Лед-цемент

ЛЁД-ЦЕМЕНТ, поровый лёд (а. ice cement; н. Eis-Zement; ф. glace-ciment; и. hielocemento), — первичный внутригрунтовый лёд, цементирующий минеральные частицы, зёрна, обломки визуально однородной монолитной породы. Лед-цемент — неотъемлемая часть мёрзлых пород. Образует основную массу подземного льда в криолитозоне. Количество льда-цемента, размер и форма его включений не являются стабильными, а изменяются во времени под действием различных градиентов температур, влажности и др.

Лед-цемент создаёт особый тип связи (криогенной) между минеральными зёрнами, которая определяет прочностные и деформативные свойства породы. В тонкодисперсных породах лед-цемент усиливает структурное сцепление, обусловленное свойствами минеральных частиц; в крупнозернистых — является основным и часто единственным веществом, скрепляющим ранее не связную породу. В тонкодисперсных и песчаных породах лед-цемент формирует массивную криогенную текстуру (размер его кристаллов, различимых только под лупой, десятые и сотые доли миллиметров), в крупнообломочных породах (размеры зёрен льда до 1,5 см) — корковую и базальную криогенную текстуру; легко обнаруживается при визуальном обследовании.

В мёрзлых породах в зависимости от степени заполнения пор различают контактовый, плёночный, поровый, базальный лед-цемент. Тип льда-цемента определяет льдистость и инженерно-геологические свойства мёрзлой и оттаивающей породы. Структура мелкозернистая, явно- или скрыто-кристаллическая. Наиболее часто преобладают структуры с хаотической кристаллографической ориентировкой. По общему содержанию льда-цемента выделяют: малольдистые рыхлые горные породы (лед-цемент не более 10-15 объёмных %, а в коренных трещиноватых породах десятые доли объёмных %); сильнольдистые рыхлые породы (более 15 объёмных %, а в торфах более половины от объёма породы). Сопротивление внешней нагрузке мёрзлых пород с льдом-цементом возрастает с увеличением льдистости до полного заполнения пор, а затем начинает снижаться. Осадка при оттаивании малольдистых пород составляет доли %, сильнольдистых — до 10 %. Оттаивание сильнольдистых пород (например, песков) приводит к их разжижению и переходу в плывунное состояние. Низкая несущая способность сильнольдистых пород с массивной текстурой — одна из основных причин деформации горных выработок. Наиболее часто разжижение сопровождается внезапным обрушением массива. Как правило, толща многолетнемёрзлых пород неоднородна по составу (за счёт льда-цемента и льда включений). Учёт этой криогенной неоднородности необходим при проведении горных работ, связанных с поисками и разработкой полезных ископаемых, строительстве подземных и наземных сооружений.