Морозная усадка пород

МОРОЗНАЯ УСАДКА ПОРОД, криогенная усадка пород (а. frost rock соntraction; н. Frostschrumpfung des Gesteins; ф. retrait des roches du au gel, tassement de terrains du au gel; и. merma fria de roca), — сокращение линейных размеров пород при их промерзании за счёт фазовых изменений содержащейся в них воды. Проявляется только в рыхлых песчано-глинистых породах. По характеру проявления различают: усадку в талой (ещё непромёрзшей) части пород (на контакте с промёрзшей частью) и усадку промёрзшей части пород. Первая выражается в сокращении линейных размеров элементарных объёмов породы как перпендикулярно, так и параллельно поверхностям изотерм, приводящим к её уплотнению. Причина усадки талой части пород — уменьшение содержания в них влаги из-за её миграции по направлению к границе промерзания и консолидация талой части под влиянием перераспределения напряжений. В талой части вблизи границы промерзания давление в поровой влаге уменьшается и, как следствие этого, увеличиваются напряжения в скелете породы. При этом сумма порового давления и эффективного напряжения, параллельного нормали к границе промерзания (суммарное напряжение), остаётся неизменной при постоянстве внешней нагрузки. Усадка промёрзшей части породы выражается в сокращении линейных размеров её элементарных объёмов преимущественно параллельно поверхностям изотерм. Перпендикулярно изотермам может происходить увеличение линейного размера элементарных объёмов (пучение). Поэтому, при промерзании пород в естественных условиях возможна их усадка в плане с одновременным пучением по вертикали. Усадка промёрзшей части в основном проявляется в неводонасыщенных породах в результате миграции незамёрзшей воды из тонких пор скелета породы к кристаллам льда, образующимся в крупных порах, которые перед промерзанием были либо пустыми, либо лишь частично заполнены водой. Крупные поры постепенно заполняются льдом, а тонкопористый скелет породы сокращается в объёме. Суммарный результат этого — уменьшение объёма породы в целом. Вследствие вязких свойств воды, мигрирующей из тонких пор, процесс развития усадки и связанных с ней напряжений оказывается растянутым во времени.

Напряжения, вызываемые морозной усадкой пород, являются причиной образования системы трещин при промерзании пород, которые пересекают как мёрзлую, так и талую части породы ортогонально к границе промерзания и служат основой образования вертикальных ледяных шлиров. Морозная усадка пород может значительно уменьшить величину криогенного пучения особенно в случае неводонасыщенных пород, что обязательно должно учитываться при инженерно-геологических изысканиях.



Android-приложение
Смотрите также:
Геология полезных ископаемых: Минеральные ресурсы: Техника и технологии: Горное дело:
Отраслевые новости:

Аналитика: