azt mutatják, hogy az aktív rétegrezsim alulbecslése a legsúlyosabb következményekkel jár: utak, repülőterek, épületek és egyéb építmények deformálódnak, sőt megsemmisülnek. Ezért az aktív réteg vastagságának és hőmérsékleti viszonyainak megállapítása kiemelt jelentőségű, és az egyik fő feladat a mérnöki felmérések során.

A téli fagyás gyakran nem éri el a permafrost sziklák rétegét. A nyári időszakban kialakult aktív réteg nem olvad össze a permafrost kőzetekkel. Ez ömlik a permafrost. Néha a felolvadt és a permafrost talajrétegek jelentős mélységben váltakoznak. Az ilyen előfordulást réteges vagy nem folytonos örökfagynak nevezik. Ennek oka a durva szemcsés és töredezett kőzetek jelenléte, amelyekben azonban a talajvíz nagy sebességgel kering, ami megvédi őket a fagytól.

Az örökfagy föld alatti vizeit N. I. Tolstikhin szerint három kategóriába sorolják: szupra-permafrost, inter-permafrost és szubpermafrost.

A permafrost zóna felett elhelyezkedő szuprapermafrost vizek viszont az aktív réteg vizeire és az évelő szupra-permafrost talikok vizeire oszlanak.

Az aktív réteg szuprapermafrost vizei a permafroszt vastagságán fekszenek, ami számukra vízálló medret jelent. Ezekre a vizekre jellemző a folyékony és szilárd fázisok évszakos változása. Északon a folyékony fázis fennállásának időtartamát a nyári-őszi időszak két-három hónapja határozza meg; dél felé a folyékony fázis fennállása hat hónapra vagy még tovább nő. Az aktív réteg vizeit légköri csapadék, részben felszíni vízfolyások táplálják.

Kémiailag a szezonális réteg szuprapermafrost vizeit alacsony mineralizáció, jelentős szervesanyag-tartalom és huminsavak jelenléte jellemzi. Hőmérsékletük alacsony és ritkán haladja meg az 5°C-ot.

Az évelő talikok szuprapermafrost vizei a felszíni vizek hőhatása miatt léteznek. Hasonló talikok fordulnak elő tavak és folyómedrek alatt. Szibéria hőt szállító folyóvölgyei mentén talikok vannak, amelyeken keresztül a szuprapermafrost, az inter-permafrost és a szubpermafrost vizek kommunikációja zajlik. Ezeket a vizeket állandó minőségük és mennyiségük jellemzi. Mineralizációjuk alacsony, keménységük 0,8-1,2 mg ekv; a Léna és a Kolyma folyók medencéjében elterjedtek. A befogó szerkezetek (kutak, galériák) áramlási sebessége gyakran eléri a 47 l/sec-et. Ezt a vizet ivóvíz- és háztartási vízellátásra használják.

Interpermafrost vizek. Intermafrost vizekre a II. II. Tolstikhina, a hegységben keringő folyékony vizeknek nevezik; permafrost kőzetek, valamint a szilárd fázis - fosszilis jég és fagyott víztartó rétegek, amelyeket átmenetileg megőrzött a permafrost, amelyek egykor működtek. A folyékony interpermafrost vizeket a fagyástól megóvó fő tényező a dinamizmusuk, és néha a magas sótartalom is. A befogadó kőzetek jellege alapján formációs, karsztos és hasadékos erezetű kőzeteket különböztetnek meg. interpermafrost vizek.

A bányák feltárásánál és a permafroszt-közi vizek kereszteződésénél idővel megnövekedhet a beáramlás, amit a repedésekben lévő jég olvadása miatti vízadó rétegek növekedése, fagyott vízadó rétegek stb.

Permafrost alatti vizek. A szubpermafrost vizek mind olyan felszín alatti vizek, amelyek a permafrost réteg alatt helyezkednek el. Ezek a Védák nyomást gyakorolnak, gyakran több száz méter. Az előfordulás természetéből és a keringési feltételekből adódóan a szubpermafrost vizek hasonlóak a talajvízhez a nem örökfagyos területeken. A permafrost alatti vizek táplálásának és levezetésének feltételei eltérőek.

A hidrogeológiai viszonyok szerint P. I. Tolstikhin a szubpermafrost vizek közül a következő típusokat különbözteti meg: hordalékos, porózus-réteges, töredezett-rétegű, repedezett vagy erezett és repedezett-karszt.

A permafrost vizek alatti hordalékok táplálékát a légköri vizek beszivárgása a hordalékban lévő talikokon keresztül, a talajvíz beáramlása az alapkőzetből és a kondenzáció okozza. Az alluviális üledékek permafrost alatti vizeinek hőmérséklete nullához közeli. Csak abban az esetben van abnormálisan magas hőmérsékletű hordalékvizek, ahol magasabb hőmérsékletű alapkőzetvizek vesznek részt a hordalékvizek táplálásában.

A subpermafrost hordalékvizek kémiai összetételét alacsonyabb szervesanyag-tartalom jellemzi.

Az alluviális üledékek permafrost alatti vizei negatív szerepet játszanak számos ásványi lelőhely kialakulásában; A leküzdéshez sok anyagi erőforrást kell elkülöníteni.

A porózus rétegű szubpermafrost vizek üledékes kőzetekben fordulnak elő, és burkolatuk van. Sok helyen azonosították a permafrost alatti vizek artézi medencéit.

A töredezett rétegű örökfagy alatti vizek az ősi kőzetekre (paleozoikum - jura) jellemzőek. A homokkő-, mészkövek-, konglomerátum- és más vízrétegekkel borított kőzetrétegek repedéseiben keringenek. A permafrost zónában elterjedt számos széntelepben (Bukacsacsinszkij, Bureinszkij medencék stb.) az ilyen típusú szubpermafrost vizek repedezett homokövekre, konglomerátumokra, esetenként aleurolitokra és széntelepekre korlátozódnak. Az agyagos összetételű kőzetek vízállóak, és számos víztartó rétegre osztják a talajvizet. A vizek nyomása több tíz-száz méter.

A repedéses és repedéskarsztos szubpermafrost vizek tektonikus zavarokkal járnak. Ezek a vizek sok helyen megtalálhatók Transbajkáliában, az Aldán-medencékben, a Lénán és más helyeken. Ezeknek a vizeknek a rezsimje még instabilabb. A permafrost területén található mészkövek a vízben leginkább bővelkedő kőzetek, nagy források kiemelkedéseihez kapcsolódnak, ahol erőteljes aufes képződik.

Források a permafrost zónában. A permafroszt elterjedt területeit a talajvíz felszínre jutásának sajátos feltételei jellemzik. A források csökkenő és növekvő. A lefolyó forrásokat a helyi eróziós bázis felett elhelyezkedő szuprapermafrost vizek képezik. Rendszerük szerint a permafrost feletti vizek forrásai szezonális és egész évben működőképesek. Ezen és más források áramlási sebessége nem állandó.

A fagy alatti vizek felszabadulása miatt emelkedő források keletkeznek. A szubpermafrost vízkibúvódások geológiai viszonyai igen változatosak. A források rendszerét nehezítik az örök fagytényezők - a vízmozgási utak olvadása és befagyása, ami meghatározza a felszálló források felosztását a következő típusokra: időszakosan eltűnő, vándorló, cserélhető szezonális, változó áramlású és állandó. A felszálló források mintázata, amely a vízutak fagyásától és olvadásától függ, nem tükrözi az ezeket a forrásokat tápláló vízadó réteg valódi állapotát. Nagy hozamú felszálló források képződnek azokon a helyeken, ahol repedés-karszt szubpermafrost vizek kerülnek a felszínre.

A permafrosthoz kapcsolódó jelenségek. A permafrost eloszlás területén jégtorlaszok, hidrolakkolitok, termokarszt, szoliflukció és hullámzás figyelhető meg.

A naledi a föld felszínén vagy a folyó jegén a földfelszínre vagy a folyó jégtakarójára öntött földalatti vagy folyóvíz megfagyása következtében keletkező jégtest. Megkülönböztetnek földi vagy földi jeget, folyami és vegyes jeget.

A talajjég akkor keletkezik, amikor a felszínre kerülő talajvíz megfagy.

A folyami jég a víz nyomásának növekedése következtében alakul ki egy fagyos folyóban olyan helyeken, ahol az áramlási keresztmetszet erősen beszűkült, vagy a csatorna megtelt jéggel. A folyami jég deformálja a hidakat, csöveket, vízbevezető szerkezeteket, és jelentősen megnehezíti a közlekedést a téli utakon a folyami jégen

Rizs. 8. Hidrolakkolit (M. Ya-Csernyshev szerint)

1 - az aktív réteg kőzetei; 2- -jég;

3 - vízhordozó repedések

Hidrolakkolitok - duzzadó halmok a fagyott kőzetek vastagságában (8. ábra), vagyis a földalatti jég kialakulása során keletkeznek. A hidrolakkolitokat éves (szezonális) és évelő növények között különböztetjük meg. A hidrolakkolitok kerek és kupola alakúak, változó magasságúak. Vannak enyhe duzzanatok és duzzanatszerű kiemelkedések is. A hidrolakkolitok képződésében a legnagyobb jelentőséggel bírnak az al-tó talikok, amelyek megfagyásakor több métertől 70-80 m-ig magas hidrolakkolitok keletkeznek, a nagyméretű hidrolakkolitok esetenként elérik a 200-250 m átmérőt is.

A talajjég és a hullámhegyek megbízható mutatói a talajvíznek azokon a területeken, ahol permafrost fordul elő.

A Thermokarst egy zárt tölcsér, medence vagy csészealj alakú mélyedés, amely az eltemetett jég felolvadása vagy a permafroszt talaj felolvadása (lebomlása) és az azt követő tömörödés eredménye. A termokarszt sok örökfagyos területen a terület 30%-át vagy még többet is elfoglalja. A termokarszt mélyedések általában tele vannak vízzel, több száz négyzetméteres, néha kilométeres tavakat és mocsarakat képezve. A permafroszt kőzetek termikus rezsimjének helyi változásai hatására kialakuló új termokarszt mélyedések, amelyek az új területek építése és fejlesztése során jelentkeznek, komoly veszélyt jelentenek a különféle mérnöki építményekre. Ezért az új területek gazdasági fejlesztése során speciális kutatások elvégzése szükséges a termokarsztos folyamatok fejlesztési lehetőségeinek feltárása érdekében.

A szoliflukció a vizes, felolvasztott talaj áramlása az aktív rétegben a gravitáció hatására. A szoliflukció elterjedt a Távol-Északon. Kis szögben (több fokos) lejtőkön jelenik meg. Ismertek olyan esetek, amikor a szoliflukció katasztrofális jellegű földcsuszamlássá vált át. A szoliflukciós jelenségek jelentős károkat okoznak a különböző építményekben, elsősorban a lejtős vagy lejtős utakon.

A felhordás a fagyos talaj térfogatának növelésének folyamata, amely egyrészt a fagyos nedvesség mennyiségének növekedése, másrészt a fagyos talajokban jégrétegek és jéglencsék képződésének eredményeként következik be, ami különösen intenzív a fagyos talajban. a víz vándorló beáramlása kívülről a fagyos frontra. Különösen vastag jégrétegek és lencsék képződnek, ha egy bizonyos mélységben a fagyvonal hosszabb ideig késik, és a talajvízszint közel van hozzá. Ha a fagy intenzíven (erős fagyok esetén) következik be, akkor a szétszórt talajban lévő víznek nincs ideje a fagyfront felé húzódni, és nem képződnek lencsék és jégrétegek, hanem csak az egyes jégkristályok jelennek meg, szétszórva a teljes tömegben. a talajt és szilárdan cementálja részecskéit.

A fagyott talajok felhordása negatívan érinti a különböző építményeket, de a legnagyobb bonyodalmakat az utak és vasutak felülete okozza, beleértve a kőbányák be- és kilépő útvonalait, valamint a repülőterek burkolatait. Jellemzően a talajemelkedés egyenetlen, ami megváltoztatja az útpálya vagy felület profilját, és jelentős bonyodalmakat okoz a közlekedés működésében. Tavasszal, amikor a hullámzó területek talaja felolvad, elfolyósodik és elveszíti útfelület-tartó képességét.

Az utakon és a repülőtereken tapasztalható hullámzás nem csak az örök fagy, hanem a szezonális örökfagy területein is megfigyelhető, bár itt kevésbé intenzív.

Építési feltételek a permafrost területeken. A permafrost területeken a különféle építmények építésének széles körű programjának megvalósítása kapcsán egyre fontosabbá válik az egyedi éghajlati, hidrogeológiai és talajviszonyok figyelembevétele azon építési területeken, ahol objektumok építését tervezik.

Ezeken a területeken az építési gyakorlat azt jelzi, hogy az építkezések következtében az építkezéseken a hőmérsékleti viszonyok felborulnak, és ennek következtében jelentősen megváltoznak az alaptalajok hidrogeológiai viszonyai, fizikai és mechanikai tulajdonságai. A fagyott alaptalajok általában az építmények hőátadása hatására felolvadnak, gyakran jelentős mélységig, és a felolvadt talajok többé-kevésbé alámerülnek. A felolvadási folyamat sebességétől függően a szerkezetek deformációkon mennek keresztül, amelyek gyakran jelentősek. Következésképpen a szerkezetek tervezésében és kivitelezésében az alakváltozási-feszültségi állapotuk és az olvadó süllyedő talajokkal végzett együttes munkavégzés feltételeinek figyelembe vétele nélküli konstruktív megoldások az ilyen talajra épült állandó épületek idő előtti pusztulásához vezetnek. Ezt bizonyítja a sok éves építőipari gyakorlat Vorkuta, Norilsk, Transbaikalia, Yakutsk, Magadan stb.

Amint jeleztük, a permafrost területeken számos ásványi anyag lerakódása koncentrálódik: szén, vasércek, színesfémek, valamint gyémántok, arany stb. Ezeken a területeken lerakódások kialakításánál a következő jellemzőket kell figyelembe venni: a laza fagyott kőzetek fejlesztésének munkaintenzitása a felolvasztott kőzetekhez képest kb. 10-15-tel nő. alkalommal; télen természetes szellőzés mellett a kőzetek lehűlése és jégképződés figyelhető meg a munkálatok során; fűtött levegővel történő szellőztetéskor a fagyott kőzetek hőmérséklete megemelkedik, jégtartalmuk csökken, ami jelentős bonyodalmakat okoz a munka előrehaladása során; a hidrogeológiai viszonyok itt sajátosak, gyakran megnehezítik a bányászati ​​műveleteket; a fagyott kőzetek vastagsága csak átmenetileg, és nem mindig védi meg az üzemeket a felszíni és felszín alatti vizektől.

V. P. Bakakin szerint a felszín alatti víz negatív jelenségeinek leküzdése érdekében bármilyen intézkedéssel meg kell őrizni a fagyott kőzetek természetes állapotát.

A külszíni bányászat során a fő bonyolító tényező a fagyott kőzetek jelentős szilárdsága. A. N. Zelenin szerint a 20%-os nedvességtartalmú vályog felolvasztott állapotban 5-7 kgf/cm vágási ellenállással rendelkezik. és -25°C-on 150 kgf/cm-ig . Ezért a külszíni bányászatot jelentősen javító fő intézkedés a bányászott kőzetek energiaintenzitásának csökkentése. A bányászott kőzetek szilárdságának csökkentésére a legszélesebb körben alkalmazott módszerek a termikus és a víz-termikus rekultiváció, amelyek a robbanásszerű lazítási módszerhez képest körülbelül 10-szer olcsóbbak. Bizonyos körülmények között munkaigényes, költséges mérnöki munka nélkül is elérhető a laza kőzetek felolvasztásának mélysége a felszínről akár 6-9 m-re vagy annál nagyobbra. Ez lehetővé teszi a nagy teljesítményű bányászati ​​gépek, például kotrók, kotrógépek, légterelők stb. használatát a bányákban, ami jelentősen növeli a fejlesztés intenzitását, a munka termelékenységét és csökkenti a termelési költségeket.

Jelenleg többféle termál- és víz-termikus rekultivációt alkalmaznak: természetes termikus eljárások alkalmazásával (téli hóvisszatartás és kora tavaszi hóeltakarítás, növényzet és mohatakaró elégetése, hófeketítés stb.); fagyott talajok felolvasztása víz befecskendezésével; szűrési és vízelvezetési módszer. Ezeknek a módszereknek a hátránya az előkészítési időszak hossza, de az előkészítő és takarítási munkák megfelelő megtervezésével jelentős hatást fejtenek ki.