Морозобойное растрескивание, жильное льдообразование.
Морозобойное растрескивание- образование и рост трещин в породах при понижении температуры пород ниже 0°С.. Происходит по 2 причинам: 1) вследствие разной для отдельных слоев мерзлого грунта величины отрицательной температуры, обусловливающей неодинаковое укорочение отдельных слоев; 2) в результате образования местных бугров пучения из-за неравномерной миграции влаги.
Первая причина. При охлаждении грунта с поверхности в зимнее время отдельные слои промерзшего грунта будут иметь отрицательную температуру, убывающую с глубиной, что вызывает неравномерное сжатие грунтов. На расстояние между трещинами и их глубину влияют величина сопротивления мерзлого грунта сдвигу ; градиент температуры; модуль упругости при сдвиге; модуль нормальной упругости – ; коэффициент бокового расширения мерзлого грунта – ; коэффициент линейного сжатия грунта – .
Ширина трещин поверху обычно составляет 2 – 4 см, иногда до 15 см, глубина до 6 метров. После появления первой трещины в массиве мерзлого грунта и при дальнейшем понижении температуры возникают поперечные трещины, разбивающие промерзающий массив на отдельные полигоны. Трещины могут возникать также и внутри полигона преимущественно в горизонтальном направлении.
Вторая причина. Возникновение трещин в промерзающих грунтах ввиду образования бугров пучения. Внутреннее давление, возникающее в буграх пучения, создает изгиб верхних слоев грунта, что часто вызывает трещины. В образовавшиеся трещины обычно изливается напорная вода, которая, замерзая, образует грунтовые наледи.
|
|
|
Жильное льдообразование. Образовавшиеся трещины, как правило, заполняются водой, которая при замерзании образует ледяные жилы. Они могут расти за счет вторичного растрескивания и заполнения льдом. Могут оттаивать с заполнением образовавшейся полости грунтовым материалом. Интенсивность морозобойного растрескивания (частота появления морозобойных трещин) и жильного льдообразования возрастает с юга на север.
Криогенное выветривание, морозное пучение.
Криогенное выветривание. Процесс развивается в скальных грунтах за счет периодического замерзания и оттаивания воды в трещинах. Интенсивность процесса зависит от числа циклов промерзания – протаивания скального грунта, амплитуды температурных колебаний, градиента температуры в грунте и количества воды в трещинах. Увлажненные грунты больше подвержены разрушению нежели сухие. Продуктами криогенного выветривания являются: глыбы, щебень, песок, пыль.
Морозное пучение. Морозным пучением грунтов называется увеличение их объема при промерзании, которое в природных условиях, вследствие неоднородности их состава, неравномерности распределения влаги и различия в условиях питания подземными водами, всегда бывает неравномерным. При промерзании пучение грунтов происходит как в связи с увеличением объема содержащейся в них воды при переходе из жидкого в твердое состояние (на 9%), так и в результате замерзания новых порций воды, мигрирующей из соседних незамерзших областей. Как показывают наблюдения, чем медленнее происходит процесс промерзания грунтов, тем больше их пучение, так как большие порции воды успевают подтянуться к фронту промерзания.
|
|
|
По модулю пучения грунты делятся на группы: потенциально пучинистые – слабопучинистые – среднепучинистые – сильнопучинистые – чрезмернопучинистые .
Многолетнее пучение приводит к образованию бугров пучения, которые подразделяются: 1) сегрегационные (формируются в результате миграции внутригрунтовой влаги к фронту промерзания под влиянием градиентов температуры и влаги); 2) инъекционные (являются результатом замерзания внедряющейся под давлением грунтовой воды или разжиженного грунта, например, гидродинамический напор; промерзание талых грунтов, окруженных мерзлыми породами); 3) инъекционно-сегрегационные.
|
|
|
Наледообразование, термокарст.
Наледи. Наледями называются слоистые ледяные массивы на поверхности земли, льда или инженерных сооружений. Возникают при замерзании излившейся на поверхность воды. Надмерзлотные воды зимой получают напор вследствие промерзания грунта и уменьшения и уменьшения живого сечения потока, в результате изливаются на поверхность, замерзают и образуют грунтовые наледи. Грунтовые наледи появляются на участках, где движению грунтовых вод препятствует какая-либо преграда, например, местное увеличение промерзания с поверхности, залегание слабофильтрующих грунтов, скопления воды и возникновения бугра под почвенным слоем с последующим его прорывом. При промерзании речного потока вода, разрушая лед, выходит на его поверхность и, замерзая, образует речную наледь. По времени существования выделяют однолетние (полностью оттаивающие летом) и многолетние (существующие несколько лет) наледи.
Термокарст. Процесс образования просадочных и провальных форм рельефа в результате вытаивания подземных льдов или сильнольдистых грунтов называется термокарстом. Механизм процесса заключается в уплотнении грунтов после оттаивания под действием собственного веса оттаявшего слоя с отжатием воды на поверхность или в водоносный горизонт. Термокарст начинается, когда сезонное оттаивание грунта в силу разных причин (аномальное повышение температуры, удаление растительного покрова и др.) превосходит глубину залегания подземных льдов или сильнольдистых грунтов. Осадка приводит к появлению отрицательных форм рельефа, на которых в дальнейшем накапливается снег, уменьшающий величину зимнего промерзания, оно становится меньше летнего оттаивания, далее процесс входит в фазу саморазвития. Термокарстовые впадины могут быть глубиной от полуметра до нескольких десятков метров. Обычно заполняются водой, образуя термокарстовые озера.
|
|
|
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 641; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!