Криогенные (мерзлотные) процессы

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАЙОНАХ МНОГОЛЕТНЕЙ МЕРЗЛОТЫ

Снежные лавины

Снежными лавинами называют внезапные обрушения больших масс снега, падающих или соскальзывающих с горных склонов. Осо­бенно характерны они для высокогорных районов с резко контраст­ным рельефом.

В лавинах объемом около 50—100 тыс. м3 пропитанный водой снег весит более 40—80 тыс. т, поэтому разрушительная ударная сила их при сходе со склона весьма значительна.

Основными причинами возникновения снежных лавин явля­ются: длительные и обильные снегопады и метели (70% всех лавин обусловлены снегопадами), перекристаллизация снега, продолжи­тельные дожди в горах, весеннее снеготаяние и др. Крутизна скло­нов при этом должна быть не менее 20° и не более 45°, так как на более крутых склонах снег не задерживается. Причиной развития снежных лавин в горных районах Камчатки и Сахалина могут быть циклоны, а в сейсмических районах — сильные землетрясения.

Лавины подразделяют также на сухие, в виде распыленного тела и мокрые (в виде сплошного тела). Скорость движения сухих лавин достигает 400 км/ч. Именно они обладают наибольшим разрушительным действием — ломают стволы деревьев, деформи­руют каменные сооружения и т. д. Перед фронтом сухих лавин идет воздушная волна, вызываемая их падением и обладающая весьма значительной ударной силой. Лавины мокрые — сползающие мас­сы влажного тающего снега, двигаются медленнее и производят мень­шее разрушение.

Для инженерной защиты территории, зданий и сооружений от снежных лавин, лавинопредотвращающие и лавинозащитные мероприятия

К профилактическим мерам относят террасирование склонов и посадку деревьев (занесение склонов), регулируемый (профилакти­ческий) спуск лавин путем взрывов, обстрела горных склонов в ма­лонаселенных районах, подпиливания снежных карнизов и др.

Инженерные мероприятия включают создание лавинопредотвращающих (заборов, стен, щитов, решеток, снеговыдувающих панелей и др.) и лавинозащитных сооружений для торможения или остановки лавины (дамбы, надолбы, траншеи и др.) и для пропуска лавин над объектом или под ним (галереи, эстакады, навесы и др.).

Вторжение человека не проходит бесследно для «хрупкой» при­родной обстановки Севера: разрушается почвенно-растительный слой, изменяется рельеф, режим снегового покрова, возникают бо­лота. В значительной степени эти изменения обусловлены развити­ем криогенных (мерзлотных) процессов: морозного пучения, наледообразования, термокарста, солифлюкции и др.

Распространены они не только в районах Крайнего Севера, но на всей территории нашей страны, занятой многолетнемерзлыми (вечномерзлыми) грунтами, а морозное пучение — и вне зоны их распространения.

Морозное (криогенное) пучение — это увеличение объема водо-насыщенных дисперсных пород при льдовыделении в них. Причина морозного пучения заключается в сезонном и многолетнем промер­зании горных пород. При переходе воды в лед объемное расширение породы достигает 8 %.

Развитие морозного пучения определяется следующими услови­ями:

1) наличие водонаеыщенцых дисперсных грунтов (глинистых, песчаных либо крупнйобломочных с песчано-глинистым заполни­телем);

2) глубокое сезонное промерзание грунтов и

3) близкое за­легание от поверхности земли грунтовых вод.

На интенсивность морозного пучения влияют также состав, состояние, водно-физи­ческие и теплофизические свойства грунтов и другие факторы.

Внешне морозное пучение выражается в локальном поднятии поверхности земли в виде пучин — небольших вздутиях и бугров высотой 0,2—0,6 м и длиной от нескольких метров до 10—12 м. Образование пучин представляет опасность для легких малоэтаж­ных зданий, дорог, трубопроводов, аэродромов и других сооруже­ний. Проявляется оно в виде деформаций различных сооружений, выпучивании столбов, реперов, свай и др.

Наледи — ледяные тела различных форм и размеров, возникаю­щие в результате многократного излияния на поверхность и замер­зания поверхностных (речных, озерных, техногенных) или подзем­ных вод.

Речные наледи образуются при резком сужении на отдельных участках реки ее живого сечения вследствие зимнего промерзания. В результате создается значительный гидростатический напор, и реч­ные воды, по трещинам и другим ослабленным зонам взламывая лед, выходят на поверхность и замерзают в виде ледяного тела. Пос­ле многократных излияний и замерзания толщина речной наледи может составлять 3—4 м и более.

Наледи подземных вод связаны с промерзанием водоносных пу­тей, прорывом подземных вод и излиянием их на поверхность зем­ли. Огромные наледи площадью в десятки квадратных километров образуются в Якутии за счет выхода на поверхность и замерзания зимой вод из крупных карстовых источников.

Наледообразование представляет серьезную угрозу для различных сооружений, в первую очередь, автомобильных и железных дорог, мостовых переходов, линий связи, ЛЭП и др.

Для борьбы с наледями следует применять комплексные мето­ды защиты, а именно: сооружения для свободного пропуска нале­дей через зону защищаемого сооружения, спрямление и углубле­ние русла, перехват и отвод подземных вод с помощью дренажных систем, устройство мерзлотных поясов, состоящих из комбинации канавы и противоналедного вала выше наледи.

Термокарст — процесс оттаивания залежей подземного льда и льдистых грунтов, сопровождающийся их осадкой и образованием отрицательных форм рельефа — котловин, западин, воронок и др. Обычно все эти формы рельефа заполняются водой, образуя термо­карстовые озера.

Сходство термокарстовых процессов с карстовыми заключается в том, что в ходе этих процессов образуются крупные подземные пустоты, нередко сопровождаемые оседанием и провалами грунтов. Различие в том, что карст обусловлен растворением известняка, гипса и других растворимых горных пород, а термокарст — вытаиванием подземного льда.

Основными причинами развития термокарста в многолетнемерзлых породах являются общее потепление климата и деградация многолетней мерзлоты, а также инженерно-хозяйственная деятель­ность человека. Благоприятные условия для развития техногенного термокарста создаются при эксплуатации тепловыделяющих соору­жений, строительстве нефте- и газопроводов, аэродромов, дорог и др. Быстрому вытаиванию подземного льда и образованию термо­карстовых оседаний способствуют срезка почвенно-растительного слоя, вырубка леса и кустарников, устройство выемок и др.

Строительными нормами и правилами при проектировании ин­женерной защиты от термокарста предусматривается: 1) сохранение почвенно-растительного покрова; 2) отсыпка застраиваемой терри­тории песчаным и гравийно-песчаным грунтом (это основной спо­соб защиты); 3) укладка на поверхности земли теплоизоляционных покрытий; 4) регулирование стока поверхностных вод.

Солифлюкция — медленное сплывание оттаивающих многолетнемерзлых пород на пологих склонах. Основная причина развития солифлюкционного процесса — разрушение структурных связей в дисперсных породах и уменьшение их прочности при оттаивании.

Оттаивающий слой грунтов текучей консистенции сползает вниз по поверхности твердых мерзлых грунтов со скоростью от нескольких сантиметров до 1—2 м в год. Основные формы проявления этого процесса в рельефе: солифлюкционные языки, покровы и террасы.

Солифлюкция наносит значительный вред дорогам, коммуни­кациям, малозаглубленным опорам и т. д. Меры борьбы: осушение сезонноталого слоя, посадка кустарников для укрепления склонов, устройство подпорных стен и др.

Курумы — каменные подвижные россыпи на склонах гор, кото­рые образуются под влиянием мерзлотных процессов — выпучива­ния, сползания, замерзания и т. д. Важнейшее значение в их разви­тии имеет один из видов физического выветривания — морозное выветривание. В результате выветривания крупные блоки пород (диаметром до 3,5—4,0 м) отторгаются от подстилающих коренных пород и движутся вниз по склону со скоростью от нескольких санти­метров до 1,0—1,5 м в год.

Медленно спускаясь с гор, курумы затрудняют строительство и эксп­луатацию различных сооружений. Остановить курум весьма затруднительно. По­этому при строительстве линейных сооружений курумные потоки сле­дует обходить либо преодолевать с помощью мостовых переходов.

Дата добавления: 2014-01-04