Вечномерзлые грунты: категории и характеристики

Вечномерзлые грунты – это особая форма талой перманентной мерзлоты, которая существует на значительной глубине в почве. Их особенностью является то, что они имею субнулевую температуру в течение всего года, независимо от времени или времени года.

Этот тип грунтов часто называют «вечным мерзлым грунтом», потому что он не оттаивает полностью ни в летний период, ни при высоких температурах. Вечномерзлые грунты распространены в местах с холодным климатом, таких как Арктика, Антарктида и северные части Сибири.

Вечномерзлые грунты имеют огромное значение для исследования климатических изменений и геологических процессов. Они хранят в себе древние органические вещества, которые могут помочь ученым понять, какие изменения происходили в течение многих лет.

Чтобы грунт стал вечномерзлым, необходимо, чтобы морозная температура проникала глубже, чем положение обычной длительной заморозки. Вечномерзлые грунты могут быть подразделены на два вида: активный слой и глубинный слой. Активный слой подвергается сезонным изменениям температуры, в то время как глубинный слой остается постоянно замороженным.

Примерами вечномерзлых грунтов являются глубинные и поздние голоценовые мерзлоты. Голоценовые мерзлоты формируются после последних оледенений и впервые замерзают в течение нескольких веков или тысячелетий. Они широко распространены в Арктике и Субарктике, где земли покрыты вечным льдом.

Определение вечномерзлых грунтов

Вечномерзлые грунты находятся в зонах постоянного мерзлотного грунта, таких как вечные мерзлотные ландшафты Северного полушария, Аляска, Канада, Сибирь и некоторые районы Антарктиды. Они имеют специфические физические свойства, которые определяются их составом и структурой. Вечномерзлые грунты служат важным индикатором климатических изменений и содействуют пониманию геологических процессов, происходящих в окружающей среде.

Факторы образования вечномерзлых грунтов

Образование вечномерзлых грунтов зависит от нескольких факторов, которые влияют на температуру и влаговоздушный режим грунта:

1. Климатические условия: Низкие среднегодовые температуры и продолжительное сохранение низких температур способствуют образованию вечномерзлых грунтов. Наличие длительного периода морозов и небольшой амплитуды колебаний температуры создает благоприятные условия для формирования ледяного запаса в грунте.
2. Геолого-геоморфологические условия: Вечномерзлые грунты чаще всего встречаются в субарктических и арктических регионах. Они образуются на ледниковых плато, вдоль берегов океанов и морей, в местностях высокогорий. Также важными факторами являются наличие толщ водонепроницаемых отложений и повышенного содержания органических веществ.
3. Гидрологический режим: Влажность грунта оказывает существенное влияние на его промерзаемость. Преобладание участков с повышенной водонасыщенностью способствует формированию многолетней мерзлоты. Также на промерзаемость грунта влияют уровень подземных вод и структура мерзлого слоя.
4. Растительный покров и почвенное покровообразование: Прирост и распад органического вещества влияет на теплофизические свойства грунта. Толщина и состав перегнойного покрова, наличие кустарников и деревьев также влияют на глубину промерзания грунта.

Все эти факторы в совокупности способствуют образованию и сохранению вечномерзлых грунтов в различных регионах мира.

Классификация вечномерзлых грунтов по составу

Вечномерзлые грунты различаются по своему составу, что влияет на их свойства и способность к мерзлотному деформированию. Существуют несколько основных классификаций в зависимости от состава вечномерзлых грунтов.

1. Криогенические грунты: включают малозамерзающие грунты, сильно и умеренно замерзающие грунты, а также гравий, песок, нежные органические грунты (турф, опушки, дерн и т. д.), содержащие много органических веществ и при попадании в зону мерзлотного деформирования замерзающие.

2. Гидригенические грунты: представлены торфом и другими мегалотическими органическими грунтами, включающими дерн, диагреновые и иных видов и их комплексы с иловатыми, глинистыми и иными твердыми илами, песками, гравиями.

3. Органогенные грунты: состоят из различных органогенных и антропогенных отложений (торф, опушки, частично разложенные органические отложения и т. д.), не связанных непосредственно с мегалотическими, субторфяно-торфяно-растительными грунтами.

4. Минеральные грунты: включают супесь, пески, гравий, глинисто-песчаные, глинистые, глины различной метаморфической степени.

Эти классификации позволяют более подробно описать и классифицировать вечномерзлые грунты, что в свою очередь помогает в понимании особенностей их поведения и использования в строительстве и других отраслях человеческой деятельности.

Классификация вечномерзлых грунтов по температурному режиму

1. Непроницаемые замерзшие грунты

Это грунты, которые содержат большое количество воды и при этом имеют низкую проницаемость. Вода в таких грунтах проникает в поры и затвердевает, превращаясь в лед. Такие грунты имеют высокую носимость, так как они малопроницаемы для воды и воздуха.

2. Проницаемые замерзшие грунты

Это грунты, которые имеют проницаемость и способны пропускать воду через свою структуру. При замерзании грунта вода в порах также превращается в лед, но такие грунты позволяют воздуху и воде проникать сквозь свою структуру.

3. Изначально замерзшие грунты

Изначально замерзшие грунты — это грунты, которые в отличие от предыдущих двух типов всегда находятся в замерзшем состоянии. Они не имеют способности размораживаться в пасмурные зимние дни. Такие грунты можно встретить в вечномерзлых районах Арктики и Антарктики.

4. Перезамерзающие грунты

Перезамерзающие грунты — это грунты, которые периодически замерзают и размораживаются в зависимости от сезонных изменений температуры. Они обычно находятся в пределах активного слоя, который ежегодно замерзает зимой и размораживается весной и летом. Такие грунты встречаются в умеренных и субарктических климатических зонах.

Примеры вечномерзлых грунтов

Вечномерзлые грунты встречаются в различных частях мира, особенно в ближнем полюсном круге, где уровень грунтового замерзания находится на небольшой глубине и подвержен сезонным колебаниям температуры.

Некоторые из примеров вечномерзлых грунтов включают:

• Тундровые грунты: встречаются в Арктике и Антарктике, характеризуются постоянным замерзанием и таянием на поверхности, образуются из различных смесей гравия, песка, солей и органического материала;
• Грунты, состоящие из полевых шпалер: типичны для высокогорных районов, где наличие воды в почве способствует появлению множества ледовых шпалер;
• Мерзлотные суглинки: образуются из выветрившихся пород, имеют высокое содержание глины и сильно сжимаются при замораживании, что приводит к образованию соединений льда и грунта;
• Модифицированные грунты: возникают в результате человеческой деятельности, например, при строительстве дорог или зданий на болотистых местах, и могут иметь особенности, связанные с присутствием ледяных включений.

Примеры этих вечномерзлых грунтов демонстрируют разнообразие их типов и свойств, а также их значимость для различных отраслей деятельности человека, таких как строительство и экологические исследования.

Распространение вечномерзлых грунтов

Вечномерзлые грунты, также известные как мерзлота или перманентный мерзлый слой, распространены в различных климатических зонах по всему миру. Они обычно встречаются в холодных и малопродуктивных регионах Земли, где среднегодовая температура ниже 0°С.

Наиболее обширные зоны вечномерзлых грунтов находятся в Арктике и Антарктике, где продолжительность замораживания может достигать 365 дней в году. В Арктике вечномерзлая мерзлота распространена по всему региону, включающему Аляску, Канаду, Россию и Гренландию.

Вечномерзлые грунты также встречаются в высокогорных районах, таких как Гималаи, Анды и Горный Алтай. Эти регионы отличаются холодным климатом и высокими высотами, что способствует образованию мерзлоты.

Однако вечномерзлые грунты не ограничены только холодными регионами. Они также могут быть найдены в более теплых климатических зонах, таких как Скандинавский полуостров и горы Альп. Это связано с наличием постоянно холодных грунтов, которые законсервированы в результате гидроизоляции или глинистого состава.

Значение вечномерзлых грунтов в гражданском и промышленном строительстве

Вечномерзлые грунты имеют огромное значение в гражданском и промышленном строительстве. Их особенности и свойства необходимо учитывать при проектировании и строительстве различных сооружений, в частности, зданий, дорог и мостов.

Одной из главных особенностей вечномерзлых грунтов является их неустойчивость и подверженность деформациям в результате изменения температурного режима. При сезонных колебаниях температуры грунт может подвергаться морозным деформациям, что может привести к значительным повреждениям и разрушениям строений, возведенных на нем.

Для предотвращения негативных последствий, связанных с вечномерзлыми грунтами, применяются специальные инженерно-геологические мероприятия. Одним из таких мероприятий является применение глубокого замораживания грунта. Этот метод заключается в том, что через скважины в грунт подается холодный флюид, что приводит к его замораживанию. Замороженный грунт становится неразрушимым и не подвержен деформациям при изменении температурного режима. Этот метод применяется при строительстве вечномерзлых грунтовых горизонтов.

Кроме того, вечномерзлые грунты представляют определенные преимущества в промышленном строительстве. Например, на вечномерзлых грунтах возможно строительство плавучих причалов и нефтяных вышек. Это связано с тем, что вечномерзлый грунт особенно твердый и не подвержен деформациям, что обеспечивает надежность и стабильность строений.

Таким образом, вечномерзлые грунты имеют значительное значение в гражданском и промышленном строительстве. Их особенности и свойства необходимо учитывать при проектировании и строительстве различных сооружений, а также применять специальные инженерно-геологические мероприятия для предотвращения негативных последствий и обеспечения надежности строений.