Морозобойное растрескивание

МОРОЗОБОЙНОЕ РАСТРЕСКИВАНИЕ, криогенное растрескивание (а. frost splitting, frost cracking; н. Frostrißbildung; ф. gelivation, eclatement du au gel; и. agrietamiento de frio, agrietamiento de heiada), — образование и рост трещин в породах при понижении температуры пород ниже 0°С.

Морозобойное растрескивание распространено в районах с суровыми климатическими условиями. Трещины, образующиеся при охлаждении поверхности пород в осенне-зимний период, имеют протяжённость от десятков до сотен метров и глубину от одного до нескольких метров. Трещины располагаются примерно на одном и том же расстоянии друг от друга. Перпендикулярно им образуется подобная система трещин, вследствие чего породы с поверхности оказываются разбитыми на прямоугольные в плане блоки-полигоны в однородных породах и неправильной формы многоугольники в неоднородных. При затекании в трещины воды и замерзании её во время весеннего снеготаяния они становятся основой образования повторно-жильных (полигонально-жильных) льдов. Морозобойное растрескивание обусловливает формирование полигонального микрорельефа, имеющего огромное распространение в Северной Евразии и Северной Америке, а также существенно интенсифицирует развитие оползней, криогенного пучения, солифлюкции, термокарста, термоэрозии и др.

Физической основой образования и роста криогенных трещин являются температурные деформации и напряжения в мёрзлых породах, которые в диапазоне температур от -1 до -10°С обладают аномально большими значениями коэффициента температурной деформации до 2000•10-6 1/град и более у глин, 100-400•10-6 1/град у суглинков и супесей, 20-50-6 1/град у песков. С понижением температуры и вследствие термореологических свойств в мёрзлых породах возникают температурные напряжения. Разрыв в первоначально сплошном массиве пород происходит, когда температурные напряжения превосходят прочность породы на растяжение.

Реклама



Выделяются два рода морозобойного растрескивания: на границе промерзания и в мёрзлой породе. Наиболее изучено морозобойное растрескивание второго рода, что позволяет прогнозировать это явление как в естественных условиях, так и в условиях, нарушенных хозяйственной деятельностью.

Морозобойное растрескивание развито практически повсеместно в районах с глубоким сезонным промерзанием пород и особенно в области распространения вечномёрзлых пород (в Криолитозоне). Особенно интенсивно морозобойное растрескивание проявляется в условиях континентального климата. В зависимости от температурного режима верхних горизонтов пород выделяются три основных типа морозобойного растрескивания: южный, или высокотемпературный; переходный, или умеренно-холодный; северный, или низкотемпературный. Южный тип развит в районах только с сезонным промерзанием и в районах распространения островной криолитозоны (трещины возникают и развиваются только в пределах сезонно-мёрзлого слоя). Северный тип выделяется для районов сплошной криолитозоны (трещины возникают и развиваются в целом мёрзлом массиве после полного промерзания сезонно-талого слоя), переходный тип — преимущественно для районов прерывистого распространения криолитозоны (трещины возникают в пределах сезонно-талого слоя в процессе его промерзания, но растут вглубь и после смыкания сезонного промерзания с верхней границей вечномёрзлых пород). В результате динамики температурного режима и сезонного оттаивания-промерзания один тип может переходить в другой. Сильное влияние на динамику температурного режима пород оказывает нарушение естественных условий (разрушение почв, растительности, уплотнение и снятие снежного покрова). В нарушенных условиях морозобойное растрескивание усиливается. Если после образования первичной системы трещин, образующей блоки-полигоны, температура грунта продолжает понижаться, то в центрах полигонов могут образоваться новые трещины второй, третьей и т.д. генераций. В условиях современного климата глубина криогенных трещин от 1 до 12 м, расстояние между ними (ширина полигонов) от 3 до 40 м, ширина раскрытия поверху от 0,2 до 5 см.

Морозобойное растрескивание оказывает влияние на ведение горных работ в условиях Севера. Морозобойное растрескивание с поверхности учитывают при расчётах устойчивости кровли подземных выработок неглубокого заложения. Морозобойное растрескивание возникает в стенках и кровле самих подземных выработок при проветривании их в зимнее время. При открытом способе разработки морозобойное растрескивание пород снижает устойчивость бортов карьеров.



Комментарии

03 февраля 2014 г.
bol'she informacii nnnuuuuuuuuu