Permafrost

Pemantauan geoteknik(selanjutnya pemantauan) pada tanah permafrost - serangkaian pekerjaan berdasarkan pengamatan lapangan terhadap keadaan tanah pondasi (rezim suhu), rezim hidrogeologis, pergerakan struktur pondasi dari struktur yang baru didirikan, direkonstruksi dan dioperasikan.

Di daerah di mana tanah permafrost tersebar, pemantauan harus dilakukan untuk semua jenis bangunan dan struktur, termasuk utilitas bawah tanah.

Pemantauan dilakukan sesuai dengan proyek, yang dikembangkan dalam proses desain dan merupakan bagian dari bagian dokumentasi desain yang disetujui.

Saat mengembangkan proyek pemantauan, komposisi, volume, frekuensi, waktu dan metode kerja, skema pemasangan sumur observasi, tanda dan tolok ukur geodetik, sensor dan instrumen ditentukan, yang ditugaskan sehubungan dengan konstruksi yang dipertimbangkan (rekonstruksi) objek, dengan mempertimbangkan kekhususannya, termasuk: hasil survei teknik di lokasi konstruksi, prinsip penggunaan tanah permafrost sebagai fondasi, fitur struktur dan struktur bangunan di sekitarnya yang dirancang atau direkonstruksi, dll.

Proyek pemantauan harus mempertimbangkan faktor-faktor yang mempengaruhi struktur (direkonstruksi) yang baru didirikan, fondasinya, massa tanah di sekitarnya dan bangunan di sekitarnya selama konstruksi dan operasi, termasuk. kemungkinan manifestasi proses geocryological berbahaya (naik kriogenik, termokarst, proses longsor, penurunan permukaan selama pencairan, dll.), serta efek termal dari pekerjaan konstruksi.

Untuk melakukan pemantauan selama periode konstruksi, sumur kontrol termometrik dan hidrogeologis dilengkapi, tanda geodetik permanen dipasang pada fondasi struktur, yang dengannya pengukuran suhu tanah, ketinggian air tanah, komposisi dan suhunya, perataan fondasi, termasuk terendam tiang pancang, diukur jalur derek di atas kepala, baki drainase di lantai teknis dan bangunan bawah tanah, serta trotoar di dekat struktur.

Tempat pemasangan sumur termometrik dan hidrogeologis, tanda geodetik, frekuensi pengukuran ditetapkan sesuai dengan lampiran SNiP 2.02.04-88 (edisi terbaru). Selain itu, kepadatan tanah yang diletakkan di tanggul dipantau saat mengganti tanah dalam penggalian dan ketika wilayah direklamasi. Sumur termometrik dilengkapi sesuai dengan GOST 25358-82, sumur hidrogeologis - SP 11-105-97 (Bagian I, IV), tanda leveling dan pengukuran geodetik dilakukan sesuai dengan GOST 24846-81.

Selama periode operasi struktur, pemantauan dilakukan untuk memastikan rezim desain tanah pondasi dan kondisi pondasi struktur. Pemantauan mencakup jenis pekerjaan berikut:

- inspeksi rutin dan kontrol terhadap kondisi lantai teknis, subbidang bangunan dan komunikasi dan perangkat lain yang terletak di dalamnya;

- pemantauan kondisi pondasi beton;

- memantau suhu tanah di dasar struktur;

- memantau suhu udara di bawah tanah;

- pengamatan penurunan fondasi;

- pengamatan rezim hidrogeologis yayasan.

Durasi pemantauan tergantung pada prinsip konstruksi dan untuk struktur yang dibangun sesuai dengan:

- Prinsip I - selama seluruh periode pengoperasian struktur;

- Prinsip II:

a) menggunakan pencairan tanah awal - dalam 5 tahun;

b) dengan pengakuan pencairan selama operasi - dalam 10 tahun.

Durasi pemantauan dapat dikurangi ketika perubahan parameter yang dipantau distabilkan, atau meningkat tanpa adanya stabilisasi perubahan parameter yang dipantau.

Selama proses pemantauan, perlu untuk memastikan informasi tepat waktu kepada pihak yang berkepentingan tentang penyimpangan yang diidentifikasi dari parameter yang dikendalikan (termasuk kecenderungan perubahannya melebihi yang diharapkan) dari nilai desain dan hasil prakiraan termal dan geoteknik .

Persyaratan lingkungan untuk desain dan konstruksi pondasi dan pondasi pada tanah permafrost

Desain pondasi dan pondasi pada lapisan es harus menyediakan langkah-langkah untuk memastikan pencegahan, minimalisasi atau penghapusan lingkungan yang berbahaya dan tidak diinginkan serta konsekuensi sosial, ekonomi dan lainnya yang terkait.

Persyaratan lingkungan yang diperhitungkan dalam desain dan konstruksi didasarkan pada hasil survei rekayasa dan lingkungan yang dilakukan sesuai dengan SP II-102 dan SP II-105, yang menilai kondisi lingkungan dan perkiraan dampak objek konstruksi di atasnya.

Prakiraan dampak terhadap kondisi alam dilakukan untuk seluruh periode konstruksi dan pengoperasian bangunan dan struktur dan harus menetapkan:
- kemungkinan mengubah rezim termal tanah permafrost di area konstruksi dan wilayah yang berdekatan karena pelanggaran kondisi perpindahan panas sebagai akibat dari konstruksi dan paparan suhu selama operasi;

- perubahan kondisi hidrogeologis lokasi konstruksi sebagai akibat dari pekerjaan tanah, termasuk cara menurunkan permukaan dan air suprapermafrost melalui saluran drainase;

- tingkat aktivasi proses geocryological berbahaya, termasuk: curah hujan dan naik-turunnya tanah, termokarst, solifluksi, erosi, erosi tanah, dll.;

- kemungkinan terjadinya proses kemiringan dan genangan air di wilayah tersebut.

Dengan mempertimbangkan hasil survei teknik dan geologi, solusi desain dipilih dan langkah-langkah dikembangkan untuk reklamasi dan restorasi lapisan tanah dan vegetasi, penimbunan kembali galian, parit dan penggalian, perataan dan perataan lereng dan lereng, serta untuk mencegah proses erosi, thermokarst dan erosi tanah.

Langkah-langkah utama untuk perlindungan lingkungan selama pembangunan pondasi dan pondasi pada tanah permafrost dikembangkan pada tahap studi kelayakan.

Dokumentasi desain untuk konstruksi pondasi dan pondasi pada tanah permafrost pada tahap "P" harus mencakup bagian terpisah "Perlindungan lingkungan".

Diperbolehkan untuk memulai produksi pekerjaan konstruksi pondasi dan pondasi hanya jika ada POS dan proyek untuk persiapan teknik dan perlindungan dari proses permafrost yang berbahaya dan banjir wilayah, yang secara khusus mencerminkan semua fitur permafrost dan kondisi tanah dari lokasi konstruksi. Proyek organisasi konstruksi tentu harus menyediakan waktu dan fitur pekerjaan yang tepat, serta langkah-langkah untuk memulihkan area yang rusak di lokasi konstruksi.

Informasi Umum tentang permafrost untuk pemantauan geoteknik

Aktivitas geologis es adalah objek studi dalam ilmu khusus - glasiologi dan geokriologi. Glasiologi Apakah ilmu tentang sifat fisik gletser, asal usulnya, perkembangannya, aktivitas geologisnya, dan dampaknya terhadap formasi? permukaan bumi... Geocryology (permafrost) mempelajari pola pembentukan dan distribusi permafrost dan proses geologi yang terjadi di zona permafrost litosfer.

Merupakan kebiasaan untuk merujuk ke zona beku litosfer area pengembangan batuan tersebut, yang dicirikan oleh suhu nol atau negatif dan adanya es di dalamnya, tertutup pori-pori dan retakan.

Batuan dapat mematuhi perubahan iklim: pembekuan dan pencairan musiman, tetapi juga dapat berupa lapisan es. Kekunoan lapisan es dikonfirmasi oleh temuan arkeologis dan paleontologis. Jadi, di Semenanjung Anadyr, dekat Danau Chirovoy, di tanah lempung yang terletak di celah-celah bukit es, N. Grave menemukan sisa-sisa situs seorang lelaki kuno yang tinggal di sini di Neolitik Atas, setidaknya 2000 tahun yang lalu.

Metode isotop telah menunjukkan bahwa sisa-sisa mamut yang terawetkan dengan baik berusia ribuan tahun. Mammoth Taimyr mati 12 ribu tahun yang lalu. Berdasarkan data tersebut, batuan permafrost adalah batuan yang suhu negatifnya berlangsung terus menerus selama ribuan tahun dan puluhan ribu tahun.

Batuan permafrost di Rusia terutama terletak di Siberia, di mana batas selatan distribusinya membentang di selatan Danau Baikal. Perbatasan utara kira-kira bertepatan dengan Lingkaran Arktik. Di sepanjang batas selatan permafrost, sifat kepulauan dari distribusinya dicatat. Total untuk dunia 23% dari luas daratan ditutupi dengan "permafrost"; wilayah penyebarannya terbesar juga Kanada (6 juta km 2), Greenland (1,6 juta km 2), Alaska (1,5 juta km 2), Antartika (12.980.000 km 2).

Es dalam sebaran batuan permafrost dapat terjadi dalam bentuk es-semen, urat, berulang, tertimbun dan es gua. es-semen membelenggu formasi mineral, menahan dan menyemennya. es vena mengisi retakan pada batuan.

Rewire es menembus ke dalam batu melalui retakan es lebih dalam dari batas pembekuan musiman mereka. Itu dapat tumbuh tidak hanya secara vertikal, tetapi juga secara horizontal dan membentuk kelompok besar. Ditemukan bahwa massa es seperti itu terus menerus terbentuk selama seluruh periode Kuarter. Sebenarnya es yang terkubur diamati di zona glasiasi modern di dalam morain yang diendapkan dan di bawahnya.

es gua terbentuk dalam berbagai rongga. Mereka juga dapat ditemukan di luar zona sebaran batuan permafrost (misalnya, di gua Kungur). Es tersebut adalah massa es padat, atau bentuk tetesan (pilar, tirai), atau kristal individu di dinding dan langit-langit gua.

Distribusi lateral permafrost

Bedakan antara musiman dan permafrost.

Permafrost musiman hanya ada di musim dingin, abadi - bertahan sepanjang tahun dan selama bertahun-tahun. Proses permafrost (kriogenik) yang paling jelas dan berskala besar dimanifestasikan di zona permafrost, mis. di area distribusi permafrost. Permafrost terutama tersebar luas di utara Eurasia dan Amerika Utara... Di Rusia, ia menempati sekitar 2/3 dari seluruh wilayah - terutama di Siberia dan Timur Jauh. Saat menguasai besar sumber daya alam wilayah ini memerlukan studi terperinci tentang kondisi dan proses permafrost, karena mereka sering kali menjadi faktor penentu yang secara serius memperumit semua jenis konstruksi.

Dalam arah dari utara ke selatan di dalam zona permafrost di belahan bumi utara, ketika area permafrost dan ketebalannya berkurang, tiga subzona dibedakan: distribusi tanah permafrost yang kontinu, terputus-putus, dan sporadis. Di subzona distribusi berkelanjutan ketebalan lapisan es diukur dalam ratusan meter (biasanya dari 100 hingga 500 m), terkadang mencapai 1 km atau lebih. Kasar kondisi iklim di subzona ini, yang paling menguntungkan untuk pembentukan lapisan es, namun, talik juga ditemukan di sini - area di mana lapisan beku tidak ada.

Taliki dikembangkan terutama di bawah sungai dan danau, yang cukup melimpah untuk efek pemanasan air untuk mencegah pembekuan.

Di subzona propagasi terputus-putus ketebalan lapisan es biasanya tidak melebihi 100 m Taliki menempati area yang jauh lebih besar di sini, dan pembentukan lapisan es baru terbatas. Akhirnya, subzona selatan distribusi sporadis dapat dianggap sebagai area degradasi permafrost yang dominan.

Dengan demikian, berada di banyak daerah tidak hanya formasi modern, tetapi juga peninggalan zaman glasial, permafrost bertahan hingga hari ini karena iklim benua yang tajam dengan musim dingin yang panjang dan sedikit bersalju.

Penyebaran vertikal permafrost

Tiga lapisan dibedakan di bagian vertikal zona permafrost (kompleks penutup kutub, menurut A.I. Popov, 1967). Lapisan atas ditelepon aktif, ini adalah lapisan pencairan musiman. Ketebalannya secara keseluruhan meningkat dari utara ke selatan hingga tiga hingga empat meter dan tergantung pada konduktivitas termal dan permeabilitas air batuan: tanah berpasir mencair lebih dalam dari tanah liat, yang, pada gilirannya, lebih dalam dari gambut. Di lapisan aktif, batuan secara teratur berpindah dari keadaan beku ke keadaan mencair dan kembali, yang menemukan ekspresinya di krioturbasi- pencampuran tanah, yang dikaitkan dengan pembentukan bentuk-bentuk tertentu dari microrelief permafrost.

Lapisan aktif dilatarbelakangi oleh lapisan tebal yang membeku secara permanen. Di atas mereka ( lapisan kedua), fluktuasi musiman suhu negatif masih terjadi, yang disertai dengan tekanan mekanis dan retak. Bahkan lebih rendah, mulai dari kedalaman sekitar 10 m, suhu negatif batuan tetap konstan sepanjang tahun - ini adalah terkuat ketiga lapisan, semacam fondasi zona permafrost.

Tanah beku musiman yang terjadi di mana pun suhu musim dingin negatif diadakan untuk waktu tertentu, pada kenyataannya, terdiri dari satu lapisan aktif. Namun, proses yang terjadi di dalamnya (pembengkakan, pemilahan tanah, retak, dll.) tidak seaktif pada lapisan aktif zona permafrost, karena tidak adanya lapisan es yang mendasarinya, yang berperan sebagai aquiclude dan mempengaruhi distribusi tekanan dalam tanah.
Pengembangan permafrost dapat dilanjutkan secara epigenetik(batuan yang terbentuk sebelumnya membeku) dan secara sinergis(pembentukan tanah dan pembekuannya terjadi secara bersamaan). Jalur pertama adalah tipikal untuk dataran tinggi, di mana penggundulan mendominasi, dan ketika kerak pelapukan dihilangkan, pembekuan menembus jauh ke dalam lapisan batuan. Jalur kedua khas untuk dataran rendah, di mana proses akumulatif mendominasi, misalnya, akumulasi alluvium di lembah sungai.

Sebagai komponen integral dari tanah beku, es bawah tanah dapat ditemukan di dalamnya dalam berbagai bentuk - dari pori dan kapiler hingga lensa dan vena es besar. Biasanya membedakan: es-semen- tersebar di antara partikel batuan lepas tanpa akumulasi; es pemisahan- memiliki bentuk lapisan es, yang menonjol selama pembekuan tanah yang tersebar halus (lempung dan berlumpur); es injeksi- terbentuk ketika air menembus retakan dan akuifer; es baji poligonal- terbentuk sebagai hasil dari pembekuan di celah-celah es dari air yang terperangkap di dalamnya dari permukaan. Selain itu, es bawah tanah bisa menjadi terkubur- Ini adalah bekas es tanah, ditutupi dengan sedimen mineral.

Proses dan bentang alam permafrost (kriogenik)

Proses permafrost utama meliputi: retak es, pemilahan es dari material lepas, naik-turun dan pembentukan es, pelapukan es, creep kriogenik, solifluksi, termokarst. Sebagian besar bentang alam permafrost berasal dari kompleks, mis. berbagai proses kriogenik mengambil bagian dalam pembentukannya. Kriogenesis terjadi terutama di dua elemen atas kompleks penutup kutub, dengan aktivitas terbesar terkait dengan lapisan aktif. Oleh karena itu, bentuk permafrost biasanya berukuran kecil dan termasuk dalam mikro atau mesorelief. Mereka terletak di permukaan bentuk yang lebih besar yang berasal dari tektonik, erosi atau lainnya.

Sifat pembentukan relief kriogenik dipengaruhi oleh banyak faktor: iklim, pembekuan epigenetik atau singenetik, ketebalan dan kandungan es batuan beku, komposisi mekanis tanah di lapisan aktif, paparan dan kemiringan lereng, dll. Ini mengarah pada fakta bahwa permafrost terbentuk dari jenis yang sama, tetapi dari daerah yang berbeda terkadang berbeda secara signifikan satu sama lain.

Retak beku

Terjadi dengan pendinginan tanah yang kuat dan cepat, biasanya pada malam musim dingin yang cerah. Kedalaman penetrasi retakan mencapai 3-5 m dan lebih. Jaringan retakan es, sebagai suatu peraturan, telah memerintahkan garis besar, membentuk pola poligon (empat, lima atau segi enam). Poligon terbesar diamati di dataran pantai dataran rendah, di mana kelembaban udara yang lebih tinggi melunakkan kontras suhu harian. Sebaliknya, jaringan retakan terpadat terjadi pada kondisi benua yang tajam.

Di musim hangat, retakan es diisi dengan air dan tanah yang dicairkan. Di musim gugur, air membeku, membentuk pembuluh darah, yang berulang kali tumbuh dan secara signifikan memperlebar retakan - hingga meter pertama di dekat permukaan.

Jika iklim di daerah tertentu menjadi lebih hangat dan es berurat poligonal mencair, maka retakan yang diperluas diisi dengan tanah mineral - begini caranya vena tanah... Dalam kebanyakan kasus, urat tanah seperti itu dalam keadaan terkubur berfungsi sebagai bukti paleogeografis penting dari keberadaan lapisan es di sini di masa lalu.

Penyortiran beku

Penyortiran ini sering melengkapi retakan beku. Ini heterogen dalam hal tekstur tanah lapisan aktif. Hasil kerja sama mereka adalah poligon batu atau, lebih jarang, cincin batu... Proses penyortiran es adalah sebagai berikut. Area tanah berbutir halus (lempung berpasir), yang memiliki kapasitas kelembaban tinggi, secara signifikan meningkatkan volume saat dibekukan. Pada saat yang sama, mereka mendorong puing-puing yang lebih besar (batu pecah, kerikil, batu besar) ke permukaan dan menuju retakan beku. Pengulangan beberapa kali pembekuan-pencairan secara bertahap mengarah pada diferensiasi tanah yang jelas, yang biasanya hanya diamati di bagian atas lapisan aktif (hingga 0,5 - 0,8 m) dan secara bertahap mati dengan kedalaman.

Jika tanah dari lapisan aktif tidak mengandung puing-puing besar, mekanisme penyortiran es mengarah pada pembentukan yang tersebar luas tundra tutul (atau medali). Bintik-bintik medali terletak di dalam poligon yang retak dan berbentuk bulat atau oval, permukaannya liat dan tidak ada vegetasi.

Pembengkakan dan pembentukan lapisan gula

Proses heaving kriogenik sebagian besar terkait dengan pembekuan air bebas. Bedakan antara gundukan naik-turun musiman dan abadi. Gundukan musiman terjadi selama musim dingin pembekuan lapisan aktif: air tanah di bagian bawahnya berada di bawah tekanan (dari bawah ada lapisan es yang kuat) dan membengkak di atas lapisan beku atas. Dalam kasus tekanan tinggi, ledakan dapat terjadi dan pencurahan air ke permukaan dengan formasi es tanah... Tanah bergelombang musiman berukuran kecil (ketinggian biasanya tidak lebih dari 0,5 m dengan diameter 2-3 m); di musim panas, inti es dari bukit-bukit tersebut mencair, dan mereka runtuh.

Memiliki gundukan gambut inti beku dipertahankan di musim panas karena konduktivitas termal gambut yang rendah; mereka dapat tumbuh dari tahun ke tahun dan mencapai ketinggian beberapa meter. Gundukan tahunan yang lebih kecil (biasanya tidak lebih dari 1 m) berkembang di tanah liat dan lempung dengan konduktivitas termal yang lebih baik. Mereka mendapat nama "Gunung kuburan"... Di musim panas, lapisan es mencair di dalamnya, tetapi tanah liat yang jenuh dengan air membengkak dan mempertahankan bentuk bukit kecil.

Gundukan naik-turun abadi terbesar terbentuk di daerah berawa dataran rendah. Tingginya bisa mencapai puluhan meter dengan diameter ratusan meter pertama. Inti es terletak di bawah cangkang gambut di gundukan seperti itu, dengan kemunculan dan pertumbuhan yang dikaitkan dengan pembengkakan permukaan. Bentuk naik-turun abadi terbesar ini disebut hidrolakolit... Nama-nama yang juga sering digunakan: Yakut bulgunyakh dan Eskimo pingo.

Tidak seperti bentuk naik-turun Es terbentuk sebagai hasil dari pencurahan air di permukaan dan pembekuannya di sana (dan bukan di dalam tanah) dalam bentuk badan es yang kurang lebih luas.

Pelapukan beku

Di puncak datar pegunungan di zona tanpa vegetasi, serta di persimpangan dataran tinggi dan dataran tinggi, sebagai akibat dari pelapukan fisik (suhu dan es) aktif, blok puing laut batu .

solifluksi

Solifluksi adalah aliran tanah yang tergenang air selama pencairan musimannya. Tanah seperti itu, bahkan di lereng kecil di medan, kadang-kadang hanya mencapai sebagian kecil derajat, dapat menyebar.

Pembekuan musiman dan pencairan tanah juga terjadi di luar zona permafrost, yang mengarah ke fenomena yang sama di bawah kondisi genangan air dan pada kemiringan permukaan tertentu. V daerah pegunungan sebagai hasil dari proses solifluksi teras tetes, kurum dan aliran batu, tanah struktural dan teras dataran tinggi.

Teras berlekuk(longsor) berbentuk lidah kecil, mulai dari beberapa meter hingga ratusan meter, dengan penurunan curam di bagian bawah. Ketika lapisan terpeleset, lapisan menjadi kusut dan sering pecah.

Kurum dan aliran batu(sungai batu, laut batu) mewakili kelompok batu-batu besar dengan berbagai ukuran. Gerakan mereka dilakukan menuruni lereng karena meluncurnya batu-batu besar di atas serasah batu pecah yang dibasahi dan dibekukan. Bentang alam serupa juga ditemukan di luar zona permafrost. Mereka dapat menunjukkan perubahan iklim yang telah terjadi.

Teras dataran tinggi terbentuk di daerah pegunungan tinggi di lereng pegunungan. Mereka muncul di berbagai tingkat pegunungan soliter, dan ini membedakan mereka dari teras sungai, danau dan laut. Secara lahiriah, teras seperti itu adalah permukaan yang relatif datar yang dibatasi oleh tepian. Menurut S.V. Obruchev, mereka terbentuk sebagai hasil dari proses solifluksi. Menurut S.G. Boch dan I.I. Krasnov, terasering dataran tinggi muncul sebagai akibat dari pelapukan salju di sepanjang tepi ladang salju.

Relung pencairan (thermokarst)

Termokarst- fenomena pembentukan sinkhole karst sebagai akibat dari pencairan lapisan aktif, permafrost dan penurunan tanah. Dalam kebanyakan kasus, kebakaran lokal berkontribusi terhadap hal ini.

Proses ini dibentuk oleh pencairan es bawah tanah, yang dapat dikaitkan dengan pemanasan iklim, yang menyebabkan degradasi permafrost, atau dengan penyebab lokal, seperti efek pemanasan badan air, kebakaran besar, aktivitas ekonomi manusia, dll. Bentang alam termokarst berasal dari penurunan: permukaan bumi mereda di atas rongga bawah tanah yang terbentuk.

Manifestasi morfologi termokarst tergantung pada kandungan es total strata beku dan bentuk terjadinya es bawah tanah. Selain itu, bantuan termokarst dalam banyak kasus diperumit oleh proses yang menyertainya: solifluksi, erosi. Tergantung pada penampilan dan ukurannya, mereka dibedakan piring thermokarst, corong, dips, cekungan, pemandian danau, cekungan dan bentuk berongga lainnya.

Selanjutnya, termokarst tersebut sering diisi dengan air, membentuk karakteristik danau termokarst dari zona tundra.

Skema pengembangan danau termokarst di bagian tundra Utara

Danau bundar adalah cekungan termokarst yang dibanjiri air. Lubang dan lubang seperti itu terjadi ketika es di bawah tanah mencair dan permukaannya surut. Ini terjadi jika tanah mengandung banyak es. Keadaan ini jawabannya adalah batuan lepas yang terletak di dataran atau di cekungan, di mana air akan menumpuk di iklim yang hangat.

Ada banyak alasan munculnya depresi termokarst: pemanasan iklim, perataan vegetasi, gangguan lapisan atas tanah oleh transportasi dan selama penggembalaan rusa. Mereka juga terbentuk selama musim panas yang biasa mencairkan tanah. Cukup untuk membentuk reservoir kecil, karena airnya mulai mentransfer panasnya ke batuan beku, pencairan es bawah tanah meningkat, danau tumbuh sampai air keluar atau lapisan sedimen danau yang cukup tebal menumpuk di bagian bawah, mengisolasi es dari air.

Munculnya lapisan es di tepi Sungai Yakutia

Cekungan thermokarst yang dikeringkan - alases - ditutupi dengan vegetasi padang rumput dan merupakan padang rumput terbaik di tundra. Erosi termal dan abrasi termal. Di daerah dengan lapisan es, pertumbuhan lubang, lubang, jurang yang cepat difasilitasi oleh air yang mengalir. Ini bekerja di permukaan baik secara mekanis - merobek dan membawa partikel tanah, dan secara termal - mencairkan lapisan es (erosi termal). Pantai laut yang terlipat permafrost mudah dihancurkan. Berkat fenomena ini - abrasi termal - pantai di banyak laut Arktik surut, pulau-pulau kecil menghilang.

Erosi di permafrost biasanya memiliki komponen termal yang signifikan (oleh karena itu istilah erosi termal). Karena efek termal dari air yang mengalir di dasar dan tepian yang membeku, lubang erosi dan jurang sering tumbuh dengan sangat cepat. Bentuk erosi diletakkan di sepanjang retakan di tanah poligonal dan di sepanjang depresi termokarst. Setelah irisan es mencair, parit yang dihasilkan mengembang dengan cepat dengan air, berubah menjadi jurang, sedangkan bagian tengah poligon tetap berupa bukit-bukit kecil setinggi beberapa meter. Bukit-bukit seperti itu dikenal dengan nama Yakut. bayjarahi.

Bayjarahi

Dengan demikian, fenomena deformasi suhu yang dicatat di lapisan tanah yang aktif dan permafrost sangat bergantung pada perubahan faktor eksternal yang diperkenalkan oleh manusia selama pengembangan wilayah tertentu.

Permafrost di Rusia dan glasiasi modern

Gletser modern menempati area kecil di wilayah Rusia, hanya sekitar 60 ribu km 2, tetapi mengandung cadangan air tawar yang besar. Mereka adalah salah satu sumber makanan sungai, yang pentingnya sangat besar dalam aliran tahunan sungai-sungai Kaukasus.

Area utama glasiasi modern(lebih dari 56 ribu km 2) terletak di pulau-pulau Arktik, yang dijelaskan oleh posisinya di garis lintang tinggi, yang menentukan pembentukan iklim dingin.

Batas bawah zona nival turun di sini hampir setinggi permukaan laut. Glasiasi terkonsentrasi terutama di bagian barat dan wilayah tengah di mana lebih banyak curah hujan turun. Pulau-pulau dicirikan oleh glasiasi penutup dan penutup gunung (mesh), diwakili oleh lapisan es dan kubah dengan gletser outlet. Lapisan es yang paling luas terletak di Pulau Utara Novaya Zemlya. Panjangnya di sepanjang DAS adalah 413 km, dan lebar maksimumnya mencapai 95 km.

Bergerak ke timur, sebagian besar pulau tetap bebas es. Dengan demikian, pulau-pulau di kepulauan Franz Josef Land hampir seluruhnya tertutup gletser, di Kepulauan Siberia Baru glasiasi hanya khas untuk kelompok pulau De Long paling utara, dan di Pulau Wrangel tidak ada glasiasi selimut - hanya ada kepingan salju dan gletser kecil.

Ketebalan lapisan es pulau-pulau Arktik mencapai 100-300 m, dan cadangan air di dalamnya mendekati 15 ribu km 2, yang hampir empat kali lebih banyak aliran tahunan dari semua sungai Rusia.

Glasiasi daerah pegunungan Rusia, baik di area maupun volume es, secara signifikan lebih rendah daripada glasiasi penutup pulau-pulau Arktik. Glasiasi gunung khas untuk pegunungan tertinggi di negara itu - Kaukasus, Altai, Kamchatka, pegunungan Timur Laut, tetapi juga terjadi di pegunungan rendah di bagian utara wilayah itu, di mana perbatasan salju terletak rendah (Khibiny , Ural utara, Byrranga, Putorana, pegunungan Kharaulakh ), serta di daerah Matochkin Shara di Pulau Utara dan Selatan Novaya Zemlya.

Banyak gletser gunung terletak di bawah batas salju iklim, atau "level 365", di mana salju tetap berada di permukaan dasar horizontal selama 365 hari dalam setahun. Keberadaan gletser di bawah batas salju iklim menjadi mungkin karena konsentrasi massa salju yang besar di bentang alam negatif (seringkali di kerak purba yang dalam) lereng bawah angin sebagai akibat dari pergeseran salju dan longsoran salju.

Luas gletser gunung di Rusia sedikit lebih dari 3,5 ribu km 2. Yang paling luas adalah tar, tar-lembah dan lembah gletser. Sebagian besar gletser dan gletser terbatas pada lereng titik utara, yang tidak banyak disebabkan oleh kondisi akumulasi salju, tetapi juga karena naungan yang lebih besar dari sinar matahari (kondisi insolasi). Dalam hal area glasiasi di antara pegunungan Rusia, Kaukasus menempati urutan pertama (994 km 2). Diikuti oleh Altai (910 km 2) dan Kamchatka (874 km 2). Glasiasi yang kurang signifikan adalah karakteristik Dataran Tinggi Koryak, Pegunungan Suntar-Khayata dan Chersky. Gletser di daerah pegunungan lainnya tidak besar. Gletser terbesar di Rusia adalah gletser Bogdanovich (luas 37,8 km 2, panjang 17,1 km) di kelompok gunung berapi Klyuchevskaya di Kamchatka dan gletser Bezengi (luas 36,2 km 2, panjang 17,6 km) di cekungan Terek di Kaukasus.

Gletser sensitif terhadap fluktuasi iklim. Pada XVIII - awal XIX abad periode pengurangan umum gletser dimulai, yang berlanjut hingga hari ini.

Perairan internal Rusia diwakili tidak hanya oleh akumulasi air cair, tetapi juga air dalam keadaan padat, yang membentuk penutup modern, gunung, dan glasiasi bawah tanah. Area glasiasi bawah tanah disebut permafrost (istilah ini diperkenalkan pada tahun 1955 oleh ilmuwan permafrost Soviet PF Shvetsov; sebelumnya istilah "permafrost" digunakan untuk menunjuknya).

Cryolithozone - lapisan atas kerak bumi, ditandai dengan suhu negatif batuan dan keberadaan (atau kemungkinan keberadaan) es bawah tanah. Ini termasuk batuan permafrost, es bawah tanah dan cakrawala non-beku dari air bawah tanah yang sangat termineralisasi.

Cryolithozone (dari bahasa Yunani kryos - dingin, beku, es, lithos - batu dan zona - sabuk * A. zona kriolit, kriolitozon; n. Frostboden; F. zona de kriolit; dan. zona de criolitas) - bagian dari kriosfer, yang merupakan lapisan atas kerak bumi, ditandai dengan negatif. suhu tanah dan menempa. batuan dan adanya atau kemungkinan adanya es di bawah tanah.

Istilah ini diusulkan oleh P.F.Shvetsov pada tahun 1955. K. termasuk batuan beku, batuan beku, dan batuan dingin. Batuan dingin itu asin atau jenuh air asin dan air asin dengan suhu di bawah 0 ° C (perairan Cryohaline).
Pada saat keberadaannya, zona permafrost dibedakan untuk abadi (dari beberapa tahun hingga ribuan tahun) dan musiman (area pembekuan batu musiman). Zona permafrost abadi dibagi menjadi tanah subaerial, subglasial di bawah gletser, dan bawah laut di bawah perairan laut dan samudera.

Zona permafrost subaerial kira-kira bertepatan di daerah dengan area permafrost, di mana batuan permafrost (permafrost) dikembangkan, menempati 25% dari tanah dan tersebar di hampir 1/2 wilayah. CCP. Ini berjumlah kira-kira. 10-10,7 juta km 2.

Distribusi dari permukaan permafrost, distribusi suhu tahunan rata-rata batuan di dasar lapisan fluktuasi tahunannya mematuhi geocryological. zonalitas dan zonalitas ketinggian. Dekat selatan. batas-batas permafrost memiliki distribusi pulau yang jarang, yang utara adalah pulau, pulau besar-besaran, terputus-putus dan terus menerus. Pada saat yang sama, lapisan es menempati area hingga 10% dengan ketebalan lapisan beku (MMT) hingga 10-15 m; dari 10 hingga 30% (pada MMT hingga 25-30 m); dari 30 hingga 80% (pada MMT hingga 50 m); dari 80 hingga 95% (pada MMT hingga 150 m) dan lebih dari 95% (ketebalan lapisan es hingga 1500 m dan lebih). Dari selatan ke utara (sementara di pegunungan area distribusi berkurang dengan ketinggian), suhu rata-rata batuan beku menurun, kedalaman pembekuan musiman pada tali berkurang, dan sifat proses dan fenomena kriogenik berubah.

Zona permafrost subaerial dibagi menjadi 2 permafrost. zona - propagasi permafrost utara (terus menerus) dan selatan (insuler dan terputus-putus).

Dalam penaburan. geokriologi zona permafrost memiliki ketebalan yang besar (hingga 1500 m), terutama. Umur Pleistosen dan struktur menerus vertikal. Hanya jenis talik hidrogenik dan hidrogeogenik yang dikembangkan di sini, yang keberadaannya disebabkan oleh efek termal dari reservoir, aliran, dan air tanah. Epikriogenik es tinggi (laut, laut es) dan sedimen pembusukan sinkriogenik. genesis c singenetik. es baji (termasuk kompleks es).

Untuk selatan. geokriologi zona adalah karakteristik utama. Permafrost berumur Holosen Atas, yang ketebalannya di dataran meningkat dari 3 menjadi 5 hingga 100 m dan lebih banyak lagi dari selatan ke utara. Semua kategori jimat dikembangkan di dalamnya, dan jimat radiasi-termal menentukan karakter propagasi IMF dari permukaan. B selatan. zona terjadi secara berkala. pemutusan atas. permukaan permafrost dari lapisan pembekuan musiman (pembentukan permafrost yang tidak mencair) dan munculnya lapisan beku tipis dan "overflights" pada tali.

Ha C. Dataran Eropa Timur, Siberia Barat dan, mungkin, di dataran tinggi Siberia Tengah, permafrost Pleistosen peninggalan tersebar luas, terjadi pada kedalaman dari puluhan hingga 200 m dan lebih dan memiliki ketebalan dari puluhan hingga 500 m Permafrost Holosen Atas, ada dua lapisan permafrost. Di pegunungan Yuzh. Siberia, di dataran tinggi Altai, Cp. Asia dan lain-lain Kehadiran permafrost disebabkan oleh zonasi ketinggian. Di Altai, pulau-pulau MMP dimulai dari ketinggian. 2000-3000, di Tien Shan -2000-2500, di Kaukasus - kira-kira. 2500 m Kontinuitas permafrost meningkat dengan ketinggian, cp. suhu turun menjadi -15 ° C dan di bawahnya, dan ketebalannya di beberapa punggung bukit meningkat hingga 2000 m dan lebih banyak lagi. tinggi. lebih dari 5 ribu m permafrost di musim panas hanya dapat mencair untuk waktu yang singkat (siang hari) dari permukaan di lereng selatan. Di bagian vertikal, zona permafrost terdiri dari satu atau beberapa. lapisan batuan beku, beku dan dingin

Dalam kondisi musim dingin yang panjang dengan ketebalan lapisan salju yang relatif kecil, bebatuan kehilangan banyak panas dan membeku hingga kedalaman yang cukup, berubah menjadi massa beku yang padat. Di musim panas, mereka tidak punya waktu untuk mencair sepenuhnya, dan suhu tanah yang negatif bertahan bahkan pada kedalaman yang dangkal selama ratusan dan ribuan tahun. Ini difasilitasi oleh cadangan dingin yang sangat besar yang menumpuk selama musim dingin di daerah dengan suhu tahunan rata-rata negatif. Jadi, di Tengah dan Utara Siberia Timur jumlah suhu negatif untuk periode tutupan salju adalah -3000 ... -6000 ° , dan di musim panas jumlah suhu aktif hanya 300-2000 ° .

Batuan yang telah berada pada suhu di bawah 0 ° C untuk waktu yang lama (dari beberapa tahun hingga ribuan tahun) dan disemen oleh uap air yang membeku di dalamnya disebut permafrost. Kandungan es, mis. kandungan es permafrost bisa sangat berbeda. Ini berkisar dari beberapa persen hingga 90% dari total breed. Di daerah pegunungan biasanya ada sedikit es, tetapi di dataran, es bawah tanah sering menjadi batu utama. Terutama banyak inklusi es terkandung dalam endapan tanah liat dan lempung di wilayah utara ekstrim Siberia Tengah dan Timur Laut (rata-rata dari 40-50% hingga 60-70%), yang berbeda dalam suhu tanah konstan terendah.

Permafrost - fenomena yang tidak biasa alam, yang diperhatikan oleh para penjelajah pada abad ke-17. Itu disebutkan dalam karya-karyanya oleh V.N. Tatishchev ( awal XVIII v.). Studi ilmiah pertama tentang permafrost dilakukan oleh A. Middendorf (pertengahan abad ke-19) selama ekspedisinya ke utara dan timur Siberia. Middendorf adalah orang pertama yang mengukur suhu lapisan permafrost di sejumlah titik, menetapkan ketebalannya di wilayah utara, membuat asumsi tentang asal mula lapisan es dan alasan penyebarannya yang meluas di Siberia.

Pada paruh kedua abad XIX. dan awal abad XX. permafrost dipelajari bersama dengan pekerjaan prospeksi oleh ahli geologi dan insinyur pertambangan. Pada tahun-tahun Soviet, studi khusus yang serius tentang permafrost dilakukan oleh M.I. Sumgin, P.F. Shvetsov, A.I. Popov, I. Ya. Baranov dan banyak ilmuwan lainnya.

Wilayah distribusi permafrost di Rusia menempati sekitar 11 juta km 2, yang merupakan hampir 65% dari wilayah negara itu.

Distribusi lapisan es di atas wilayah Rusia

Perbatasan selatannya membentang di sepanjang bagian tengah Semenanjung Kola, melintasi Dataran Eropa Timur di dekat Lingkaran Arktik, menyimpang ke selatan di sepanjang Ural hingga hampir 60 ° N, dan di sepanjang Ob - ke utara ke mulut Sosva Utara, kemudian berjalan di sepanjang lereng selatan Uvalov Siberia ke Yenisei di daerah Podkamennaya Tunguska. Di sini perbatasan berbelok tajam ke selatan, membentang di sepanjang Yenisei, menyusuri lereng Sayan Barat, Tuva, dan Altai ke perbatasan dengan Kazakhstan.

Di Timur Jauh, batas permafrost membentang dari Amur ke mulut Selemdzha (anak sungai kiri Zeya), lalu di sepanjang kaki pegunungan di tepi kiri Amur ke mulutnya. Tidak ada lapisan es di Sakhalin dan di daerah pesisir di bagian selatan Kamchatka. Bintik-bintik permafrost ditemukan di selatan perbatasan distribusinya di pegunungan Sikhote-Alin dan di pegunungan tinggi Kaukasus.

Dalam wilayah yang luas ini, kondisi untuk pengembangan permafrost tidak sama. Wilayah utara dan timur laut Siberia, pulau-pulau di sektor Asia Kutub Utara dan Pulau Utara Novaya Zemlya ditempati oleh permafrost suhu rendah terus menerus. Perbatasan selatannya melewati bagian utara Yamal, Semenanjung Gydan ke Dudinka di Elisei, kemudian ke mulut Vilyuy, melintasi hulu Indigirka dan Kolyma dan pergi ke pantai laut Bering selatan Anadyr. Di sebelah utara garis ini, suhu lapisan permafrost adalah -6 ... -12 ° C, dan ketebalannya mencapai 300-600 m dan lebih. Di selatan dan barat, lapisan es dengan pulau talik (tanah yang dicairkan) tersebar luas. Suhu lapisan permafrost lebih tinggi di sini (-2 ... -6 ° ), dan ketebalannya berkurang hingga 50-300 m. Di dekat tepi barat daya area permafrost, hanya ada titik (pulau) permafrost yang terisolasi di antara tanah yang dicairkan. Suhu tanah beku mendekati 0 ° C, dan ketebalannya kurang dari 25-50 m Ini adalah permafrost pulau.

Dalam massa beku, cadangan air yang besar terkonsentrasi dalam bentuk es bawah tanah. Beberapa dari mereka terbentuk bersamaan dengan batuan penutup (es syngenetic), yang lain - selama pembekuan air di strata yang terakumulasi sebelumnya (epigenetik).

Ketebalan lapisan es yang besar, temuan mamut yang terpelihara dengan baik di dalamnya menunjukkan bahwa lapisan es tersebut - produk dari akumulasi dingin yang sangat lama di lapisan batuan. Sebagian besar peneliti menganggapnya sebagai peninggalan zaman es. Iklim modern di sebagian besar wilayah distribusi permafrost hanya berkontribusi pada pelestariannya, oleh karena itu pelanggaran sekecil apa pun terhadap keseimbangan alam menyebabkan degradasi. Ini harus diperhitungkan dalam penggunaan ekonomi wilayah di mana lapisan es tersebar luas.

Permafrost tidak hanya mempengaruhi air tanah, rezim dan aliran sungai, penyebaran danau dan rawa, tetapi juga banyak komponen alam lainnya (relief, tanah, vegetasi), serta aktivitas ekonomi orang. Saat mengembangkan mineral, meletakkan jalan, membangun, selama pekerjaan pertanian, perlu untuk mempelajari tanah beku dengan hati-hati dan mencegah degradasinya.

Jenis dan proses permafrost yang disebabkan oleh permafrost di Rusia

Seperti yang telah dicatat, sekitar 65% wilayah Rusia memiliki lapisan es, oleh karena itu, pembangunan struktur dalam kondisi seperti itu merupakan masalah yang mendesak.

Istilah permafrost harus diwakili dalam jangka waktu urutan beberapa ratus tahun atau lebih, dan secara umum, sesuai dengan periode keberadaan permafrost, struktur berikut harus dipertimbangkan:

• Tanah permafrost yang telah ada selama berabad-abad dan ribuan tahun.
  
• Permafrost (mm), ada selama bertahun-tahun, puluhan tahun.
  
• Permafrost musiman, keberadaan jam, hari.
  

Permafrost terus menerus

Jenis permafrost ini ditemukan di ujung utara Rusia. Skema keberadaan lapisan es terus menerus dengan sebutan utama yang diterima disajikan dalam skema:

	Skema keberadaan lapisan es terus menerus dengan sebutan utama yang diterima

Permafrost berlapis (degradasi permafrost terus menerus)

Jenis permafrost ini terjadi di beberapa tempat dan tidak memiliki teori yang jelas tentang asal usulnya. Salah satu teori mengasumsikan bahwa tipe ini

terjadi sebagai akibat dari degradasi permafrost terus menerus.

Ada kemungkinan bahwa retakan tektonik telah muncul, di mana air (panas) lewat, dan mencairkan lapisan tanah dengan konduktivitas termal yang lebih tinggi.

Sangat menarik untuk dicatat bahwa untuk waktu yang lama, para peneliti telah mengajukan pertanyaan tentang ketebalan lapisan permafrost. Jadi pada tahun 1827 di Yakutsk, pedagang Rusia Fyodor Shergin (seorang karyawan Perusahaan Rusia-Amerika) memutuskan untuk menggali tanah beku untuk sumur dan mendapatkan air. Dia kemudian membuat taruhan. Setelah berkembang sekitar 100 m, tanah beku tidak dilewati. Akibatnya, Fedor Shergin praktis bangkrut. Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia menjadi tertarik dengan hal ini dan mengalokasikan uang untuk melanjutkan pekerjaan - uang ini cukup untuk terowongan sekitar 15 m. Jadi, sumur dengan kedalaman H = 116,4 m digali dalam 16 tahun. Sumur ini disebut "tambang Sherginskaya" dan masih terletak hampir di pusat Yakutsk. Selanjutnya, tambang ini dijadikan sebagai objek penelitian. Perhitungan termal digunakan untuk menentukan ketebalan lapisan permafrost di tempat ini, yaitu sekitar 500 m.

Permafrost pulau

Jenis permafrost dengan dimensi dalam rencana dari puluhan hingga beberapa ratus meter dan kedalaman hingga 10 meter atau lebih ditemukan di wilayah Siberia (bagian utara Wilayah Krasnoyarsk, Irkutsk, wilayah Chita).

	Skema keberadaan permafrost pulau dengan latar belakang tanah yang dicairkan

Seringkali sulit untuk secara akurat menentukan lokasi lapisan es seperti itu dengan survei geologis. Tidak memperhitungkan (tidak posisi tertentu) dari lapisan es ini dapat menyebabkan kesulitan yang signifikan dalam pembangunan struktur di daerah ini. Perlu dilakukan eksplorasi geologi yang lebih akurat (detail).

Permafrost lensa

Sifat berbahaya dari lapisan es jenis ini, yang terjadi di wilayah selatan Siberia, ditunjukkan dengan jelas dalam Skema 4. Dimensi lapisan es seperti itu dalam rencana dapat mencapai puluhan meter, dan ketebalannya tidak melebihi beberapa meter. Lensa seperti itu dengan latar belakang tanah yang dicairkan berbahaya karena sangat sulit untuk diidentifikasi. Jika, selama konstruksi bangunan, lensa tidak ditentukan, dan bangunan setidaknya menutupi sebagian lensa, maka selama operasi fluks panas dari bangunan akan menyebabkan degradasi (pencairan) lensa, yang akan memicu curah hujan tidak merata yang tidak dapat diprediksi. .

Jika Anda mengikuti perubahan lapisan es di Siberia dari Utara ke Selatan, Anda dapat secara konsisten memenuhi semua jenis lapisan es yang terdaftar. Namun, permafrost lensa juga dapat terbentuk "secara artifisial" di area yang terbentuk, asalkan perpindahan panas antara permukaan tanah dan atmosfer terganggu.

Jadi, misalnya, di kota Irkutsk pada tahun 1925, kasus pembentukan lensa tanah beku dicatat. Pembangunan gedung di sini dimulai pada tahun 1917 dan kemudian dihentikan selama 8 tahun. Akibatnya, lensa tanah beku yang terbentuk di bawah bangunan, yang, setelah bangunan mulai digunakan, mulai mencair, yang menyebabkan curah hujan yang tidak merata dan situasi darurat di dalam gedung. Fenomena serupa ditemukan di Bratsk dan Shelekhov (Oblast Irkutsk).

Penting untuk mempresentasikan hasil percobaan, yang dipentaskan di Bratsk (Roshchin V.V.) (lihat Skema 5). Kanopi berukuran 11 m kali 24 m dibangun di atas permukaan tanah (struktur seperti itu, karena ketidakmungkinan mendapatkan sinar matahari di tanah, mengganggu pertukaran panas alami di pangkalan).

Skema situs penelitian untuk mempelajari kondisi pembentukan lensa buatan di tanah beku

Sumur penelitian dibor melintasi kanopi dari utara ke selatan untuk menentukan kedalaman pembekuan (thawing) tanah. Pengamatan telah menunjukkan perkembangan proses berikut:

• Setelah 1 tahun keberadaan kanopi, pencairan tanah berakhir pada akhir September.
  
• Setelah 2 tahun keberadaan kanopi, pencairan tanah berakhir pada akhir November.
  
• Setelah 3 tahun keberadaan kanopi, tanah tidak mencair, karena lensa tanah beku terbentuk di bawah kanopi.
  

Dengan demikian, studi ini telah dengan jelas menunjukkan betapa sensitifnya lingkungan alam terhadap pengaruh eksternal.

Jika kita mengebor sumur di tanah beku, maka kita akan melihat gambar berikut (lihat diagram 6) perubahan suhu tanah di atas kedalaman (z)

Skema perubahan musiman pada suhu tanah aktif dan permafrost di sepanjang kedalaman pangkalan dalam periode waktu yang berbeda

Selama periode musim panas, lapisan suprapermafrost tanah (lapisan aktif) akan memiliki suhu positif, mis. akan dalam keadaan cair. Dengan dimulainya periode musim dingin, ketika suhu udara dan permukaan tanah turun ke nilai negatif, lapisan suprapermafrost tanah akan mulai membeku.

Perubahan tahunan dalam amplitudo suhu lapisan ini di sepanjang kedalaman alas akan mencapai nilai H 0, di bawahnya tanah akan praktis pada suhu negatif konstan -4 ° C (permafrost).

Dengan aksi siklus negatif dan suhu positif di lapangan, dalam tiga tahap terakhir dimungkinkan:

1. Pembekuan.
2. Keadaan beku.
3. Pencairan.
   

Pencairan tahunan dan pembekuan lapisan tanah aktif

Pembekuan lapisan aktif pada periode musim dingin mungkin tidak terjadi di seluruh kedalaman, dalam hal ini mereka berbicara tentang permafrost yang tidak mencair, karena akan ada lapisan tanah yang dicairkan antara lapisan aktif dan permafrost.

Diagram lapisan tanah aktif yang tidak mengering dan kemungkinan peletakan komunikasi teknik dalam kondisi ini

Kehadiran interlayer tanah yang dicairkan dengan lapisan aktif yang tidak menyatu adalah penting dari sudut pandang kemungkinan peletakan utilitas di lapisan ini. Jaringan rekayasa yang diletakkan di lapisan tanah yang dicairkan tidak akan mengalami deformasi yang terkait dengan pembekuan dan pencairan dan karenanya menguntungkan secara ekonomi.

Dalam proses pembekuan dan pencairan, dapat terjadi deformasi tanah, yang mencapai 20 ... 30% atau lebih. Air beku meningkat hanya 9%, namun, dalam kondisi alami, fenomena ini dijelaskan oleh migrasi kelembaban (pergerakan air tanah dari lapisan yang mencair di bawahnya ke bagian depan yang membeku), yang sebagian besar dimanifestasikan dalam tanah liat. Fenomena ini menyebabkan tanah membeku.

Naiknya tanah selama pembekuan

Perlu dicatat bahwa ini adalah masalah yang sangat penting, dengan resolusi yang sangat sering ditemui pembangun tidak hanya di area tanah permafrost, tetapi juga di area dengan pembekuan musiman yang dalam. Oleh karena itu, ini harus dibahas secara terpisah.

Harus disebutkan bahwa untuk pertama kalinya pembangun bertemu dengan masalah ini selama pembangunan kereta api di utara Rusia (Siberia). Dengan penggabungan lapisan aktif, pembengkakan tanah lempung, karena perpindahan uap air dari lapisan bawah yang masih dicairkan ke bagian depan yang membeku, menyebabkan dehidrasi lapisan di bawahnya.

Diagram penggabungan lapisan aktif dan perkembangan fenomena gerakan tanah di dalamnya

Jika kita menyatakan: h adalah tuberous. - jumlah tanah yang naik-turun; H pr Adalah ketebalan lapisan aktif beku (DS), maka zona naik-turun aktif (H bertindak) (lihat diagram dalam diagram) akan numerik: H bertindak 2/3 N pr.

Fenomena ini sangat penting, karena memungkinkan Anda untuk menempatkan jaringan teknik di lapisan dehidrasi - tidak naik (lebih rendah 1/3 N dll.), tanpa takut akan deformasi.

Sedimen selama pencairan lapisan tanah aktif

Saat membeku, tanah membeku dengan permukaan fondasi, dan kemudian, ketika naik, merusaknya. Hal ini sering menyebabkan perpindahan pondasi. Selanjutnya, selama pencairan, tanah kehilangan sifat kekuatannya, kompresibilitas meningkat secara signifikan (terjadi penurunan). Dimungkinkan juga untuk tanah seperti itu untuk keluar dari bawah dasar pondasi (kehilangan stabilitas - kegagalan untuk memenuhi kondisi keadaan pembatas pertama).

Pembentukan es

Di Utara, orang sering bisa melihat gambar seperti itu ketika es tiba-tiba muncul di bawah rumah-rumah yang dieksploitasi.

Skema pembentukan es yang paling mungkin dengan penggabungan lapisan aktif dan tingkat tinggi air tanah

Ini dijelaskan oleh fakta bahwa kedalaman pembekuan di bawah rumah dengan penggabungan lapisan aktif (DS) jauh lebih sedikit (efek termal bangunan) daripada di permukaan terbuka. Ini mengarah pada pembentukan air bertekanan (dengan U.G.V. tinggi dan lapisan aktif penggabungan), yang dapat menerobos dan, mengalir keluar melalui jendela dan pintu, membeku di permukaan, membentuk es.

Es yang terbentuk selama periode pembekuan lapisan aktif sangat berbahaya bagi jalan.

Ketika lapisan aktif membeku (menggabungkan permafrost), tanah, pertama-tama, membeku di bawah jalan (pengaruh parit). Sisa dari lapisan aktif akan berada dalam tahap pembekuan. Akibatnya, terjadi pergerakan air bertekanan di sepanjang lereng dan memungkinkan mereka untuk menembus ke permukaan dengan pembentukan es.

Penggunaan tindakan khusus yang paling efektif, mis. kreasi buatan kondisi kondusif untuk pembekuan lebih cepat dari tanah di tempat yang kita butuhkan. Pembersihan permukaan dari salju, penghapusan lapisan vegetasi, dll digunakan. Akibatnya, di bawah area yang dibersihkan terjadi pembekuan cepat dan penggabungan lapisan aktif dengan permafrost. Tindakan ini menghentikan pergerakan air bertekanan menuju jalan dan jika es terbentuk, maka di tempat ini tidak berdampak negatif pada jalan yang dioperasikan.

Arus lereng. Fenomena solifluksi

Fenomena solifluction atau jalannya suatu lereng sebagai akibat dari proses pembekuan dan pencairan.

solifluksi(Latin solum - tanah dan fluctio - aliran keluar) - limpasan tanah, jenuh dengan air, di atas permukaan beku dari dasar lereng yang disemen es. Solifluksi diamati di berbagai daerah alami... Fenomena ini tersebar luas di zona dengan lapisan es atau tanah beku yang dalam dan jangka panjang (tundra, hutan-tundra, Siberia Tengah dan Timur, Kanada, dataran tinggi). Tanah penutup tanah halus jenuh dengan uap air dari salju atau hujan yang mencair, menjadi lebih berat, menjadi viskoplastik dan mulai bergerak bahkan pada kemiringan 2-3 ° di sepanjang permukaan licin lapisan bawah beku yang belum mencair, dipercepat sebagai lereng meningkat dari beberapa sentimeter menjadi satu meter per tahun. Pada saat yang sama, banjir bergigi, punggungan rendah dan teras solifluksi utuh muncul di lereng, bahkan di lereng dengan tegakan (terutama larch), membentuk hutan mabuk.

Ada dua jenis tanah longsor kriogenik:

1. tanah longsor geser kriogenik - perpindahan batuan yang dicairkan dari lapisan yang dicairkan secara musiman (STL) di sepanjang antarmuka yang dicairkan beku;

2. Tanah longsor kriogenik arus (solifluksi cepat) - proses pencairan batuan dari lapisan yang dicairkan secara musiman (STL) dan aliran kental / viskoplastiknya di atas permukaan permafrost (permafrost).

Jika kita mengambil titik A di permukaan lereng lapisan aktif, maka selama pembekuan akibat naik-turun, ia akan pindah ke titik B. Kemudian, selama pencairan di bawah aksi gaya gravitasi, titik B akan turun dan akan di posisi titik C. Dengan demikian, sebagai akibat dari perubahan suhu musiman, titik A pada akhirnya akan pindah ke titik C, yaitu. kemungkinan geser lereng secara bertahap.

Bahkan kemiringan yang sama dapat memiliki luas permukaan dengan kemiringan yang berbeda. Dalam hal ini, bagian lereng yang lebih curam akan memiliki kecepatan mulur yang lebih tinggi (V 1) dibandingkan dengan kecepatan (V 2) pada bagian yang lebih datar. Akibatnya, di daerah dengan laju aliran lereng yang lebih rendah, partikel tanah akan menumpuk secara bertahap, hingga berhenti total (daerah horizontal dengan V 2 = 0).

Formasi permafrost-morfologis: a - teras dataran tinggi; b - curum; v - sungai batu; d - teras solifluction (menetes); d - poros solifluksi; e - bentuk seluler dari tanah struktural; g - poligon es pecah-pecah; h - tanah poligonal	Diagram perkembangan proses aliran lereng yang tidak merata pada lapisan tanah aktif

Dengan demikian, semacam "gelombang relief lereng" terbentuk, naik, sedangkan lapisan soliflucation mengalir ke bawah.

Lereng curam dataran tinggi Kvarkush (distrik Krasnovishersky di Wilayah Perm) dan pergantian musim yang membeku-mencair memicu pembentukan talus batu (curums) dan aliran tanah datar (solifluksi)	Singkapan es bawah tanah fosil di pantai Arktik Yakutia

Perubahan suhu di lapisan atas tanah permafrost

Di bawah kedalaman H 0 - amplitudo suhu nol, tanah permafrost akan berada pada suhu negatif konstan -4 ° C. Suhu konstan seperti itu dipastikan secara praktis pada kedalaman 15 m (kedalaman amplitudo nol).

Tanah beku sebenarnya adalah benda padat. Kekuatan (R) tanah beku hampir secara linier tergantung pada suhunya R = f (t ° C). Ketika suhu lapisan atas berubah, kekuatannya juga akan berubah, semakin tinggi suhunya, semakin rendah kekuatannya.

Penurunan tanah selama pencairan lapisan tanah permafrost

Fenomena ini menjadi semacam momok bagi para pembangun. Ketika tanah permafrost mencair, karakteristik kekuatan tanah turun tajam, fenomena ini harus diperhitungkan ketika membangun bangunan di tempat-tempat seperti itu.

Di salah satu desa ekspedisi utara fenomena berikut diperhatikan. Mereka meletakkan jalan, tetapi begitu kendaraan segala medan melewati satu tempat beberapa kali, jurang terbentuk di tempat ini. Kendaraan segala medan, dalam gerakannya dengan ulat, merobek lapisan permukaan lumut. Tanahnya gundul dan mulai mencair di bawah pengaruh sinar matahari. Lumut memainkan peran isolasi termal, dan karena ada es di lapisan tanah beku, selama pencairan, penurunan yang diperlukan ini - perkembangan deformasi seperti longsoran (lihat grafik e = e (s)) di bawah beratnya sendiri (pembentukan sebuah jurang).

Diagram perkembangan proses penurunan dasar pencairan dengan ketergantungan kompresi yang khas

Di laboratorium studi permafrost di stasiun penelitian ilmiah Igarskaya, eksperimen aneh semacam itu dilakukan (Dalmatov BN). Ruang laboratorium dibuat langsung di tanah beku. Cahaya dari satu laboratorium menembus ketebalan dua meter ke laboratorium lain, menciptakan beberapa penerangan pada saat yang bersamaan. Cahaya menembus lapisan es, inklusi individu setebal 20 cm.

Tidak ada keraguan bahwa ketika mencair, tanah seperti itu akan memiliki sifat penurunan. Saat merancang bangunan di tanah seperti itu, perlu menggunakan "Pedoman untuk menghitung penurunan tanah yang dicairkan dan dicairkan pada waktunya" (1967-1976, Lembaga Penelitian Basis dan Pondasi).

Pembentukan retakan beku di lapisan tanah aktif dan permafrost

Ketika permukaan tanah terbuka dari salju yang membeku (penurunan suhu yang tajam), penurunan volumetriknya terjadi, sering kali menyertai pembentukan retakan berbentuk baji (retak). Kedalaman retakan ini - retakan mencapai beberapa meter, dan lebar bukaannya 10 ... 15 cm. Retakan beku tidak hanya melintasi lapisan aktif, tetapi juga menembus lapisan es. Seiring waktu, air menembus retakan, yang kemudian berubah menjadi es, dan ini berkontribusi pada pertumbuhan lebih lanjut dari retakan beku yang terbentuk.

Retakan es seperti itu menyebabkan perubahan kedalaman penetrasi es. Mereka dapat menyebabkan kerusakan pada dasar jalan, bangunan, jaringan teknik.

Permafrost dan iklim modern

Pada akhir abad ke-20, masalah perubahan iklim menuju pemanasan global menjadi salah satu isu sentral yang menjadi perhatian masyarakat dunia. Kebanyakan ahli iklim mengaitkan peningkatan suhu udara dengan emisi industri karbon dioksida, metana, dan gas lain yang terus meningkat yang menyebabkan efek rumah kaca. Hingga baru-baru ini, hanya beberapa tahun yang lalu, sejumlah ahli iklim besar memperkirakan peningkatan suhu udara di Utara pada awal abad XXI sebesar 10-15 derajat Celcius. Ahli Ufologi A.K. Priima bahkan meramalkan bahwa dengan pemanasan iklim yang begitu tajam, sepertiga umat manusia bisa mati karena kekeringan dan bencana.

Analisis data meteorologi sejumlah negara di belahan bumi utara (Rusia, Kanada, AS-Alaska, China) menegaskan bahwa dalam 25-30 tahun terakhir iklim memang memanas, meski lebih moderat. Peningkatan suhu udara selama periode ini di sebagian besar wilayah Rusia adalah 1-1,2 derajat Celcius. Menurut American Geophysical Union, antara tahun 1991 dan 1997, suhu udara global naik 0,62 derajat Celcius. Dalam 3-4 tahun terakhir, setiap orang Rusia di zona tengah negara kita dapat merasakan pemanasan iklim: di sini panas dan kering musim panas dan musim dingin yang ringan mengikuti satu sama lain.

Pemanasan iklim, pada gilirannya, menyebabkan pencairan lapisan es dan pelepasan gas (terutama metana) yang terkubur di lapisan es, dan tambahan masuknya mereka ke atmosfer. Bukan kebetulan bahwa berita utama peringatan telah muncul di laporan surat kabar dalam beberapa tahun terakhir: "Bom Metana di Permafrost." Sejumlah penelitian tentang masalah pemanasan global telah dan sedang dilakukan dalam kerangka rencana tematik lembaga, negara bagian dan program internasional.

Pentingnya ekonomi dari daerah permafrost, atau zona permafrost, seperti yang disebut oleh para ilmuwan permafrost, sulit untuk ditaksir terlalu tinggi. Ini adalah bagian belakang strategis ekonomi Rusia, basis bahan bakar dan energi serta toko mata uangnya. Tepi utara negara itu sangat jarang penduduknya. Di hamparan luas gurun dingin Arktik, tundra, hutan-tundra, taiga, dan stepa gunung, di dataran, dataran tinggi, dan pegunungan, ada kurang dari satu orang per kilometer persegi. Di Distrik Nasional Yamalo-Nenets, angka ini adalah 0,6 orang. per persegi km, di Koryakia dan Chukotka - 0,1-0,2, dan di Evenkia dan Taimyr dan sama sekali 0,03-0,06.

Namun demikian, kita tidak boleh lupa bahwa lebih dari 30% dari cadangan yang dieksplorasi dari semua minyak di negara itu, sekitar 60% dari gas alam, deposit yang tak terhitung banyaknya terkonsentrasi di zona permafrost Rusia. batu bara dan gambut, sebagian besar sumber daya tenaga air, cadangan logam non-ferrous, emas dan berlian, cadangan kayu dan air tawar yang sangat besar. Sebagian besar sumber daya alam ini sudah terlibat dalam sirkulasi ekonomi. Infrastruktur yang mahal dan rentan telah dibuat: fasilitas produksi minyak dan gas, saluran pipa minyak dan gas utama sepanjang ribuan kilometer, tambang dan penggalian, pembangkit listrik tenaga air, kota dan kota telah didirikan, jalan dan kereta api, lapangan terbang dan pelabuhan telah dibangun . Magadan, Anadyr, Yakutsk, Mirny, Norilsk, Igarka, Nadym, Vorkuta terletak di permafrost, bahkan di dalam perbatasan Chita ada pulau-pulau permafrost. Saat ini, metode untuk memprediksi konsekuensi dari konstruksi bangunan dan struktur pada lapisan es sedang dikembangkan dengan baik. Namun, bukan hanya aktivitas manusia yang mengubah kondisi permafrost. Pada skala yang jauh lebih besar, perubahan iklim yang tidak terduga mempengaruhi lapisan beku.

Pencairan progresif batuan beku dapat memiliki konsekuensi bencana. Faktanya adalah bahwa cakrawala atas batuan permafrost dengan ketebalan 2-5 hingga 30-50 m dan lebih banyak mengandung es dalam bentuk lensa dan urat kecil, serta endapan besar dalam bentuk kisi berbentuk baji ( poligonal dalam rencana) atau endapan stratal dengan ketebalan hingga 30 40 m Di beberapa bagian dataran utara, es menyumbang hingga 90% dari volume batuan beku.

Vena es besar di permafrost. Punggungan Kular, Yakutia Utara

Pencairan batuan jenuh es akan disertai dengan penurunan permukaan bumi dan perkembangan proses geologis permafrost (kriogenik) yang berbahaya: termokarst, erosi termal, solifluksi, dll. Seluruh wilayah dengan elevasi permukaan absolut yang rendah akan dibanjiri oleh laut. Akan ada ancaman penghancuran bangunan dan struktur teknik yang didirikan dengan pelestarian fondasi beku. Konsekuensi dari pemanasan iklim seperti itu akan menghancurkan perekonomian.

Ilmuwan permafrost dapat menilai secara kuantitatif perubahan yang akan datang pada permafrost untuk jangka waktu tertentu dan mencegah banyak konsekuensi berbahayanya, meminimalkan biaya untuk menstabilkan lingkungan permafrost, tetapi hanya jika parameter iklim awal diketahui dengan andal. Tangkapannya adalah bahwa prakiraan iklim jauh dari sempurna, karena sifat kompleks dari perubahan cuaca dan iklim. Iklim terus mengalami perubahan alam. Pada tahun 1625 Sir Francis Bacon menarik perhatian pada fakta bahwa selain perubahan harian dan musiman dalam elemen meteorologi, ada juga banyak siklus jangka panjang dari perubahan mereka.

Pada tahun 1957, J.C. Charlesworth telah menghitung sekitar 150 siklus fluktuasi iklim dengan durasi yang bervariasi. A.S. Monin dan Yu.A. Shishkov membedakan siklus miliaran tahun, siklus yang berlangsung ratusan dan puluhan juta tahun dan fluktuasi yang lebih kecil (dalam pemahaman historis-geologis) dengan periode dari puluhan ribu hingga puluhan tahun. Fluktuasi periode pendek elemen meteorologi sudah diketahui: 9-14 tahun, 5-6 tahun, dll. Semua siklus periode yang berbeda dari perubahan iklim dan cuaca ditumpangkan satu sama lain dan menciptakan rangkaian perubahan integral yang kompleks dalam elemen meteorologi. Dalam dua sampai tiga dekade terakhir, perubahan arah yang terkait dengan teknogenesis mulai lebih dan lebih terasa ditumpangkan pada siklus iklim alami.

Sayangnya, keandalan dan keakuratan prakiraan meteorologi jangka panjang masih menyisakan banyak hal yang diinginkan. Akibatnya, hasil prakiraan iklim saling bertentangan, yang pada gilirannya menyebabkan ambiguitas prakiraan permafrost. Ada skenario yang berbeda dari pemanasan iklim yang signifikan di wilayah permafrost di abad ke-21 (M.I.Budyko, O.A. Anisimov, M.K. Gavrilova, F.E. Nelson) dan pemanasan sedang (E.P. Borisenkov, A.V. Pavlov), bahkan ada skenario pendinginan (NA Shpolyanskaya) . Skenario pemanasan iklim yang signifikan berlaku untuk wilayah permafrost hanya dengan mempertimbangkan sifatnya yang paling umum. Menurut MK Gavrilova, pada pertengahan abad mendatang, suhu udara tahunan rata-rata di Siberia dan Timur Jauh akan meningkat 4-10 derajat Celcius, akibatnya lapisan es akan mencair dan, seiring waktu, akan tetap ada. hanya di pegunungan tinggi dan di dataran utara Siberia Timur dan Timur Jauh. O. A. Anisimov dan F. E. Nelson percaya bahwa peningkatan suhu udara global sebesar 2 derajat Celcius akan menyebabkan pencairan lengkap batuan beku di 15-20% zona permafrost. Data meteorologi selama 10-15 tahun terakhir menunjukkan bahwa skenario ekstrem perubahan iklim tidak dibenarkan, pemanasan sedang berlangsung, tetapi pada kecepatan yang lebih sederhana.

Saat mendukung skenario pemanasan iklim sedang, selain data stasiun meteorologi, hasil pengamatan di stasiun geokriologis (permafrost) juga digunakan, di mana, bersamaan dengan pengukuran meteorologi, rezim termal tanah, pembekuan musiman - pencairan dan proses permafrost dipelajari (AV Pavlov). Kombinasi ini meningkatkan keandalan prakiraan iklim permafrost. Mari kita membahas masalah ini secara lebih rinci.

Sampai saat ini, jaringan stasiun meteorologi di utara Rusia cukup luas; durasi pengukuran meteorologi di negara kita mencapai 180 tahun. Selain itu, pada awal tahun 1990, ada sekitar 25 stasiun permafrost - titik referensi untuk memantau zona permafrost.

Saat mempelajari fluktuasi jangka panjang dari iklim modern, perlu untuk membuat rata-rata data meteorologi untuk beberapa tahun yang berdekatan untuk mengecualikan variasi acak. Periode rata-rata yang paling sering dipilih adalah 10 tahun.

Dua periode dapat dibedakan dengan peningkatan suhu udara yang nyata di Utara: terlambat XIX abad ke 1940-an abad XX (periode ini disebut "pemanasan Arktik") dan dari pertengahan-akhir 1960-an hingga sekarang. Pemanasan (modern) terakhir belum mencapai ukuran "pemanasan Arktik". Selain itu, pada awal 1990-an, pendinginan yang nyata diamati di sejumlah stasiun meteorologi Arktik. Namun, tahun-tahun berikutnya ternyata cukup hangat, yang menjadi alasan berlanjutnya tren umum pemanasan iklim saat ini.

Penyimpangan rata-rata pergerakan 10 tahun rata-rata tahunan (1), rata-rata musim panas (2) dan rata-rata musim dingin (3) suhu udara dari norma di Salehard (utara Siberia Barat)

Tingkat kenaikan suhu udara tahunan rata-rata selama 25-30 tahun terakhir adalah 0,02-0,03 derajat Celcius per tahun di Eropa Utara, 0,03-0,07 - di utara Siberia Barat dan 0,01-0,08 derajat Celcius setahun - dalam Yakutia. Kenaikan suhu udara sendiri selama periode ini bervariasi dari 0,4 hingga 1,8 derajat Celcius. Pemanasan iklim terutama disebabkan oleh peningkatan suhu udara musim dingin.

Jika tren menuju pemanasan iklim berlanjut pada paruh pertama abad ke-21, suhu udara tahunan rata-rata dapat diperkirakan meningkat sebesar 0,9-1,5 derajat Celcius pada tahun 2020 dan 2,5-3 derajat Celcius pada tahun 2050. Pengendapan pada tahun yang sama mereka akan meningkat masing-masing sebesar 5 dan 10-15%.

Analisis data pemantauan dan studi panas bumi menunjukkan degradasi luas cakrawala atas zona permafrost (peningkatan suhu permafrost, penurunan area mereka, peningkatan kedalaman pencairan musiman) selama 15-25 tahun terakhir.

Sebagai contoh ilustratif dari perubahan termal yang sedang berlangsung di zona permafrost, kami menggunakan data pengamatan stasiun Marre-Sale (Western Yamal), yang terletak di lokasi stasiun meteorologi dengan nama yang sama. Di sini, hampir di semua lokasi percobaan, peningkatan suhu batuan beku pada kedalaman 10 m tercatat pada 1979-1998.

Ini bervariasi dari 0,1 hingga 1 derajat Celcius. Hanya di jalur limpasan air permukaan (situs 34) perubahan jangka panjang pada suhu batuan praktis tidak diamati.

Berdasarkan hasil studi panas bumi, ditemukan bahwa pemanasan modern batuan mencapai kedalaman puluhan meter. Pemeriksaan bahan pengamatan dari stasiun yang sama Marre-Sale menunjukkan bahwa, meskipun variasi antartahunan yang besar dalam kedalaman pencairan musiman, secara keseluruhan, ada kecenderungan lemah terhadap peningkatannya pada tahun 1978-1998. Kedalaman pencairan musiman yang diprediksi untuk tahun 2020 akan meningkat di Utara hanya 15-20 cm di pasir, dan bahkan lebih sedikit di lempung berpasir, lempung dan gambut. Proyeksi kenaikan suhu permukaan batuan secara regional tidak akan melebihi 1,4 derajat Celcius untuk tahun 2020 (2025) dan 2,3 derajat Celcius untuk tahun 2050.

Kemungkinan perubahan lapisan es di Rusia selama pemanasan iklim pada tahun 2020 dan 2050

Gambar tersebut menunjukkan evolusi lapisan es di Rusia jika perkiraan perkiraan pemanasan iklim di Utara pada abad ke-21 di atas dapat dibenarkan. 4 zona telah diidentifikasi, berbeda dalam berbagai derajat dan waktu yang tidak sama dari awal pencairan lapisan es yang meluas dari atas.

Untuk awal pencairan batuan beku yang dalam, momen diambil ketika lapisan tanah yang dicairkan selama musim panas tidak sepenuhnya membeku di musim dingin dan atap lapisan es mulai berkurang secara progresif. Interval waktu di mana lapisan es akan mencair sepenuhnya tidak hanya bergantung pada pemanasan iklim, tetapi juga pada komposisi dan kandungan es batuan, suhu dan ketebalannya, dan pada aliran panas dari bawah (dari bagian dalam bumi).

Pencairan dapat berlangsung selama bertahun-tahun, puluhan tahun, ratusan dan ribuan tahun.

Saat menyusun peta skema (lihat Gambar 3), diperhitungkan bahwa permafrost akan bereaksi secara berbeda terhadap perubahan iklim global yang sama dalam kondisi lanskap yang berbeda. Kontribusi terbesar terhadap keragaman respons permafrost terhadap pengaruh atmosfer dibuat oleh relief permukaan bumi. Peta menunjukkan tiga kategori relief: dataran, dataran tinggi, dan pegunungan.

Zona pertama dari selatan adalah wilayah di mana lapisan es pada tahun 2020 akan mencair dari atas di mana pun ia berkembang. Zona ini hanya akan terbentuk di Dataran Rendah Siberia Barat, di batas selatan zona permafrost modern. Sekarang ada pulau langka - lensa batuan permafrost dengan suhu di atas -0,5 derajat Celcius, terbatas pada lahan gambut. Setelah pencairannya, batas selatan zona permafrost akan mundur ke utara sejauh 300 km atau lebih, pencairan rawa gambut yang membengkak dengan es akan disertai dengan penurunan permukaan yang intens, tetapi ini tidak akan membawa perubahan serius pada alam. lingkungan dan aktivitas manusia: rawa gambut permafrost jarang terjadi dan praktis tidak terlibat dalam kegiatan ekonomi. ...

Zona kedua adalah wilayah di mana lapisan es akan mencair di mana-mana pada tahun 2050. Pada saat ini, di utara bagian Eropa Rusia, zona permafrost akan mundur ke arah utara atau timur laut sejauh 50-100 km, di Siberia Barat - 100-250 km, di selatan Dataran Tinggi Siberia Tengah - sejauh 600 km. Di pegunungan, perubahan di zona permafrost akan minimal: pulau-pulau permafrost akan mencair di mana-mana hanya di Yenisei Ridge dan di sebagian kecil pegunungan Siberia Selatan dan Transbaikalia tenggara. Seperti di zona sebelumnya, konsekuensi dari pencairan batu beku tidak akan signifikan: pulau-pulau dan kumpulan kecil batu beku di saluran yang paling tidak nyaman bagi manusia - rawa gambut, di daerah taiga yang sangat berlumut, di dasar sempit yang teduh , lembah yang dalam, di lereng paparan utara - akan hilang. Suhu modern batuan ini tidak lebih rendah dari -1 derajat Celcius.

Zona ketiga menyatukan wilayah di mana pada tahun 2050 pencairan lapisan es yang dalam tidak akan dimulai di mana-mana. Suhu permafrost saat ini di sini bervariasi terutama dalam kisaran -1 hingga -5 derajat Celcius. Hanya batuan es rendah dengan suhu tidak lebih rendah dari -1 ... -1,5 derajat Celcius yang akan mencair. Ini terutama pasir dan batu. Lebar zona pencairan sebagian permafrost di utara bagian Eropa Rusia akan mencapai 30-100 km, di utara Siberia Barat - 40-200 km, di Siberia Timur - 240-820 km.

Zona ini juga mencakup bagian dari pegunungan rendah Siberia Selatan, Transbaikalia, selatan Timur Jauh dan Kamchatka hingga 60-62 derajat lintang utara.

Zona keempat, zona permafrost yang relatif stabil, termasuk bagian utara zona permafrost dengan suhu rendah batu - dari -3 hingga -16 derajat Celcius. Kekuatan mereka diukur dalam ratusan meter. Dengan skala pemanasan iklim yang diprediksi, pencairan dalam batuan beku di daerah ini tidak termasuk. Hanya area talik yang akan sedikit bertambah.

Jadi, berdasarkan data di atas, orang dapat menarik kesimpulan tentang perubahan zona permafrost Rusia pada pertengahan abad XXI. Dalam 50 tahun, suhu permukaan tanah akan meningkat 0,9-2,3 C 0, dan kedalaman pencairan musiman akan meningkat 15-33%. Akibatnya, batas selatan zona permafrost di dataran dan dataran tinggi akan mundur ke utara dan timur laut sejauh 50-600 km. Jika kita menambahkan zona pencairan sebagian ke zona pencairan permafrost sepenuhnya, maka secara umum, zona degradasi permafrost akan terbentuk, yang lebarnya di utara bagian Eropa Rusia akan mencapai 50-200 km, di Siberia Barat - 800 km dan di Siberia Timur - 1.500 km. Pulau-pulau dan lapisan permafrost di pegunungan Transbaikalia, selatan Timur Jauh dan Kamchatka akan sangat berkurang, tetapi mereka tidak akan sepenuhnya hilang.

Konsekuensi negatif dari pemanasan iklim akan diamati di seluruh zona permafrost: peningkatan degradasi lapisan beku baik secara vertikal maupun horizontal; gangguan fungsi sistem alami dan teknis, yang desainnya tidak memperhitungkan kemungkinan pemanasan global iklim dan degradasi lapisan es. Di daerah di mana permafrost relatif stabil (zona ketiga dan keempat pada Gambar 3), karena kandungan es yang tinggi di cakrawala atas batuan beku, bahkan sedikit peningkatan kedalaman pencairan musiman akan menyebabkan aktivasi proses permafrost yang merusak seperti termokarst, erosi termal dan solifluksi. Proses penghancuran tepian pantai laut Arktik akan meningkat. Perekonomian Utara akan membutuhkan biaya tambahan untuk memastikan keamanan fondasi bangunan dan struktur teknik yang membeku.

Pemanasan iklim dan zona permafrost yang diperkirakan pada pertengahan abad XXI sebanding dengan pemanasan selama iklim optimum Holosen 4600-8000 tahun yang lalu, ketika batas selatan zona permafrost mundur ke utara dan mengambil posisi dekat dengan posisi prediksinya pada tahun 2050. Di wilayah di mana permafrost bertahan , kedalaman pencairan musiman meningkat. Analisis struktur cakrawala permafrost atas memungkinkan kita untuk menetapkan kedalaman pencairan musiman saat ini. Di wilayah Arktik dan alpine, ternyata 20-40% lebih tinggi dari kedalaman saat ini, yaitu sebanding dengan nilai prediksi peningkatan ketebalan lapisan musiman yang dicairkan pada tahun 2050. Kebetulan ini sekali lagi menegaskan realitas skenario yang diusulkan tentang pemanasan iklim dan lapisan es.

Pola regional rekayasa dan kondisi geologi dan zonasi Platform Siberia

Formasi dan fitur geologi dan struktural. Zonasi rekayasa-geologi platform Siberia diperlukan untuk menetapkan pola variabilitas spasial kondisi rekayasa-geologis di wilayahnya. Tugas ini dapat diselesaikan dengan sukses dengan kepatuhan yang ketat pada prinsip-prinsip historis dan genetik dari studi dan sistematisasi semua faktor yang menentukan rekayasa dan kondisi geologis wilayah tersebut. Zonasi rekayasa-geologi regional platform Siberia didasarkan pada analisis rekayasa-geologis batuan dan kompleks penyusunnya, studi tentang pola distribusinya di kerak bumi.

Penampilan rekayasa-geologi modern dari batuan di wilayah ini terbentuk di bawah pengaruh rezim tektonik yang kompleks dan kondisi iklim di semua tahap perkembangan geologis. Berdasarkan ide-ide modern tentang struktur geologi Platform Siberia dan hukum perkembangannya, dimungkinkan untuk membangun hubungan genetik antara struktur, komposisi, keadaan, sifat fisik dan mekanik batuan dan kompleksnya, pengurungan kompleks ini ke struktur geologis tertentu.

Platform Siberia memiliki struktur dua tingkat. Tahap struktural yang lebih rendah terdiri dari formasi kompleks dan sangat bermetamorfosis dari usia Archean dan Proterozoikum Awal, yang membentuk ruang bawah tanah platform. Mereka muncul ke permukaan siang hari, di perisai Aldan dan Anabar dan di bagian Angara-Kan dari punggungan Yenisei. Lapisan struktural atas terdiri dari batuan dari Proterozoikum Akhir hingga Kuarter.

Permafrost dan kondisi hidrogeologi. Pola distribusi dan ketebalan lapisan es terutama bergantung pada fitur historis, iklim dan geologis dan struktural platform. Mempertimbangkan dinamika perubahan kondisi geokryologis di Holocene, dua zona geocryological dapat dibedakan di wilayah platform Siberia: Utara dan Selatan. Batas zona bertepatan dengan batas penutupan strata kriogenik Holosen Akhir dan Pleistosen dan memiliki signifikansi teknik dan geologi yang besar, karena membagi wilayah dengan karakteristik geokriologi modern yang berbeda (lihat Lampiran Tabel 2). Di perbatasan, ketebalan lapisan kriogenik meningkat tajam, menekankan usianya yang berbeda. Di dekat perbatasan, juga terjadi transisi dari perambatan kontinu ke pulau melalui zona transisi permafrost diskontinu. Di sebelah selatan garis ini, tidak ada batuan beku syngenetic Pleistosen dan irisan es, tetapi thermokarst dan pseudomorphoses tersebar luas.

Dengan semua keragaman pengaruh faktor regional dan lokal di wilayah Platform Siberia, perubahan latitudinal-zonal dalam karakteristik utama strata kriogenik dilacak. Di wilayah selatan platform, suhu batuan beku bervariasi dari 0 hingga -1 °, dan ketebalan massa pulau dari batuan beku bervariasi dari 3 hingga 50 m. Di wilayah utara platform, suhu batuan menurun hingga -14 °, dan lapisan kriogenik hingga 1500 m dan lebih banyak terjadi di mana-mana. Area talik di sini tidak melebihi beberapa persen.

Heterogenitas intrazonal kondisi geokriologi ditentukan oleh pengaruh faktor regional dan lokal. Faktor regional yang paling penting adalah mobilitas tektonik masing-masing wilayah. Ketika menilai peran gerakan neotektonik dari sudut pandang geocryological, perhatian khusus harus diberikan pada dua aspek: di satu sisi, perubahan relief yang signifikan, dan di sisi lain, pembentukan dan peremajaan patahan tektonik. Pengangkatan yang stabil (dari 100 hingga 500 m) adalah karakteristik dari sebagian besar platform Siberia dan menyebabkan relief yang dibedah seperti dataran tinggi, yang ketinggian absolutnya biasanya tidak melebihi langit-langit dari pembalikan suhu udara. Di bawah kondisi tekanan udara maksimum musim dingin, suhu batuan meningkat dari dasar lembah ke daerah aliran sungai. Gradien ketinggian kenaikan suhu rata-rata 2-3°/100 m.

Hanya di daerah di mana pengangkatan tektonik mencapai 500-1000 m (dataran tinggi Putorana, punggungan Yenisei, dataran tinggi Angara-Lena dan Aldan), relief naik di atas langit-langit inversi suhu udara dan keteraturan latitudinal-zonal dalam pembentukan karakteristik utama dari strata kriogenik dilanggar oleh pengaruh perpindahan panas fitur zona-altitudinal. Di sini, di atas langit-langit inversi, peningkatan keparahan kondisi permafrost dengan peningkatan tinggi mutlak medan. Gradien penurunan suhu batuan dengan ketinggian kira-kira sama dengan 0,5-0,7 ° / 100 m.Dengan peningkatan ketinggian untuk setiap 100 m, ketebalan lapisan kriogenik meningkat 40-50 m. -15 °, Ada apa? 7-8 ° di bawah zona yang ditentukan (Fotiev et al., 1974).

Di sebagian besar wilayah, batuan dasar muncul secara praktis dari permukaan. Struktur kriogeniknya ditentukan oleh rekahan, porositas dan kadar air pada awal pembekuan. Rekahan yang kuat, dan, akibatnya, kandungan es batuan dasar hingga kedalaman 30-50 m merupakan ciri khas zona utara... Di antara proses kriogenik, yang paling berkembang adalah: pelapukan kriogenik dan pemilahan tanah, proses kemiringan, serta retakan beku tanah dengan pembentukan irisan es dan urat tanah primer. Penurunan dan akumulasi relatif telah menentukan fitur geokriologi dataran rendah Yakut Tengah yang luas. Pembekuan lapisan tebal berpasir-argillaceous di sini terutama terjadi bersamaan dengan akumulasi sedimen, sebagai akibatnya sedimen dicirikan oleh kandungan es yang signifikan karena es-semen dan pengembangan luas es baji syngenetic tebal (hingga 50 m). . Karena kandungan es yang tinggi dari sedimen Kuarter dan perkembangan luas es berulang, proses termokarst, retak es dan pembengkakan berkembang secara luas.

Pembaruan yang lama dan pembentukan patahan tektonik baru secara signifikan mempengaruhi dinamika air tanah dan telah menentukan kekhasan pembentukan kondisi geokryologis di dataran tinggi Putorana, di sepanjang sisi timur palung Predverkhoyansk, di dalam perisai Aldan. Kekhususan kondisi geokriologi permafrost di wilayah ini terdiri dari penurunan (dibandingkan dengan karakteristik zona) dalam ketebalan lapisan permafrost, peningkatan diskontinuitas dan peningkatan suhu batuan.

Di sebagian besar anjungan, kondisi geokriologi sangat erat kaitannya dengan kondisi hidrogeologi. Karena kenyataan bahwa di bagian vertikal zona hidrokimia dan hidrodinamik dalam struktur hidrogeologis yang berbeda diganti dalam urutan yang berbeda, dan ketebalannya sangat bervariasi, dalam proses pendinginan cakrawala atas kerak bumi di bawah 0 ° sangat sesuai dengan kondisi lingkungan, struktur strata kriogenik yang berbeda.

Jenis strata kriogenik dari platform Siberia: tipe 1 tingkat I; 2-tempat tidur tipe II; 3-tempat tidur tipe III; tipe 4-II, IV, VI; tipe 5-II, III, VII dan VIII; 6-subtipe "b" dari strata kriogenik tipe II. Perbatasan: 7 cekungan hidrologi orde 1; 8-daerah distribusi berbagai jenis lapisan kriogenik; 9-area distribusi subtipe strata kriogenik; 10-daerah permafrost. Cekungan A-artesian dengan indeks 1-8, masing-masing: Khatangsky, Anabaro-Olenekksiy, Kotuisky, Oleneksky, Tungusky, Yakutsky, Angara-Lensky, Siberia Barat. G-sistem massa hidrogeologi dengan indeks 1-10, masing-masing: Taimyr, Khantayskaya, Anabarskaya, Patomo-Vitimskaya, Baikal-Charskaya, Aldanskaya, Verkhoyano-Kolymskaya, Sayanskaya Timur, Daurskaya

Lapisan kriogenik tipe pertama hanya dikembangkan di timur dan bagian selatan platform, dalam batas-batas cekungan artesis Yakutsk dan Angara-Lena, serta dalam sistem massif hidrogeologi Yenisei dan Aldan. Hanya di dalam batas-batas cekungan ini, langsung di bawah lapisan permafrost, di celah-celah dan pori-pori batuan, akumulasi air tawar, terutama komposisi hidrokarbonat, untuk industri dan pasokan air minum terletak.

Lapisan kriogenik dua tingkat dari tipe kedua menempati bagian tengah dan utara platform Siberia, dalam batas-batas Anabar-Oleneksky, Kotuisky, Oleneksky, Tungusky, dan Yakutsky ( bagian barat) cekungan artesis. Di dalam batas-batas cekungan ini, langsung di bawah lapisan permafrost, di celah-celah dan pori-pori batuan, ada akumulasi air asin dan air asin dengan suhu negatif yang didominasi komposisi klorida. Mineralisasi mereka mencapai 100-200 g / l, dan hanya di cekungan Anabar-Olenek - 20-30 g / l.

Akumulasi komposisi hidrokarbonat air tawar dapat ditemukan di sini hanya dalam batas tali filtrasi buta di saluran dan dataran banjir. sungai besar, serta di bawah pemandian danau air tawar besar yang tidak membeku.
Lapisan kriogenik dua tingkat dari tipe ketiga dikembangkan di wilayah sistem massa hidrogeologi Anabar, yang terdiri dari batuan kristal padat. Di sini, batuan beku terletak di sepanjang lapisan permafrost, oleh karena itu, akumulasi air tawar terbatas secara eksklusif pada batuan lapisan yang dicairkan secara musiman, serta tali filtrasi buta di bawah saluran sungai besar.

Struktur kompleks strata kriogenik dicirikan oleh Dataran Tinggi Putorana. Di sini, di daerah aliran sungai yang rendah dan di lembah, strata tipe kedua dikembangkan, dan di bagian pegunungan tinggi dari tipe ketiga, ketujuh dan kedelapan, dicirikan oleh dominasi batuan beku di bagian tersebut, retakan dan pori-porinya tidak mengandung air atau es (peta secara konvensional menunjukkan strata kriogenik tipe kedelapan.) Di daerah ini, air subpermafrost segar tampaknya tidak ada sama sekali.

Lapisan kriogenik dari jenis keempat dan keenam terbatas terutama pada teras laut rendah dan dasar laut Samudra Arktik. Jenis strata kriogenik ini dicirikan oleh dominasi di bagian akumulasi air tanah bersuhu negatif yang berasal dari laut. Selain tipe keempat yang ditunjukkan pada peta, relik, terendam di laut, lapisan kriogenik tipe kedua bisa bertahan di daerah pantai yang dangkal.

Litologi batuan juga merupakan salah satu faktor regional yang sangat mempengaruhi kondisi pembentukan lingkungan geokriologi. Pertama-tama, perhatian harus diberikan pada pola distribusi permafrost dan batuan karbonat di wilayah wilayah dan untuk menilai kondisi wilayah untuk kemunculan dan perkembangan karst. Cekungan karst dan artesis serta lereng artesis perairan strata karst diketahui sebagai daerah konsentrasi limpasan mata air. Oleh karena itu, selama seluruh periode pendinginan, air tanah secara signifikan menentang kondisi pembekuan batuan, menyebabkan pembentukan semacam situasi geokriologis.

Di bawah pengaruh efek pemanasan yang kuat dari perairan karst, lebih banyak lagi panas batuan, diskontinuitas yang signifikan dan ketebalan lapisan kriogenik yang rendah. Contohnya adalah cekungan karst monoklinal di pinggiran platform Siberia, terutama di lereng selatan cekungan artesis Yakutsk, Angara-Lensk, dan Tunguska; di wilayah lipatan Aldan, cekungan karst Yukhtinsko-Ylllymakhsky dan Gynamsky.

Di antara faktor-faktor lokal yang mempengaruhi pembentukan suhu batuan dan, pada tingkat lebih rendah, diskontinuitas dan ketebalan lapisan kriogenik, perlu untuk menyoroti: paparan lereng, tutupan salju, vegetasi, komposisi dan kadar air sedimen Kuarter . Mereka secara signifikan mengubah nilai zona suhu batuan, dan oleh karena itu perlu untuk mempelajarinya dengan cermat selama studi rekayasa-geokriologis di setiap wilayah secara terpisah. Tanpa informasi ini, sulit, dan terkadang tidak mungkin, untuk memprediksi perubahan situasi geokriologis dalam proses pengembangan medan.

Konstruksi di daerah permafrost

Fitur konstruksi di zona permafrost. Konstruksi bangunan dan struktur di selatan, di mana suhu udara tidak turun di bawah 5 derajat, dan konstruksi di Siberia berbeda. Ada banyak faktor berbeda yang perlu dipertimbangkan di sini. Bangunan yang dibangun tanpa memperhitungkan permafrost mungkin menjadi tidak dapat digunakan setelah beberapa waktu. Ini terjadi karena di musim panas bumi memanas secara tidak merata beberapa puluh sentimeter. Saat mencair, tanah menjadi basah, terkadang cair. Itu mengendap, merayap. Bagian bangunan itu, di mana tanahnya melunak, mereda. Di musim dingin, tanah membeku lagi, tanah basah membengkak dan bangunan melengkung dan terkadang runtuh.

Kehadiran lapisan es di wilayah tertentu di negara kita menimbulkan banyak masalah bagi para ilmuwan, yang solusinya sangat penting secara praktis. Sebagian besar tugas ini telah diselesaikan oleh para ilmuwan. Per tahun-tahun terakhir di utara dan timur negara kita, ratusan kota telah dibangun. Banyak dari mereka berdiri di atas permafrost, berdiri kokoh selama berabad-abad. Mari kita ingat setidaknya kota seperti Norilsk, yang dibangun di luar Lingkaran Arktik. Jalan-jalan Norilsk dibangun dengan gedung-gedung bertingkat. Pabrik, sekolah, rumah sakit, bioskop, dan bangunan tempat tinggal telah dibangun di kota.

Bangunan-bangunan ini telah berdiri selama bertahun-tahun, didirikan di atas semacam "kaki ayam" dari tumpukan beton bertulang. Bagian bawahnya masuk jauh ke dalam lapisan permafrost, dan di atas permukaan bumi mereka naik tidak lebih dari satu meter. Udara mengalir bebas di bawah gedung. Tanah membeku di musim dingin, mencair di musim panas, tetapi ini tidak mempengaruhi bangunan, karena tumpukan beton bertulang dibekukan dengan kuat dengan fondasinya ke dalam lapisan permafrost, dan itu membuat mereka seperti kutu. Kota Norilsk terhubung dengan kereta api dengan kota pelabuhan Dudinka, yang tumbuh di tepi Sungai Yenisei Siberia. Kereta api ini adalah yang paling utara di dunia. Ratusan tambang telah dibangun di zona permafrost, menyediakan negara kita dengan batu bara, bijih polimetalik, timah, emas, berlian, dan banyak mineral berharga lainnya. Utara, tanah besar yang dibatasi oleh lapisan es, sedang berubah, mengungkapkan kekayaannya.

Saat membangun di daerah dengan tanah permafrost, pilihan lokasi yang tepat untuk konstruksi dengan tanah sedemikian rupa sehingga tidak naik, tidak tunduk pada pembentukan es dan kegagalan sangat penting. Selain itu, perlu untuk memilih perencanaan ruang dan solusi struktural, serta metode konstruksi, untuk memastikan kualitas operasional normal bangunan.

Bergantung pada kondisi geologis, hidrogeologis, dan iklim, konstruksi bangunan di daerah permafrost dilakukan dengan metode berikut:

konstruksi bangunan menggunakan metode konvensional. Metode ini digunakan bila dasarnya adalah batuan berbatu atau semi-berbatu yang tidak memiliki celah-celah signifikan yang diisi dengan es atau tanah beku. Permafrost tidak penting secara praktis di sini.

Jika kedalaman fondasi tersebut hingga 3 m, maka fondasinya dipenuhi dengan yang biasa; jika kedalamannya adalah 3-4 m - beton bertulang kolom atau tiang pancang, dan pada kedalaman lebih dari 4 m - tiang pancang dengan tiang yang memperdalam ketebalan struktur tidak terganggu dengan mengatur lubang bor.

Selama konstruksi pada batuan dasar beku yang retak, kekuatan pondasi ditingkatkan dengan mengebor sumur dan menyuntikkannya di bawah tekanan uap untuk mencairkan es dan memanaskan lapisan tanah hingga 50 ° C, setelah itu mortar semen segera disuntikkan ke dalam retakan di bawah tekanan, yang mengeras sampai lapisan tanah mendingin. Metode yang sama digunakan ketika membangun tali dengan kekuatan yang cukup tanpa adanya inklusi permafrost di dalamnya;

pelestarian tanah dasar dalam keadaan permafrost. Metode ini digunakan untuk penurunan tanah dan tanah jenuh es lemah lainnya dengan ketebalan minimal 15 m dengan rezim suhu yang stabil. Jika bangunan dipanaskan, maka alasnya dilindungi secara andal dari pencairan dengan mengatur bawah tanah yang dingin dengan ketinggian, tergantung pada lebar bangunan, dalam kisaran 0,5 hingga 1 m atau lebih.

Untuk ventilasi bawah tanah, ventilasi udara diatur di ruang bawah tanah, yang memungkinkan untuk mengatur asupan udara tergantung pada musim;

pencairan tanah di dasar. Metode ini digunakan dalam konstruksi pada tanah yang tidak memiliki penurunan pencairan yang besar. Untuk memastikan pencairan tanah yang lambat dan seragam, disarankan untuk mengambil kedalaman minimum (tetapi tidak kurang konstruktif) jika lapisan aktif tidak terdiri dari tanah yang naik-turun, dan juga mengganti lapisan tanah aktif jika termasuk batuan yang naik-turun. .

Dengan metode ini, kekakuan keseluruhan bangunan dipastikan (dengan mengatur sabuk beton bertulang terus menerus, lapisan monolitik, dll.);

pencairan awal tanah dan pemadatannya di pangkalan. Metode ini berlaku untuk bangunan yang dipanaskan, ketika pemulihan keadaan beku dari tanah yang dicairkan tidak termasuk. Pilihan salah satu metode yang terdaftar dilakukan sebagai hasil dari analisis teknis dan ekonomi yang komprehensif.

Saat merancang bangunan industri, preferensi harus diberikan untuk memblokirnya menjadi bangunan tunggal. Paling bijaksana untuk mendirikan bangunan bentang besar dengan peralatan ditempatkan pada tumpukan yang tidak terhubung dengan rangka bangunan.

Untuk struktur penutup, elemen berlapis yang terbuat dari bahan efektif ringan digunakan. Perhatian khusus harus diberikan pada kedap udara struktur - pada sambungan elemen dan sambungan panel.

Tanah permafrost di dasar pondasi dalam dari penyangga dengan pemanggangan atau tanpa pemanggangan direkomendasikan untuk digunakan sesuai dengan prinsip I, dengan tunduk pada kondisi dan persyaratan berikut:

- tanah permafrost harus didominasi dari jenis penggabungan, yang suhunya selama seluruh periode pengoperasian jembatan tidak akan melebihi nilai yang diadopsi dalam perhitungan daya dukung pondasi;

- di tempat-tempat hanyut salju tebal, profil memanjang jalan harus memastikan bahwa ada celah di bawah jembatan di dalam persimpangan, sebagai suatu peraturan, tidak kurang dari 3,5 m;

- saluran di tempat penyeberangan jembatan harus dirancang sedemikian rupa untuk meminimalkan kemungkinan pembentukan lapisan es dan termokarst, untuk itu perlu untuk memastikan pelestarian maksimum lapisan permukaan tanah di dalam air rendah bagian dari saluran dan saluran air yang terkonsentrasi di bawah jembatan, menggunakan baki atau perangkat lain. Jika langkah-langkah tersebut tidak mencukupi, disarankan untuk mencegat aliran di bawah saluran dari sisi atas jembatan pada jarak 50-100 m, misalnya, menggunakan tirai permafrost, yang diatur menggunakan perangkat pendingin. Untuk mencegah munculnya termokarst, tindakan harus diambil untuk mengecualikan kemungkinan genangan air yang berkepanjangan di sepanjang tanggul dan di bawah jembatan, serta kerusakan signifikan pada tutupan lumut di area penyeberangan jembatan;

- bagian bawah saluran di tempat-tempat yang mungkin mengalami erosi yang signifikan harus diperkuat dengan panjang setidaknya 15 m ke sisi atas dan bawah dari sumbu jembatan kecil;

- elemen tiang (tumpukan jenis yang berbeda) pondasi harus tertanam di tanah beku di bawah tingkat pencairan maksimum yang mungkin hingga kedalaman yang memastikan persepsi beban desain, termasuk kekuatan bulging es;

- bagian bawah elemen tiang harus ditempatkan setidaknya 4 m di atas permukaan es bawah tanah atau tanah yang sangat dingin. Jika kondisi ini tidak memungkinkan, tanah tersebut harus dipotong dengan elemen tiang pancang, dan jika hal ini tidak memungkinkan, keputusan untuk menggunakan tanah yang sangat es sebagai dasar harus dibuat secara individual.

Setiap tanah berbutir kasar permafrost, pasir padat dan kepadatan sedang, tanah liat keras, semi-keras dan tahan api, serta tanah lain yang tidak dapat ditekan selama pencairan (ditandai dengan sedimen relatif pada pencairan tidak lebih dari 0,03) adalah cocok sebagai ruang bawah tanah pondasi yang digunakan sesuai dengan prinsip II, kondisi memastikan daya dukung alas dan perpindahan bagian atas penyangga yang disediakan oleh proyek penyangga dalam toleransi yang dinormalisasi.

Dalam fondasi fondasi, tanah beku padat harus digunakan terutama sesuai dengan prinsip I. Pada saat yang sama, untuk fondasi jembatan kereta api, perlu untuk memastikan untuk seluruh periode operasi suhu tanah beku dari pangkalan adalah 0,5 ° C lebih rendah dari suhu desain untuk pasir dan lempung berpasir dan 1 ° C - untuk lempung dan tanah liat.

Tanah beku plastik di pondasi harus digunakan, sebagai suatu peraturan, sesuai dengan prinsip II. Dalam kasus ketidakmampuan teknis dan ekonomi dari solusi semacam itu, diperbolehkan untuk menggunakan tanah ini sesuai dengan prinsip I (untuk jembatan kereta api secara eksperimental), jika selama seluruh periode operasi struktur menggunakan serangkaian tindakan (misalnya, perangkat pendingin, pengisi batu, rongga berventilasi dan tindakan lainnya) suhu tanah akan dijaga tidak lebih tinggi dari daya dukung dalam hal kekuatan dan deformabilitas pondasi yang diterima dalam perhitungan.

Dalam hal ini, jumlah unit pendingin harus ditetapkan dengan mempertimbangkan faktor keandalan sama dengan 2.

Tanah permafrost di dasar fondasi jembatan kecil, sebagai suatu peraturan, harus digunakan sesuai dengan prinsip yang sama, tidak diperbolehkan untuk meletakkannya sebagian di atas tanah beku dan sebagian di tanah yang tidak beku atau mencair.

Dengan sejumlah besar dukungan jembatan besar diperbolehkan untuk menerapkan dua prinsip untuk tanah fondasi pendukung tetangga, dengan mempertimbangkan persyaratan standar. Untuk tanah dari fondasi setiap dukungan individu, kombinasi dari dua prinsip tidak diperbolehkan.

Permafrost kadang-kadang disebut "glaciation bawah tanah". Es, batuan penyemenan, terjadi di sana dalam berbagai bentuk: lensa, vena, bintik-bintik, irisan, lapisan besar, yang disebut es fosil. Di Rusia, luas total batuan beku adalah sekitar 11 juta meter persegi. km. Dengan demikian, permafrost tersebar di hampir 2/3 wilayah negara. Tanah beku ditemukan bahkan di bawah air, di rak. Secara umum, distribusi permafrost sesuai dengan daerah benua yang tajam dengan musim dingin yang dingin dan sedikit salju. Pada saat yang sama, secara umum diterima bahwa iklim benua yang tajam hanya berkontribusi pada pelestarian lapisan es yang terbentuk selama glasiasi Kuarter. Distribusi permafrost yang lebih rendah di bagian barat negara itu dijelaskan oleh keberadaan gletser penutup, yang mencegah pembekuan tanah yang dalam. Di berbagai bagian negara, ketebalan lapisan es berbeda: berkisar dari beberapa puluh meter hingga satu kilometer. Lapisan dalam tanah beku praktis tidak terpengaruh oleh fluktuasi suhu musiman. Di hamparan luas Rusia Utara dan Siberia, satu monolit beku terletak di kedalaman. Namun, keadaan tanah beku tidak konstan. Saat ini, dapat dikatakan bahwa dingin secara bertahap surut dari perut planet ini. Ada beberapa zona distribusi permafrost.

Zona distribusi permafrost yang berkelanjutan

Zona ini berisi bagian timur laut Dataran Siberia Barat, sebagian besar dan Timur Laut Siberia. Di bawah kondisi permafrost, bentuk permafrost atau cryogenic (dibuat oleh es) yang aneh terbentuk. Pada salju yang parah, tanah dari permukaan retak dan air menembus ke dalam retakan beku. Pembekuan, itu memperluas retakan ini dan semacam poligon kisi terbentuk. Kadang-kadang, lensa es yang terbentuk pada kedalaman tertentu mengangkat tanah di atas, dan gundukan bengkak yang disebut hydrolaccolith muncul. Di Yakutia Tengah, bukit-bukit seperti itu mencapai ketinggian 40 meter. Ketika tekanan es dan air yang terkandung di dalamnya menembus tanah, air pecah ke permukaan, membentuk tanah. Di lereng pegunungan Byrranga, talus batu juga tersebar luas. Selain itu, di bawah pengaruh pembekuan dan pencairan batuan di lereng, mereka mulai mengalir ke bawah. Proses aliran tanah disebut solifluction (dari kata Latin "tanah" dan "aliran keluar").
Zona distribusi permafrost yang terputus-putus.

Di sebelah selatan zona distribusi permafrost kontinu, ada zona distribusi diskontinu. Artinya, di antara tanah beku, ada daerah yang tidak beku. Paling bentuk karakteristik pada zona ini terdapat cekungan termokarst atau alases. Mereka terbentuk di tempat-tempat penurunan tanah, yang muncul karena pencairan lapisan es. Seringkali, cekungan seperti itu ditempati oleh danau. Sangat menarik bahwa danau seperti itu berumur pendek. Air dari mereka melalui celah-celah di urat glasial dapat mengalir ke dasar sungai tetangga, dan dataran rendah berawa terbentuk di tempat danau.

Zona distribusi pulau permafrost

Zona ini meliputi wilayah Baikal dan selatan. Bentuk-bentuk microrelief yang sama tersebar luas di sini seperti di zona sebelumnya, tetapi mereka jauh lebih jarang, dan terbatas pada "pulau" permafrost.

Permafrost mencakup area sekitar. 10 juta km 2, atau lebih dari 60% wilayah Rusia. perbatasan selatan distribusi permafrost melewati dari barat laut ke tenggara dari Semenanjung Kola ke muara sungai. Mezen dan selanjutnya hampir di sepanjang Lingkaran Arktik ke Ural. Di Siberia Barat, perbatasan memiliki pemogokan sublatitudinal: di sepanjang bagian garis lintang sungai. Ob, ke asal-usul sungai. Taz dan lebih jauh ke sungai. Yenisei ke muara sungai. Podkamennaya Tunguska, di mana ia berbelok tajam ke selatan. Di sebelah timur Yenisei, permafrost didistribusikan hampir di mana-mana, tidak termasuk selatan Semenanjung Kamchatka, sekitar. Sakhalin dan Primorye (lihat gambar di halaman 101 dan peta di halaman 102).

Permafrost (atau permafrost) mengacu pada batuan yang membeku hingga kedalaman yang cukup dan tidak mencair untuk waktu yang lama - dari beberapa dekade hingga ribuan tahun. Permafrost terbentuk di darat (di pegunungan dan di dataran), di dasar laut Arktik (Barents, Kara, dll.) dan di bawah gletser. Kemungkinan pembekuan batuan di bawah gletser ditentukan oleh suhu udara dan ketebalan gletser (dalam massa es, suhu naik dengan kedalaman 2–2,5 ° untuk setiap 100 m).

Lapisan atas kerak bumi yang merupakan daerah sebaran permafrost disebut zona permafrost. Batas bawah zona permafrost adalah isoterm 0 ° C. Suhu cakrawala permafrost atas pada awal dan akhir musim hangat tahun ini melampaui 0 ° . Selama proses siklus pembekuan dan pencairan, lapisan musiman yang dicairkan terbentuk di atapnya. Jika batu mencair lebih dalam dari lapisan ini dan tidak membeku di musim dingin, atap permafrost berkurang dan tali dengan berbagai ukuran dan kedalaman muncul.

Karakteristik utama dari permafrost adalah distribusi, ketebalan, kandungan es dan suhu, formasi kriogenik (bentuk lahan). Distribusi mereka di ruang angkasa mematuhi hukum geografis utama: zonasi garis lintang, zonalitas ketinggian dan sektor. Berdasarkan sifat distribusi permafrost, dua zona permafrost latitudinal dibedakan:

I - utara (distribusi kontinu) dan II - selatan (distribusi strata beku tidak kontinu). zona selatan Ini dibagi menjadi tiga subzona tergantung pada area yang ditempati oleh lapisan es selama bertahun-tahun: II a - terputus-putus, II b - pulau besar-besaran, II c - pulau dan distribusi lapisan es yang jarang. Di sebelah selatan terdapat zona (area) batuan beku peninggalan.

Dua sektor permafrost diwakili di wilayah Rusia: Siberia Barat-Eropa (Atlantik), iklim dan sifatnya berkembang di bawah pengaruh dominan massa udara Atlantik (dan Arktik), dan Asia, yang terletak di zona aksi antisiklon Siberia dan ditandai dengan iklim kontinental... Perbedaan sektor paling jelas dimanifestasikan dalam ketebalan lapisan beku dan posisi garis lintang zona dan subzona (lihat Tabel 1 di hlm. 103). Permafrost, kemungkinan besar, muncul di Bumi mengikuti jenderal pendinginan iklim pada akhir Pliosen - awal Pleistosen, setelah itu mundur berkali-kali dan maju lagi. Pada keadaan seni batuan permafrost terutama dipengaruhi oleh evolusi mereka di paruh kedua Pleistosen dan Holosen: kondisi iklim berubah, zaman lapisan es berganti-ganti dengan interglasial, permukaan laut naik hingga +100 m atau lebih, kemudian turun secara signifikan di bawah modern rak di Arktik laut menjadi daratan kering (lihat Tabel 2 KITA. 104-105). Permafrost menyimpan banyak jejak (peninggalan) zaman dahulu.

Di sektor Eropa-Siberia Barat, lapisan beku peninggalan tersebar luas, diawetkan selama periode pencairan maksimum. Di utara, mereka terletak di bawah batu beku modern bersama-sama, dan di bagian selatan - dalam isolasi (permafrost dua lapis). Di selatan zona beku, mereka bertahan pada kedalaman 50-100 m dan ditutupi oleh sedimen yang dicairkan.

Peta distribusi Permafrost

Tabel 1

Distribusi, suhu, dan ketebalan lapisan es di Rusia

Zona (area)	Subzona	Daerah lapisan es,%	Suhu, °	Batas selatan subzona, ° N		Daya maksimum, m
				Sektor Eropa-Siberia Barat	sektor Asia	Sektor Eropa-Siberia Barat	sektor Asia
saya utara		lebih dari 95	-1 hingga -10	66,5–68	64–65 (50–60*)	300–450	500 (200)– 1500***
II Selatan	ii	75–95	dari -0,5 hingga -3	65–67,5 (53–58*)	60–64	100–450	100–700
	IIb	25–75	dari 1 sampai -	63,5–66	58–62 (50**)	50–300	(1000***) 0–100
	IIc	kurang dari 25	1 dari 2 hingga -0,5	61	52–60	0–200	0–50

* Wilayah Primorye dan Khabarovsk; ** Transbaikalia; *** Tepi kiri Vilyui, lembah sungai. Markha

Di rak laut Arktik Rusia, ada pulau-pulau batu beku setebal 50–100 m, yang terbesar adalah permafrost peninggalan, yang belum mencair setelah pembekuan terakhir (Sartan).

Dataran rendah pesisir utara dicirikan oleh batuan beku asin yang mengandung lebih dari 0,05% garam larut dalam komposisinya. Ini adalah mangsa sedimen laut yang didominasi lempung nia, yang tidak mencair di zaman iklim optimal dan mempertahankan salinitas primer. Mereka paling khas untuk tundra Bolshezemelskaya. dan semenanjung Yamal dan Gydan di Barat Siberia. Di Siberia Tengah dan Timur, daerah batuan beku asin adalah hanya ada jalur sempit di sepanjang Arktik pantai, menembus pedalaman di sepanjang lembah sungai Lena dan Kolyma. Ke dalam kolam Wilayah Lena memiliki area salinisasi permafrost benua terbesar di dunia, terkait dengan prevalensi penguapan yang tajam di atmosfer sedimen berbentuk bola. Benua lokal Salinisasi juga ditemukan di depresi antar pegunungan di wilayah Baikal.

Struktur batuan permafrost terutama tergantung pada distribusi inklusi es di dalamnya. Dalam batuan kristal dan metamorf, es terjadi dalam bentuk retakan pengisi urat, di pasir - dalam bentuk lensa atau kristal kecil, di tanah liat, lempung, lempung berpasir dan gambut - dalam bentuk interlayers (schlieren) atau mesh. Ada juga deposit besar es bawah tanah, secara genetik dibagi menjadi vena (irisan), stratal, terkubur dan gua.

Tempat khusus ditempati oleh urat es raksasa, yang pembentukannya dimulai pada Zaman Es Sartan dan berlanjut selama ratusan dan ribuan tahun. Akibatnya, irisan es tumbuh menjadi Tinggi 20-50 m dan lebar 3-5 m dan bergabung menjadi massa es yang hampir padat. Lapisan es seperti itu tersebar luas di dataran Siberia Utara, Yano-Indigirskaya dan Yakut Tengah dan di pantai laut utara. Total volume mereka di wilayah Rusia adalah sekitar 1.000 km 3.

Di utara Siberia Barat dan Dataran Eropa Timur, semacam fenomena alam adalah pembentukan endapan es bawah tanah di sedimen laut Pleistosen (ketebalan 30–50 m, dimensi rencana hingga 1-2 km). Di Siberia Timur, mereka jauh lebih jarang.

Meja 2

Tahap evolusi lapisan es

Periode geologi	Usia, indeks	Sektor	Era iklim	Permukaan laut (relatif modern)	Suhu udara (rel. Modern)
Pleistosen Tengah	150.000 (II2-4)	Ibrani-Barat-Siberia	Maksimum glasiasi (Nasi)	100-150 m lebih tinggi	Turunkan 5-6 °
		Asia	Glasiasi maksimum	Sedikit lebih tinggi	Turunkan 5-6 °
Pleistosen Akhir	125000-135000 (III1)	Ibrani-Barat-Siberia	Interglasial (Mikulinskoe, Kazantsevskoe)	Sedikit lebih tinggi	Lebih tinggi 2 ° C
		Asia	Interglasial (Kazantsevskoe)	Dekat dengan modern	Lebih tinggi 3 ° C
	65.000 - 80.000 (III2)	Ibrani-Barat-Siberia	Glasiasi (Valdai awal, zyryanskoe)	20-80 m lebih rendah	Turunkan 5-6 °
		Asia	Glasiasi (Zyryansk)	Dekat dengan modern	Turunkan 7-8 °
	30.000 - 65.000 (III3)	Evr.-Zap, -Siberia. dan Asia	Interglasial (Valdai Tengah, kargin)	5-6 m lebih tinggi	Turunkan 1 °
	18.000 - 20.000 (III4)	Ibrani-Barat-Siberia	Glasiasi (almarhum Valdai, sartan)	Di bawah 100 m	Turunkan 10 °
		Asia	Glasiasi (Sartan)		Turunkan 7-8 °
Holosen	5000 - 8000 (IV)	Ibrani-Barat-Siberia	Iklim optimal	Sedikit lebih tinggi	Lebih tinggi 2 ° C
		Asia

Karakteristik lapisan es
Suhu, °			Ketebalan, m
Di darat	Di bawah gletser	Di lepas pantai	Di darat	Di bawah gletser	Di lepas pantai
dari -14 hingga -16	dari -1 hingga 14	dari -0,5 hingga -10	300–600	500–700	20–300
dari -11 hingga -19 (dari -14 hingga -22 di pegunungan)			300–700 (1000–2000 di pegunungan
-2 hingga -4 (dari -2 hingga -6 di pegunungan)	MMP * absen	dari -0,5 hingga -7	50-300 (50-400 di pegunungan)	MMP tidak hadir	10–200
-2 hingga -8 (dari –4 hingga –10 di pegunungan)			50-400 (300-700 di pegunungan)
dari -1 hingga -10	ke 10	dari 0 hingga -1.5	hingga 300-500	hingga 700	hingga 500
dari -3 hingga -13			hingga 500
Dekat dengan modern
dari -11 hingga -18 (dari -13 hingga -21 di pegunungan)	-5 hingga -15	-3 sampai -5	400–700 (800–1500 di pegunungan)	300–700	100–300
-9 hingga -20 (dari -13 hingga -23 di pegunungan)			350–1000 (800–2000 di pegunungan)
dari -11 hingga -18 (dari -13 hingga -21 di pegunungan)	MMP * absen	0 hingga -7	200–400	MMP tidak hadir	50–250
0 hingga -6 (-2 hingga -6 di pegunungan)

Rawa terangkat di abadi batuan beku. Wilayah Magadan

Dengan mencairnya gletser atau gunung es purba, proses penghancuran (denudasi termal) batuan diaktifkan, dan balok es besar dapat terkubur di bawah lapisan tebal tanah longsor atau endapan tanah longsor. Mereka "dibekap" oleh lapisan es dan bertahan lama dalam ketebalan batuan beku. Salah satu outlier glasial ini dibuka oleh perairan Yenisei di Lingkaran Arktik dan diberi nama Gunung Es.

Area distribusi permafrost dicirikan oleh proses dan fenomena spesifik yang disebut kriogenik. Ini adalah pelapukan kriogenik dan retak es, kenaikan es, pembentukan es, termokarst, abrasi termal, dan berbagai proses kemiringan.

Fitur distribusi, intensitas pengembangan dan manifestasi proses eksogen ditentukan oleh faktor lanskap dan geologis. Pembentukan bentuk lahan permafrost tertentu dikaitkan dengan proses ini.

Frost cracking terjadi sebagai akibat dari fluktuasi suhu yang tajam di permukaan bumi, yang menyebabkan pecahnya batuan beku dan pembentukan sistem retakan poligonal. Retakan retakan beku di musim hangat diisi dengan air, yang kemudian membeku dan berubah menjadi irisan es. Kotak poligonal dari irisan es muncul. Ukuran tempat pembuangan sampah tergantung pada gradien suhu dan sifat fisik dan mekanik batuan dan bervariasi dari 0,5 sampai 50 meter. Re-wedge ice terjadi di dataran akumulatif di dasar lembah sungai dan interfluf, terbentuk terutama di pasir atau gambut pada suhu batuan di bawah -3 ° C. Intensitas proses meningkat dari selatan ke utara.

Saluran musim dingin. Yakutsk

Pengangkatan batuan beku disebabkan oleh peningkatan volume uap air beku dan akumulasi es selama pembekuan. Proses ini sangat luas, terutama di lempung, lempung dan gambut. Sebagai hasil dari pembekuan rawa gambut di dataran rendah berawa, muncul daerah perbukitan dengan ketinggian relatif beberapa meter. Formasi semacam itu banyak dikembangkan di utara Siberia Barat. Ketika suhu udara tahunan rata-rata turun di bawah -6 ° C, pembekuan cakrawala atas batuan sering mengarah pada pembentukan gundukan abadi - hidrolakolit yang mengandung inti es; mereka dapat mencapai ketinggian 30-60 meter dengan diameter 100-250 meter dan paling sering ditemukan di Transbaikalia, di Taimyr, di utara Siberia Barat dan di Yakutia, di mana mereka disebut Bulgunnyakh. Perkembangan naik-turun di lapisan yang dicairkan secara musiman mengarah pada pemilahan tanah dengan pembentukan poligon batu, medali bintik dan penempatan batu strip-curum (di lereng).

Badan es yang terbentuk sebagai hasil pembekuan air lapis demi lapis pada permukaan terbuka disebut lapisan es. Mereka terbentuk selama musim dingin sebagai akibat dari pencurahan air bawah tanah, sungai atau danau, menembus es atau atap tanah di bawah tekanan yang signifikan. Menurut waktu keberadaannya, es satu tahun dan abadi (tidak mencair sepenuhnya di musim panas) dibedakan. Sumber air paling sering adalah air bawah tanah (tanah dan celah), sehingga es cenderung aktif struktur tektonik dan paling khas untuk sistem gunung selatan dan timur Siberia. Es yang mengapung bervariasi dari yang sangat kecil (luas hingga seribu m 2, volume hingga seribu m 3) hingga raksasa (luas lebih dari satu juta m 2, volume es lebih dari 22 juta m 3). Massa es besar ditemukan di cekungan Yana, Indigirka, di anak sungai Lena. Di Yakutia mereka disebut Taryn. Tarn terbesar muncul di sungai. Moma, anak sungai kanan Indigirka, embun beku ini membentang di sepanjang lembah di lidah besar (lebar 3,5 km dan panjang 40 km). Ketebalannya 3–8 m, dan luasnya lebih dari 100 kilometer persegi.

Bangunan tempat tinggal di permafrost. Norilsk

Termokarst adalah pembentukan penurunan dan keruntuhan bentang alam akibat pencairan es bawah tanah. Alasan terjadinya adalah perubahan perpindahan panas di permukaan tanah, di mana kedalaman pencairan musiman melebihi kedalaman terjadinya es bawah tanah dan pencairan jangka panjang dari massa beku beku dimulai. Bentuk manifestasi termokarst bermacam-macam. Yang paling luas adalah depresi berawa dan danau termokarst dengan kedalaman 0,5 hingga 20 m. Di tanjakan dan lereng, urat es besar meleleh menjadi relief depresi hummocky.

Frost di bawah bangunan tempat tinggal. Yakutsk

Pertanyaan tentang asal mula banyak cekungan berawa-lacustrine-thermokarst yang terkadang sangat besar, yang disebut alases di Yakutia, dan Khasyrei di Siberia Barat, menimbulkan banyak perselisihan. Mereka dianggap sebagai formasi termokarst yang terkait dengan penurunan area air atau drainase danau termokarst sebagai akibat dari drainase mereka oleh jaringan sungai. Bentang alam termokarst tersebar luas di dataran rendah pesisir utara. Dengan jarak ke selatan, tanda-tanda proses perkembangan modern secara bertahap memudar. Di luar zona permafrost, hanya ditemukan bentang alam termokarst relik, yang menunjukkan perkembangan proses yang jauh lebih aktif di masa lalu.

Proses penghancuran tepian, yang terdiri dari batuan beku, di bawah pengaruh energi mekanik gelombang dan panas air disebut abrasi termal. Pantai yang terdiri dari batuan beku es atau batuan yang mengandung deposit besar es bawah tanah dihancurkan jauh lebih cepat daripada pantai yang dicairkan. Tingkat mundur mereka sering mencapai beberapa meter per tahun. Intensitas abrasi termal tertinggi tercatat di tepi laut dan danau besar di timur laut Rusia yang ekstrem.

Kelompok khusus dibentuk oleh proses permafrost lereng yang terlibat dalam pembongkaran, transit, dan akumulasi material, yang disebut. solifluksi adalah aliran kental batuan lempung berlumpur dan berpasir dari lapisan yang dicairkan secara musiman di lereng dengan kecuraman hingga 15 °. Solifluksi disertai dengan pembentukan bentuk karakteristik mikro dan mesorelief: aliran solifluksi, garis, teras, dll. Seiring dengan solifluksi, tanah longsor kriogenik berkembang luas, cermin geser yang merupakan atap batuan beku. Blok besar batuan yang sangat tergenang air yang mencair secara musiman dengan cepat dipindahkan oleh puluhan dan ratusan meter di sepanjang lereng dengan kecuraman yang berbeda kami (dari 3–7 ° hingga 10–25 °). Proses resistensi didorong oleh pecahnya penutup tanah. Tanah longsor kriogenik dan solifluksi umum terjadi terutama di Subarktik Utara.

Pembentukan kurum merupakan proses kompleks pelapukan kriogenik dari material kasar dan transportasinya menuruni lereng. Fluktuasi suhu harian dan musiman menyebabkan ekspansi dan kontraksi siklis dari puing-puing batuan dan perpindahan lereng ke bawah yang berdenyut. Kecepatan pengangkutan material biasanya beberapa sentimeter per tahun. Di lereng basah, material bergerak 3-4 kali lebih cepat daripada di lereng kering. Ukuran kurum berbeda, luasnya dapat dihitung dalam beberapa kilometer persegi. Mereka paling tersebar luas di dekat batas selatan permafrost, di daerah pegunungan di wilayah Baikal dan Timur Jauh dengan benua yang cukup besar. iklim lembab dan cuaca yang berubah-ubah.

Studi tentang permafrost sangat penting secara praktis di berbagai industri ekonomi Nasional negara. Aktivitas rekayasa manusia mengarah, pertama-tama, pada penghancuran tanah dan tutupan vegetasi, yang di daerah kutub memerlukan peningkatan tajam dalam pencairan musiman (kadang-kadang 2–4 kali), aktivasi termokarst, erosi termal, dan kriogenik lainnya. proses. Saat mengembangkan endapan, membangun, meletakkan rel kereta api dan jalan raya, dll., perlu diperhitungkan kemungkinan naik dan turunnya tanah, geser tanah yang dicairkan di lereng (solifluksi, tanah longsor), pembentukan es di jalan, dekat jembatan, dan lainnya. Batuan beku salin secara signifikan mengurangi daya dukung tanah. Ketika deposit besar es bawah tanah mencair, ada aktivasi bencana proses lereng, yang juga memperumit konstruksi. Ketika mengembangkan wilayah utara, perlu diperhitungkan bahwa sifatnya sangat rentan, dan aktivasi teknogenik dari proses kriogenik akan mempersulit atau tidak mungkin untuk memulihkan geosistem alami untuk waktu yang lama.

Permafrost dan jenisnya. - bagian Astronomi, Bumi, komposisi dan strukturnya "Permafrost" (Permafrost Permafrost, Permafrost) - Bagian dari Cr ...

"Permafrost" (permafrost, permafrost) adalah bagian dari permafrost yang ditandai dengan tidak adanya permafrost periodik. Daerah permafrost- bagian atas kerak bumi, yang suhunya tidak naik di atas 0 ° C untuk waktu yang lama (dari 2-3 tahun hingga ribuan tahun). Di zona permafrost, air tanah berbentuk es, kedalamannya terkadang melebihi 1.000 meter.

· Tanah permafrost yang telah ada selama berabad-abad dan ribuan tahun.

· Permafrost (mm), ada selama bertahun-tahun, puluhan tahun.

· Permafrost musiman, keberadaan jam, hari.

Akhir pekerjaan -

Topik ini milik bagian:

Tanah, komposisi dan strukturnya

Geologi teknik dipahami sebagai ilmu yang mempelajari kerak bumi sebagai lingkungan bagi kehidupan dan aktivitas manusia.Dalam IG, yang utama ... Bumi adalah komposisinya dan ... Klasifikasi mineral Sulfida sulfat halogen karbonat ...

Jika Anda memerlukan materi tambahan tentang topik ini, atau Anda tidak menemukan apa yang Anda cari, kami sarankan untuk menggunakan pencarian di basis karya kami:

Apa yang akan kami lakukan dengan materi yang diterima:

Jika materi ini ternyata bermanfaat bagi Anda, Anda dapat menyimpannya di halaman Anda di jejaring sosial:

Menciak

Semua topik di bagian ini:

Tanah, komposisi dan strukturnya
Bumi adalah bagian dari matahari dan kita membusuk. Dari barat ke timur mengelilingi matahari.Memiliki bulan pendamping.Terdiri dari berbagai cangkang dan komposisi. Hidrosfer dan atmosfer Atmosfer berbatasan dengan ruang angkasa.

Geosfer Bumi
Geosfer bagian dalam Bumi: kerak bumi(0-50), mantel atas (50-400), barel peridotit (400-1200), mantel bawah (1200-2900), inti cair Fe (2900-5000), inti padat (5000-6370). Di bawah kerak bumi terletak

geokronologi dasar. Era dan periode
Geokronologi menunjukkan atribusi. sekuensial peristiwa geologis dalam pengembangan Z. Di jantung geologi ada 2 prasyarat: - saling mengubah batuan sedimen dalam waktu. keturunan yang lebih muda selalu

Gerakan tektonik. Platform dan geosynclines. Jenis dislokasi
Perkembangan geologi tanah berada di bawah konstan. dampak proses endogen (internal) menyebabkan deformasi terus menerus kerak bumi, cat. yavl. cangkang tipis. Deformasi kerak bumi muncul. di pindah

Fenomena seismik. Gempa Bumi dan Gempa Laut - Seismograf
Terwujud. berupa getaran elastis kerak bumi dan teramati pada daerah geosinklin yaitu pembangun gunung. daerah. setiap tahun di bumi ada 1 bencana dan hingga 100 gempa bumi. jika tekton. ini

Mineral pembentuk batuan, struktur dan sifatnya. skala Mao
Mineral pembentuk batuan adalah mineral yang merupakan komponen esensial permanen dalam komposisi batuan. Yang paling penting adalah silikat (75% dari massa kerak bumi). Untuk setiap

Mineral, oksida dan kelompok silikat.
Oksida dan hidroksida dikonsumsi sekitar 200 menit (lebih dari 40 pertemuan di tanah jejak jenis ini), mereka menyumbang sekitar 17% dari total massa kerak bumi, sementara sebagian besar dari jumlah ini diwakili oleh senyawa

Batuan sedimen yang berasal dari mekanik dan kimia.
Pembentukan material sedimen terjadi karena aksi berbagai faktor - pengaruh fluktuasi suhu, efek atmosfer, air dan organisme pada batuan, dll. Semua proses ini pr

Batuan sedimen organogenik dan batuan asal campuran.
Batuan organogenik terbentuk karena akumulasi produk limbah organisme: terutama laut dan, pada tingkat lebih rendah, invertebrata air tawar. Beberapa batuan organogenik selama

Sifat dasar batuan berlanau dan berlempung
Tanah liat adalah salah satu jenis batuan yang paling umum, membentuk hingga 11% dari total volume kerak bumi. Sifat: Pembengkakan Pembengkakan dipahami sebagai kemampuan lempung

Aktivitas geologis angin. Deposit Aeolian. Memindahkan pasir dan tindakan pengendalian.
Angin adalah salah satu faktor eksogen terpenting yang mengubah topografi Bumi dan membentuk sedimen tertentu. Aktivitas ini paling jelas dimanifestasikan di gurun, yang menempati sekitar 20% permukaan.

Pelapukan batuan dan jenisnya. Pelapukan kerak. Eluvium dan sifat-sifatnya.
Pelapukan bersifat fisik, kimia dan organik (biologis). Pelapukan fisik - penghancuran mekanis batuan dengan hampir tidak ada perubahan dalam komposisi mineraloginya. Ini terjadi

Tindakan anti-pelapukan
Tindakan pengendalian pelapukan dapat bersifat konstruktif dan konservasi. Langkah-langkah konstruktif adalah menciptakan struktur rasional (tidak ada tonjolan, cornice

Aktivitas geologi air yang mengalir. Jenis erosi.
Kaburnya curah hujan. menetes, dikembangkan. berupa anak sungai dan sungai, disebut. erosi air. Ada 2 jenis erosi air permukaan bumi: datar (flat washout), jet. Datar mengarah ke keselarasan

Deposito deluvial dan proluvial
Deluvium, endapan deluvial, jejak deluvial - akumulasi produk lepas pelapukan batuan di kaki dan di bagian bawah bukit. Deluvium sangat tersebar luas dan sekitar

jurang. Era pencegahan dan pembangunan.
Jurang adalah suatu bentuk relief berupa palung yang relatif dalam dan landai tidak berbatu yang dibentuk oleh aliran-aliran temporer. Jurang muncul di dataran tinggi atau bukit yang dilipat oleh p

Struktur erosi lembah sungai. Aluvium dan sifat-sifatnya. Langkah-langkah pengendalian erosi sungai.
Struktur lembah sungai pada penampang melintang. Elemen utama lembah sungai adalah dasar sungai, dataran banjir dan di atas dataran banjir serta lerengnya. Saluran adalah bagian terendah dari sungai d

Zona panas bumi di kerak bumi. Langkah panas bumi di kedalaman Belarus.
GEOTHERMIA (GEOTHERMIKA) adalah ilmu yang mempelajari medan panas bumi. Penentuan suhu di kulit bumi didasarkan pada berbagai data, seringkali tidak langsung. Data suhu paling andal

Gletser dan endapan glasial. Sifat Moraine dan Sedimen Fluvioglaceal.
Gletser - massa es yang sebagian besar berasal dari atmosfer, mengalami aliran viskoplastik di bawah pengaruh gravitasi dan mengambil bentuk aliran, sistem aliran, kubah (perisai) atau

Tape clay dan sifat-sifatnya.
Di jalan, bersebelahan dengan gletser yang mencair, sedimen berbutir halus diendapkan. Pada saat yang sama, di musim dingin, ketika pencairannya minimal dan alirannya lemah, di danau-danau ini, fraksi yang tersebar halus (tanah liat

Pembekuan musiman tanah.
Di musim dingin, tanah membeku hingga kedalaman tertentu, dan di musim panas mencair, ini adalah pembekuan musiman tanah. Kedalaman suara berbeda dari sepersekian meter di selatan dan hingga 3-4m untuk disemai dan melayang

Kedalaman standar pembekuan musiman tanah di Belarus
Pembekuan musiman tanah di Bel dari 102 hingga 150 cm. Di bawah kondisi Bel. Pembekuan tanah tergantung pada banyak faktor dan berfluktuasi dalam batas yang luas. Berkat pengukuran bertahun-tahun di berbagai

Pengangkatan tanah yang membeku
Selama pembekuan, volume tanah (lempung berlumpur dan lempung berpasir) meningkat, mis. peningkatan progresif dalam kemajuan mengacu pada sejumlah besar es di bagian dekat permukaan dari ketebalan lapisan es.

Proses karst dan batuan karst. Jenis-jenis karst.
Karst - pembubaran kimiawi batuan, terjadi sebagai akibat dari penyaringan air bawah tanah, produk akhirnya adalah stalaktit dan stalagmit. Ketika batuan larut dalam massa batuan

Zona pembentukan dan sementasi karst.
Naik atau turunnya massa karst akibat pergerakan kerak bumi menyebabkan perubahan posisi dasar korosi. Pada saat yang sama, proses karst meningkat atau melemah. Di bawah level n

Tindakan pencegahan pembentukan karst dan peningkatan kekuatan batuan karst.
Konstruksi di kawasan karst terkait dengan kesulitan yang signifikan, karena batuan karst merupakan fondasi yang tidak dapat diandalkan. Kekosongan mengurangi kekuatan dan stabilitas batuan sebagai fondasi

Tanah longsor dan penyebab yang menyebabkan terjadinya. Tanda-tanda lereng longsor.
Tanah longsor - perpindahan geser tanah di lereng lembah, jurang, selokan, pantai laut, penggalian di bawah pengaruh gravitasi dan tekanan permukaan atau air tanah. Tanah longsor menghancurkan

Derajat kestabilan lereng.
Tentukan rasio gaya yang berusaha untuk mendorong massa batuan menuruni lereng dengan gaya yang menahan gaya geser ini. Derajat kestabilan lereng ditentukan oleh rasio

Tindakan anti-tanah longsor bersifat pasif dan aktif.
Pengendalian tanah longsor adalah tugas yang sangat sulit. Anti longsor ditentukan dengan mempertimbangkan aktivitas tanah longsor dan dibagi menjadi pasif dan aktif (teknik). Profilaksis pasif

Teori asal usul air tanah.
Perairan bagian atas kerak bumi disebut bawah tanah. 1) infiltrasi (air tanah berasal dari presipitasi atmosfer, yang menembus tanah melalui saluran batuan terkecil, di mana

Air tanah. Zona aerasi dan batas kapiler.
Air tanah - konstan dalam waktu dan signifikan di bidang distribusi cakrawala air tanah pada aquiclude pertama dari permukaan. Mereka dicirikan oleh sejumlah fitur: 1.

Peta hidroisogypsum dan penentuan arah pergerakan air tanah.
Peta hydroisohypsum mencerminkan sifat permukaan (cermin) air tanah (Gbr. 56).

perairan artesis. Overhead dan tingkat piezometrik. Bagian atas dan bawah tempat tidur terbatas.
Air artesis adalah air tanah yang terperangkap di antara lapisan kedap air dan di bawah tekanan hidrolik. Mereka terjadi terutama di endapan pra-Antropogenik, dalam lingkungan geologis yang besar

Cekungan artesis, sifat utamanya.
Cekungan artesis adalah reservoir bawah tanah air tawar. Di dalam cekungan artesis, tiga area dibedakan: suplai, tekanan, dan pelepasan. Di daerah resapan, akuifer biasanya terangkat

Agresivitas air tanah dan jenisnya.
Pv agresif - komposisi pvolzhimich-th, kucing memiliki efek merusak pada beton dan struktur logam, filter sumur, pipa casing, pompa, dll. Efek agresi pada beton menyebabkannya membengkak dan hancur.

Perairan industri dan termal.
Air industri adalah larutan berair alami yang sangat pekat dari berbagai elemen, misalnya: larutan nitrat, sulfat, karbonat, air asin dari halloid alkali. Air industri mengandung co

Air mineral obat.
Air mineral adalah perairan alami yang merupakan produk dari proses geokimia yang kompleks. Mereka memiliki efek terapeutik pada tubuh manusia, karena peningkatan kandungan bermanfaat

Kecepatan aktual pergerakan dan kecepatan filtrasi air tanah.
KECEPATAN GERAKAN AIR TANAH VALID (TRUE) - kecepatan pergerakan air tanah di pori-pori atau retakan kota, ditentukan dengan menggunakan indikator yang dimasukkan ke dalam akuifer, atau dengan membagi

Daya, gradien tekanan, laju aliran dan arah pergerakan aliran bawah tanah.
Gradien head adalah perubahan head per satuan panjang lintasan Laju aliran adalah besaran yang sebanding dengan luas penampang aliran dan gradien head dalam arah perjalanan. Jarak keran

Depresi corong selama operasi sumur dan saluran di reservoir tekanan dan non-tekanan.
Selama pengoperasian sumur air, corong depresi dari permukaan permukaan air tanah terbentuk di sekitarnya, di mana air bergerak ke sumur. Dengan terbatas sumber daya alam ar

Penentuan arah air tanah.
Dengan tidak adanya peta yang mencerminkan posisi permukaan air tanah bebas atau piezometrik, untuk menentukan arah pergerakannya, diperlukan setidaknya tiga cara kerja untuk menetapkan

Metode untuk menentukan koefisien filtrasi tanah.
Metode untuk menentukan koefisien filtrasi menurut GOST 25584 digunakan untuk tanah berpasir, berlumpur dan berlempung dan tidak berlaku untuk tanah dalam keadaan beku, dan juga tidak menetapkan koefisien

Penentuan kecepatan pergerakan air tanah
Kami hanya mencatat bahwa cara yang paling penting untuk eksperimen untuk menentukan kecepatan sebenarnya dari pergerakan air tanah adalah apa yang disebut indikator (bahan pewarna

Tujuan, tugas dan komposisi survei teknik dan geologi.
TEKNIK DAN PENELITIAN GEOLOGI- satu set karya yang bertujuan mempelajari interaksi jenis yang berbeda kegiatan rekayasa (konstruksi, pertambangan) dengan lingkungan geologi. Dalam tugas

Pekerjaan eksplorasi. Pengeboran, eksplorasi listrik.
Di daerah di mana ahli geologi prospektif telah menemukan tanda-tanda mineral yang signifikan, pekerjaan prospeksi dan eksplorasi sedang dilakukan. Jaringan rute menebal, parit digali, lubang diletakkan, dan lain-lain

Drainase reservoir - Sistem drainase reservoir diletakkan di dasar struktur untuk dilindungi langsung pada akuifer.
Sistem drainase dinding terdiri dari pipa drainase (dengan taburan penyaringan) yang diletakkan di atas tanah tahan air dari luar struktur. Sistem drainase cincin terletak di sepanjang

Fenomena sufffusion dan perbedaannya dengan karst.
Suffusion adalah penghilangan partikel kecil dari batu di bawah pengaruh aliran filtrasi (air bawah tanah) Partikel kecil terlepas dari batu dan dibawa keluar. Ada dua jenis mati lemas

Studi kompresi dan cap tanah.
Kompresi mengacu pada pemadatan tanah dengan perpindahan udara dari ruang pori. Pengaruh dinamis dari lalu lintas, runtuhnya tiang dan gempa bumi dapat menyebabkan efek pemadatan yang serupa.

KASUS KHUSUS AIR BODY

8. Permafrost (abadi)

Perennial, atau permafrost, adalah lapisan batuan di kerak bumi dengan suhu negatif, stabil untuk waktu yang lama, terlepas dari keadaan fisik air yang terkandung di dalam batuan. Area distribusi permafrost di Uni Soviet adalah 49,7% dari seluruh wilayah negara, dan di dunia - hingga 24% dari seluruh daratan.

Studi tentang lapisan es dan kondisi konstruksi di wilayah distribusinya sangat penting secara ekonomi nasional. Banyak deposit dari berbagai macam mineral telah diidentifikasi di sini: batu bara, bijih besi, berlian, timah, tungsten, nikel, emas, minyak, gas dan banyak lainnya, yang menyebabkan pertumbuhan di daerah-daerah industri pertambangan dan pengembangan industri pertambangan. sektor lain dari ekonomi nasional dan perumahan terkait, dan pembangunan jalan.

Kondisi alami daerah di mana lapisan es tersebar menentukan persyaratan khusus untuk desain, konstruksi, dan pengoperasian struktur, yang tidak mematuhinya menyebabkan deformasi struktur atau kehancurannya.

Asal usul permafrost adalah karena, menurut pendapat sebagian besar peneliti, fakta bahwa selama tahun itu kerak bumi kehilangan lebih banyak panas daripada yang masuk, dan pembekuan musim dingin melebihi pencairan musim panas. Secara umum, detail dari proses ini belum cukup dipelajari, dan alasan pasti asal mula permafrost belum diklarifikasi.

Ketebalan lapisan permafrost tergantung pada banyak faktor: pada rezim suhu atmosfer, tanah dan litosfer; dari sifat relief, vegetasi; dari ketebalan lapisan salju; dari keberadaan badan air permukaan dan saluran air; dari sirkulasi air tanah; dari proses geokimia yang terjadi di litosfer; dari kegiatan produksi manusia. Ketebalan lapisan es bervariasi dari beberapa meter hingga 600-800 m, dan di cekungan sungai. Vilyuya melebihi 1000 m.

Permafrost tidak dapat dianggap sebagai layar terus menerus yang memisahkan air permukaan dari air tanah; distribusi mereka terputus-putus. Tingkat diskontinuitas tergantung pada banyak faktor alam: iklim, geologis, hidrogeologis, orografis, tektonik, dll. Bahkan di Jauh Utara negara kita, di bawah danau, di sepanjang lembah sungai, di daerah tektonik muda dan di tempat lain, batuan dengan suhu positif tersebar luas. Tingkat diskontinuitas permafrost meningkat ke arah dari utara ke selatan, dan secara bertahap permafrost mencair.

Lapisan atas kerak bumi di daerah permafrost mencair di musim semi dan musim panas, dan membeku di musim gugur dan musim dingin. Jika lapisan ini tidak menyatu dengan lapisan permafrost selama pembekuan di musim dingin, maka itu disebut lapisan pembekuan musiman, dan jika menyatu, itu disebut lapisan pencairan musiman, atau lapisan aktif. Ketebalan lapisan aktif dalam tempat yang berbeda berkisar dari pecahan satu meter hingga 6-8 m Di tanah yang tersebar halus - lempung dan tanah liat - kedalaman pembekuan dan pencairan musiman jarang melebihi 2-3 m.

Pengalaman konstruksi di daerah di mana tanah permafrost tersebar menunjukkan bahwa meremehkan rezim lapisan aktif menyebabkan konsekuensi yang paling menyedihkan: jalan, lapangan terbang, bangunan, dan struktur lainnya berubah bentuk dan bahkan hancur. Oleh karena itu, penetapan ketebalan lapisan aktif dan rezim suhunya sangat penting dan merupakan salah satu tugas utama dalam survei teknik.

Seringkali, kedalaman pembekuan musim dingin tidak mencapai lapisan permafrost batuan. Lapisan aktif yang terbentuk selama periode musim panas tidak menyatu dengan lapisan es. Ini adalah permafrost yang tumpah. Terkadang ada pergantian lapisan tanah yang dicairkan dan permafrost hingga kedalaman yang cukup dalam. Lapisan seperti itu disebut lapisan es, atau terputus-putus, permafrost. Ini disebabkan oleh adanya batuan berbutir kasar dan retak, tetapi dengan mana air tanah bersirkulasi dengan kecepatan tinggi, yang melindunginya dari pembekuan.

Bawah tanah, perairan permafrost, menurut N.I. Tolstikhin, dibagi menjadi tiga kategori: suprapermafrost, interpermafrost dan subpermafrost.

Perairan suprapermafrost yang menutupi zona permafrost, pada gilirannya, dibagi lagi menjadi perairan lapisan aktif dan perairan talik suprapermafrost abadi.

Perairan suprapermafrost dari lapisan aktif terletak pada lapisan permafrost, yang merupakan tempat tidur tahan air bagi mereka. Ciri khas perairan ini adalah perubahan musiman fase cair dan padat. Di utara, durasi keberadaan fase cair ditentukan oleh dua hingga tiga bulan periode musim panas-musim gugur; ke arah selatan, keberadaan fase cair meningkat menjadi enam bulan atau lebih. Perairan lapisan aktif dipelihara oleh presipitasi atmosfer dan sebagian oleh aliran air permukaan.

Secara kimiawi, perairan suprapermafrost dari lapisan musiman dicirikan oleh mineralisasi yang rendah, kandungan bahan organik yang signifikan, dan adanya asam humat. Suhu mereka rendah dan jarang melebihi 5 ° C.

Perairan suprapermafrost dari talik abadi ada karena efek termal dari air permukaan. Talik serupa terjadi di bawah danau dan dasar sungai. Di sepanjang lembah sungai Siberia yang menahan panas, ada tali yang melaluinya sambungan air suprapermafrost, interpermafrost, dan subpermafrost dilakukan. Perairan ini dibedakan oleh keteguhan kualitas dan kuantitas. Mineralisasinya rendah, kekerasan 0,8-1,2 mg eq; mereka tersebar luas di lembah sungai Lena dan Kolyma. Laju aliran struktur penangkap (sumur, galeri) sering mencapai 47 l / detik. Data air digunakan untuk penyediaan air minum dan utilitas.

Perairan interpermafrost. Untuk perairan interpermafrost, sepanjang II. II. Tolstikhin disebut sebagai air cair yang beredar di massif; permafrost, dan fase padat - es fosil dan akuifer beku sementara diawetkan oleh permafrost, yang pernah berfungsi. Faktor utama yang melindungi air interpermafrost cair dari pembekuan adalah dinamismenya, dan terkadang juga salinitas yang tinggi. Berdasarkan sifat batuan induknya, terdapat batuan stratal, karst, dan fissure-vein. perairan interpermafrost.

Saat mengemudi pekerjaan tambang dalam kasus persimpangan perairan interpermafrost, anak sungai dapat meningkat dari waktu ke waktu, yang disebabkan oleh peningkatan akuifer karena pencairan es di retakan, akuifer beku, dll.

Permafrost perairan. Semua perairan bawah tanah di bawah lapisan permafrost disebut perairan subpermafrost. Veda ini memiliki tekanan, seringkali beberapa ratus meter. Berdasarkan sifat kejadian dan kondisi sirkulasi, perairan subpermafrost mirip dengan air tanah di daerah non-permafrost. Kondisi pemberian makan dan limpasan perairan subpermafrost berbeda.

Menurut kondisi hidrogeologi di antara perairan subpermafrost, PI Tolstikhin membedakan jenis berikut: aluvial, berpori-stratal, fisura-stratal, fisura atau urat, dan fisura-karst.

Aluvial di bawah permafrost, air diberi makan karena rembesan air atmosfer di sepanjang tali di alluvium, masuknya air tanah dari batuan dasar dan karena kondensasi. Permafrost dari endapan aluvial memiliki suhu mendekati nol. Hanya dalam kasus-kasus ketika perairan batuan dasar dengan suhu yang lebih tinggi mengambil bagian dalam memberi makan air aluvial, perairan aluvium subpermafrost memiliki suhu tinggi yang tidak normal.

Komposisi kimia perairan alluvium subpermafrost ditandai dengan kandungan bahan organik yang lebih rendah.

Perairan subpermafrost dari endapan aluvial memainkan peran negatif dalam pengembangan banyak endapan mineral placer; banyak sumber daya material harus dialokasikan untuk memerangi mereka.

Perairan subpermafrost pori-stratal terjadi di batuan sedimen dan memiliki tudung. Di banyak tempat, cekungan artesis perairan subpermafrost telah diidentifikasi.

Perairan subpermafrost yang retak-retak merupakan ciri khas batuan purba (Paleozoikum - Jurassic). Mereka bersirkulasi di sepanjang retakan di lapisan batupasir, batugamping, konglomerat dan batuan lain yang dilapisi oleh segel kedap air. Secara khusus, di banyak endapan batubara, tersebar luas di zona permafrost (Bukachachinsky, cekungan Bureinsky, dll.), perairan subpermafrost jenis ini terbatas pada batupasir yang retak, konglomerat, dan kadang-kadang pada batulanau dan lapisan batubara. Batuan lempung bersifat kedap air dan membagi air tanah menjadi beberapa akuifer. Perairan memiliki tekanan puluhan hingga ratusan meter.

Perairan subpermafrost karst yang retak dan retak berhubungan dengan sesar tektonik. Perairan ini dicatat di banyak tempat Transbaikalia, di cekungan Aldan, di Lena dan di tempat lain. Rezim perairan ini bahkan lebih tidak stabil. Batu kapur di daerah permafrost adalah batuan yang paling banyak mengandung air, mereka terkait dengan singkapan mata air besar, di mana es tebal terbentuk.

Sumber di zona permafrost. Daerah permafrost dicirikan oleh kondisi khusus untuk debit air tanah ke permukaan. Sumber dibagi menjadi turun dan naik. Mata air yang turun terbentuk karena air suprapermafrost yang terletak di atas dasar erosi lokal. Menurut rezim, sumber air suprapermafrost dibagi menjadi musiman dan berfungsi sepanjang tahun. Debit mereka dan sumber lainnya tidak stabil.

Mata air yang naik terbentuk karena aliran air subpermafrost. Kondisi geologi singkapan perairan subpermafrost sangat beragam. Rezim sumber diperumit oleh faktor permafrost - pencairan dan pembekuan jalur air, yang menentukan pembagian sumber hulu ke dalam jenis berikut: menghilang secara berkala, bermigrasi, perubahan musim, variabel dalam laju aliran dan konstan. Rezim mata air yang naik, yang bergantung pada pembekuan dan pencairan jalur air, tidak mencerminkan keadaan sebenarnya dari akuifer yang memberi makan mata air ini. Mata air menaik dengan laju tinggi terbentuk di tempat-tempat di mana air subpermafrost retakan-karst muncul ke permukaan.

Fenomena terkait permafrost. Di area distribusi permafrost, es, hydrolaccoliths, thermokarst, solifluction dan heaving diamati.

Frost - badan es yang terbentuk di permukaan bumi atau di atas es sungai sebagai akibat dari pembekuan air bawah tanah atau sungai yang mengalir ke permukaan bumi atau lapisan es sungai. Bedakan antara tanah, atau tanah, es, sungai dan campuran.

Es tanah terbentuk ketika air tanah yang muncul ke permukaan membeku.

Es sungai berkembang sebagai akibat dari peningkatan kepala bagian bawah di sungai yang membeku di tempat-tempat penyempitan tajam area aliran atau mengisi saluran dengan es. Es sungai merusak jembatan, pipa, struktur asupan air, dan juga secara signifikan mempersulit pergerakan transportasi di jalan musim dingin di atas es sungai

Beras. 8. Hydrolaccolith (menurut M. Ya-Chernyshev)

1 - batuan dari lapisan aktif; 2- -Es;

3 - retakan akuifer

Hydrolaccoliths - gundukan bengkak muncul karena pembentukan es di ketebalan batuan beku (Gbr. 8), yaitu, selama pembentukan es bawah tanah. Ada hidrolakolit tahunan (musiman) dan abadi. Hydrolaccoliths berbentuk bulat dan berbentuk kubah dengan ketinggian yang bervariasi. Ada juga pembengkakan lembut dan pengangkatan berbentuk gulungan. Yang paling penting dalam pembentukan hidrolakolit adalah tali yang terendam, saat membeku, hidrolakolit terbentuk dengan ketinggian dari beberapa meter hingga 70-80 m. Dengan diameter, hidrolakolit besar terkadang mencapai 200-250 m.

Es tanah dan gundukan tanah adalah indikator pencarian yang andal untuk air tanah di daerah di mana lapisan es tersebar.

Termokarst - corong tertutup, cekungan atau cekungan berbentuk piring yang terbentuk sebagai hasil dari pencairan es yang terkubur atau pencairan (degradasi) tanah permafrost dengan pemadatan selanjutnya. Thermokarst di banyak area permafrost menempati hingga 30% dari area tersebut dan lebih banyak lagi. Cekungan termokarst biasanya terisi air, membentuk danau, rawa-rawa dengan luas ratusan meter persegi, dan terkadang bahkan kilometer. Dengan pembentukan depresi termokarst baru di bawah pengaruh perubahan lokal dalam rezim termal batuan permafrost, yang terjadi selama pengembangan dan pengembangan wilayah baru, muncul ancaman serius terhadap berbagai struktur teknik. Oleh karena itu, dalam pengembangan ekonomi wilayah baru, perlu dilakukan kajian khusus untuk mengidentifikasi potensi pengembangan proses termokarst.

Solifluksi adalah aliran tanah yang dicairkan tergenang air dari lapisan aktif di bawah pengaruh gravitasi. Solifluction tersebar luas di Far North. Itu muncul di lereng dengan sudut kecil (beberapa derajat). Ada kasus yang diketahui dari transisi solifluction yang mencair menjadi tanah longsor yang bersifat bencana. Fenomena solifluksi menyebabkan kerusakan signifikan pada berbagai struktur, terutama jalan yang ditelusuri di sepanjang lereng atau di lereng.

Pembengkakan adalah proses peningkatan volume tanah beku, yang terjadi baik sebagai akibat dari peningkatan volume kelembaban beku, dan sebagai akibat dari pembentukan lapisan dan lensa es di tanah beku, yang sangat intensif di kondisi aliran air yang bermigrasi dari luar ke bagian depan yang membeku. Lapisan dan lensa es yang sangat tebal terbentuk dengan penundaan yang lama dari batas pembekuan pada kedalaman tertentu dan posisi permukaan air tanah yang dekat dengannya. Jika pembekuan intens (selama salju yang parah), maka air di tanah yang tersebar tidak punya waktu untuk mengejar bagian depan yang membeku dan lensa dan lapisan es tidak terbentuk, tetapi hanya kristal es individu yang muncul, tersebar di seluruh massa tanah dan dengan kuat menyemen partikelnya.

Pembengkakan tanah beku memiliki efek negatif pada berbagai struktur, tetapi komplikasi terbesar disebabkan oleh landasan jalan dan rel kereta api, termasuk yang ada di jalan masuk dan keluar di tambang, serta permukaan lapangan terbang. Biasanya, pengangkatan tanah tidak merata, yang mengubah profil jalan atau permukaan jalan dan menimbulkan komplikasi yang signifikan dalam pengoperasian transportasi. Di musim semi, selama pencairan, tanah tempat naik turun mencair dan kehilangan kemampuannya untuk mempertahankan permukaan jalan.

Naik-turun di jalan dan lapangan terbang dicatat tidak hanya di area distribusi permafrost, tetapi juga di daerah permafrost musiman, meskipun dimanifestasikan di sini kurang intens.

Kondisi konstruksi di daerah permafrost. Sehubungan dengan pelaksanaan program yang luas untuk pembangunan berbagai struktur di bidang distribusi permafrost, masalah dengan mempertimbangkan kondisi iklim, hidrogeologis, dan tanah yang khas dari lokasi konstruksi tertentu di mana konstruksi objek direncanakan menjadi sangat penting. pentingnya.

Praktek konstruksi di daerah-daerah ini menunjukkan bahwa sebagai akibat dari konstruksi, rezim suhu di lokasi konstruksi dilanggar dan, sebagai akibatnya, kondisi hidrogeologis dan sifat fisik dan mekanik tanah dasar berubah secara signifikan. Biasanya, tanah beku dari fondasi mencair di bawah pengaruh perpindahan panas dari struktur, seringkali hingga kedalaman yang cukup besar, dan tanah yang dicairkan menjadi lebih atau kurang surut. Tergantung pada kecepatan proses pencairan, struktur mengalami deformasi, seringkali signifikan. Akibatnya, solusi konstruktif dalam desain dan konstruksi struktur, yang dibuat tanpa memperhitungkan keadaan tegangan deformasinya dan kondisi kerja bersama dengan tanah amblesan yang mencair, mengarah pada penghancuran dini bangunan modal yang dibangun di atas tanah tersebut. Ini dibuktikan dengan praktik konstruksi jangka panjang di wilayah Vorkuta, Norilsk, Transbaikalia, Yakutsk, Magadan, dll.

Seperti yang ditunjukkan, di area distribusi permafrost, endapan banyak mineral terkonsentrasi: batu bara, bijih besi, logam non-ferrous, serta berlian, emas, dll. Ketika mengembangkan endapan di wilayah ini, kita harus memperhitungkan fitur-fitur berikut: intensitas tenaga kerja pengembangan batuan beku lepas meningkat dibandingkan dengan yang dicairkan sekitar 10- 15 kali; dengan ventilasi alami di musim dingin, pendinginan batu dan pembentukan es diamati di tempat kerja; ketika ventilasi bekerja dengan udara panas, suhu batuan beku naik, kandungan esnya berkurang, yang menimbulkan komplikasi signifikan selama pekerjaan; kondisi hidrogeologis khusus di sini, seringkali menyulitkan pelaksanaan operasi penambangan; Ketebalan batuan beku hanya sementara dan itupun tidak selalu melindungi benda kerja dari permukaan dan air tanah.

Untuk memerangi fenomena negatif air tanah untuk pekerjaan bawah tanah, menurut V.P. Bakakin, perlu untuk melestarikan keadaan alami batuan beku dengan cara apa pun.

Saat melakukan penambangan terbuka, faktor rumit utama adalah kekuatan lapisan es yang signifikan. Menurut A.N. Zelenin, lempung dengan kadar air 20% dalam keadaan dicairkan memiliki ketahanan potong 5-7 kgf/cm , dan pada -25 ° C hingga 150 kgf / cm ... Oleh karena itu, langkah utama yang secara signifikan meningkatkan pelaksanaan penambangan terbuka adalah dengan mengurangi intensitas energi dari batuan yang ditambang. Untuk mengurangi kekuatan batuan yang dikembangkan, metode yang paling umum adalah reklamasi termal dan air-termal, yang, dibandingkan dengan metode pelonggaran eksplosif, sekitar 10 kali lebih murah. Dalam kondisi tertentu, dimungkinkan untuk mencapai kedalaman pencairan batuan lepas dari permukaan hingga 6-9 m atau lebih tanpa menggunakan pekerjaan teknik yang mahal dan padat karya. Hal ini memungkinkan untuk menggunakan mesin pertambangan berkinerja tinggi, kapal keruk, ekskavator, penyebar, dll. di tambang, yang secara tajam meningkatkan intensitas pengembangan, produktivitas tenaga kerja, dan mengurangi biaya produksi.

Saat ini, berbagai opsi untuk reklamasi termal dan air-termal digunakan: dengan menggunakan proses termal alami (retensi salju di musim dingin dan penghilangan salju di awal musim semi, pembakaran vegetasi dan tutupan lumut, penghitaman salju, dll.); mencairkan tanah beku dengan menyuntikkan air ke dalamnya; metode filtrasi dan drainase. Kerugian dari metode ini adalah lamanya periode persiapan, tetapi dengan perencanaan yang tepat dari pekerjaan persiapan dan pembersihan, mereka memberikan efek yang signifikan.