Мерзлые и многолетнемерзлые породы

К категории мерзлых относятся породы, температура которых составляет отрицательный показатель и в составе которых содержится лед. Если породы сохраняют подобное состояние непрерывно в течение многих лет, то для описания может применяться термин многолетнемерзлые породы.

Особенности проведения работ на территориях распространения мерзлых пород требуют четкого понимания характеристик и инженерно-геокриологических особенностей месторождения. Так, к основным параметрам, необходимым для обоснования применяемых технологий разработки, относятся распространение и мощность залежи, ее строение, температура, а также то, каким образом мерзлые породы взаимодействуют с подземными водами и какие криогенные физико-геологические процессы протекают на текущем отрезке времени.

Как правило, в составе мерзлых пород присутствуют вещества во всех трех агрегатных состояниях, соотношение которых определяется внешними факторами – показателями давления и температуры. Лед, минералы и органические вещества составляют твердую фазу, вода и водные растворы различных веществ могут оставаться в жидком состоянии, а воздух, водяной пар или различные газы могут заполнять полости и пустоты геологического образования.

Отдельно можно выделить так называемые льдонасыщенные мерзлые породы, отличием которых является отсутствие в них газообразной фазы. Для описания соотношения льда и непосредственно самой породы применяется показатель льдистости, подразделяющий породы на три группы: льдистые (25-50%), сильно- (свыше 50%) и слабольдистые (менее 25%). Также лед в мерзлых породах классифицируется на два типа: лед-цемент и шлиры (ледяные включения). Чем ниже температура грунта, тем меньше процент содержания в нем незамерзшей воды, однако при увеличении дисперсности грунта этот показатель наоборот растет. Именно от показателя относительного содержания льда-цемента и незамерзшей воды во многом зависят механические свойства породы.

Очевидно, что любой грунт в мерзлом состоянии гораздо прочнее, нежели грунт того же состава в немерзлом состоянии. И чем ниже температура, тем выше показатель прочности. Это утверждение правомерно и для скальных пород, хотя показатель прочности в данном случае будет меняться не так значительно. Но наиболее важным механическим свойством многолетнемерзлых пород является наличие предела длительной прочности, то есть показателя максимального напряжения, при достижении которого затухают деформации ползучести.