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 способности к пучению грунты выстраиваются в следующий убывающий ряд: пылеватые – глинистые – песчаные. Крупнозернистые пески совсем не подвержены пучению, за исключением случаев напорного действия грунтовых вод. С понижением отрицательной температуры пучение замедляется, а затем прекращается совсем.

Основным показателем пучения грунтов является модуль пучения; величина пучения, отнесенная к слою промерзшего грунта. Зависит прежде всего от типа грунта и его влажности. По модулю пучения (изменяется в диапазоне от 0 и до свыше 0,12) 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.

9. Наледообразование и 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.

10. Склоновые процессы – солифлюкция, курумообразование

Солифлюкция. Процесс вязкопластического движения оттаявшего грунта деятельного слоя по склону под действием гравитационных сил называют солифлюкацией. Движение происходит, когда сила сдвига, зависящая от крутизны склона, оказывается больше сил сцепления в массиве оттаявшего грунта, включая растительный покров и силы трения по контакту с мерзлым грунтом. Различают два вида солифлюкации: 1) медленную, которая отличается сравнительно равномерным по площади смещением грунта с небольшими скоростями (2-10 см/год); 2) быструю (сплывы грунта), сопровождающуюся нарушением внутренних связей в грунте и разрывом растительного покрова, скорость может достигать (1 м/час).

Курумообразование. Процесс медленного перемещения вниз по склону крупнообломочного материала за счет его морозного выпучивания называется процессом курумообразования. Курумы образуют каменные потоки, нагорные террасы, заполняют узкие ложбины, слагают обширные каменные поля. Скорость транспортировки материала обычно составляет несколько сантиметров в год и в значительной степени определяется крутизной склона, степенью его увлажненности, содержанием в нем мелкозема и льда.