9.Состав мерзлых горных пород

Мерзлые горные породы представляют собой сложные природные образования, состоящие из различных компонентов среди которых в общем случае можно выделить твердую, жидкую и газообразную фазы.

Твердая фаза в них представлена минеральными частицами и льдом, жидкая – незамерзшей водой, а газообразная – воздухом, парами воды и различными газами. Все вышеперечисленные составляющие находятся в тесной взаимосвязи друг с другом, зависящей по Н.А. Цытовичу /6/ как от свойств отдельных фаз, так и от интенсивности внешних воздействий. Среди всего многообразия мерзлых морозных пород наиболее сложным объектом исследования являются тонкодисперсные отложения

Минеральные частицы и обломки в мерзлых горных породах имеют тот же минеральный и петрографический состав, как у аналогичных им талых пород. Минеральные частицы талых и мерзлых пород изучаются и классифицируются по одним и там же методикам и нормативным документам. Однако для дисперсных (песчаных и глинистых) горных пород, минеральный состав в значительной мере определяет их физико-механические свойства в мерзлом состоянии, что определяется степенью их дисперсности, т.е. величиной активной удельной поверхности частиц, минералогическим и химическим составом скелета, а также формой и взаимным расположением частиц, т.е. их сложением

10. Минеральный скелет мерзлых пород

Он состоит из минеральных частиц. Физические свойства мерзлых пород зависят от степени дисперсности, от минерального состава скелета и формы взаимного расположения частиц.

Величина дисперсности влияет на количество в мерзлых породах незамерзшей воды.

Минеральный состав породы определяет их мерзлотные особенности. Крупнообломочные породы имеют малую удельную поверхность, поэтому физико-химические процессы в этих породах мало интенсивны. Вода в них свободная и при низкой температуре она переходит в твердую фазу.

Мелкие пески часто содержат капиллярную воду, которая замерзает при температуре ниже 0,2 ^оС из этого следует, что удельная поверхность песчаных пород весьма невелика и малоактивна. Поэтому в мерзлом состоянии они почти не содержат незамерзшую воду.

Тонкодисперсные породы (алевропелиты) и глины обладают большой удельной поверхностью. Они на своей поверхности адсорбируют большое количество воды, которая не замерзает. При довольно низких отрицательных температурах до –10 ^оС. Поэтому они пластичны и в мерзлом состоянии.

Форма и взаимное расположение частиц скелета влияет на физико-механические свойства мерзлых пород. От формы частиц скелета зависит величина контактных усилий между частицами, под действием внешней нагрузки. Если частицы контактируют между собой и сцементированы льдом, то показатели прочности будут высокими. Если частицы раздвинуты льдом, то прочность будет определяться сопротивлением льда.

11. Твердая фаза воды – лед

Лед формирующийся в горных породах состоит из 4-х групп.

Погребенный – образуется при погребении снежников, наледей, речных, морских и озерных льдов. Они в виде крупных залежей различной формы и мощности.

Повторно-жильный лед образуется при многократном заполнении водой или снегом трещин, имеют клиновидную или столбчатую форму в поперечном разрезе.

Инъекционный лед образуется при замерзании грунтовой воды, внедрившейся в мерзлую толщу дисперсных пород под напором. Он встречается в виде пластов, линз и других образований, на различных глубинах мерзлой толщи.

Конституционный лед образуется при замерзании влажных дисперсных пород и может быть представлен в виде скрытого невидимого льда.

По условиям образования лед подразделяется на:

1. Лед-цемент, образующийся при промерзании воды, содержащейся в породе.

2. Сегрегационный или миграционный лед, образующийся при замерзании воды, мигрирующей к фронту промерзания.

3. Десублимационный лед, образующийся в результате конденсации и кристаллизации водяных паров на охлажденных поверхностях грунта.

4. Инфильтрационный лед, образующийся в результате замерзания свободной гравитационной воды, скапливающейся на мерзлом водоупоре