Многолетнемерзлые породы (ММП)

Многолетнемерзлые породы (ММП) - это породы, которые постоянно находятся
в условиях отрицательных температур. На территории России многолетняя
мерзлота распространена на территории Сибири и Урала [6, 8]. Вопрос изучения
распространения зон вечной мерзлоты и растепления остро стоит при
проектировании,
сооружении
и
эксплуатации
трубопроводов,
скважин,
различных объектов НГК, жилых зданий и помещений. Исследование и
мониторинг состояния зон вечной мерзлоты является неотъемлемой частью
общественной и экономической безопасностей. Практика показывает, что при
длительной или неправильной эксплуатации объектов строительства, в т.ч.
нефтегазодобывающих предприятий, многолетнемерзлые породы могут менять
свои прочностные свойства в результате перехода из мерзлого состояния в
состояние растепления, что, в свою очередь, может привести к аварийным
ситуациям.
В зоне вечной мерзлоты происходят довольно сложные геологические процессы,
которые связаны с расклиниванием, пучением, перемещением и течением
горных пород под действием замерзания подземных вод [1, 2, 4]. Данные
процессы зависят от условий залегания, режимов работы подземных вод и
характера подземных льдов.
Существуют два типа образования подземных вод, разделяющиеся по времени
их образования. Первые - сингенетические, вторые - эпигенетические. Первые
возникают совместно с формированием самих горных пород, вторые образуются
после. Эпигенетические подземные воды в зонах распространения ММП из-за
физических свойств самой воды могут привести к активизации и формированию
опасных геологических процессов, влияющих на прочностные характеристики
пород в целом. Это такие процессы, как: морозные выветривание, морозные
трещинообразование, склоновые процессы (крип, солифлюкция) оползневого
характера и термокарст [4, 7, 9, 10].
 Морозное выветривание - разрушение горных пород и грунтов,
происходящее из-за замерзания и расширения воды попадающих в
поровое пространство и трещины породы.
 Морозное трещинообразование - раздавливание рыхлых горных пород
замерзающей водой.
Рис. 1 Морозное трещинообразование
 Крип
-
процесс,
характеризуется
который
медленным
сползанием по склону горных
пород
под
действием
силы
тяжести. Частицы грунта при
нагревании
расширяются
приподнимаются;
склоне
под
тяжести,
температуры
находясь
действием
при
и
на
силы
понижении
частицы
Рис. 2 Крип, схема движения
опускаются обратно, но не своем первоначальное место, а ниже по склону.
Таким образом, происходит как бы волнообразное перемещение горной
породы [15].
 Солифлюкция
же
-
это
медленное
течение (растекание) горных пород по
склону, связанное с тем, что в верхних
слоях скапливается талая вода, а в
нижние слои скованы льдом, который
является своеобразным водоупором и
границей скольжения [12].
Рис. 3 Солифлюкция
 Термокарст - это образование
просадочных
форм
и
провальных
рельефа,
подземных
полостей
и
вытаивания
пустот
из-за
льда
или
растепления мерзлых грунтов,
связанное
с
температурного
изменением
режима
нахождения [3, 12].
их
Рис. 4 Схема образования термокарста
Мощность зон вечной мерзлоты может колебаться от 10 до 2000 метров [8]. На
данный момент существуют методы и методики инженерной геофизики и
термометрии, которые позволяют выделять и оконтуривать зоны вечной
мерзлоты и зоны растепления, проводить их мониторинг, а также моделировать
тепловой режим и ореол оттаивания вокруг объектов различных типов и
назначений.
Так, с помощью инженерной сейсморазведки с применением в качестве
источника кувалды или падающего груза можно обследовать верхнюю часть
разреза и выделить на разрезе многолетнемерзлые породы до 150 - 200 метров,
если использовать альтернативный источник (вибрационный или взрывной), то
глубина исследований может достичь 300 - 500 метров. С помощью инженерной
электроразведки (электротомографии) возможно изучение многолетнемерзлых
пород до глубин 120 - 150 метров.
Список литературы
1. Качурин С.П. Термокарст в пределах СССР. // Материалы по общему
мерзлотоведению.
VII
Междуведомственное
совещание
по
мерзлотоведению, выпуск 1. Москва, изд-во АН СССР, 1959. с. 152161.
2. Качурин С.П. Термокарст на территории СССР. Москва, изд-во АН
СССР, 1961.
3. Фельдман Г.М. Термокарст и вечная мерзлота. Новосибирск, изд-во
Наука, 1984.
4. Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Криогенные физикогеологические процессы и их прогноз. Москва, изд-во недра, 1980.
5. Шур Ю.Л. Верхний горизонт толщи мерзлых пород и термокарст.
Новосибирск, изд-во Наука, 1988.
6. Ершов Э.Д. Общая геокриология. Москва, изд-во МГУ, 2002
7. Воскресенский К.С. Современные рельефообразующие процессы на
равнинах Севера России. Москва, изд-во МГУ, 2001.
8. Дубиков Г.И. Состав и криогенное строение мерзлых толщ Западной
Сибири. Москва, изд-во ГЕОС, 2002.
9. Будз М.Д. Условия формирования селей в Прибайкалье. - В кн.:
Оползни, сели, термокарст в Восточной Сибири и их инженерногеологическое значение. Москва, изд-во Наука, 1969, с 60-95.
10. Познанин В.Л. Эрозионные процессы в криолитозоне. - В журнале:
Пространство и время №1(7), изд-во "Типография ИД "ГРАНИЦА"
Москва, 2012.
11. Электроразведка: пособие по электроразведочной практике для
студентов геофизических специальностей. Коллектив авторов. Под
редакцией Хмелевский В.К., Модин И.Н., Яковлев А.Г. Москва, изд-во
МГУ, 2005.
12. Материалы географического словаря Евроазиатской Ассоциации
молодежных
экологических
объединений
"Экосистема"
http://www.ecosystema.ru.
13. Материалы электронного журнала "Переменные звезды" Института
астрономии
Российской
академии
наук,
Государственного
астрономического института им. П.К. Штернберга, МГУ им. М.В.
Ломоносова - http://www.astronet.ru.
14. Презентации, статьи и прочие материала сайта, посвященному
электроразведки - http://www.geoelectric.ru.
15. Материалы и статьи сайта http://www.onegeology.org
16. Материалы и статьи сайта http://injzashita.com