Permafrost

Monitoramento geotécnico(doravante, monitoramento) em solos permafrost - um conjunto de trabalhos baseado em observações de campo do estado do solo de fundação (regime de temperatura), regime hidrogeológico, movimento de estruturas de fundação de uma estrutura recém-erguida, reconstruída e operada.

Em áreas onde os solos permafrost estão espalhados, o monitoramento deve ser realizado para todos os tipos de edifícios e estruturas, incluindo utilidades subterrâneas.

O monitoramento é realizado de acordo com o projeto, que é desenvolvido no processo de projeto e é uma seção da parte aprovada da documentação de projeto.

Ao desenvolver um projeto de monitoramento, são determinados a composição, volumes, frequência, tempo e métodos de trabalho, esquemas para a instalação de poços de observação, marcos geodésicos e benchmarks, sensores e instrumentos, os quais são atribuídos em relação à construção considerada (reconstrução) objeto, tendo em conta as suas especificidades, incluindo: os resultados dos levantamentos de engenharia no canteiro de obras, o princípio da utilização de solos permafrost como alicerces, características da estrutura projetada ou reconstruída e estruturas dos edifícios circundantes, etc.

O projeto de monitoramento deve levar em consideração os fatores que influenciam a estrutura recém-erguida (reconstruída), sua fundação, o maciço de solo circundante e edifícios circundantes durante a construção e operação, incl. a possibilidade de manifestação de processos geocrológicos perigosos (levantamento criogênico, termokarst, processos de deslizamento de terra, subsidência de superfície durante o degelo, etc.), bem como efeitos térmicos de obras.

Para realizar o monitoramento durante o período de construção, são equipados poços termométricos e hidrogeológicos de controle, marcos geodésicos permanentes são instalados nas fundações das estruturas, de acordo com as quais medições de temperatura do solo, nível do lençol freático, sua composição e temperatura, nivelamento de fundações, inclusive submersas estacas, são caminhos medidos de pontes rolantes, bandejas de drenagem em andares técnicos e edifícios subterrâneos, bem como calçadas próximas a estruturas.

Locais de instalação de poços termométricos e hidrogeológicos, marcos geodésicos, a frequência das medições são estabelecidas de acordo com os apêndices do SNiP 2.02.04-88 (edição atualizada). Além disso, a densidade dos solos colocados em aterros é monitorada durante a substituição de solos em escavações e quando o território é recuperado. Poços termométricos são equipados de acordo com GOST 25358-82, poços hidrogeológicos - SP 11-105-97 (Partes I, IV), marcas de nivelamento e medições geodésicas são realizadas de acordo com GOST 24846-81.

Durante o período de funcionamento da estrutura é efectuado um acompanhamento de forma a garantir o regime de dimensionamento dos solos de fundação e o estado das fundações da estrutura. O monitoramento inclui os seguintes tipos de trabalho:

- inspeção de rotina e controle do estado de pisos técnicos, subcampos de edifícios e comunicações e demais dispositivos neles localizados;

- monitorar o estado das fundações de concreto;

- monitorar a temperatura do solo na base das estruturas;

- monitorar a temperatura do ar no subsolo;

- observação dos assentamentos de fundações;

- observação do regime hidrogeológico da fundação.

A duração do monitoramento depende do princípio de construção e é para estruturas construídas de acordo com:

- Princípio I - durante todo o período de funcionamento da estrutura;

- Princípio II:

a) usando descongelamento preliminar do solo - dentro de 5 anos;

b) com a admissão de descongelamento durante a operação - dentro de 10 anos.

A duração do monitoramento pode ser reduzida quando as mudanças nos parâmetros monitorados são estabilizadas ou aumentada na ausência de estabilização das mudanças nos parâmetros monitorados.

No processo de monitoramento, é necessário garantir a informação atempada das partes interessadas sobre os desvios identificados dos parâmetros controlados (incluindo as tendências das suas alterações excederem os esperados) dos valores de dimensionamento e dos resultados térmicos e geotécnicos previsão.

Requisitos ambientais para o projeto e construção de fundações e fundações em solos permafrost

O projeto de fundações e fundações sobre permafrost deve prever medidas para assegurar a prevenção, minimização ou eliminação de consequências ambientais prejudiciais e indesejáveis ​​e associadas a consequências sociais, econômicas e outras.

Os requisitos ambientais levados em consideração no projeto e na construção são baseados nos resultados de pesquisas de engenharia e ambientais realizadas de acordo com a SP II-102 e SP II-105, que avaliam a condição ambiente e previsão do impacto do objeto de construção sobre ele.

A previsão do impacto nas condições naturais é realizada para todo o período de construção e operação dos edifícios e estruturas e deve estabelecer:
- a possibilidade de alterar o regime térmico dos solos permafrost na área de construção e territórios adjacentes devido a violações das condições de transferência de calor como resultado da construção e exposição à temperatura durante a operação;

- mudanças nas condições hidrogeológicas do canteiro de obras em decorrência de terraplenagem, incluindo as formas de descarregamento de águas superficiais e suprapermafrescas pelos canais de drenagem;

- o grau de ativação de processos geocrológicos perigosos, incluindo: precipitação e elevação dos solos, termocárdio, soliflução, erosão, erosão do solo, etc .;

- a possibilidade de ocorrência de processos de declividade e alagamento do território.

Levando em consideração os resultados dos levantamentos de engenharia e geológicos, são selecionadas soluções de projeto e desenvolvidas medidas para a recuperação e restauração do solo e da camada de vegetação, aterro de escavações, valas e pedreiras, nivelamento e sodding de taludes e taludes, bem como para evitar processos de erosão, termocárdio e erosão do solo.

As principais medidas de proteção ambiental durante a construção de fundações e fundações em solos permafrost são desenvolvidas na fase de estudo de viabilidade.

A documentação do projeto para a construção de fundações e fundações em solos permafrost no estágio "P" deve incluir uma seção separada "Proteção ambiental".

É permitido iniciar a produção de obras de construção de fundações e fundações somente se houver POS e projetos de preparação de engenharia e proteção de processos permafrost perigosos e inundações do território, que reflitam especificamente todas as características do permafrost e as condições do solo do canteiro de obras. O projeto de organização da construção deve obrigatoriamente prever o momento exato e as características da obra, bem como medidas para restaurar as áreas danificadas do canteiro de obras.

Informação geral sobre permafrost para monitoramento geotécnico

A atividade geológica do gelo é objeto de estudo em ciências especiais - glaciologia e geocriologia. GlaciologiaÉ a ciência das propriedades físicas das geleiras, sua origem, desenvolvimento, atividade geológica e o impacto na formação A superfície da Terra... A geocriologia (permafrost) estuda os padrões de formação e distribuição do permafrost e os processos geológicos que ocorrem na zona do permafrost da litosfera.

É comum referir-se à zona congelada da litosfera as áreas de desenvolvimento dessas rochas, que se caracterizam por temperaturas nulas ou negativas e pela presença de gelo nas mesmas, encerradas por poros e rachaduras.

As rochas podem obedecer às mudanças climáticas: congelamento e descongelamento sazonal, mas também podem ser permafrost. A antiguidade do permafrost é confirmada por achados arqueológicos e paleontológicos. Assim, na península de Anadyr, perto do lago Chirovoy, em margas situadas nas fendas da colina de gelo, N. Grave descobriu os restos do sítio de um homem antigo que viveu aqui no Neolítico Superior, pelo menos 2.000 anos atrás.

Métodos isotópicos estabeleceram que restos bem preservados de mamutes têm muitos milênios. O mamute Taimyr morreu há 12 mil anos. Com base nesses dados, as rochas permafrost são aquelas nas quais as temperaturas negativas persistem continuamente por milênios e dezenas de milhares de anos.

As rochas permafrost na Rússia estão localizadas principalmente na Sibéria, onde a fronteira sul de sua distribuição corre ao sul do Lago Baikal. A fronteira norte coincide aproximadamente com o Círculo Polar Ártico. Ao longo da fronteira sul do permafrost, uma natureza insular de sua distribuição é observada. Total para o Globo 23% da área do terreno é coberta com "permafrost"; as maiores áreas de sua distribuição também são Canadá (6 milhões de km 2), Groenlândia (1,6 milhão de km 2), Alasca (1,5 milhão de km 2), Antártica (12.980.000 km 2).

O gelo dentro da distribuição de rochas permafrost pode ocorrer na forma de gelo-cimento, veia, reenviado, enterrado e caverna de gelo. Cimento-gelo amarra formações minerais, segurando-as e cimentando-as. Gelo na veia preenche rachaduras nas rochas.

Gelo Rewire penetra nas rochas através de rachaduras de geada mais profundas do que a fronteira de seu congelamento sazonal. Pode crescer não apenas verticalmente, mas também horizontalmente e formar grandes aglomerados. Verificou-se que essas massas de gelo foram formadas continuamente durante todo o período quaternário. Na realidade gelo enterrado são observados nas zonas de glaciações modernas dentro das moreias depositadas e abaixo delas.

Caverna de gelo são formados em uma variedade de cavidades. Eles também podem ser encontrados fora da zona de distribuição de rochas permafrost (por exemplo, na caverna Kungur). Esses sorvetes são massas de gelo sólidas ou formas de gotejamento (pilares, cortinas) ou cristais individuais nas paredes e no teto das cavernas.

Distribuição lateral do permafrost

Faça a distinção entre sazonal e permafrost.

Permafrost sazonal existe apenas no inverno, perene - persiste o ano todo e por muitos anos. Os processos permafrost (criogênicos) mais vívidos e em grande escala são manifestados na zona permafrost, ou seja, na área de distribuição do permafrost. O permafrost é especialmente difundido no norte da Eurásia e América do Norte... Na Rússia, ocupa cerca de 2/3 de todo o território - principalmente na Sibéria e no Extremo Oriente. Ao dominar enorme recursos naturais essas regiões requerem um estudo detalhado das condições e processos do permafrost, uma vez que muitas vezes se revelam um fator decisivo que complica gravemente todos os tipos de construção.

Na direção de norte a sul dentro da zona permafrost do Hemisfério Norte, conforme a área e a espessura do permafrost diminuem, três subzonas são distinguidas: distribuição contínua, intermitente e esporádica de solos permafrost. Na subzona distribuição contínua a espessura do permafrost é medida em centenas de metros (geralmente de 100 a 500 m), às vezes chegando a 1 km ou mais. Severo condições climáticas nesta subzona, a mais favorável para a formação do permafrost, entretanto, os taliks também são encontrados aqui - áreas onde os estratos congelados estão ausentes.

Taliki é desenvolvido principalmente sob rios e lagos, que são abundantes o suficiente para que o efeito de aquecimento da água evite o congelamento.

Na subzona propagação descontínua a espessura do permafrost geralmente não excede 100 m. Taliki ocupa uma área muito maior aqui, e a formação de novos permafrost é limitada. Finalmente, a subzona sul de distribuição esporádica pode ser considerada uma área de degradação predominante do permafrost.

Assim, sendo em muitas regiões não apenas uma formação moderna, mas também uma relíquia das épocas glaciais, o permafrost persiste até hoje devido ao clima agudamente continental com longos invernos frios e pouco nevados.

Propagação vertical do permafrost

Três camadas são distinguidas na seção vertical da zona permafrost (complexo de cobertura polar, de acordo com A.I. Popov, 1967). Camada superior chamado ativo, esta é a camada de degelo sazonal. Sua espessura como um todo aumenta de norte a sul para três a quatro metros e depende da condutividade térmica e da permeabilidade da água das rochas: os solos arenosos descongelam mais profundamente do que os solos argilosos, que por sua vez são mais profundos do que a turfa. Na camada ativa, as rochas passam regularmente do estado congelado para o descongelado e vice-versa, o que encontra expressão em crioturbação- mistura de solo, que está associada à formação de formas específicas de microrrelevo permafrost.

A camada ativa é sustentada por camadas espessas e permanentemente congeladas. No topo deles ( segunda camada), ainda ocorrem flutuações sazonais em temperaturas negativas, que são acompanhadas por tensões mecânicas e rachaduras. Ainda mais baixo, partindo de uma profundidade de cerca de 10 m, a temperatura negativa das rochas permanece constante ao longo do ano - isto é terceiro mais poderoso camada, uma espécie de fundação da zona permafrost.

Solos sazonais congelados que ocorrem onde quer que as temperaturas negativas de inverno sejam mantidas por um certo tempo, na verdade, consistem em uma camada ativa. No entanto, os processos que ocorrem nele (inchaço, classificação do solo, rachaduras, etc.) não são tão ativos quanto na camada ativa da zona do permafrost, devido à ausência do permafrost subjacente, que desempenha o papel de um aquiclude e afeta o distribuição de pressão no solo.
O desenvolvimento do Permafrost pode prosseguir epigeneticamente(a rocha previamente formada congela) e singeneticamente(a formação do solo e seu congelamento ocorrem simultaneamente). O primeiro caminho é típico de terras altas, onde predomina o desnudamento e, à medida que a crosta de intemperismo é removida, o congelamento penetra profundamente nas camadas das rochas. O segundo caminho é típico de várzeas, onde os processos acumulativos dominam, por exemplo, o acúmulo de aluvião nos vales dos rios.

Como um componente integral dos solos congelados, o gelo subterrâneo pode ser encontrado neles em várias formas - de poros e capilares a grandes lentes e veios de gelo. Normalmente distingue: gelo-cimento- espalhadas entre partículas de rocha solta sem acumulações; gelo de segregação- tem a forma de camadas intermediárias de gelo liberadas durante o congelamento de solos finamente dispersos (argiloso e siltoso); injeção de gelo- é formado quando a água penetra em rachaduras e aquíferos; Cunha de gelo poligonal- formado como resultado do congelamento em rachaduras de gelo de água retidas nelas da superfície. Além disso, o gelo subterrâneo pode ser sepultadoÉ um antigo gelo terrestre coberto por sedimentos minerais.

Processos permafrost (criogênicos) e formas de relevo

Os principais processos de permafrost incluem: geada, separação por geada de material solto, elevação e formação de gelo, meteorização por geada, fluência criogênica, soliflução, termocarst. A maioria das formas de terra do permafrost são de origem complexa, ou seja, vários processos criogênicos participaram de sua formação. A criogênese ocorre principalmente nos dois elementos superiores do complexo da cobertura polar, com a maior atividade associada à camada ativa. Portanto, as formas de permafrost são geralmente pequenas em tamanho e pertencem ao micro ou mesorrelevo. Eles estão localizados na superfície de formas maiores que são de origem tectônica, erosiva ou outra.

A natureza da formação do relevo criogênico é influenciada por vários fatores: clima, congelamento epigenético ou singenético, espessura e conteúdo de gelo das rochas congeladas, composição mecânica dos solos na camada ativa, exposição e declive das encostas, etc. Isso leva ao fato de que as formas do permafrost do mesmo tipo, mas de regiões diferentes, às vezes diferem significativamente umas das outras.

Geada quebrando

Ocorre com resfriamento forte e rápido do solo, geralmente em noites claras de inverno. A profundidade de penetração das fissuras atinge 3-5 me mais. A rede de fendas de gelo, via de regra, apresenta contornos ordenados, formando um padrão de polígonos (quatro, cinco ou hexágonos). Os maiores polígonos são observados nas planícies costeiras baixas, onde a maior umidade do ar suaviza os contrastes diários de temperatura. Ao contrário, a rede mais densa de rachaduras ocorre em condições agudamente continentais.

Na estação quente, as rachaduras de gelo são preenchidas com água e solo liquefeito. No outono, a água congela, formando veias, que crescem repetidamente e aumentam significativamente as fissuras - até os primeiros metros perto da superfície.

Se o clima em uma determinada área se tornar mais quente e o gelo com veias poligonais derreter, as rachaduras expandidas por eles serão preenchidas com solo mineral - é assim que veias do solo... Na maioria dos casos, tais veios subterrâneos em um estado enterrado servem como uma importante evidência paleogeográfica da existência de permafrost aqui no passado.

Classificação de geada

Essa classificação geralmente complementa o craqueamento por gelo. É heterogêneo quanto à textura dos solos da camada ativa. O resultado de seu trabalho conjunto é polígonos de pedra ou, menos comumente, anéis de pedra... Os processos de classificação Frost são os seguintes. Áreas de solo de grão fino (arenoso-argiloso), possuindo alta capacidade de umidade, aumentam significativamente de volume quando congeladas. Ao mesmo tempo, eles empurram os detritos maiores (pedra triturada, seixos, pedregulhos) para a superfície e em direção às rachaduras de gelo. A repetição múltipla de congelamento-descongelamento leva gradualmente a uma diferenciação claramente pronunciada do solo, que geralmente é observada apenas na parte superior da camada ativa (até 0,5 - 0,8 m) e desaparece gradualmente com a profundidade.

Se os solos da camada ativa não contiverem grandes detritos, o mecanismo de classificação de gelo leva à formação de tundra manchada (ou medalhão). As manchas medalhões localizam-se no interior de polígonos fraturados e apresentam formato arredondado ou oval, com superfície argilosa e desprovida de vegetação.

Inchaço e formação de glacês

Os processos de elevação criogênica estão principalmente associados ao congelamento de água livre. Faça a distinção entre montículos salientes sazonais e perenes. Montes agitados sazonais ocorrem durante o congelamento de inverno da camada ativa: a água subterrânea em sua parte inferior está sob pressão (por baixo há um poderoso permafrost) e incha a camada congelada superior acima dela. Em caso de alta pressão, pode ocorrer uma explosão e o derramamento de água na superfície com a formação gelo do solo... Solos sazonais elevados são pequenos em tamanho (a altura geralmente não é superior a 0,5 m com um diâmetro de 2-3 m); na estação quente, o núcleo de gelo dessas colinas derrete e elas entram em colapso.

Tenho montes de turfa o núcleo congelado é preservado no verão devido à baixa condutividade térmica da turfa; podem crescer de ano para ano e atingir vários metros de altura. Montes salientes perenes menores (geralmente não mais que 1 m) se desenvolvem em solos argilosos e argilosos com melhor condutividade térmica. Eles têm o nome "Túmulos"... No verão, o permafrost descongela neles, mas o solo argiloso saturado de água incha e mantém a forma de uma pequena colina.

Os maiores montes salientes perenes são formados nas áreas pantanosas baixas. Sua altura pode chegar a dezenas de metros com um diâmetro das primeiras centenas de metros. Um núcleo de gelo encontra-se sob a casca de turfa nesses montes, cujo surgimento e crescimento estão associados ao inchaço da superfície. Estas maiores formas de elevação perenes são chamadas hidrolacólitos... Os nomes também são usados ​​com frequência: Yakut Bulgunyakh e esquimó pingo.

Ao contrário de formas pesadas gelo são formados como resultado do derramamento de água na superfície e seu congelamento ali (e não no solo) na forma de um corpo de gelo mais ou menos extenso.

Intemperismo gelado

Nos topos planos das montanhas em zona desprovida de vegetação, bem como nos interflúvios de planaltos e planaltos, como resultado de intemperismo físico ativo (temperatura e geada), entulho mares de pedra .

Soliflução

Soliflução é o fluxo de solo alagado durante seu degelo sazonal. Esse solo, mesmo em pequenas encostas do terreno, às vezes atingindo apenas uma fração de grau, pode se espalhar.

O congelamento e descongelamento sazonal dos solos também ocorrem fora da zona do permafrost, levando aos mesmos fenômenos em condições de alagamento e em uma certa inclinação da superfície. V regiões montanhosas como resultado de processos de soliflução terraços de gotejamento, kurums e riachos de pedra, solos estruturais e terraços de terras altas.

Terraço recortado(deslizamentos de terra) têm o formato de uma pequena língua, variando de vários metros a centenas de metros, com uma queda acentuada no fundo. Quando as camadas escorregam, elas ficam amarrotadas e frequentemente rompidas.

Kurums e riachos de pedra(rios de pedra, mares de pedra) representam aglomerados de rochas de ângulo agudo de vários tamanhos. Seu movimento é realizado em declive devido ao deslizamento de pedregulhos na serapilheira úmida e congelada. Formas de relevo semelhantes também são encontradas fora da zona de permafrost. Eles podem indicar mudanças climáticas ocorridas.

Terraços de montanha são formados em áreas altas montanhosas nas encostas das montanhas. Eles surgem em diferentes níveis de montanhas solitárias, e isso os distingue dos terraços de rios, lagos e mar. Externamente, esses terraços são superfícies relativamente planas delimitadas por saliências. De acordo com S.V. Obruchev, eles são formados como resultado de processos de soliflução. De acordo com S.G. Boch e I.I. Krasnov, os terraços de terras altas surgem como resultado da meteorização da neve congelada ao longo da borda do campo de neve.

Nichos de descongelamento (termokarst)

Thermokarst- o fenômeno da formação de sumidouros cársticos como resultado do descongelamento da camada ativa, permafrost e subsidência do solo. Na maioria dos casos, incêndios locais contribuem para isso.

Este processo é formado por descongelamento gelo subterrâneo, que pode estar associada ao aquecimento do clima, levando à degradação do permafrost, ou a causas locais, como o efeito de aquecimento de corpos d'água, grandes incêndios, atividades econômicas humanas, etc. As formas de relevo Thermokarst são de origem afundada: a superfície da terra afunda sobre as cavidades subterrâneas formadas.

A manifestação morfológica do termocarste depende do conteúdo total de gelo dos estratos congelados e da forma de ocorrência do gelo subterrâneo. Além disso, o relevo termocárstico na maioria dos casos é complicado por processos concomitantes: soliflução, erosão. Dependendo da aparência e do tamanho, eles são diferenciados pires termokarst, funis, mergulhos, cavidades, banhos de lago, cavidades e outras formas ocas.

Posteriormente, esse termokarst é frequentemente preenchido com água, formando lagos termokarst característicos da zona de tundra.

Esquema de desenvolvimento de lagos termocársticos na parte da tundra do Norte

Os lagos arredondados são bacias termocársticas inundadas de água. Esses buracos e buracos aparecem quando o gelo subterrâneo derrete e a superfície diminui. Isso acontece se o solo contiver muito gelo. Esta condição a resposta está nas rochas soltas nas planícies ou buracos, onde a água se acumularia em um clima quente.

São muitas as razões para o aparecimento de depressões termocársticas: aquecimento do clima, achatamento da vegetação, perturbação das camadas superiores do solo pelo transporte e durante o pastoreio de veados. Eles também são formados durante o degelo normal dos solos no verão. Basta formar um pequeno reservatório, à medida que sua água começa a transferir seu calor para as rochas congeladas, o degelo do gelo subterrâneo se intensifica, o lago cresce até que a água saia ou uma camada suficientemente espessa de sedimentos lacustres se acumule no fundo, isolando o gelo da água.

O surgimento de permafrost nas margens do rio Yakutia

As bacias termocársticas drenadas - alases - são cobertas por vegetação campestre e são as melhores pastagens da tundra. Erosão térmica e abrasão térmica. Em áreas com permafrost, o rápido crescimento de buracos, buracos e ravinas é facilitado pelo fluxo de água. Ele age na superfície tanto mecanicamente - arrancando e levando embora as partículas do solo, quanto derretendo termicamente o permafrost (erosão térmica). As costas marítimas dobradas pelo permafrost são facilmente destruídas. Graças a este fenômeno - abrasão térmica - as costas de muitos mares árticos recuam, pequenas ilhas desaparecem.

A erosão no permafrost geralmente tem um componente térmico significativo (daí o termo erosão térmica) Devido ao efeito térmico da água corrente no fundo congelado e nas margens, os buracos de erosão e ravinas costumam crescer muito rapidamente. As formas de erosão são colocadas ao longo das fissuras em solos poligonais e ao longo das depressões termocársticas. Após o derretimento das cunhas de gelo, as valas resultantes se expandem rapidamente com a água, transformando-se em ravinas, enquanto as partes centrais dos polígonos permanecem na forma de pequenas colinas com vários metros de altura. Essas colinas são conhecidas pelo nome Yakut. Bayjarahi.

Bayjarahi

Assim, os fenômenos de deformação de temperatura observados nas camadas ativas e permafrost do solo dependem em grande parte das mudanças nos fatores externos introduzidos pelo homem durante o desenvolvimento de um determinado território.

Permafrost na Rússia e glaciação moderna

As geleiras modernas ocupam uma pequena área na Rússia, apenas cerca de 60 mil km 2, mas contêm grandes reservas de água doce. Eles são uma das fontes de alimentação dos rios, cuja importância é especialmente grande no fluxo anual dos rios do Cáucaso.

Área principal glaciação moderna(mais de 56 mil km 2) está localizado nas ilhas árticas, o que se explica por sua posição em altas latitudes, o que determina a formação de um clima frio.

A borda inferior da zona nival cai aqui quase ao nível do mar. A glaciação está concentrada principalmente no oeste e regiões centrais onde mais precipitação cai. As ilhas são caracterizadas por uma glaciação de cobertura e cobertura de montanha (malha), representada por mantos de gelo e cúpulas com geleiras de saída. O manto de gelo mais extenso está localizado na Ilha Norte de Novaya Zemlya. Seu comprimento ao longo da bacia hidrográfica é de 413 km, e sua largura máxima chega a 95 km.

Movendo-se para o leste, a maioria das ilhas permanece sem gelo. Assim, as ilhas do arquipélago Franz Josef Land são quase inteiramente cobertas por geleiras, nas Ilhas da Nova Sibéria a glaciação é típica apenas para o grupo mais ao norte das ilhas De Long, e na Ilha Wrangel não há glaciação - há apenas flocos de neve e pequenas geleiras.

A espessura dos mantos de gelo das ilhas árticas chega a 100-300 m, e a reserva de água neles se aproxima de 15 mil km 2, o que é quase quatro vezes mais. fluxo anual de todos os rios da Rússia.

A glaciação das regiões montanhosas da Rússia, tanto em área quanto em volume de gelo, é significativamente inferior à camada de gelo das ilhas árticas. A glaciação de montanha é típica das montanhas mais altas do país - o Cáucaso, Altai, Kamchatka, as montanhas do Nordeste, mas também ocorre em cordilheiras baixas na parte norte do território, onde a fronteira de neve é ​​baixa (Khibiny , Urais do norte, Byrranga, Putorana, montanhas Kharaulakh), bem como na área de Matochkin Shara nas Ilhas do Norte e do Sul de Novaya Zemlya.

Muitos geleiras de montanha fica abaixo do limite de neve climática, ou "nível 365", no qual a neve permanece na superfície horizontal subjacente durante todos os 365 dias do ano. A existência de geleiras abaixo do limite de neve climática torna-se possível devido à concentração de grandes massas de neve em formas de relevo negativas (frequentemente em crosta antiga e profunda) em encostas a sotavento como resultado do transporte de tempestades de neve e avalanches.

A área das geleiras de montanha na Rússia é pouco mais de 3,5 mil km 2. Os mais comuns são as geleiras do alcatrão, do vale do alcatrão e do vale. A maior parte dos glaciares e glaciares está confinada às encostas dos pontos setentrionais, o que se deve não tanto às condições de acumulação de neve, mas também ao maior sombreamento dos raios solares (condições de insolação). Em termos de área de glaciação entre as montanhas da Rússia, o Cáucaso ocupa o primeiro lugar (994 km 2). Ele é seguido por Altai (910 km 2) e Kamchatka (874 km 2). A glaciação menos significativa é característica do Planalto Koryak, das cordilheiras Suntar-Khayata e Chersky. A glaciação em outras regiões montanhosas não é grande. As maiores geleiras da Rússia são a geleira Bogdanovich (área 37,8 km 2, comprimento 17,1 km) no grupo de vulcões Klyuchevskaya em Kamchatka e a geleira Bezengi (área 36,2 km 2, comprimento 17,6 km) na bacia de Terek, no Cáucaso.

As geleiras são sensíveis às flutuações climáticas. No XVIII - início do século XIX cc iniciou-se um período de redução geral das geleiras, que continua até hoje.

As águas internas da Rússia são representadas não apenas por acúmulos de água líquida, mas também água em estado sólido, que forma a cobertura moderna, montanha e glaciação subterrânea. A área de glaciação subterrânea é chamada permafrost (o termo foi introduzido em 1955 pelo cientista permafrost soviético PF Shvetsov; anteriormente, o termo “permafrost” era usado para designá-lo).

Criolitozone - camada superior da crosta terrestre, caracterizada por temperaturas negativas das rochas e pela presença (ou possibilidade de existência) de gelo subterrâneo. Inclui rochas permafrost, gelo subterrâneo e horizontes não congelantes de águas subterrâneas altamente mineralizadas.

Criolitozona (do grego kryos - frio, geada, gelo, litos - pedra e zona - cinto * uma. zona criolítica, criolitozona; n. Frostboden; f. zone de cryolithe; e. zona de criolitas) - parte da criosfera, que é a camada superior da crosta terrestre, caracterizada pelo negativo. temperatura de solos e forjas. rochas e a presença ou possibilidade da existência de gelo subterrâneo.

O termo foi proposto por P.F.Shvetsov em 1955. K. inclui rochas congeladas, rochas congeladas e rochas resfriadas. Rochas resfriadas são salinas ou saturadas águas salgadas e salmouras com temperaturas abaixo de 0 ° C (águas criohalinas).
No momento de sua existência, a zona de permafrost é diferenciada em perene (de vários anos a milhares de anos) e sazonal (áreas de congelamento sazonal de rochas). A zona permafrost perene é subdividida em terras subaeriais, subglaciais sob as geleiras e submarinas sob as águas dos mares e oceanos.

A zona de permafrost subaerial coincide aproximadamente em área com a área de permafrost, na qual rochas permafrost (permafrost) são desenvolvidas, ocupando 25% da terra e espalhadas por quase metade do território. CCCP. Isso equivale a aprox. 10-10,7 milhões de km 2.

A distribuição da superfície do permafrost, a distribuição da temperatura média anual das rochas na base da camada de suas flutuações anuais obedecem à geocrologia. zonalidade e zonalidade altitudinal. Perto do sul. os limites do permafrost têm uma distribuição esparsamente insular; a do norte é insular, maciçamente insular, descontínua e contínua. Ao mesmo tempo, o permafrost ocupa uma área de até 10% com uma espessura do estrato congelado (MMT) de até 10-15 m; de 10 a 30% (no MMT até 25-30 m); de 30 a 80% (no MMT até 50 m); de 80 a 95% (no MMT até 150 m) e mais de 95% (espessura do permafrost até 1500 me mais). De sul para norte (enquanto nas montanhas a área de distribuição diminui com a altura), as temperaturas médias das rochas congeladas diminuem, a profundidade do congelamento sazonal nos taliks diminui e a natureza dos processos criogênicos e fenômenos muda.

A zona de permafrost subaerial é subdividida em 2 permafrost. zonas - propagação do permafrost ao norte (contínua) e ao sul (insular e descontínua).

Dentro da semeadura. geocrológico a zona permafrost tem uma grande espessura (até 1500 m), principalmente. Idade pleistocénica e estrutura vertical contínua. Apenas os tipos de taliks hidrogenéticos e hidrogeogênicos são desenvolvidos aqui, cuja existência se deve ao efeito térmico de reservatórios, riachos e lençóis freáticos. Elevado gelo epicriogênico (marinho, gelo-mar) e sedimentos sincriogênicos de decomposição. genesis c singenético. Cunha de gelo (incluindo complexo de gelo).

Para o sul. geocrológico zonas são características preim. O permafrost é da idade do Holoceno Superior, cuja espessura nas planícies aumenta de 3 para 5 a 100 me mais de sul para norte. Todas as categorias de taliks são desenvolvidas dentro dele, e os taliks de radiação térmica determinam o caráter da propagação do FMI a partir da superfície. B ao sul. zona ocorre periodicamente. desconexão superior. superfície do permafrost da camada de congelamento sazonal (a formação de permafrost que não derrete) e a emergência de camadas finas congeladas e “sobrevôos” em taliks.

Ha C. Leste europeu, planícies da Sibéria Ocidental e, possivelmente, no planalto da Sibéria Central, permafrost relíquias do Pleistoceno são generalizadas, ocorrendo a uma profundidade das primeiras dezenas a 200 me mais e tendo uma espessura das primeiras dezenas a 500 m Permafrost do Holoceno Superior, há um permafrost de duas camadas. Nas montanhas Yuzh. Sibéria, nas terras altas de Altai, Cp. Ásia e outros.A presença de permafrost é devido ao zoneamento altitudinal. Em Altai, as ilhas do MMP começam nas alturas. 2000-3000, no Tien Shan -2000-2500, no Cáucaso - aprox. 2500 m. A continuidade do permafrost aumenta com a altura, cp. a temperatura cai para -15 ° C ou menos, e sua espessura em algumas cristas aumenta para 2.000 me mais. Ha alto. mais de 5 mil m de permafrost no verão só podem descongelar por um curto período (durante o dia) da superfície nas encostas ao sul. Na seção vertical, a zona permafrost consiste em um ou vários. camadas de rochas congeladas, geladas e resfriadas

Nas condições de um inverno longo e frio com uma espessura relativamente pequena da cobertura de neve, as rochas perdem muito calor e congelam a uma profundidade considerável, transformando-se em uma massa sólida congelada. No verão, eles não têm tempo para descongelar completamente e as temperaturas negativas do solo persistem mesmo em profundidades rasas por centenas e milhares de anos. Isso é facilitado pelas enormes reservas de frio que se acumulam durante o inverno em áreas com temperaturas médias anuais negativas. Então, no meio e no norte Sibéria Oriental a soma das temperaturas negativas para o período de cobertura de neve é ​​-3000 ... -6000 ° C, e no verão a soma das temperaturas ativas é de apenas 300-2000 ° C.

Rochas que estiveram em temperaturas abaixo de 0 ° C por muito tempo (de vários anos a muitos milênios) e cimentadas pela umidade congelada nelas são chamadas de permafrost. Conteúdo de gelo, ou seja, o conteúdo de gelo do permafrost pode ser muito diferente. Ela varia de alguns por cento a 90% da raça total. Em regiões montanhosas, geralmente há pouco gelo, mas nas planícies, o gelo subterrâneo costuma ser a rocha principal. Especialmente muitas inclusões de gelo estão contidas em depósitos de argila e argiloso das regiões do extremo norte da Sibéria Central e Nordeste (em média de 40-50% a 60-70%), que diferem na temperatura constante do solo mais baixa.

Permafrost - fenômeno incomum natureza, que foi notada por exploradores no século XVII. Foi mencionado em suas obras por V.N. Tatishchev ( início do século XVIII v.). Os primeiros estudos científicos sobre o permafrost foram realizados por A. Middendorf (meados do século 19) durante sua expedição ao norte e leste da Sibéria. Middendorf foi o primeiro a medir a temperatura da camada permafrost em vários pontos, estabeleceu sua espessura nas regiões do norte, fez suposições sobre a origem do permafrost e as razões para sua ampla distribuição na Sibéria.

Na segunda metade do século XIX. e início do século XX. o permafrost foi estudado juntamente com o trabalho de prospecção de geólogos e engenheiros de minas. Nos anos soviéticos, estudos especiais sérios de permafrost foram realizados por M.I. Sumgin, P.F. Shvetsov, A.I. Popov, I. Ya. Baranov e muitos outros cientistas.

A área de distribuição do permafrost na Rússia ocupa cerca de 11 milhões de km 2, o que corresponde a quase 65% do território do país.

Distribuição do permafrost no território da Rússia

Sua fronteira sul corre ao longo da parte central da Península de Kola, cruza a planície do Leste Europeu perto do Círculo Polar Ártico, desvia para o sul ao longo dos Urais até quase 60 ° N, e ao longo do Ob - ao norte até a foz do Sosva do Norte, em seguida, segue ao longo da encosta sul do Uvalov siberiano até o Yenisei na área de Podkamennaya Tunguska. Aqui, a fronteira vira abruptamente para o sul, segue ao longo do Yenisei, segue ao longo das encostas do Sayan Ocidental, Tuva e Altai até a fronteira com o Cazaquistão.

No Extremo Oriente, a fronteira do permafrost vai do Amur à foz do Selemdzha (afluente esquerdo do Zeya), depois ao longo do sopé das montanhas na margem esquerda do Amur até sua foz. Não há gelo permanente em Sakhalin e nas áreas costeiras da metade sul de Kamchatka. Os pontos de permafrost são encontrados ao sul da fronteira de sua distribuição nas montanhas Sikhote-Alin e nas altas montanhas do Cáucaso.

Nesse vasto território, as condições para o desenvolvimento do permafrost não são as mesmas. As regiões norte e nordeste da Sibéria, as ilhas do setor asiático do Ártico e a ilha norte de Novaya Zemlya são ocupadas por permafrost contínuo de baixa temperatura. Sua fronteira sul atravessa a parte norte de Yamal, a Península Gydan até Dudinka em Elisey, depois até a foz do Vilyui, cruza o curso superior do Indigirka e Kolyma e vai até a costa do Mar de Bering ao sul de Anadyr. Ao norte desta linha, a temperatura da camada permafrost é de -6 ... -12 ° C, e sua espessura atinge 300-600 m e mais. Para o sul e oeste, o permafrost com ilhas de taliks (solo descongelado) é generalizado. A temperatura da camada de permafrost é mais alta aqui (-2 ... -6 ° C), e a espessura diminui para 50-300 m. Perto da borda sudoeste da área de permafrost, há apenas pontos isolados (ilhas) de permafrost entre o solo descongelado. A temperatura do solo congelado é próxima a 0 ° C, e a espessura é inferior a 25-50 m. Este é o permafrost da ilha.

Na massa congelada, grandes reservas de água estão concentradas na forma de gelo subterrâneo. Algumas delas foram formadas simultaneamente com as rochas envolventes (gelo singenético), outras - durante o congelamento da água em estratos previamente acumulados (epigenética).

A grande espessura do permafrost, os achados de mamutes bem preservados nele indicam que o permafrost - o produto de um acúmulo de frio de muito longo prazo nas camadas das rochas. A grande maioria dos pesquisadores o considera uma relíquia da era do gelo. O clima moderno na maior parte da área de distribuição do permafrost contribui apenas para a sua preservação, pois a menor violação do equilíbrio natural leva à sua degradação. Isso deve ser levado em consideração no uso econômico do território no qual o permafrost está disseminado.

O permafrost afeta não apenas as águas subterrâneas, o regime e alimentação dos rios, a propagação de lagos e pântanos, mas também muitos outros componentes da natureza (relevo, solo, vegetação), bem como atividade econômica pessoa. Ao desenvolver minerais, colocar estradas, construir, durante os trabalhos agrícolas, é necessário estudar cuidadosamente o solo congelado e prevenir a sua degradação.

Tipos de permafrost e processos causados ​​por permafrost na Rússia

Como já observado, aproximadamente 65% do território da Rússia possui permafrost, portanto, a construção de estruturas em tais condições é um problema urgente.

O termo permafrost deve ser representado em um período de tempo da ordem de várias centenas de anos ou mais e, em geral, de acordo com o período de existência do permafrost, as seguintes estruturas devem ser consideradas:

• Solos permafrost que existem há séculos e milhares de anos.
  
• Permafrost (mm), existência durante anos, dezenas de anos.
  
• Permafrost sazonal, existência de horas, dias.
  

Permafrost contínuo

Este tipo de permafrost é encontrado no extremo norte da Rússia. O esquema da existência de permafrost contínuo com as principais designações aceitas é apresentado no esquema:

	Esquema da existência de permafrost contínuo com as principais designações aceitas

Permafrost em camadas (degradação de permafrost contínuo)

Este tipo de permafrost ocorre em alguns lugares e não tem uma teoria clara de sua origem. Uma das teorias assume que este tipo

ocorreu como resultado da degradação do permafrost contínuo.

É possível que tenha surgido uma fenda tectônica, ao longo da qual passou a água (calor), e descongelou uma camada de solo de maior condutividade térmica.

É interessante notar que há muito tempo os pesquisadores levantam a questão da espessura da camada permafrost. Então, em 1827 em Yakutsk, o comerciante russo Fyodor Shergin (um funcionário da Companhia Russo-Americana) decidiu cavar o solo congelado para um poço e obter água. Posteriormente, ele fez uma aposta. Tendo desenvolvido cerca de 100 m, o solo congelado não foi ultrapassado. Como resultado, Fedor Shergin praticamente faliu. A Academia Russa de Ciências ficou interessada nisso e alocou dinheiro para continuar o trabalho - esse dinheiro foi suficiente para cerca de 15 m de túneis. Assim, um poço com profundidade H = 116,4 m foi cavado em 16 anos. Este poço é chamado de "mina Sherginskaya" e ainda está localizado quase no centro de Yakutsk. Posteriormente, esta mina serviu de objeto para trabalhos de pesquisa. Cálculos térmicos foram usados ​​para determinar a espessura da camada permafrost em Esse lugar, que era de aproximadamente 500 m.

Permafrost da ilha

Este tipo de permafrost com dimensões planas de dezenas a várias centenas de metros e uma profundidade de até 10 metros ou mais é encontrado na região da Sibéria (parte norte do Território de Krasnoyarsk, Irkutsk, regiões de Chita).

	Esquema da existência de permafrost insular no contexto de solo descongelado

Freqüentemente, é difícil determinar com precisão a localização de tal permafrost por meio de levantamentos geológicos. A não consideração (posição não certa) deste permafrost pode causar dificuldades significativas na construção de estruturas nestas áreas. É necessário realizar uma exploração geológica mais precisa (detalhada).

Lens permafrost

A insidiosidade desse tipo de permafrost, encontrado nas regiões do sul da Sibéria, é claramente mostrada no Esquema 4. As dimensões de tal permafrost no plano podem ser de dezenas de metros, e a espessura não ultrapassa vários metros. Essas lentes contra um fundo de solo descongelado são perigosas porque são muito difíceis de identificar. Se, durante a construção do edifício, as lentes não foram determinadas, e o edifício cobre pelo menos parcialmente as lentes, então durante a operação os fluxos de calor do edifício causarão degradação (descongelamento) das lentes, o que provocará precipitação irregular imprevisível .

Se você acompanhar a mudança no permafrost na Sibéria de norte a sul, poderá encontrar consistentemente todos os tipos listados de permafrost. No entanto, o permafrost da lente também pode se formar “artificialmente” nas áreas construídas, desde que a transferência de calor entre a superfície do solo e a atmosfera seja perturbada.

Assim, por exemplo, já na cidade de Irkutsk em 1925, foram registrados casos de formação de lentes de solo congelado. A construção do prédio aqui começou em 1917 e depois ficou desativada por 8 anos. Como resultado, uma lente de solo congelado se formou sob o prédio, que, depois que o prédio começou a funcionar, começou a derreter, o que levou a uma precipitação irregular e a uma emergência no prédio. Fenômenos semelhantes foram encontrados em Bratsk e Shelekhov (Irkutsk Oblast).

É necessário apresentar os resultados da experiência, que foi realizada em Bratsk (Roshchin V.V.) (ver Esquema 5). Acima da superfície do solo foi construída uma copa medindo 11 m por 24 m (tal estrutura, devido à impossibilidade de atingir a luz solar no solo, atrapalhava a troca natural de calor na base).

Esquema de um local de pesquisa para estudar as condições de formação artificial de uma lente em solo congelado

Poços de pesquisa foram perfurados em todo o dossel de norte a sul para determinar a profundidade de congelamento (degelo) do solo. As observações mostraram o desenvolvimento do seguinte processo:

• Após 1 ano de existência do dossel, o degelo do solo terminou no final de setembro.
  
• Após 2 anos de existência do dossel, o degelo do solo terminou no final de novembro.
  
• Após 3 anos de existência do dossel, o solo não degelou, pois uma lente de solo congelado se formou sob o dossel.
  

Assim, esses estudos mostraram claramente o quão sensível é o ambiente natural às influências externas.

Se perfurarmos um poço em solo congelado, veremos a seguinte imagem (ver diagrama 6) mudanças na temperatura do solo ao longo da profundidade (z)

Esquema de mudanças sazonais na temperatura de solos ativos e permafrost ao longo da profundidade da base em diferentes períodos de tempo

Durante o período de verão, a camada suprapermafrost do solo (camada ativa) terá uma temperatura positiva, ou seja, estará em um estado descongelado. Com o início do período de inverno, quando a temperatura do ar e da superfície do solo cai para um valor negativo, a camada suprapermafrost do solo começará a congelar.

Mudanças anuais na amplitude de temperatura desta camada ao longo da profundidade da base atingirão o valor H 0, abaixo do qual o solo estará praticamente a uma temperatura negativa constante de ≈ -4 ° C (permafrost).

Com uma ação cíclica de negativo e temperatura positiva no terreno, nas últimas três etapas são possíveis:

1. Congelando.
2. Estado congelado.
3. Descongelamento.
   

Descongelamento e congelamento anuais da camada ativa do solo

O congelamento da camada ativa no período de inverno pode não ocorrer em toda a profundidade, neste caso se fala em permafrost que não derrete, uma vez que haverá uma camada intermediária de solo descongelado entre a camada ativa e o permafrost.

Diagrama de uma camada de solo ativa não drenante e a possibilidade de estabelecer comunicações de engenharia nestas condições

A presença de uma camada intermediária de solo descongelado com uma camada ativa que não se funde é importante do ponto de vista da possibilidade de colocação de linhas de serviço nesta camada. Redes de engenharia colocadas em uma camada descongelada de solo não sofrerão deformações associadas ao congelamento e descongelamento e, portanto, são economicamente lucrativas.

No processo de congelamento e descongelamento, podem ocorrer deformações do solo, que chegam a 20 ... 30% e mais. Durante o congelamento, a água aumenta apenas ≈ 9%, no entanto, em condições naturais, esse fenômeno é explicado pela migração de umidade (movimento da água subterrânea das camadas descongeladas subjacentes para a frente de congelamento), que se manifesta amplamente em solos argilosos. Este fenômeno leva à formação de gelo nos solos.

Elevação do solo durante o congelamento

Deve-se notar que este é um problema muito importante, com a resolução do qual os construtores são frequentemente encontrados não apenas em áreas de solo permafrost, mas também em áreas de congelamento sazonal profundo. Portanto, isso deve ser discutido separadamente.

Deve-se mencionar que pela primeira vez os construtores se depararam com essa questão durante a construção de ferrovias no norte da Rússia (Sibéria). Com uma camada ativa de fusão, o inchaço dos solos argilosos, devido à migração de umidade das camadas subjacentes ainda descongeladas para a frente de congelamento, leva à desidratação da camada subjacente.

Diagrama da camada ativa de fusão e o desenvolvimento do fenômeno de elevação do solo nela

Se denotarmos: h é tuberoso. - a quantidade de solo levantado; H pr. É a espessura da camada ativa de congelamento (DS), então a zona de elevação ativa (H act) (veja o diagrama no diagrama) será numericamente: H act ≈ 2/3 N pr.

Este fenômeno é de grande importância, uma vez que permite colocar redes de engenharia em uma camada desidratada - não se elevando (inferior 1/3 N etc.), sem medo de sua deformação.

Sedimento durante o descongelamento da camada ativa do solo

Ao congelar, o solo congela com as superfícies das fundações e, ao se elevar, deforma-as. Isso geralmente leva ao deslocamento das fundações. Posteriormente, durante o descongelamento, o solo perde suas propriedades de resistência, a compressibilidade aumenta significativamente (ocorre subsidência). Também é possível que esse tipo de solo vaze por baixo da base da fundação (perda de estabilidade - não cumprimento das condições do primeiro estado limite).

Formação de gelo

No Norte, era comum ver essa imagem quando o gelo aparecia repentinamente sob as casas exploradas.

Esquema da formação mais provável de gelo com uma camada ativa de fusão e um alto nível lençóis freáticos

Isso é explicado pelo fato de que a profundidade de congelamento sob a casa com a camada ativa de fusão (DS) é muito menor (efeito térmico do edifício) do que na superfície aberta. Isso leva à formação de águas pressurizadas (com alto U.G.V. e uma camada ativa de fusão), que podem romper e, fluindo para fora através de janelas e portas, congelando na superfície, formar gelo.

O gelo formado durante o período de congelamento da camada ativa é especialmente prejudicial às estradas.

Quando a camada ativa congela (fusão do permafrost), o solo, em primeiro lugar, congela sob a estrada (a influência de fossos). O resto da camada ativa estará no estágio de congelamento. Como resultado, ocorre um movimento da água sob pressão ao longo da encosta e é possível que elas cheguem à superfície com a formação de gelo.

O uso mais eficaz de medidas especiais, ou seja, criação artificial condições favoráveis ​​ao congelamento mais rápido do solo no local de que precisamos. Limpeza de superfícies de neve, remoção de camada de vegetação, etc. é usada. Como resultado, sob a área desmatada, ocorre um rápido congelamento e fusão da camada ativa com o permafrost. Esta medida interrompe o movimento da água pressurizada em direção à estrada e se houver formação de gelo, neste local não haverá impacto negativo na estrada operada.

Corrente de inclinação. Fenômeno de soliflução

Fenômeno de soliflução ou curso de um declive como resultado de processos de congelamento e descongelamento.

Soliflução(Latim solum - solo e fluctio - escoamento) - escoamento de solo, supersaturado com água, sobre a superfície congelada da base cimentada com gelo das encostas. A soliflução é observada em diferentes áreas naturais... O fenômeno é generalizado em zonas com permafrost ou solos congelantes profundos e de longo prazo (tundra, floresta-tundra, Sibéria Central e Oriental, Canadá, terras altas). A cobertura do solo de terra fina está saturada com umidade do derretimento da neve ou das chuvas, torna-se mais pesada, torna-se viscoplástica e começa a se mover mesmo em declives de 2-3 ° ao longo da superfície escorregadia da camada subjacente congelada que ainda não derreteu, acelerando conforme as encostas aumentam de vários centímetros a um metro por ano. Ao mesmo tempo, inundações recortadas, cumes baixos e terraços inteiros de soliflução surgem nas encostas, mesmo nas encostas com povoamentos (principalmente lariços), formando uma floresta embriagada.

Existem dois tipos de deslizamentos criogênicos:

1. Deslizamentos deslizantes criogênicos - o deslocamento de rochas descongeladas da camada sazonalmente descongelada (STL) ao longo da interface congelada-descongelada;

2. Deslizamentos criogênicos da corrente (soliflução rápida) - o processo de liquefação das rochas da camada sazonalmente descongelada (STL) e seu fluxo viscoso / viscoplástico sobre a superfície do permafrost (permafrost).

Se tomarmos o ponto A na superfície da inclinação da camada ativa, então durante o congelamento como resultado do levantamento, ele se moverá para o ponto B. Então, durante o descongelamento sob a ação das forças gravitacionais, o ponto B cairá e será na posição do ponto C. Assim, como resultado das mudanças sazonais de temperatura, o ponto A acabará por se mover para o ponto C, ou seja, possível deslizamento gradual da encosta.

Mesmo o mesmo declive pode ter áreas de superfície com declives diferentes. Neste caso, as seções de declive mais íngremes terão uma taxa de fluência mais alta (V 1) em comparação com a velocidade (V 2) nas seções mais planas. Como resultado, em áreas com menor vazão de declive, as partículas de solo vão se acumulando gradativamente, até a parada completa (área horizontal com V 2 = 0).

Formações morfológicas do permafrost: a - terraços de terras altas; b - curum; c - rio de pedra; d - terraços de soliflução (gotejamento); d - eixo de soliflução; e - formas celulares de solos estruturais; g - polígonos de gelo fissurados; h - solos poligonais	Diagrama do desenvolvimento de um processo de fluxo em declive irregular em uma camada de solo ativa

Assim, forma-se uma espécie de "ondas de relevo de encosta", que sobe, enquanto a camada de soliflucação desce.

As encostas íngremes do planalto Kvarkush (distrito de Krasnovishersky do Território de Perm) e a alternância de estações de congelamento e descongelamento provocam a formação de taludes de pedra (curums) e um fluxo de solo plano (soliflução)	Afloramento de gelo subterrâneo fóssil na costa ártica de Yakutia

Mudança de temperatura nas camadas superiores dos solos permafrost

Abaixo da profundidade H 0 - a amplitude das temperaturas zero, o solo permafrost estará a uma temperatura negativa constante de ≈ -4 ° C. Tal temperatura constante é assegurada praticamente a uma profundidade de ± 15 m (profundidade de amplitudes zero).

O solo congelado é na verdade um corpo sólido. A força (R) do solo congelado é quase linearmente dependente de sua temperatura R = f (t ° C). Quando a temperatura das camadas superiores muda, a resistência também muda; quanto mais alta a temperatura, menor a resistência.

Subsidência durante o descongelamento de uma camada de solo permafrost

Esse fenômeno é uma espécie de flagelo para os construtores. Quando o solo do permafrost descongela, as características de resistência do solo caem drasticamente, esse fenômeno deve ser levado em consideração na construção de edifícios em tais locais.

Em uma das aldeias expedição do norte o seguinte fenômeno foi observado. Eles fizeram a estrada, mas assim que o veículo todo-o-terreno passou por um lugar várias vezes, um desfiladeiro se formou neste lugar. O veículo todo-o-terreno, em seu movimento com lagartas, arrancou a camada superficial de musgo. O solo estava nu e começou a descongelar sob a influência da luz solar. O musgo desempenhava o papel de isolamento térmico e, uma vez que havia gelo na camada de solo congelado, durante o descongelamento isso acarretava subsidência - um desenvolvimento de deformações semelhantes a uma avalanche (ver o gráfico e = e (s)) sob seu próprio peso (formação de uma ravina).

Diagrama da evolução do processo de subsidência de uma base de descongelamento com uma dependência de compressão característica

No laboratório de estudos do permafrost na estação de pesquisa científica de Igarskaya, um experimento tão peculiar foi realizado (Dalmatov BN). A sala do laboratório é feita diretamente em solo congelado. A luz de um laboratório penetrou através de uma espessura de dois metros em outro laboratório, criando um pouco de iluminação ao mesmo tempo. A luz penetrava através de camadas de gelo, com inclusões individuais de 20 cm de espessura.

Não há dúvida de que, ao descongelar, esse solo terá propriedades de subsidência. Ao projetar edifícios em tais solos, é necessário usar as "Diretrizes para calcular o assentamento de solos descongelados e descongelados no tempo" (1967-1976, Instituto de Pesquisa de Bases e Fundações).

Formação de rachaduras de geada em camadas ativas e permafrost do solo

Quando as superfícies do solo ficam expostas por causa do congelamento da neve (uma queda brusca de temperatura), ocorre sua diminuição volumétrica, geralmente acompanhando a formação de rachaduras em forma de cunha (rachaduras). A profundidade dessas fissuras - as fissuras atingem vários metros e a largura da abertura é de 10 ... 15 cm. As fissuras de gelo atravessam não apenas a camada ativa, mas também penetram no permafrost. Com o tempo, a água penetra nas rachaduras, que então se transformam em gelo, e isso contribui para o maior crescimento da rachadura de gelo formada.

Essas rachaduras de geada levam a uma mudança na profundidade de congelamento. Eles podem causar danos ao leito da estrada, edifícios, redes de engenharia.

Permafrost e clima moderno

No final do século 20, o problema das mudanças climáticas em direção ao aquecimento global tornou-se uma das questões centrais de preocupação para a comunidade mundial. A maioria dos climatologistas associa o aumento da temperatura do ar às crescentes emissões industriais de dióxido de carbono, metano e outros gases que causam o efeito estufa. Mais recentemente, apenas alguns anos atrás, vários dos principais climatologistas previram um aumento da temperatura do ar no Norte no início do século 21 em 10-15 graus Celsius. O ufólogo A.K. Priima chegou a predizer que, com um aquecimento tão acentuado do clima, um terço da humanidade poderia morrer de secas e desastres.

A análise de dados meteorológicos para vários países do Hemisfério Norte (Rússia, Canadá, EUA-Alasca, China) confirma que nos últimos 25-30 anos o clima tem realmente aquecido, embora mais moderado. O aumento da temperatura do ar durante este período na maioria das regiões da Rússia é de 1-1,2 graus Celsius. De acordo com a American Geophysical Union, entre 1991 e 1997, a temperatura global do ar aumentou 0,62 graus Celsius. Nos últimos 3-4 anos, todos os russos da zona média do nosso país puderam sentir o aquecimento do clima: aqui são quentes e secos temporadas de verão e invernos amenos se sucediam.

O aquecimento do clima leva, por sua vez, ao degelo do permafrost e à liberação de gases (especialmente metano) enterrados no permafrost, e sua entrada adicional na atmosfera. Não é por acaso que manchetes de alerta apareceram em reportagens de jornais nos últimos anos: "Bomba de metano no Permafrost." Numerosos estudos sobre o problema do aquecimento global foram e estão sendo realizados no âmbito de planos temáticos de institutos, programas estaduais e internacionais.

A importância econômica da área do permafrost, ou zona do permafrost, como é chamada pelos cientistas do permafrost, é difícil de superestimar. Esta é a retaguarda estratégica da economia russa, sua base de combustível e energia e loja de moeda. O extremo norte do país é extremamente pouco povoado. Nas vastas extensões de desertos frios árticos, tundra, floresta-tundra, taiga e estepes de montanha, em planícies, planaltos e montanhas, há menos de uma pessoa por quilômetro quadrado. No Distrito Nacional de Yamalo-Nenets, esse número é de 0,6 pessoas. por sq. km, em Koryakia e Chukotka - 0,1-0,2, e em Evenkia e Taimyr e em tudo 0,03-0,06.

No entanto, não devemos esquecer que mais de 30% das reservas exploradas de todo o petróleo do país, cerca de 60% do gás natural, inúmeros depósitos estão concentrados na zona permafrost da Rússia. carvão e turfa, a maior parte dos recursos hidrelétricos, reservas de metais não ferrosos, ouro e diamantes, enormes reservas de madeira e água doce. Parte significativa desses recursos naturais já está envolvida na circulação econômica. Uma infraestrutura cara e vulnerável foi criada: instalações de produção de petróleo e gás, oleodutos e gasodutos com milhares de quilômetros de extensão, minas e pedreiras, usinas hidrelétricas, cidades e vilas foram erguidas, estradas e ferrovias, aeródromos e portos foram construídos . Magadan, Anadyr, Yakutsk, Mirny, Norilsk, Igarka, Nadym, Vorkuta estão localizados no permafrost, mesmo dentro das fronteiras de Chita existem ilhas de permafrost. Atualmente, os métodos para prever as consequências da construção de edifícios e estruturas sobre o permafrost estão bem desenvolvidos. No entanto, não são apenas as atividades humanas que mudam as condições do permafrost. Em uma escala muito maior, mudanças climáticas imprevisíveis afetam os estratos congelados.

O degelo progressivo de rochas congeladas pode ter consequências catastróficas. O fato é que os horizontes superiores das rochas permafrost com uma espessura de 2-5 a 30-50 m e mais contêm gelo na forma de pequenas lentes e veios, bem como grandes depósitos na forma de uma treliça em forma de cunha ( poligonal no plano) ou depósitos estratais com uma espessura de até 30 40 m. Em algumas partes das planícies do norte, o gelo é responsável por até 90% do volume das rochas congeladas.

Grandes veios de gelo no permafrost. Cume Kular, Yakutia do Norte

O descongelamento de rochas saturadas de gelo será acompanhado por subsidência da superfície da terra e o desenvolvimento de processos geológicos permafrost (criogênicos) perigosos: termocarste, erosão térmica, soliflução, etc. Regiões inteiras com baixas elevações absolutas de superfície serão inundadas pelo mar. Haverá uma ameaça de destruição de edifícios e estruturas de engenharia erguidas com a preservação da fundação congelada. Essas consequências do aquecimento climático serão devastadoras para a economia.

Cientistas do permafrost são capazes de avaliar quantitativamente as mudanças futuras no permafrost por qualquer período de tempo e prevenir muitas de suas consequências prejudiciais, minimizar os custos de estabilização do ambiente do permafrost, mas apenas se os parâmetros climáticos iniciais forem conhecidos de forma confiável. O problema é que as previsões climáticas estão longe de ser perfeitas, devido à natureza complexa das mudanças no tempo e no clima. O clima está constantemente passando por mudanças naturais. Em 1625, Sir Francis Bacon chamou a atenção para o fato de que, além das mudanças diárias e sazonais nos elementos meteorológicos, também existem vários ciclos plurianuais de sua mudança.

Em 1957, J.C. Charlesworth já havia contado cerca de 150 ciclos de flutuações climáticas de duração variável. A.S. Monin e Yu.A. Shishkov distinguem ciclos de bilhões de anos, ciclos que duram centenas e dezenas de milhões de anos e flutuações menores (no entendimento histórico-geológico) com um período de dezenas de milhares a dezenas de anos. As flutuações de curto período de elementos meteorológicos são bem conhecidas: 9-14 anos, 5-6 anos, etc. Todos os ciclos de períodos diferentes de mudanças climáticas e meteorológicas são sobrepostos uns aos outros e criam um curso integral complexo de mudanças em elementos meteorológicos. Nas últimas duas a três décadas, as mudanças direcionais associadas à tecnogênese começaram a ser cada vez mais visivelmente sobrepostas aos ciclos climáticos naturais.

Infelizmente, a confiabilidade e a precisão das previsões meteorológicas de longo prazo ainda deixam muito a desejar. Como resultado, os resultados das previsões climáticas são contraditórios, o que, por sua vez, causa ambigüidade nas previsões do permafrost. Existem diferentes cenários de aquecimento climático significativo na região permafrost no século 21 (M.I.Budyko, O.A. Anisimov, M.K. Gavrilova, F.E. Nelson) e aquecimento moderado (E.P. Borisenkov, A.V. Pavlov), há até mesmo um cenário de resfriamento (NA Shpolyanskaya) . Cenários de aquecimento climático significativo se aplicam ao território permafrost apenas levando em consideração suas propriedades mais gerais. De acordo com MK Gavrilova, em meados do próximo século, a temperatura média anual do ar na Sibéria e no Extremo Oriente aumentará 4-10 graus Celsius, como resultado o permafrost irá descongelar e, com o tempo, permanecerá apenas em Montanhas altas e nas planícies do norte da Sibéria Oriental e do Extremo Oriente. O. A. Anisimov e F. E. Nelson acreditam que um aumento na temperatura global do ar em 2 graus Celsius levará ao degelo completo das rochas congeladas em 15-20% da zona de permafrost. Dados meteorológicos dos últimos 10-15 anos mostram que cenários extremos de mudança climática não se justificam, o aquecimento está ocorrendo, mas em um ritmo mais modesto.

Na fundamentação dos cenários de aquecimento moderado do clima, além dos dados de estações meteorológicas, também são utilizados os resultados de observações em estações geocrológicas (permafrost), onde, simultaneamente às medições meteorológicas, o regime térmico dos solos, o congelamento sazonal - descongelamento e processos de permafrost são estudados (AV Pavlov). Essa combinação aumenta a confiabilidade das previsões climáticas do permafrost. Detenhamo-nos neste problema com mais detalhes.

Até recentemente, a rede de estações meteorológicas no norte da Rússia era bastante extensa; a duração das medições meteorológicas em nosso país chega a 180 anos. Além disso, no início de 1990, havia cerca de 25 estações de permafrost - pontos de referência para monitorar a zona de permafrost.

Ao estudar as flutuações de longo prazo do clima moderno, é necessário calcular a média dos dados meteorológicos para vários anos vizinhos, a fim de excluir variações aleatórias. O período médio escolhido com mais frequência é de 10 anos.

Dois períodos podem ser distinguidos com um aumento pronunciado na temperatura do ar no Norte: final do século XIX século até 1940 do século XX (este período é chamado de "aquecimento do Ártico") e de meados dos anos 1960 até o presente. O último aquecimento (moderno) ainda não atingiu o tamanho do "aquecimento do Ártico". Além disso, no início da década de 1990, um notável resfriamento foi observado em várias estações meteorológicas do Ártico. No entanto, os anos seguintes foram bastante quentes, razão pela qual se manteve a tendência geral do aquecimento climático atual.

Desvio das médias móveis de 10 anos das temperaturas médias anuais (1), médias no verão (2) e médias no inverno (3) da norma em Salekhard (norte Sibéria Ocidental)

A taxa de aumento na temperatura média anual do ar nos últimos 25-30 anos é de 0,02-0,03 graus Celsius por ano no Norte da Europa, 0,03-0,07 - no norte da Sibéria Ocidental e 0,01-0,08 graus Celsius por ano - em Yakutia. O próprio aumento da temperatura do ar durante este período varia de 0,4 a 1,8 graus Celsius. O aquecimento do clima deve-se principalmente ao aumento da temperatura do ar no inverno.

Se a tendência para o aquecimento climático continuar na primeira metade do século 21, a temperatura média anual do ar pode aumentar em 0,9-1,5 graus Celsius até 2020 e 2,5-3 graus Celsius até 2050. Precipitação nos mesmos anos, eles aumentarão em 5 e 10-15%, respectivamente.

A análise dos dados de monitoramento e estudos geotérmicos indica uma degradação generalizada dos horizontes superiores da zona do permafrost (um aumento na temperatura do permafrost, uma diminuição em sua área, um aumento na profundidade do degelo sazonal) nos últimos 15-25 anos.

Como exemplo ilustrativo das mudanças térmicas em curso na zona permafrost, usamos os dados observacionais da estação Marre-Sale (Western Yamal), localizada no local da estação meteorológica de mesmo nome. Aqui, em quase todos os locais experimentais, um aumento na temperatura das rochas congeladas a uma profundidade de 10 m foi registrado em 1979-1998.

Ele variou de 0,1 a 1 grau Celsius. Apenas na faixa de escoamento superficial (local 34) não foram observadas alterações de longo prazo na temperatura das rochas.

Com base nos resultados de estudos geotérmicos, constatou-se que o aquecimento moderno das rochas atinge profundidades de dezenas de metros. A consideração dos materiais observacionais da mesma estação Marre-Sale mostra que, apesar das grandes variações interanuais na profundidade do descongelamento sazonal, em geral, uma fraca tendência para o seu aumento em 1978-1998 é revelada. A profundidade prevista para o degelo sazonal para 2020 aumentará no Norte em apenas 15-20 cm nas areias, e ainda menos em argilas arenosas, argilas e turfeiras. Os aumentos regionais projetados na temperatura da superfície da rocha não excederão 1,4 graus Celsius para 2020 (2025) e 2,3 graus Celsius para 2050.

Prováveis ​​mudanças no permafrost na Rússia durante o aquecimento climático em 2020 e 2050

A figura mostra a evolução do permafrost na Rússia caso as estimativas acima previstas do aquecimento climático no Norte no século 21 sejam justificadas. 4 zonas foram identificadas, diferindo em vários graus e tempos desiguais do início do degelo profundo generalizado do permafrost de cima.

Para o início do degelo profundo de rochas congeladas, chega-se ao momento em que a camada de solo descongelado no verão não congela completamente no inverno e o teto do permafrost começa a diminuir progressivamente. O intervalo de tempo durante o qual o permafrost irá degelar completamente depende não apenas do aquecimento do clima, mas também da composição e do conteúdo de gelo das rochas, sua temperatura e espessura, e do influxo de calor de baixo (do interior da Terra).

O derretimento pode durar anos, décadas, centenas e milhares de anos.

Ao compilar um mapa esquemático (ver Fig. 3), foi levado em consideração que o permafrost reagirá de forma diferente às mesmas mudanças no clima global em diferentes condições da paisagem. A maior contribuição para a diversidade da resposta do permafrost às influências atmosféricas é feita pelo relevo da superfície terrestre. O mapa mostra três categorias de relevo: planícies, planaltos e montanhas.

A primeira zona do sul é o território onde o permafrost até 2020 irá degelar de cima em todos os lugares onde é desenvolvido. Esta zona se formará apenas na planície oeste da Sibéria, no limite sul da moderna zona de permafrost. Agora existem ilhas raras - lentes de rochas permafrost com temperaturas acima de -0,5 graus Celsius, confinadas às turfeiras. Após o seu degelo, a fronteira sul da zona de permafrost recuará para o norte em 300 km ou mais, o derretimento das turfeiras inchadas de gelo será acompanhado por um intenso afundamento de sua superfície, mas isso não trará mudanças sérias ao natural ambiente e atividade humana: turfeiras permafrost são raras e praticamente não estão envolvidas em atividades econômicas. ...

A segunda zona são os territórios onde o permafrost derreterá em todos os lugares em 2050. Por esta altura, no norte da parte europeia da Rússia, a zona de permafrost recuará na direção norte ou nordeste por 50-100 km, na Sibéria Ocidental - por 100-250 km, no sul do Planalto Siberiano Central - por 600 km. Nas montanhas, as mudanças na zona de permafrost serão mínimas: ilhas de permafrost irão descongelar em todos os lugares apenas na cordilheira Yenisei e em uma pequena parte das montanhas do sul da Sibéria e sudeste da Transbaikalia. Como na zona anterior, as consequências do degelo de rochas congeladas serão insignificantes: ilhas e pequenos trechos de rochas congeladas nos tratos mais inconvenientes para os humanos - turfeiras, em áreas altamente musgosas da taiga, nos fundos sombreados de estreitas , vales profundos, nas encostas da exposição norte - vão desaparecer. A temperatura moderna dessas rochas não é inferior a -1 grau Celsius.

A terceira zona une territórios onde em 2050 o degelo profundo do permafrost não começará em todos os lugares. A temperatura atual do permafrost aqui varia principalmente na faixa de -1 a -5 graus Celsius. Apenas rochas com baixo teor de gelo e temperaturas não inferiores a -1 ... -1,5 graus Celsius irão descongelar. São principalmente areias e rochas. A largura da zona de degelo parcial do permafrost no norte da parte europeia da Rússia chegará a 30-100 km, no norte da Sibéria Ocidental - 40-200 km, na Sibéria Oriental - 240-820 km.

A zona também inclui parte das montanhas baixas do sul da Sibéria, Transbaikalia, o sul do Extremo Oriente e Kamchatka até 60-62 graus de latitude norte.

A quarta zona, uma zona de permafrost relativamente estável, inclui a parte norte da zona de permafrost com mais Baixas temperaturas rochas - de -3 a -16 graus Celsius. Seu poder é medido em centenas de metros. Com a escala prevista de aquecimento do clima, o degelo profundo de rochas congeladas nesta área é excluído. Apenas a área dos taliks aumentará ligeiramente.

Assim, com base nos dados acima, pode-se tirar uma conclusão sobre as mudanças na zona de gelo permanente da Rússia em meados do século XXI. Em 50 anos, a temperatura da superfície do solo aumentará 0,9-2,3 ºC, e a profundidade do degelo sazonal aumentará 15-33%. Como resultado, a fronteira sul da zona de permafrost nas planícies e planaltos recuará para o norte e nordeste por 50-600 km. Se adicionarmos uma zona de derretimento parcial às zonas de degelo total do permafrost, então em geral se formará uma zona de degradação do permafrost, cuja largura no norte da parte europeia da Rússia chegará a 50-200 km, na Sibéria Ocidental - 800 km e na Sibéria Oriental - 1.500 km. As ilhas e maciços de permafrost nas montanhas de Transbaikalia, o sul do Extremo Oriente e Kamchatka serão bastante reduzidos, mas não desaparecerão completamente.

Consequências negativas do aquecimento climático serão observadas em toda a zona do permafrost: aumento da degradação dos estratos congelados tanto vertical quanto horizontalmente; perturbação do funcionamento dos sistemas naturais e técnicos, cujo desenho não levou em consideração a possibilidade de aquecimento global do clima e degradação do permafrost. Em uma área onde o permafrost é relativamente estável (a terceira e a quarta zonas na Fig. 3), devido ao alto conteúdo de gelo do horizonte superior das rochas congeladas, mesmo um ligeiro aumento na profundidade do degelo sazonal levará à ativação de tais processos permafrost destrutivos como termokarst, erosão térmica e soliflução. Os processos de destruição das saliências costeiras dos mares árticos vão se intensificar. A economia do Norte exigirá custos adicionais para garantir a segurança das fundações congeladas de edifícios e estruturas de engenharia.

O aquecimento do clima e da zona de permafrost esperado em meados do século XXI é comparável ao aquecimento durante o ótimo clima do Holoceno 4600-8000 anos atrás, quando o limite sul da zona de permafrost recuou para o norte e assumiu uma posição próxima a sua posição prevista em 2050. Em territórios onde o permafrost persistiu, a profundidade do degelo sazonal aumentou. A análise da estrutura do horizonte permafrost superior nos permite estabelecer a profundidade do degelo sazonal neste momento. Nas regiões árticas e alpinas, acabou sendo 20-40% maior do que a profundidade atual, ou seja, comparável ao valor previsto do aumento da espessura da camada descongelada sazonalmente até 2050. Esta coincidência confirma mais uma vez a realidade do cenário proposto de aquecimento do clima e do permafrost.

Padrões regionais de engenharia e condições geológicas e zoneamento Plataforma siberiana

Formação e feições geológicas e estruturais. O zoneamento geológico de engenharia da plataforma siberiana é necessário para estabelecer os padrões de variabilidade espacial das condições geológicas de engenharia em seu território. Esta tarefa pode ser resolvida com sucesso com estrita observância dos princípios históricos e genéticos do estudo e sistematização de todos os fatores que determinam as condições de engenharia e geológicas do território. O zoneamento geológico-engenharia regional da plataforma siberiana é baseado na análise geológica-engenharia das rochas e seus complexos constituintes, no estudo dos padrões de sua distribuição na crosta terrestre.

O moderno aspecto geológico-geológico das rochas deste território formou-se sob a influência de um complexo regime tectônico e das condições climáticas ao longo de todas as fases do desenvolvimento geológico. Com base em ideias modernas sobre estrutura geológica Pela plataforma siberiana e pelas leis do seu desenvolvimento, é possível estabelecer uma relação genética entre a estrutura, composição, estado, propriedades físicas e mecânicas das rochas e seus complexos, o confinamento desses complexos a determinadas estruturas geológicas.

A plataforma siberiana tem uma estrutura em duas camadas. O estágio estrutural inferior é composto por formações complexas e altamente metamorfoseadas das idades arqueana e proterozóica inicial, que formam o embasamento da plataforma. Eles vêm à superfície do dia, nos escudos Aldan e Anabar e na parte Angara-Kan da cordilheira Yenisei. A camada estrutural superior é composta por rochas do Proterozóico Superior ao Quaternário.

Permafrost e condições hidrogeológicas. Os padrões de distribuição e espessura do permafrost dependem principalmente das características históricas, climáticas e geológicas e estruturais da plataforma. Tendo em conta a dinâmica das mudanças nas condições geocrológicas no Holoceno, duas zonas geocrológicas podem ser distinguidas no território da plataforma da Sibéria: Norte e Sul. O limite das zonas coincide com o limite do fechamento dos estratos criogênicos do Holoceno Tardio e Pleistoceno e é de grande significado geológico e de engenharia, uma vez que divide o território com diferentes características geocrológicas modernas (ver Tabela 2 do Apêndice). No limite, a espessura dos estratos criogênicos aumenta drasticamente, enfatizando sua idade diferente. Perto do limite, há também uma transição da propagação contínua para a propagação em ilha através da zona de transição da propagação descontínua do permafrost. Ao sul desta linha, não há rochas congeladas singenéticas do Pleistoceno e cunhas de gelo, mas os termocarstes e as pseudomorfoses são comuns.

Com toda a diversidade da influência de fatores regionais e locais no território da Plataforma Siberiana, pode-se traçar uma mudança latitudinal-zonal nas principais características dos estratos criogênicos. Nas regiões meridionais da plataforma, a temperatura das rochas congeladas varia de 0 a -1 °, e a espessura dos maciços insulares de rochas congeladas - de 3 a 50 m. Nas regiões norte da plataforma, a temperatura das rochas diminui para -14 °, e estratos criogênicos de até 1500 me mais ocorrem em praticamente todos os lugares. As áreas de taliks aqui não excedem alguns por cento.

A heterogeneidade intrazonal das condições geocrológicas é determinada pela influência de fatores regionais e locais. O mais importante dos fatores regionais é a mobilidade tectônica de regiões individuais. Ao avaliar o papel dos movimentos neotectônicos do ponto de vista geocriológico, atenção especial deve ser dada a dois aspectos: por um lado, uma mudança significativa no relevo e, por outro, a formação e rejuvenescimento das falhas tectônicas. Elevações estáveis ​​(de 100 a 500 m) são características da maior parte da plataforma siberiana e causam um relevo dissecado semelhante a um platô, cujas alturas absolutas geralmente não excedem o teto da inversão da temperatura do ar. Sob condições de pressão atmosférica máxima no inverno, a temperatura das rochas aumenta do fundo dos vales às bacias hidrográficas. O gradiente de altitude do aumento da temperatura é em média 2-3 ° / 100 m.

Somente nas áreas onde os levantamentos tectônicos atingiram 500-1000 m (planalto Putorana, cume Yenisei, planalto Angara-Lena e planalto Aldan), o relevo se eleva acima do teto da inversão da temperatura do ar e das regularidades latitudinal-zonais na formação das características principais dos estratos criogênicos são violados pela influência das características altitudinal-zonais de transferência de calor. Aqui, acima do teto de inversão, há um aumento na gravidade das condições do permafrost com um aumento na altura absoluta terreno. O gradiente de rebaixamento da temperatura das rochas com a altura é aproximadamente igual a 0,5-0,7 ° / 100 m. Com um aumento na altura a cada 100 m, a espessura do estrato criogênico aumenta em 40-50 m. -15 °, O que está passando 7-8 ° abaixo dos determinados por zona (Fotiev et al., 1974).

Na maior parte do território, os alicerces ocorrem praticamente na superfície. Sua estrutura criogênica é determinada pelo fraturamento, porosidade e teor de água no início do congelamento. Fraturamento forte e, consequentemente, o conteúdo de gelo da rocha a uma profundidade de 30-50 m é uma característica Zona norte... Dentre os processos criogênicos, os mais desenvolvidos são: meteorização criogênica e triagem de solos, processos de taludes, bem como geada de solos com formação de cunhas de gelo e veios primários de solo. A subsidência e a acumulação relativas predeterminaram as características geocrológicas da vasta planície de Yakut Central. O congelamento de camadas arenoso-argilosas espessas aqui ocorreu principalmente em sincronia com o acúmulo de sedimentos, como resultado do qual os sedimentos são caracterizados por um conteúdo significativo de gelo devido ao gelo-cimento e o amplo desenvolvimento de gelo em cunha singenético espesso (até 50 m) . Devido ao alto conteúdo de gelo dos sedimentos quaternários e ao desenvolvimento generalizado de gelo repetido, processos termocársticos, rachaduras e inchaço por congelamento são amplamente desenvolvidos.

A renovação das antigas e a formação de novas falhas tectônicas afetaram significativamente a dinâmica das águas subterrâneas e predeterminaram as peculiaridades da formação das condições geocriológicas no planalto Putorana, ao longo do lado oriental do vale Predverkhoyansk, dentro do escudo de Aldan. A especificidade das condições geocríticas do permafrost nessas regiões consiste em uma diminuição (em comparação com as características zonais) na espessura dos estratos do permafrost, um aumento em sua descontinuidade e um aumento na temperatura das rochas.

Na maior parte da plataforma, as condições geocrológicas estão intimamente relacionadas às hidrogeológicas. Devido ao fato de que na seção vertical as zonas hidroquímicas e hidrodinâmicas em diferentes estruturas hidrogeológicas são substituídas em uma sequência diferente, e sua espessura varia amplamente, no processo de resfriamento dos horizontes superiores da crosta terrestre abaixo de 0 ° em estrita conformidade com as condições ambientais, uma estrutura diferente dos estratos criogênicos.

Tipos de estratos criogênicos da plataforma siberiana: tipo 1 nível I; Tipo 2-tier II; 3 beliches tipo III; Tipos 4-II, IV, VI; Tipos 5-II, III, VII e VIII; 6-subtipo "b" de estratos criogênicos do tipo II. Fronteiras: 7 bacias hidrológicas de 1ª ordem; 8 áreas de distribuição de vários tipos de estratos criogênicos; 9 áreas de distribuição de subtipos de estratos criogênicos; 10 áreas de permafrost. Bacias A-artesianas com índices 1-8, respectivamente: Khatangsky, Anabaro-Olenekksiy, Kotuisky, Oleneksky, Tungusky, Yakutsky, Angara-Lensky, West Siberian. Г-sistemas de maciços hidrogeológicos com índices 1-10, respectivamente: Taimyr, Khantayskaya, Anabarskaya, Patomo-Vitimskaya, Baikal-Charskaya, Aldanskaya, Verkhoyano-Kolymskaya, East Sayanskaya, Daurskaya

Os estratos criogênicos do primeiro tipo são desenvolvidos apenas no leste e partes do sul plataformas, dentro dos limites das bacias artesianas de Yakutsk e Angara-Lena, bem como dentro dos sistemas Yenisei e Aldan de maciços hidrogeológicos. Somente nos limites dessas bacias, diretamente sob o estrato do permafrost, nas fissuras e poros das rochas, ocorrem acúmulos de água doce, predominantemente de composição hidrocarbonada, para abastecimento de água industrial e potável.

Os estratos criogênicos de duas camadas do segundo tipo ocupam as partes central e norte da plataforma siberiana, dentro dos limites do Anabar-Oleneksky, Kotuisky, Oleneksky, Tungusky e Yakutsky ( Parte ocidental) bacias artesianas. Nos limites dessas bacias, diretamente sob o estrato do permafrost, nas fissuras e poros das rochas, ocorre um acúmulo de águas salinas e salmouras com temperatura negativa de composição predominantemente clorada. Sua mineralização atinge 100-200 g / l, e apenas na bacia Anabar-Olenek - 20-30 g / l.

Acúmulos de água doce com composição de hidrocarbonetos podem ser encontrados aqui apenas dentro dos limites dos taliks de filtração cega em canais e planícies aluviais. grandes rios, bem como sob os banhos de grandes lagos de água doce não congelantes.
Os estratos criogênicos de duas camadas do terceiro tipo desenvolvem-se no território do sistema Anabar de maciços hidrogeológicos, compostos por densas rochas cristalinas. Aqui, as rochas geladas encontram-se ao longo do estrato do permafrost, portanto, os acúmulos de água doce são confinados exclusivamente às rochas da camada sazonalmente descongelada, bem como aos taliks de filtração cega sob os canais de grandes rios.

A complexa estrutura dos estratos criogênicos é caracterizada pelo Planalto Putorana. Aqui, nas bacias hidrográficas e nos vales, desenvolve-se um estrato do segundo tipo, e nas partes altas das montanhas do terceiro, sétimo e oitavo tipos, caracterizado pelo predomínio de rochas geladas na seção, cujas fissuras e poros não contêm água ou gelo (o mapa mostra convencionalmente o oitavo tipo de estrato criogênico). Nesta área, as águas frescas do subpermafrost estão aparentemente ausentes.

Os estratos criogênicos do quarto e sexto tipos estão confinados principalmente aos terraços marinhos baixos e à plataforma dos mares do Oceano Ártico. Esses tipos de estratos criogênicos são caracterizados pelo predomínio na seção de acumulações de águas subterrâneas de temperatura negativa de origem marinha. Além do quarto tipo mostrado no mapa, um remanescente, submerso no mar, estratos criogênicos do segundo tipo, poderia ter sobrevivido em áreas costeiras rasas.

A litologia das rochas também é um dos fatores regionais que afetam significativamente as condições de formação do ambiente geocrológico. Em primeiro lugar, deve-se atentar para os padrões de distribuição do permafrost e rochas carbonáticas no território da região e para avaliar as condições regionais para o surgimento e desenvolvimento do carste. Bacias cársticas e artesianas e encostas artesianas de águas cársticas-estratais são conhecidas por serem áreas de concentração de escoamento de nascentes. Portanto, durante todo o período de resfriamento, as águas subterrâneas se opuseram significativamente às condições de congelamento das rochas, causando a formação de uma espécie de situação geocriológica.

Sob a influência do poderoso efeito de aquecimento das águas cársticas, mais aquecer rochas, descontinuidade significativa e baixa espessura dos estratos criogênicos. Um exemplo são as bacias cársticas monoclinais da periferia da plataforma siberiana, especialmente nas encostas sul das bacias artesianas de Yakutsk, Angara-Lensk e Tunguska; na área dobrada de Aldan, as bacias cársticas Yukhtinsko-Ylllymakhsky e Gynamsky.

Dentre os fatores locais que influenciam a formação da temperatura das rochas e, em menor grau, a descontinuidade e espessura dos estratos criogênicos, é necessário destacar: a exposição de encostas, cobertura de neve, vegetação, composição e umidade dos sedimentos quaternários . Eles alteram significativamente o valor zonal da temperatura das rochas e, portanto, é necessário estudá-los cuidadosamente durante os estudos de engenharia geocriológica em cada região separadamente. Sem essas informações, é difícil, e às vezes impossível, prever mudanças na situação geocrológica no processo de desenvolvimento do terreno.

Construção em áreas de permafrost

Características de construção na zona permafrost. Construção de prédios e estruturas no sul, onde a temperatura do ar não cai abaixo de 5 graus, e a construção na Sibéria é diferente. Existem muitos fatores diferentes a serem considerados aqui. Edifícios construídos sem levar em consideração o permafrost podem se tornar inutilizáveis ​​depois de um tempo. Isso acontece porque no verão a Terra se aquece de forma desigual em várias dezenas de centímetros. Ao derreter, o solo fica úmido, às vezes fluido. Ele se instala, se arrasta. Aquela parte do edifício, sob a qual o solo amolece, diminui. No inverno, o solo congela novamente, o solo úmido incha e o prédio entorta e às vezes desaba.

A presença de permafrost em certas regiões do nosso país coloca muitos problemas para os cientistas, cuja solução é de grande importância prática. Muitas dessas tarefas já foram resolvidas por cientistas. Por últimos anos no norte e no leste do nosso país, centenas de cidades e vilas foram construídas. Muitos deles ficam em permafrost, permanecem firmes por séculos. Lembremos pelo menos uma cidade como Norilsk, construída além do Círculo Polar Ártico. As ruas de Norilsk são construídas com edifícios de vários andares. Fábricas, escolas, hospitais, cinemas e edifícios residenciais foram construídos na cidade.

Esses prédios existem há muitos anos, erguidos sobre uma espécie de "pernas de frango" de estacas de concreto armado. A parte inferior deles penetra profundamente na camada de permafrost e, acima da superfície da terra, não se elevam mais do que um metro. O ar flui livremente sob o edifício. O solo congela no inverno, descongela no verão, mas isso não afeta a construção, uma vez que as estacas de concreto armado estão firmemente congeladas com suas fundações na camada permafrost, e isso as mantém como carrapatos. A cidade de Norilsk está conectada por ferrovia com a cidade portuária de Dudinka, que cresceu nas margens do rio Yenisei na Sibéria. Esta ferrovia é a mais setentrional do globo. Centenas de minas foram construídas na zona do permafrost, fornecendo ao nosso país carvão, minérios polimetálicos, estanho, ouro, diamantes e muitos outros minerais valiosos. O Norte, um imenso território delimitado por permafrost, está se transformando, revelando suas riquezas.

Ao construir em territórios com solos permafrost, a escolha correta de locais para construção com solos tais que não sejam pesados, não estejam sujeitos à formação de gelo e quebras é de particular importância. Além disso, é necessário escolher tais soluções de planejamento de espaço e estruturais, bem como métodos de construção, a fim de garantir as qualidades operacionais normais dos edifícios.

Dependendo das condições geológicas, hidrogeológicas e climáticas, a construção de edifícios em regiões de permafrost é realizada pelos seguintes métodos:

construção de edifícios usando métodos convencionais. Este método é usado quando a base é rochosa ou semi-rochosa que não possui fendas significativas preenchidas com gelo ou solo congelado. O permafrost não tem nenhuma importância prática aqui.

Se a profundidade de tais fundações for de até 3 m, então as fundações estão satisfeitas com as usuais; se a profundidade for 3-4 m - concreto armado colunar ou estaca, e a uma profundidade de mais de 4 m - estaca com estacas aprofundando-se na espessura da estrutura não perturbada por meio de furos de sondagem.

Ao construir sobre rochas fraturadas congeladas, a resistência da fundação é aumentada pela perfuração de poços e injeção de vapor neles sob pressão para descongelar o gelo e aquecer a camada do solo a 50 ° C, após o que a argamassa de cimento é imediatamente injetada nas rachaduras sob pressão , que endurece até que a camada de solo esfrie. O mesmo método é usado ao construir em taliks de poder suficiente na ausência de inclusões de permafrost neles;

preservação dos solos de base em um estado permafrost. Este método é usado para subsidência e outros solos saturados de gelo fracos com uma espessura de pelo menos 15 m com um estável regime de temperatura... Se o edifício for aquecido, a base é protegida de forma confiável contra o descongelamento, organizando um subsolo frio com uma altura, dependendo da largura do edifício, que varia de 0,5 a 1 m ou mais.

Para ventilar o subsolo, são instaladas saídas de ar na cave, que permitem regular a entrada de ar consoante a estação do ano;

descongelamento do solo na base. Este método é usado na construção em solos que não possuem um grande assentamento de degelo. A fim de garantir um descongelamento lento e uniforme do solo, recomenda-se tomar a profundidade mínima (mas não menos construtiva) se a camada ativa não consistir em solos levantando-se, e também substituir a camada ativa de solo se incluir pedras levantadas .

Com este método, a rigidez geral do edifício é garantida (arranjando cintas contínuas de concreto armado, costuras monolíticas, etc.);

descongelamento preliminar do solo e sua compactação na base. Este método é aplicável para edifícios aquecidos, quando a restauração do estado congelado de solos descongelados é excluída. A escolha de qualquer um dos métodos listados é realizada como resultado de uma análise técnica e econômica abrangente.

Ao projetar edifícios industriais, deve-se dar preferência a bloqueá-los em edifícios individuais. É mais conveniente erguer edifícios de grande extensão com equipamentos colocados em pilhas que não estão conectadas com a estrutura do edifício.

Para estruturas de fechamento, elementos em camadas feitos de materiais leves e eficazes são usados. Uma atenção especial deve ser dada à estanqueidade das estruturas - nas juntas dos elementos e nas juntas dos painéis.

Solos permafrost na base de fundações profundas de suportes com gradeamento ou sem gradeamento são recomendados para uso de acordo com o princípio I, sujeito às seguintes condições e requisitos:

- os solos permafrost devem ser predominantemente do tipo fusão, cuja temperatura durante todo o período de operação da ponte não ultrapasse os valores adotados nos cálculos da capacidade de carga da fundação;

- em locais de forte queda de neve, o perfil longitudinal da estrada deve garantir que haja uma folga sob a ponte no interior da passagem, em regra, não inferior a 3,5 m;

- o canal no local da travessia da ponte deve ser projetado de forma a minimizar a possibilidade de formação de gelo e termocárdio, para o que é necessário garantir a máxima preservação da camada superficial do solo na baixa-mar parte do canal e a passagem concentrada de água sob a ponte, por meio de bandejas ou outros dispositivos. Se tais medidas forem insuficientes, recomenda-se interceptar o fluxo sub-canal da parte superior da ponte a uma distância de 50-100 m, por exemplo, usando uma cortina permafrost, arranjada com dispositivos de resfriamento. Para evitar o surgimento de termocartros, medidas devem ser tomadas para excluir a possibilidade de estagnação prolongada da água ao longo do aterro e sob a ponte, bem como danos significativos à cobertura de musgo na área de travessia da ponte;

- o fundo do canal nos locais de sua possível erosão significativa deve ser reforçado com um comprimento de pelo menos 15 m para os lados superior e inferior do eixo da pequena ponte;

- elementos de pilha (pilhas tipos diferentes) as fundações devem ser embutidas em solos congelados abaixo do nível de seu degelo máximo possível até uma profundidade que garanta a percepção das cargas de projeto, incluindo as forças de protuberância do gelo;

- o fundo dos elementos de estaca deve estar localizado pelo menos 4 m acima da superfície do gelo subterrâneo ou solos altamente gelados. Se essa condição for impraticável, tais solos devem ser cortados com elementos de estaca e, se isso não for possível, a decisão de usar solos altamente gelados como bases deve ser feita individualmente.

Quaisquer solos de granulação grossa permafrost, areias densas e de densidade média, solos argilosos duros, semiduros e refratários, bem como outros solos que não são compressíveis durante o descongelamento (caracterizados por um sedimento relativo após o descongelamento de não mais que 0,03) são adequado como embasamento de fundações utilizado de acordo com o princípio II - a condição de assegurar a capacidade de carga das bases e os deslocamentos do topo dos apoios previstos pelo projeto dos apoios dentro das tolerâncias normalizadas.

Nas fundações de fundações, os solos sólidos congelados devem ser utilizados principalmente de acordo com o princípio I. Ao mesmo tempo, para as fundações de pontes ferroviárias, é necessário garantir que durante todo o período de operação as temperaturas dos solos congelados da base sejam 0,5 ° C abaixo das temperaturas de projeto para areias e loams arenosas e 1 ° C - para loams e argila.

Solos congelados com plástico em fundações devem ser usados, via de regra, de acordo com o princípio II. No caso de invalidez técnica e económica de tal solução, é permitida a utilização destes solos de acordo com o princípio I (para pontes ferroviárias de forma experimental), se durante todo o período de funcionamento da estrutura mediante um conjunto de medidas (por exemplo, dispositivos de resfriamento, enrocamento, cavidades ventiladas e outras medidas) a temperatura do solo será mantida não superior à capacidade de suporte em termos de resistência e deformabilidade da fundação aceita nos cálculos.

Neste caso, o número de unidades de resfriamento deve ser atribuído levando em consideração o fator de confiabilidade igual a 2.

Os solos permafrost na base das fundações de uma pequena ponte, via de regra, devem ser utilizados de acordo com o mesmo princípio, não sendo permitido apoiá-los parcialmente em solos congelados e parcialmente em solos não congelados ou em degelo.

Com um número significativo de suportes grande ponteé permitido o uso de dois princípios para os solos das fundações dos apoios vizinhos, atendendo aos requisitos das normas. Para solos de fundação de cada suporte individual, a combinação dos dois princípios não é permitida.

O permafrost é às vezes chamado de “glaciação subterrânea”. O gelo, que cimenta as rochas, ocorre ali em uma variedade de formas: lentes, veios, manchas, cunhas, camadas enormes, o chamado gelo fóssil. Na Rússia, a área total de rochas congeladas é de cerca de 11 milhões de metros quadrados. km. Assim, o permafrost está espalhado por quase 2/3 do território do país. Solos congelados foram encontrados até embaixo d'água, nas prateleiras. Em geral, a distribuição do permafrost corresponde a áreas agudamente continentais com invernos frios e pouco nevados. Ao mesmo tempo, é geralmente aceito que o clima acentuadamente continental apenas contribui para a preservação do permafrost formado durante as glaciações quaternárias. A menor distribuição do permafrost na parte ocidental do país é explicada pela presença de uma geleira de cobertura, que evitou o congelamento profundo dos solos. Em diferentes partes do país, a espessura do permafrost é diferente: varia de várias dezenas de metros a um quilômetro. As camadas profundas dos solos congelados praticamente não são afetadas pelas flutuações sazonais de temperatura. Nas vastas extensões do norte da Rússia e da Sibéria, um único monólito congelado jaz nas profundezas. No entanto, o estado do solo congelado não é constante. Atualmente, pode-se argumentar que o frio está gradualmente diminuindo das entranhas do planeta. Existem várias zonas de distribuição do permafrost.

Zona de distribuição contínua de permafrost

Esta zona contém a parte nordeste Planície da Sibéria Ocidental, a maior parte e o Nordeste da Sibéria. Sob condições de permafrost, formas peculiares de permafrost ou criogênicas (criadas pelo gelo) de microrrelevo são formadas. Em geadas severas, o solo racha da superfície e a água penetra nas rachaduras. Congelando, expande essas fissuras e forma-se uma espécie de polígonos reticulados. Às vezes, uma lente de gelo formada em uma certa profundidade levanta a superfície, e um monte inchado chamado hidrolacólito aparece. Na Yakutia Central, esses morros atingem 40 metros de altura. Quando a pressão do gelo e da água nele contida rompe o solo, a água irrompe para a superfície, formando o solo. Nas encostas das montanhas Byrranga, taluses de pedra também são comuns. Além disso, sob a influência do congelamento e degelo alternado das rochas nas encostas, eles começam a fluir para baixo. O processo de fluxo do solo é chamado de soliflução (das palavras latinas "solo" e "fluxo").
Zona de distribuição descontínua do permafrost.

Ao sul da zona de distribuição contínua do permafrost, existe uma zona de sua distribuição descontínua. Ou seja, entre os solos congelados, existem áreas não congeladas. Maioria forma característica nesta zona estão bacias termocársticas ou alases. Eles são formados em locais de subsidência do solo, que surgiram devido ao descongelamento do permafrost. Freqüentemente, essas bacias são ocupadas por lagos. É interessante que esses lagos tenham vida curta. A água deles através de rachaduras nas veias glaciais pode escoar para o leito de um rio vizinho e uma planície pantanosa se forma no lugar do lago.

A zona da distribuição da ilha de permafrost

Esta zona cobre a região do Baikal e o sul. As mesmas formas de microrrelevo são generalizadas aqui como na zona anterior, mas são muito menos comuns e estão confinadas às "ilhas" de permafrost.

O permafrost cobre uma área de aprox. 10 milhões de km 2, ou mais de 60% do território da Rússia. Fronteira sul a distribuição do permafrost passa de noroeste para sudeste, da Península de Kola até a foz do rio. Mezen e mais adiante quase ao longo do Círculo Polar Ártico até os Urais. Na Sibéria Ocidental, a fronteira tem uma direção sublatitudinal: ao longo da seção latitudinal do rio. Ob, às origens do rio. Taz e mais para o rio. Yenisei até a foz do rio. Podkamennaya Tunguska, onde faz uma curva acentuada para o sul. A leste do Yenisei, o permafrost é distribuído em quase toda parte, excluindo o sul da Península de Kamchatka, aproximadamente. Sakhalin e Primorye (veja a figura na página 101 e o mapa na página 102).

Permafrost (ou permafrost) refere-se a rochas que são congeladas a uma profundidade considerável e não descongelam por um longo tempo - de várias décadas a muitos milênios. O permafrost se forma na terra (nas montanhas e nas planícies), na plataforma dos mares árticos (Barents, Kara, etc.) e sob as geleiras. A possibilidade de congelamento de rochas sob as geleiras é determinada pela temperatura do ar e a espessura da geleira (na massa de gelo a temperatura sobe com uma profundidade de 2–2,5 ° С para cada 100 m).

A camada superior da crosta terrestre, que é a área de distribuição do permafrost, é chamada de zona permafrost. O limite inferior da zona do permafrost é a isoterma de 0 ° C. A temperatura dos horizontes permafrost superiores no início e no final da estação quente do ano ultrapassa 0 ° С. Durante os processos cíclicos de congelamento e descongelamento, uma camada descongelada sazonalmente é formada em seu telhado. Se as rochas descongelam mais profundamente do que esta camada e não congelam no inverno, o teto do permafrost diminui e taliks de vários tamanhos e profundidades aparecem.

As principais características do permafrost são distribuição, espessura, conteúdo de gelo e temperatura, formações criogênicas (formas de relevo). Sua distribuição no espaço obedece às principais leis geográficas: zoneamento latitudinal, zonalidade altitudinal e setor. Pela natureza da distribuição do permafrost, duas zonas permafrost latitudinais são distinguidas:

I - norte (distribuição contínua) e II - sul (distribuição não contínua de estratos congelados). Zona sulÉ subdividido em três subzonas, dependendo da área ocupada por muitos anos de permafrost: II a - descontínua, II b - maciçamente insular, II c - distribuição insular esparsamente insular de permafrost. Ao sul, existe uma zona (área) de rochas congeladas relíquias.

Dois setores permafrost estão representados no território da Rússia: o europeu-oeste da Sibéria (Atlântico), cujo clima e natureza se desenvolvem sob a influência predominante das massas de ar atlântica (e ártica), e o asiático, localizado na zona de ação do anticiclone siberiano e caracterizada por uma forte clima continental... As diferenças de setor são mais claramente manifestadas na espessura dos estratos congelados e na posição latitudinal das zonas e subzonas (ver Tabela 1 na pág. 103). O permafrost, provavelmente, surgiu na Terra após o o resfriamento do clima no final do Plioceno - o início do Pleistoceno, após o qual recuou várias vezes e voltou a avançar. Sobre Estado da arte as rochas permafrost foram influenciadas principalmente por sua evolução na segunda metade do Pleistoceno e no Holoceno: as condições climáticas mudaram, as épocas dos mantos de gelo alternaram com os interglaciais, o nível do mar subiu para +100 m ou mais, depois caiu significativamente abaixo do moderno plataforma no Ártico os mares se tornaram terra seca (ver Tabela 2 NÓS. 104-105). O permafrost contém muitos vestígios (relíquias) dos tempos antigos.

No setor europeu-oeste da Sibéria, estratos congelados remanescentes são generalizados, preservados durante os períodos de degelo máximo. No norte, eles ficam juntos sob rochas congeladas modernas, e na parte sul - isolados (permafrost de duas camadas). Ao sul da zona congelada, eles sobreviveram a uma profundidade de 50–100 me são cobertos por sedimentos descongelados.

Distribuição do Permafrost no mapa

tabela 1

Distribuição, temperatura e espessura do permafrost na Rússia

Zonas (áreas)	Subzonas	Área de permafrost,%	Temperatura, ° С	Limite sul das subzonas, ° N		Potência máxima, m
				Setor europeu-oeste da Sibéria	Setor asiático	Setor europeu-oeste da Sibéria	Setor asiático
Eu norte		mais de 95	-1 a -10	66,5–68	64–65 (50–60*)	300–450	500 (200)– 1500***
II Sul	IIa	75–95	de -0,5 a -3	65–67,5 (53–58*)	60–64	100–450	100–700
	IIb	25–75	de 1 a -	63,5–66	58–62 (50**)	50–300	(1000***) 0–100
	IIc	menos de 25	1 de 2 a -0,5	61	52–60	0–200	0–50

* Território Primorye e Khabarovsk; ** Transbaikalia; *** Margem esquerda de Vilyui, bacia hidrográfica. Markha

Na plataforma dos mares árticos da Rússia, existem ilhas de rochas congeladas com até 50-100 m de espessura. A maior delas é o permafrost remanescente, que ainda não derreteu após o último congelamento (Sartan).

As planícies costeiras do norte são caracterizadas por rochas salinas congeladas contendo mais de 0,05% de sais solúveis em sua composição. Esta é uma presa sedimentos marinhos predominantemente argilosos que não descongelou na época de clima ótimo e reteve a salinidade primária. Eles são mais típicos da tundra Bolshezemelskaya. e as penínsulas Yamal e Gydan no oeste Sibéria. Na Sibéria Central e Oriental, a área de rochas salinas congeladas é há apenas uma estreita faixa ao longo do Árticoª costa, penetrando no interior ao longo dos vales dos rios Lena e Kolyma. Dentro da piscina A região de Lena tem a maior área de salinização continental de permafrost do mundo, associada a uma forte prevalência de evaporação na atmosfera sedimentos esféricos. Continente local a salinização também é encontrada nas depressões intermontanas da região do Baikal.

A estrutura das rochas permafrost depende principalmente da distribuição das inclusões de gelo nelas. Nas rochas cristalinas e metamórficas, o gelo ocorre na forma de veios que preenchem fissuras, nas areias - na forma de lentes ou pequenos cristais, nas argilas, margas, argilas arenosas e turfa - na forma de camadas intercalares (schlieren) ou malhas. Existem também grandes depósitos de gelo subterrâneo, geneticamente subdivididos em veios (cunhas), estratais, enterrados e cavernas.

Um lugar especial é ocupado por veios de gelo gigantes, cuja formação começou na Idade do Gelo Sartan e continuou por centenas e milhares de anos. Como resultado, as fatias de gelo cresceram para 20-50 m de altura e 3-5 m de largura e fundido em uma massa quase sólida de gelo. Esses estratos de gelo são comuns nas planícies da Sibéria do Norte, Yano-Indigirskaya e Yakut Central e nas costas dos mares do norte. Seu volume total no território da Rússia é de cerca de 1 mil km 3.

No norte da Sibéria Ocidental e na Planície do Leste Europeu, um tipo de fenômeno natural é a formação de depósitos de gelo subterrâneos em sedimentos marinhos do Pleistoceno (espessura de 30–50 m, dimensões planas de até 1–2 km). Na Sibéria Oriental, eles são muito menos comuns.

mesa 2

Estágios de evolução do permafrost

Período geológico	Idade, índice	Setores	Era climática	Nível do mar (relativamente moderno)	Temperatura do ar (rel. Modern)
Pleistoceno Médio	150.000 (II2-4)	Hebraico-ocidental-siberiano	Máximo glaciação (arroz)	100-150 m mais alto	Abaixe em 5-6 ° С
		Asiático	Glaciação máxima	Um pouco mais alto	Abaixe em 5-6 ° С
Pleistoceno Superior	125000-135000 (III1)	Hebraico-ocidental-siberiano	Interglacial (Mikulinskoe, Kazantsevskoe)	Um pouco mais alto	Mais de 2 ° C
		Asiático	Interglacial (Kazantsevskoe)	Perto do moderno	Mais de 3 ° C
	65.000 - 80.000 (III2)	Hebraico-ocidental-siberiano	Glaciação (no início do Valdai, zyryanskoe)	Abaixo por 20-80 m	Abaixe em 5-6 ° С
		Asiático	Glaciação (Zyryansk)	Perto do moderno	Abaixe em 7-8 ° С
	30.000 - 65.000 (III3)	Evr.-Zap, -Siberian. e asiático	Interglacial (Meio Valdai, kargin)	5-6 m mais alto	Abaixe em 1 ° С
	18.000 - 20.000 (III4)	Hebraico-ocidental-siberiano	Glaciação (tarde Valdai, sartan)	Abaixo por 100 m	Abaixe em 10 ° С
		Asiático	Glaciação (Sartan)		Abaixe em 7-8 ° С
Holoceno	5.000 - 8.000 (IV)	Hebraico-ocidental-siberiano	Climatic ótimo	Um pouco mais alto	Mais de 2 ° C
		Asiático

Características do permafrost
Temperatura, ° С			Espessura, m
Na terra	Sob as geleiras	No mar	Na terra	Sob as geleiras	No mar
de -14 a -16	de -1 a 14	de -0,5 a -10	300–600	500–700	20–300
de –11 a –19 (de -14 a -22 nas montanhas)			300–700 (1000–2000 nas montanhas
-2 a -4 (de -2 a -6 nas montanhas)	MMP * ausente	de -0,5 a -7	50-300 (50-400 nas montanhas)	MMPs estão ausentes	10–200
-2 a -8 (de –4 a –10 nas montanhas)			50-400 (300-700 nas montanhas)
de -1 a -10	a 10	de 0 a -1,5	até 300-500	até 700	até 500
de –3 a –13			até 500
Perto do moderno
de –11 a –18 (de -13 a -21 nas montanhas)	-5 a -15	–3 a –5	400–700 (800–1500 nas montanhas)	300–700	100–300
-9 a -20 (de -13 a -23 nas montanhas)			350–1000 (800–2000 nas montanhas)
de –11 a –18 (de -13 a -21 nas montanhas)	MMP * ausente	0 a -7	200–400	MMPs estão ausentes	50–250
0 a -6 (-2 a -6 nas montanhas)

Um pântano elevado em um perene rochas congeladas. Região de Magadan

Com o derretimento de antigas geleiras ou icebergs, os processos de destruição (desnudação térmica) das rochas foram ativados e grandes blocos de gelo puderam ser soterrados sob uma espessa capa de deslizamento ou depósitos de deslizamento de terra. Eles foram “desativados” pelo permafrost e permaneceram por muito tempo na espessura das rochas congeladas. Um desses outliers glaciais foi aberto pelas águas do Yenisei no Círculo Ártico e foi denominado Ice Mountain.

A área de distribuição do permafrost é caracterizada por processos e fenômenos específicos chamados criogênicos. Estes são intemperismo criogênico e quebra de gelo, levantamento de gelo, formação de gelo, termocharst, abrasão térmica e vários processos de declive.

Características de distribuição, intensidade de desenvolvimento e manifestação de processos exógenos são determinados pela paisagem e fatores geológicos. A formação de certas formas de terra congelada está associada a esses processos.

A rachadura por geada ocorre como resultado de oscilações bruscas de temperatura na superfície terrestre, levando à ruptura de rochas congeladas e à formação de um sistema poligonal de rachaduras. As rachaduras que quebram o gelo na estação quente são preenchidas com água, que subsequentemente congela e se transforma em fatias de gelo. Uma grade poligonal de fatias de gelo aparece. Os tamanhos dos aterros dependem do gradiente de temperatura e das propriedades físicas e mecânicas das rochas e variam de 0,5 a 50 metros. O gelo recolocado ocorre em planícies acumulativas no fundo de vales de rios e em interflúvios, formando-se principalmente em areias ou turfa em temperaturas de rocha abaixo de –3 ° C. A intensidade do processo aumenta de sul para norte.

Canal de inverno. Yakutsk

A formação de rochas pelo gelo é causada por um aumento no volume de umidade congelante e acúmulo de gelo durante o congelamento. Este processo é muito difundido, principalmente em loams, argilas e turfa. Como resultado do congelamento de turfeiras em terras baixas pantanosas, surgem áreas montanhosas com uma altura relativa de vários metros. Essas formações são amplamente desenvolvidas no norte da Sibéria Ocidental. Quando as temperaturas médias anuais do ar caem abaixo de –6 ° C, o congelamento dos horizontes superiores das rochas freqüentemente leva à formação de montes perenes erguidos - hidrolacólitos contendo um núcleo de gelo; podem atingir uma altura de 30-60 metros com um diâmetro de 100-250 metros e são encontrados mais frequentemente em Transbaikalia, em Taimyr, no norte da Sibéria Ocidental e em Yakutia, onde são chamados de Bulgunnyakhs. O desenvolvimento da elevação na camada descongelada sazonalmente leva à separação dos solos com a formação de polígonos de pedra, manchas-medalhões e placers de pedras de faixas-curums (nas encostas).

Os corpos de gelo formados como resultado do congelamento camada por camada de água em uma superfície aberta são chamados de gelo. Eles são formados durante a estação fria como resultado do derramamento de águas subterrâneas, de rios ou lagos, rompendo o gelo ou o teto do solo sob forte pressão. De acordo com o tempo de existência, distingue-se o gelo de um ano e o perene (que não descongela completamente no verão). A fonte de água é mais frequentemente subterrânea (subterrânea e fissurada), então o gelo tende a ser ativo estruturas tectônicas e são mais típicos para sistemas montanhosos sul e leste da Sibéria. Os blocos de gelo variam de muito pequenos (área de até mil m 2, volume de até mil m 3) a gigantes (área de mais de um milhão de m 2, volume de gelo de mais de 22 milhões de m 3). Grandes massas de gelo são encontradas nas bacias do Yana, Indigirka, nos afluentes do Lena. Em Yakutia, eles são chamados de Taryns. O maior tarn aparece no rio. Moma, o afluente direito do Indigirka, essa geada se estende ao longo do vale em uma enorme língua (3,5 km de largura e 40 km de comprimento). Sua espessura é de 3-8 m, e sua área é de mais de 100 quilômetros quadrados.

Edifício residencial em permafrost. Norilsk

Thermokarst é a formação de formas terrestres de subsidência e sumidouro devido ao degelo do gelo subterrâneo. A razão para sua ocorrência é essa mudança na transferência de calor na superfície do solo, na qual a profundidade do degelo sazonal excede a profundidade de ocorrência do gelo subterrâneo e o degelo de longo prazo da massa congelada começa. As formas de manifestação termocarste são diversas. As mais comuns são as depressões pantanosas e os lagos termokarst com uma profundidade de 0,5 a 20 m. Nas elevações e encostas, grandes veios de gelo derretem em um relevo de depressão hummocky.

Geada sob um edifício residencial. Yakutsk

A questão da origem de numerosas bacias pantanosas lacustres-termokarstas, às vezes muito grandes, chamadas de alases na Yakutia, e Khasyrei na Sibéria Ocidental, levanta muitas controvérsias. São consideradas formações termocársticas associadas à diminuição da área hídrica ou drenagem dos lagos termocársticos em decorrência de sua drenagem pela rede fluvial. Os acidentes geográficos Thermokarst são comuns nas planícies costeiras do norte. Com a distância para o sul, os sinais do desenvolvimento moderno do processo vão desaparecendo gradualmente. Fora da zona de permafrost, apenas relíquias termokarstas são encontradas, indicando um desenvolvimento muito mais ativo do processo no passado.

O processo de destruição de margens, compostas por rochas congeladas, sob a influência da energia mecânica das ondas e do calor da água é denominado abrasão térmica. As costas compostas por rochas congeladas ou rochas contendo grandes depósitos de gelo subterrâneo são destruídas muito mais rápido do que as costas descongeladas. A taxa de retirada geralmente atinge vários metros por ano. A maior intensidade de abrasão térmica é registrada nas costas dos mares e grandes lagos no extremo Nordeste da Rússia.

Um grupo peculiar é formado por processos de permafrost de taludes envolvidos na demolição, trânsito e acúmulo de material, os chamados. soliflução é um fluxo viscoso de rochas limosas argilosas e argilosas arenosas da camada descongelada sazonalmente em encostas com declividade de até 15 °. A soliflução é acompanhada pela formação de formas características de micro e mesorrelevo: fluxos de soliflução, faixas, terraços, etc. Junto com a soliflução, deslizamentos criogênicos são amplamente desenvolvidos, cujo espelho deslizante é o telhado de rochas congeladas. Grandes blocos de rochas altamente alagadas descongeladas sazonalmente são rapidamente deslocadas por dezenas e centenas de metros ao longo de encostas de diferentes declives. us (de 3–7 ° a 10–25 °). Processo de resistência impulsionado por rupturas da cobertura de grama. Deslizamentos criogênicos e soliflução são comuns principalmente no Subártico do Norte.

A formação de Kurum é um processo complexo de intemperismo criogênico de material grosso e seu transporte pela encosta. Flutuações de temperatura diárias e sazonais levam à expansão e contração cíclicas de fragmentos de rocha e seu deslocamento pulsante para baixo da encosta. A velocidade de transporte do material costuma ser de alguns centímetros por ano. Em encostas úmidas, o material se move 3-4 vezes mais rápido do que em encostas secas. Os tamanhos dos kurums são diferentes, sua área pode ser calculada em muitos quilômetros quadrados. Eles são mais difundidos perto da fronteira sul do permafrost, nas regiões montanhosas da região de Baikal e no Extremo Oriente, com um nível continental suficiente clima úmido e clima mutável.

O estudo do permafrost é de grande importância prática em várias indústrias economia nacional país. A atividade de engenharia humana leva, em primeiro lugar, à destruição do solo e da cobertura vegetal, o que nas regiões polares acarreta um aumento acentuado na profundidade do degelo sazonal (às vezes por 2-4 vezes), ativação de termocarste, erosão térmica e outros criogênicos processos. Ao desenvolver depósitos, construir, colocar ferrovias e rodovias, etc., é necessário levar em consideração a possibilidade de elevação e afundamento de solos, deslizamento de solos descongelados em encostas (soliflução, deslizamentos de terra), a formação de gelo em estradas, próximo pontes e muito mais. Rochas congeladas salinas reduzem significativamente a capacidade de carga dos solos. Quando grandes depósitos de gelo subterrâneo descongelam, ocorre uma ativação catastrófica dos processos de declive, o que também complica a construção. Ao desenvolver as regiões do norte, é necessário levar em conta que sua natureza é muito vulnerável, e a ativação tecnogênica de processos criogênicos dificultará ou impossibilitará a restauração dos geossistemas naturais por muito tempo.

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"Permafrost" (permafrost, permafrost) é uma parte do permafrost caracterizada pela ausência de permafrost periódico. Áreas de permafrost- a parte superior da crosta terrestre, cuja temperatura não sobe acima de 0 ° C por muito tempo (de 2 a 3 anos a milênios). Na zona permafrost, a água subterrânea está na forma de gelo, sua profundidade às vezes excede 1.000 metros. As seguintes estruturas:

· Solos permafrost que existem há séculos e milhares de anos.

· Permafrost (mm), existência por anos, dezenas de anos.

· Permafrost sazonal, existência de horas, dias.

Fim do trabalho -

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Zonas geotérmicas da crosta terrestre. Etapa geotérmica nas profundezas da Bielorrússia.
GEOTHERMIA (GEOTHERMIKA) é uma ciência que estuda o campo térmico da Terra. A determinação da temperatura nas conchas da Terra é baseada em vários dados, muitas vezes indiretos. Dados de temperatura mais confiáveis

Geleiras e depósitos glaciais. Propriedades da moreia e dos sedimentos fluviogláceos.
Glaciar - uma massa de gelo de origem predominantemente atmosférica, experimentando um fluxo viscoplástico sob a influência da gravidade e assumindo a forma de um riacho, um sistema de fluxos, uma cúpula (escudo) ou

Argilas de fita e suas propriedades.
No caminho, adjacente à geleira que está derretendo, sedimentos de granulação fina são depositados. Ao mesmo tempo, no inverno, quando o derretimento é mínimo e os fluxos são fracos, nesses lagos, frações finamente dispersas (argila

Congelamento sazonal de solos.
No inverno, o solo congela até uma certa profundidade, e na estação quente ele descongela.Este é o congelamento sazonal do solo. A profundidade da sondagem é diferente de frações de metro no sul e até 3-4m para semeadura e pairando

Profundidade padrão de congelamento sazonal de solos na Bielorrússia
Congelamento sazonal de solos em Bel de 102 a 150 cm. Nas condições de Bel. O congelamento de solos depende de muitos fatores e oscila dentro de limites amplos. Graças a muitos anos de medições em vários

Solo gelado
Durante o congelamento, os solos (franco-argiloso e franco-arenoso) aumentam de volume, ou seja, o aumento progressivo em andamento refere-se a uma grande quantidade de gelo na parte próxima à superfície da espessura do permafrost.

Processos cársticos e rochas cársticas. Tipos de carste.
Cársico - dissolução química das rochas, ocorre como resultado da filtração das águas subterrâneas, os produtos finais são estalactites e estalagmites. Quando as rochas se dissolvem em um maciço rochoso

Zonas de formação cárstica e cimentação.
O levantamento ou rebaixamento do maciço cársico, devido aos movimentos da crosta terrestre, provoca uma mudança na posição da base de corrosão. Ao mesmo tempo, o processo cársico se intensifica ou enfraquece. Abaixo do nível n

Medidas para prevenir a formação cárstica e aumentar a resistência das rochas cársticas.
A construção em áreas cársticas está associada a dificuldades significativas, uma vez que as rochas cársticas são uma base pouco confiável. Hollowness reduz a resistência e estabilidade das rochas como fundações

Deslizamentos de terra e as causas que levaram à sua ocorrência. Sinais de declive de deslizamento de terra.
Deslizamentos de terra - deslocamento por deslizamento de solos nas encostas de vales, ravinas, ravinas, costas marítimas, escavações sob a influência da gravidade e da pressão das águas superficiais ou subterrâneas. Deslizamentos de terra destroem o

O grau de estabilidade do declive.
Determine a relação entre as forças que procuram empurrar a massa de rochas encosta abaixo e as forças que resistem a essa força de cisalhamento. O grau de estabilidade da inclinação é determinado pela razão

As medidas anti-deslizamento são passivas e ativas.
O controle de deslizamentos de terra é uma tarefa muito difícil. Os antideslizamentos são prescritos levando em consideração a atividade do escorregamento e subdivididos em passivos e ativos (engenharia). Passivevl profilático

Teorias da origem das águas subterrâneas.
As águas da parte superior da crosta terrestre são chamadas de subterrâneas. 1) infiltração (a água subterrânea provém da precipitação atmosférica, que penetra no solo através dos menores canais de rochas, onde

Lençóis freáticos. Zona de aeração e borda capilar.
Água subterrânea - constante no tempo e significativa na área de distribuição dos horizontes das águas subterrâneas no primeiro aquiclude da superfície. Eles são caracterizados por uma série de recursos: 1.

Mapas de hidroisogesso e determinação da direção do movimento das águas subterrâneas.
Os mapas de hidroisohypsum refletem a natureza da superfície (espelho) da água subterrânea (Fig. 56).

Águas artesianas. Nível aéreo e piezométrico. Parte superior e inferior da cama confinada.
Água artesiana - água subterrânea presa entre camadas resistentes à água e sob pressão hidráulica. Eles ocorrem principalmente em depósitos pré-antropogênicos, dentro de grandes depósitos geológicos

Bacia artesiana, suas principais propriedades.
Uma bacia artesiana é um reservatório subterrâneo de água doce. Dentro da bacia artesiana, três áreas se distinguem: abastecimento, pressão e descarga. Na área de recarga, o aquífero geralmente é elevado

Agressividade das águas subterrâneas e seus tipos.
Composição pv-pvolzhimich-th agressiva, o gato tem um efeito destrutivo em estruturas de concreto e metal, filtros de poços, tubos de revestimento, bombas, etc. O efeito de agressão no concreto fez com que ele inchasse e se desintegrasse.

Águas industriais e termais.
A água industrial é uma solução aquosa natural altamente concentrada de vários elementos, por exemplo: soluções de nitratos, sulfatos, carbonatos, salmouras de haloides alcalinos. Água industrial contém co

Águas minerais medicinais.
As águas minerais são águas naturais que são o produto de complexos processos geoquímicos. Eles têm um efeito terapêutico no corpo humano, devido a um maior conteúdo de úteis

A velocidade real de movimento e a velocidade de filtração das águas subterrâneas.
A VELOCIDADE DE MOVIMENTO DE ÁGUAS SUBTERRÂNEAS VÁLIDO (VERDADEIRO) - a velocidade de movimento das águas subterrâneas nos poros ou fendas da cidade. É determinada a partir de indicadores introduzidos no aquífero, ou por divisão

Potência, gradiente de pressão, vazão e direção do movimento do fluxo subterrâneo.
O gradiente de carga é a mudança na carga por unidade de comprimento do caminho. A taxa de fluxo é uma quantidade proporcional à área da seção transversal do fluxo e ao gradiente de carga na direção do percurso. Distância da torneira

Funil de depressão durante a operação de poço e canal em reservatórios de pressão e sem pressão.
Durante a operação de um poço de água, um funil de depressão da superfície do nível do lençol freático é formado ao seu redor, dentro do qual a água se move para o poço. Com limitado recursos naturais ar

Determinação da direção das águas subterrâneas.
Na ausência de mapas que reflitam a posição da superfície livre ou piezométrica das águas subterrâneas, para determinar a direção de seu movimento, é necessário ter pelo menos três trabalhos para estabelecer

Métodos para determinar o coeficiente de filtração de solos.
Métodos para determinar o coeficiente de filtração de acordo com GOST 25584 são usados ​​para solos arenosos, siltosos e argilosos e não se aplicam a solos em um estado congelado, e também não estabelecem coeficientes

Determinação da velocidade de movimento das águas subterrâneas
Notamos apenas que os meios mais importantes para experimentos para determinar a velocidade real do movimento da água subterrânea são os chamados indicadores (matéria colorida

Objetivo, tarefas e composição dos levantamentos de engenharia e geológicos.
ENGENHARIA E PESQUISA GEOLÓGICA - conjunto de trabalhos que visa estudar a interação tipos diferentes atividades de engenharia (construção, mineração) com o ambiente geológico. Em tarefas

Trabalho de exploração. Perfuração, exploração elétrica.
Em áreas onde os geólogos de prospecção encontraram indícios significativos de minerais, trabalhos de prospecção e exploração estão sendo realizados. A rede de rotas se adensa, valas são cavadas, poços são colocados, e outras vezes

Drenagem do reservatório - O sistema de drenagem do reservatório é colocado na base da estrutura a ser protegida diretamente no aqüífero.
O sistema de drenagem da parede consiste em tubos de drenagem (com aspersão filtrante) colocados em solo impermeável a partir do exterior da estrutura. O sistema de drenagem do anel está localizado ao longo

Fenômenos de sufusão e sua diferença com os cársticos.
Sufusão é a remoção de pequenas partículas de uma rocha sob a influência de um fluxo de filtração (água subterrânea), pequenas partículas são destacadas da rocha e dela retiradas. Existem dois tipos de sufocamento

Estudos de compressão e estampagem de solos.
A compressão refere-se à compactação do solo com o deslocamento do ar do espaço dos poros. Influências dinâmicas de tráfego, afundamento de pilhas e terremotos podem causar um efeito de compactação semelhante.

CASOS ESPECIAIS DE ÁGUA CORPORAL

§ 8. Permafrost (perene)

Perene, ou permafrost, é um estrato de rochas da crosta terrestre com temperatura negativa, estável por muito tempo, independentemente do estado físico da água contida nas rochas. A área de distribuição do permafrost na URSS é de 49,7% de todo o território do país, e no globo - até 24% de toda a área terrestre.

O estudo do permafrost e das condições de construção nas regiões de sua distribuição é de grande importância econômica nacional. Numerosos depósitos de uma grande variedade de minerais foram identificados aqui: carvão, minérios de ferro, diamantes, estanho, tungstênio, níquel, ouro, petróleo, gás e muitos outros, o que causou o crescimento nestas áreas da indústria de mineração e o desenvolvimento de outros setores da economia nacional e habitação relacionada e construção de estradas.

As condições naturais das regiões onde o permafrost está espalhado determinam requisitos especiais para o projeto, construção e operação de estruturas, cuja não observância leva à deformação das estruturas ou sua destruição.

A origem do permafrost se deve, na opinião da maioria dos pesquisadores, ao fato de que durante o ano a crosta terrestre perde mais calor do que entra, e o congelamento no inverno supera o descongelamento no verão. Em geral, os detalhes desses processos ainda não foram suficientemente estudados e as razões exatas para a origem do permafrost não foram esclarecidas.

A espessura dos estratos permafrost depende de muitos fatores: do regime de temperatura da atmosfera, solo e litosfera; pela natureza do relevo, vegetação; da espessura da cobertura de neve; da presença de corpos d'água superficiais e drenos; da circulação das águas subterrâneas; de processos geoquímicos que ocorrem na litosfera; das atividades de produção humana. A espessura do permafrost varia de vários metros a 600-800 m, e na bacia do rio. Vilyuya excede 1000 m.

O permafrost não pode ser considerado uma tela contínua que separa as águas superficiais das subterrâneas; sua distribuição é intermitente. O grau de descontinuidade depende de muitos fatores naturais: climáticos, geológicos, hidrogeológicos, orográficos, tectônicos, etc. Mesmo no Extremo Norte de nosso país, sob lagos, ao longo de vales de rios, em áreas de tectônica jovem e em outros lugares, rochas com uma temperatura positiva é generalizada. O grau de descontinuidade do permafrost aumenta na direção do norte para o sul, e gradualmente o permafrost se transforma em descongelado.

A camada superior da crosta terrestre nas áreas de degelo do permafrost na primavera e no verão e congela no outono e no inverno. Se esta camada, durante o congelamento no inverno, não se fundir com a camada permafrost, então ela é chamada de camada de congelamento sazonal, e se ela se fundir, é chamada de camada de degelo sazonal, ou camada ativa. Espessura da camada ativa em lugares diferentes varia de frações de um metro a 6-8 M. Em solos finamente dispersos - loams e argilas - a profundidade do congelamento e descongelamento sazonal raramente excede 2-3 m.

A experiência da construção em áreas onde se espalham os solos permafrost mostra que a subestimação do regime da camada ativa leva às consequências mais tristes: estradas, aeródromos, edifícios e outras estruturas são deformados e até destruídos. Portanto, o estabelecimento da espessura da camada ativa e seu regime de temperatura é essencial e é uma das principais tarefas em levantamentos de engenharia.

Freqüentemente, a profundidade do congelamento do inverno não atinge os estratos de rochas permafrost. A camada ativa formada durante o período de verão não se funde com o permafrost. Isso está derramando o permafrost. Às vezes, há uma alternância de camadas de solo descongeladas e permafrost a uma profundidade considerável. Essa cama é chamada de permafrost em camadas ou descontínuo. Isso se deve à presença de rochas de granulação grossa e fraturadas, mas com as quais as águas subterrâneas circulam em alta velocidade, o que as protege do congelamento.

As águas subterrâneas do permafrost, de acordo com N.I. Tolstikhin, são divididas em três categorias: suprapermafrost, interpermafrost e subpermafrost.

As águas suprapermafrost que recobrem a zona permafrost são, por sua vez, subdivididas em águas da camada ativa e águas de taliks suprapermafrost perenes.

As águas suprapermafrost da camada ativa encontram-se na camada de permafrost, que é um leito impermeável para elas. Uma característica dessas águas é a mudança sazonal das fases líquida e sólida. No norte, a duração da existência da fase líquida é determinada por dois a três meses do período verão-outono; para o sul, a existência da fase líquida aumenta para seis meses ou mais. As águas da camada ativa são nutridas pela precipitação atmosférica e em parte pelos cursos d'água superficiais.

Quimicamente, as águas suprapermafrost da camada sazonal são caracterizadas por baixa mineralização, um conteúdo significativo de matéria orgânica e a presença de ácidos húmicos. Sua temperatura é baixa e raramente ultrapassa 5 ° C.

As águas suprapermafrost de taliks perenes existem devido ao efeito térmico das águas superficiais. Taliks semelhantes ocorrem sob lagos e leitos de rios. Ao longo dos vales de rios calóricos da Sibéria, existem através dos taliks, através dos quais é feita a ligação das águas suprapermafrost, interpermafrost e subpermafrost. Essas águas se distinguem pela constância de qualidade e quantidade. Sua mineralização é baixa, dureza 0,8-1,2 mg eq; eles são comuns nas bacias dos rios Lena e Kolyma. A taxa de fluxo de captura de estruturas (poços, galerias) muitas vezes atinge 47 l / s. Os dados da água são usados ​​para o abastecimento de água potável e de serviços públicos.

Águas interpermafrost. Para interpermafrost águas, ao longo II. II. Tolstikhin, conhecido como água líquida circulando no maciço; permafrost, e a fase sólida - gelo fóssil e aquíferos congelados temporariamente preservados pelo permafrost, que já funcionou. O principal fator que protege as águas líquidas do interpermafrost do congelamento é o seu dinamismo e, às vezes, também a alta salinidade. Pela natureza das rochas hospedeiras, existem rochas estratais, cársticas e de veias fissuradas. águas interpermafrost.

Ao conduzir trabalhos de mina no caso de interseção de águas interpermafrost, os afluentes podem aumentar ao longo do tempo, o que é devido a um aumento nos aqüíferos devido ao degelo do gelo em rachaduras, aqüíferos congelados, etc.

Águas permafrost. Todas as águas subterrâneas abaixo da camada permafrost são chamadas de águas subpermafrost. Esses Vedas têm uma pressão, geralmente de várias centenas de metros. Pela natureza da ocorrência e condições de circulação, as águas subpermafrost são semelhantes às águas subterrâneas em regiões não permafrost. As condições de alimentação e escoamento das águas subpermafrost são diferentes.

De acordo com as condições hidrogeológicas entre as águas subpermafrost, PI Tolstikhin distingue os seguintes tipos: aluvial, poroso-estratal, fissura-estratal, fissura ou veia e fissura-carste.

Aluviais sob o permafrost, as águas são alimentadas devido à infiltração das águas atmosféricas ao longo dos taliks no aluvião, ao influxo de água subterrânea do leito rochoso e devido à condensação. As águas permafrost de depósitos aluviais têm uma temperatura próxima de zero. Somente nos casos em que as águas do leito rochoso com uma temperatura mais alta participam da alimentação das águas aluviais, as águas subpermafrost de aluvião apresentam uma temperatura anormalmente alta.

A composição química das águas subpermafrostais de aluvião é caracterizada por um menor teor de matéria orgânica.

As águas subpermafrost de depósitos aluviais desempenham um papel negativo no desenvolvimento de muitos depósitos minerais de placer; muitos recursos materiais devem ser alocados para combatê-los.

Águas subpermafrostais porosoestratais ocorrem em rochas sedimentares e possuem uma capa. Em muitos lugares, bacias artesianas de águas subpermafrost foram identificadas.

As águas subpermafrostais estratais fissuradas são características de rochas da antiguidade (Paleozóico - Jurássico). Eles circulam ao longo de fissuras em camadas de arenitos, calcários, conglomerados e outras rochas cobertas por selos impermeáveis. Em particular, em muitos depósitos de carvão, espalhados na zona de permafrost (bacias de Bukachachinsky, Bureinsky, etc.), águas subpermafrost desse tipo estão confinadas a arenitos fraturados, conglomerados e, ocasionalmente, a siltitos e camadas de carvão. As rochas argilosas são resistentes à água e dividem as águas subterrâneas em vários aqüíferos. As águas têm uma pressão de dezenas a centenas de metros.

As águas subpermafrost cársticas fissuradas e fissuradas estão associadas a falhas tectônicas. Essas águas são notadas em muitos lugares na Transbaikalia, nas bacias de Aldan, no Lena e em outros lugares. O regime dessas águas é ainda mais instável. As pedras calcárias na área do permafrost são as rochas mais abundantes em água; estão associadas a afloramentos de grandes nascentes, onde se forma gelo espesso.

Fontes na zona do permafrost. As regiões de permafrost são caracterizadas por condições específicas para descarga de água subterrânea na superfície. As fontes são divididas em decrescente e crescente. As nascentes descendentes são formadas devido às águas suprapermafrostadas localizadas acima da base local de erosão. De acordo com o regime, as nascentes das águas suprapermafrost são divididas em sazonais e funcionando ao longo do ano. O débito dessas e de outras fontes é instável.

As nascentes ascendentes são formadas devido ao escoamento das águas subpermafrost. As condições geológicas dos afloramentos de águas subpermafrost são muito diversas. O regime de fontes é complicado por fatores de permafrost - descongelamento e congelamento de caminhos de água, que determina a divisão de fontes a montante nos seguintes tipos: desaparecendo periodicamente, migrando, sazonalmente mutável, variável na vazão e constante. O regime das nascentes, que depende do congelamento e descongelamento dos cursos d'água, não reflete o verdadeiro estado do aquífero que alimenta essas nascentes. Fontes ascendentes de alta taxa são formadas nos locais onde as águas subpermafrostais do cársico fissurado vêm para a superfície.

Fenômenos relacionados ao permafrost. Na área de distribuição do permafrost, gelo, hidrolacólitos, termocársticos, soliflução e elevação são observados.

Geada - um corpo de gelo formado na superfície da terra ou no gelo de um rio como resultado do congelamento da água subterrânea ou fluvial que se derramou na superfície da terra ou na cobertura de gelo do rio. Faça a distinção entre solo, ou solo, gelo, rio e misto.

O gelo subterrâneo é formado quando a água subterrânea que emerge para a superfície congela.

O gelo do rio se desenvolve como resultado de um aumento na cabeceira do fundo de um rio congelado em locais de estreitamento acentuado da área de fluxo ou preenchimento do canal com gelo. O gelo do rio deforma pontes, canos, estruturas de captação de água e também complica significativamente o movimento do transporte nas estradas de inverno no gelo dos rios

Arroz. 8. Hidrolacólito (de acordo com M. Ya-Chernyshev)

1 - rochas da camada ativa; 2- -gelo;

3 - rachaduras aqüíferas

Hidrolacólitos - inchaços surgem devido à formação de gelo na espessura das rochas congeladas (Fig. 8), ou seja, durante a formação de gelo subterrâneo. Existem hidrolacólitos anuais (sazonais) e perenes. Os hidrolacólitos são arredondados e em forma de cúpula com alturas variáveis. Também há inchaços suaves e elevações em forma de rolo. Os mais importantes na formação dos hidrolacólitos são os taliks submersos; ao congelar, os hidrolacólitos são formados com alturas de vários metros a 70-80 m. Em diâmetro, os grandes hidrolacólitos às vezes chegam a 200-250 m.

Gelo subterrâneo e montes de gelo são um indicador exploratório confiável para água subterrânea em áreas de distribuição de permafrost.

Thermokarst - depressões em funil fechado, oco ou em forma de pires formadas como resultado do descongelamento do gelo enterrado ou descongelamento (degradação) do solo permafrost com sua compactação subsequente. Thermokarst em muitas áreas de permafrost ocupa até 30% da área e muito mais. As depressões termokarstas geralmente são preenchidas por água, formando lagos, pântanos com uma área de centenas de metros quadrados e, às vezes, quilômetros. Com a formação de novas depressões termocársticas sob a influência de mudanças locais no regime térmico das rochas permafrost, que ocorre durante o desenvolvimento e desenvolvimento de novos territórios, surge uma séria ameaça para várias estruturas de engenharia. Portanto, durante o desenvolvimento econômico de novos territórios, é necessário realizar estudos especiais a fim de identificar o potencial para o desenvolvimento de processos termocársticos.

Soliflução é o fluxo de solo descongelado e encharcado da camada ativa sob a influência da gravidade. A soliflução é comum no Extremo Norte. Ele aparece em encostas em pequenos ângulos (vários graus). Existem casos conhecidos de transição de derretimento por soliflução em deslizamentos de terra de natureza catastrófica. Os fenômenos de soliflução causam danos significativos a várias estruturas, principalmente estradas traçadas ao longo de encostas ou em encostas.

O inchaço é o processo de aumento do volume de solo congelado, que ocorre tanto como resultado de um aumento no volume de umidade congelante, quanto como resultado da formação de camadas e lentes de gelo nos solos congelados, que é especialmente intensivo em condições de um fluxo migratório de água de fora para a frente de congelamento. Camadas e lentes de gelo particularmente espessas são formadas com um longo retardo do limite de congelamento em uma certa profundidade e a posição próxima do lençol freático a ele. Se o congelamento for intenso (durante geadas severas), então a água em solos dispersos não tem tempo para alcançar a frente de congelamento e lentes e camadas de gelo não são formadas, mas apenas cristais de gelo individuais aparecem, espalhados por toda a massa de solo e firmemente cimentar suas partículas.

A pilha de gelo tem um efeito negativo em várias estruturas, mas as maiores complicações são causadas pelo leito da estrada e ferrovias, incluindo aquelas nas estradas de entrada e saída de pedreiras, bem como nos pavimentos dos aeródromos. Normalmente, a elevação do solo é irregular, o que altera o perfil da via ou superfície e introduz complicações significativas na operação do transporte. Na primavera, durante o descongelamento, o solo de elevação se liquefaz e perde sua capacidade de manter a superfície da estrada.

O peso em estradas e aeródromos é observado não apenas na área de distribuição do permafrost, mas também nas regiões de permafrost sazonal, embora se manifeste aqui com menos intensidade.

Condições de construção em regiões de permafrost. Em conexão com a implementação de um amplo programa para a construção de várias estruturas nas áreas de distribuição do permafrost, a questão de levar em consideração as peculiares condições climáticas, hidrogeológicas e de solo de canteiros de obras específicos onde a construção de objetos é planejada está adquirindo grande importância.

A prática da construção nestas áreas mostra que, com a construção, o regime de temperatura nos canteiros de obras é violado e, como resultado, as condições hidrogeológicas e as propriedades físicas e mecânicas dos solos de base mudam significativamente. Normalmente, os solos congelados das fundações descongelam sob a influência da transferência de calor das estruturas, muitas vezes a uma profundidade considerável, e os solos descongelados tornam-se mais ou menos afundando. Dependendo da velocidade do processo de descongelamento, as estruturas sofrem deformações, muitas vezes significativas. Consequentemente, as soluções estruturais na concepção e construção de estruturas, feitas sem levar em consideração o seu estado de deformação-tensão e as condições de trabalho conjunto com os solos descongelados, conduzem à destruição prematura dos edifícios principais construídos nesses solos. Isso é evidenciado pela prática de construção de longo prazo nas regiões de Vorkuta, Norilsk, Transbaikalia, Yakutsk, Magadan, etc.

Conforme indicado, nas áreas de distribuição do permafrost, os depósitos de muitos minerais estão concentrados: carvão, minério de ferro, metais não ferrosos, bem como diamantes, ouro, etc. Ao desenvolver depósitos nessas áreas, deve-se levar em consideração as seguintes características: a intensidade de trabalho do desenvolvimento de rochas congeladas soltas aumenta em comparação com as descongeladas em cerca de 10- 15 vezes; com ventilação natural no inverno, observa-se resfriamento de rochas e formação de gelo nos trabalhos; ao ventilar os trabalhos com ar aquecido, a temperatura das rochas congeladas aumenta, o seu teor de gelo diminui, o que introduz complicações significativas no decorrer do trabalho; as condições hidrogeológicas são específicas aqui, muitas vezes complicando a condução das operações de mineração; a espessura das rochas congeladas apenas temporariamente e mesmo assim nem sempre protege o funcionamento das águas superficiais e subterrâneas.

Para combater os fenômenos negativos das águas subterrâneas para obras subterrâneas, é necessário, segundo V.P. Bakakin, preservar o estado natural das rochas congeladas por quaisquer meios.

Ao conduzir a mineração a céu aberto, o principal fator complicador é a resistência significativa do permafrost. De acordo com A. N. Zelenin, a argila com teor de umidade de 20% no estado descongelado tem uma resistência ao corte de 5-7 kgf / cm , e a -25 ° C até 150 kgf / cm ... Portanto, a principal medida que melhora significativamente a conduta da mineração a céu aberto é a redução da intensidade energética das rochas mineradas. Para reduzir a resistência das rochas desenvolvidas, os métodos mais difundidos são a recuperação térmica e água-térmica, que, em comparação com o método explosivo de soltura, são cerca de 10 vezes mais baratos. Sob certas condições, é possível atingir a profundidade de degelo de rochas soltas da superfície de até 6 a 9 m ou mais sem o uso de trabalho de engenharia caro e trabalhoso. Isso torna possível o uso de máquinas de mineração de alto desempenho, dragas, escavadeiras, espalhadores, etc. nas minas, o que aumenta drasticamente a intensidade do desenvolvimento, a produtividade da mão de obra e reduz o custo de produção.

Atualmente, são utilizadas várias opções de aproveitamento térmico e hidrotérmico: utilizando processos térmicos naturais (retenção de neve no inverno e remoção de neve no início da primavera, queima da vegetação e cobertura de musgo, escurecimento da neve, etc.); descongelar solos congelados injetando água neles; método de filtração e drenagem. A desvantagem desses métodos é a duração do período de preparação, mas com um planejamento adequado dos trabalhos de preparação e limpeza, eles têm um efeito significativo.