28 Морозное пучение

Морозное пучение. Под морозным пучением понимается процесс увеличения объема тонкодисперсных пород при промерзании, которое связано с расширением содержащейся в них воды (почти на 9-11%) и выделением льда. Наиболее интенсивно пучение проявляется в глинистых пылеватых и сильно пылеватых породах четвертичного возраста, т.е. в породах малой и сравнительно малой степени литификации. Такие породы в инженерной практике часто называют “пучинистыми

В целом морозное пучение пород определяется их дисперсностью, гранулометрическим и минеральным составом, исходной влажностью и плотностью, составом обменных катионов, уровня грунтовых вод, внешней нагрузки, температуры, скорости и глубины промерзания

29 Выпучивание (вымораживание) твердых тел из промерзающих дисперсных пород

Выпучивание (вымораживание) твердых тел из глинистых пород. При морозном пучении глинистые породы увлекают вверх находящиеся в них твердые тела – столбы, глыбы, элементы фундаментов сооружений. Этому способствуют действия сил смерзания между породами и поверхностью твердых тел

В процессе сезонного оттаивания пород до того момента, пока фронт не подойдет к подошве столба, последний сохраняет высокое положение, достигнутое при его выпучивании зимой (III, IV). После оттаивания льда в полости под столбом остается порода и происходит частичная осадка столба. В годовом цикле столб оказывается выпученным на некоторую высоту h (V), которая при ежегодном повторении такого процесса существенно увеличивается. В результате чего столб может потерять устойчивость и наклониться, а в некоторых случаях и упасть (VI).

30 Бугры пучения

Бугры пучения. Буграми пучения называются достаточно крупные формы рельефа, образующиеся за счет сезонного и многолетнего промерзания, неравномерно развивающегося по площади, встречающиеся на поверхности земли по одному или группами. Среди них выделяются:

1) торфяные бугры;

2) булгунняхи;

3) гидролакколиты.

Эти мерзлотные процессы различаются между собой механизмом льдообразования, формами проявления и размерами.

Торфяные бугры образуются, как правило, на участках развития торфяников, в условиях открытой системы промерзания и называются миграционными, по механизму движения в них влаги формирующей ледяные тела. Торф и мох обычно содержат в себе достаточно много влаги. Их температура обычно ниже, чем у окружающих минеральных пород. Это происходит за счет больших затрат тепла на испарение влаги, и поэтому теплопроводность их в мерзлом состоянии, больше чем в талом. Зимой эти отложения охлаждаются больше, чем прогреваются летом. Кроме этого, большое количество солнечного тепла летом расходуется на испарение влаги с поверхности мха и торфа, что приводит к понижению температуры их нагревания, по сравнению с участками без мохового и торфяного покрова. Поэтому неравномерно охлаждающиеся торфяники, в первую очередь переходят в многолетнемерзлое состояние по сравнению с окружающими их песчано-глинистыми породами

Гидролакколиты – инъекционные бугры пучения, образующиеся в местах разгрузки различного типа напорных подземных вод. Физика процесса образования гидролакколитов состоит в следующем. Если под толщей многолетнемерзлых пород имеется напорный водоносный горизонт, то при промерзании пород деятельного слоя сверху, может образоваться замкнутая масса водоносных пород, в пределах которой возникает гидростатический напор, за счет уменьшения поперечного сечения потока. Под влиянием этого напора мерзлые породы деятельного слоя вздымаются в сторону меньших сопротивлений, образуя в рельефе бугор пучения (рис 9.6). В последствии, бугор промерзает, и внутри его образуется линза или слой льда. Такие бугры могут достигать высоты 1,5-2,0 м, их диаметр равен нескольким метрам. Летом они протаивают, оседают и исчезают, а зимой образуются вновь. Это, в основном, однолетние бугры пучения