Оценка пучиноопасности сезонно-промерзающих и сезонно-оттаивающих грунтов в условиях деградации многолетнемерзлых пород (На примере Читино-Ингодинской впадины)

Четвёртая глава.

В четвертой главе выполнена оценка изменения мерзлотных условий территории исследований на основе анализа формирования температурного режима на подошве слоя сезонного промерзания и оттаивания пород.

Оценка деградации многолетнемерзлых пород была выполнена на основе применения классической методики геокриологических исследований разработанной на кафедре геокриологии геологического факультета МГУ, под руководством В.А. Кудрявцева. Численные значения параметров характеризующих вклад различных природных факторов в формирование температурного режима пород для каждого из выделенных микрорайонов были получены с использованием методики С.Н. Булдовича (2001, 2005).

Массивы данных для оценки изменения температурного режима на подошве слоя сезонного промерзания и оттаивания пород в первой и второй половинах XX века, состоял для каждого из выделенных микрорайонов территории исследований из трех блоков. В первый блок вошли климатические данные, во второй - данные по мощности и теплофизическим характеристикам растительного и снежного покровов, в третий - теплофизические и физико-механические характеристики пород.

Результаты этих исследований позволили составить схематические карты типов сезонного оттаивания и промерзания пород до начала потепления и на период относительно интенсивного потепления климата. Из этих карт следует, что в первой половине XX века (до начала интенсивного повышения температур воздуха в регионе) на исследуемой территории были распространены массивно-островные многолетнемерзлые породы, занимающие до 60 - 65% территории преимущественно сливающегося типа.

Повышение среднегодовых температур воздуха, мощности снежного покрова, изменения других факторов природной среды преимущественно обусловили кардинальную перестройку геокриологических условий территории. Достаточно сказать, что к настоящему времени на 70-75% территории исследований существуют условия для полной деградации многолетнемерзлых пород. Ранее существовавшие по влажности мелкие типы сезонного оттаивания к настоящему времени перешли в класс сезонномерзлых типов, в пределах которых развиты многолетнемерзлые породы несливающегося типа. В остальных случаях практически повсеместно получили распространение сезонномерзлые повышенно и резкоконтинентальные переходные и полупереходные сезонномерзлые типы пород. И только в пределах 4- микрорайонов в настоящее время изменения среднегодовых температур и амплитуд температур воздуха не привели к переходу сезонноталого слоя пород в сезонномерзлый тип пород (Табл. 4.1, 4.2).

Таким образом, в результате потепления климата на территории исследований интенсивно изменяются геокриологические условия. Они сопровождаются практически полной деградацией многолетнемерзлых пород в пределах распространения песчано-супесчаных и суглинистых крупнообломочных типов грунтов, не полной деградацией - в суглинистых типах грунтов. Кроме того, в связи с повышением среднегодовых температур воздуха мощность сезонномерзлых пород сократилась с 4,0 - 5,0 м до 3,0 - 3,5 м, сезонноталых увеличивается до 3,0 - 4,5 м. Наряду с этим наблюдается подъем первого от поверхности горизонта подземных вод, глубина залегания которого преимущественно совпадает с подошвой слоя сезонного промерзания пород. Согласно работам В.О. Орлова, Э.Д. Ершова, Л.С. Гарагули и др. эти изменения обуславливают увеличение пучиноопасности грунтов, что обусловило необходимость постановки и проведения полевых и лабораторных исследований динамики и закономерностей пучения грунтов на изучаемой территории.

Условные обозначения к таблицам 4.1., 4.2.: Синий цвет обозначает типы сезонного оттаивания, красный типы сезонного промерзания пород; % - нормативные значения содержания крупнообломочных фракций; г.п. - горные породы; t_ξ - температура на подошве слоя сезонного промерзания и оттаивания, ^oС; A₀ - амплитуда температур на поверхности пород, ^oС; ξ - глубина сезонного промерзания и оттаивания пород, м; расшифровка индексов типов сезонного промерзания и оттаивания пород: Типы сезонного промерзания и оттаивания:

- по среднегодовой температуре пород: П - переходный, ПП - полупереходный,

- по среднегодовой амплитуде на поверхности пород: РК - резко континентальный, ОРК -особо резко континентальный; - по влажности: Г - глубокое, С - среднее, М - мелкое;

- по составу пород: П - песчаный, ПБГ- песчаный с бурым углем, Сп - супесчаный, Сг - суглинистый, Гр - гравийный, Гк - галечниковый, Д - дресвяный, Щ - Щебенистый, ГрСп - гравийно-супесчаный, ПГр - песчано- гравийный, ПГк - песчано-галечниковый, ПДГк - песчаный дресвяно-галечниковый, ДСп - дресвяно-супесчаный, ГрСг - гравийно-суглинистый, ДСг - дресвяно-суглинистый, ГрГкСп - гравийно-галечниково-супесчаный, ГрГкСг - гравийно-галечниково-суглинистый, ГрГкП - гравийно-галечниково-песчаный, ГрСпп -гравийно-супесчаная порода, ГкПп - галечниково-песчаная порода, (Пример наименования типа сезонного промерзания протаивания: П-РК-М-Гр-ГлСг - переходный, резко-континентальный, мелкий, гравийно-галечниковый суглинистый).