Документ представляет собой лекции и материалы о многолетних мерзлых грунтах, включая их классификацию, физико-механические свойства и географическое распространение в России. Обсуждаются аспекты появления и структуры мерзлоты, а также влияние температуры на свойства грунтов. В документе также представлены научные ссылки и источники для более глубокого изучения темы.

1. Составитель: Н.В. Осинцева
Источники:
Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во МГУ, 2002.- 682 с.
Емельянова Т.Я., Крамаренко В.В. Практикум по
мерзлотоведению. Томск: Изд-во Томского политех. Ун-та,
2010.- 120 с.
Ипатов П.П., Строкова Л.А. Общая инженерная геология.
Томск, изд-во ТПУ, 2012. – 365 с.
Многолетнемерзлые грунты
конспект лекций

2. Мерзлые грунты – любые горные породы,
имеющие отрицательную или нулевую
температуру, в которых хотя бы часть воды
перешла в кристаллическое состояние.
Морозные грунты – горные породы,
имеющие отрицательную температуру, но не
содержащие льда.
Многолетнемерзлые грунты - горные
породы, находящиеся в мерзлом состоянии
более трех лет.

3. Западная Гренландия. Космический
снимок NASA E0-1 29/08/2009
http://bigpicture.ru/?p=14343

5. Мерзлые суглинки с наклонными шлирами льда в керне
инженерно-геологической скважины (Байдарацкая губа)
Рокос С.И., Длугач А.Г., Локтев А.С., Костин Д.А., Куликов С.Н. Многолетнемерзлые
породы шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условия
распространения и залегания // Инженерные изыскания. 2009. № 10. С. 38-41.

7. Криолитологический разрез обнажения Таб-Саля
(низовья р. Енисей) с пластовой залежью инъекционного
льда (по данным на 01.08.1978)
Карпов Е.Г. О
происхождении
мощных пластовых
подземных льдов в
низовьях Енисея.
Геология и
геофизика, 1984, №
1, с. 118-122.
http://www.evgengu
sev.narod.ru/enlit/k
arpov-1984.html

10. Классификация мерзлых грунтов по льдистости
ГОСТа 25100–95. «Грунты. Классификация»
Разновидность
грунтов
Льдистость за счет видимых ледяных
включений
Скальные и
полускальные
грунты
Дисперсные
грунты
Слабольдистый <0,01 <0,20
Льдистый 0,01–0,05 0,20–0,40
Сильнольдистый >0,05 0,40–0,60
Очень
сильнольдистый
– 0,60–0,90

11. Строение многолетней мерзлоты
Западно-Сибирской равнины

12. Виды многолетнемерзлых грунтов
O Твердомерзлые грунты - прочно сцементированы
льдом, содержат малое количество талой воды.
Температура ниже –0,3°С (пылеватые пески) - –1,5°С
(глины).
O Пластично-мерзлые грунты - сцементированы
льдом, но содержат значительное количество талой
воды, благодаря чему сжимаются под нагрузкой.
Температура от 0°С до температуры твердомерзлых
грунтов.
O Сыпуче-мерзлые грунты – маловлажные
несцементированные песчаные и крупнообломочные
грунты.

13. Географическое Распространение многолетней мерзлоты
Многолетняя криолитозона/Большая советская энциклопедия. [Электронный ресурс].
Режим доступа http://dic.academic.ru/. Дата обращения 25.02.2014 г.

14. Площадь распространения многолетнемерзлых пород в
России составляет около 60% (примерно 10 млн. км2)
Карта многолетней мерзлоты. 1: 30 000 000 // Экологический атлас
России, 2007

15. Зоны распространения
многолетней мерзлоты
O Редкоостровное – отдельные
разобщенные участки мерзлых пород
занимают до 25% территории района
O Массивно-островное – 25–75%
территории с мерзлыми породами
O Прерывистое – 75–95% территории с
мерзлыми породами
O Сплошное – 95–100% с мерзлыми
породами.

16. Соотношение
распространения
многолетнемерзлых
и талых пород в
Южной (а,б,в) и
Северной (г)
геокриологических
зонах
(Ершов Э.Д., 2002)
Распространение многолетнемерзлых
пород (мерзлые толщи заштрихованы):
а – редкоостровное, б –
массивноостровное, в – прерывистое, г
- сплошное

17. Площадь распространения многолетнемерзлых пород в
России составляет около 60% (примерно 10 млн. км2)
Карта многолетней мерзлоты. 1: 30 000 000 // Экологический атлас
России, 2007

18. Температура
многолетнемерзлых пород
O Температура многолетнемерзлых пород
изменяется от -19°С до долей градуса
ниже нуля.
O Колебания температуры
многолетнемерзлой толщи происходят
до глубины 15-30 м.
O Нижняя граница колебаний температур
называется подошвой слоя годовых
колебаний температуры.

19. Характерные
графики
изменений
температуры в
скважинах,
вскрывших
многолетнемерз
лые породы (на
примере
районов
Варандейского
побережья
Байдарацкой
губы)
Рокос С.И., Длугач А.Г., Локтев А.С., Костин Д.А., Куликов С.Н. Многолетнемерзлые
породы шельфа Печорского и Карского морей: генезис, состав, условия распространения
и залегания // Инженерные изыскания. 2009. № 10. С. 38-41.

20. Особенности физико-механических
свойств мерзлых грунтов
 монолитность ;
 высокая суммарная влажность;
 малая плотность частиц грунта;
 низкая водопроницаемость;
 высокая прочность;
 релаксация (ослабление плотности) под нагрузкой;
 зависимость свойств грунта от температуры;
 наличие криогенной текстуры и криогенной
структуры

22. Виды криогенной текстуры
Наложенная
 Формируется чаще в
дисперсных горных породах
 Возникает в однородных
горных породах под
влиянием процессов
промерзания
 Бывает трех типов:
1. Массивная
2. Слоистая
3. Сетчатая
Унаследованная
 Формируется чаще в
скальных горных породах
 Связана с особенностями
первичного сложения
грунтов до промерзания
 Бывает пяти типов:
1. Трещинная
2. Трещинно-жильная
3. Пластово-трещинная
4. Пластово-трещинно-
поровая
5. Пластово-трещинно-
карстовая

23. Твердомерзлый песок с массивной криотекстурой и
прослоем сегрегационного льда
(Варандейское побережье, восточная часть Баренцева моря)
Керн из толщи мерзлых песков (в районе варандейского побережья). В
твердомерзлом песке с массивной криотекстурой по наклонному прослою
оторфованного суглинка наблюдается выдерение сегрегационного молочно-
белого льда.
1 – мерзлый песок, 2 – сегрегационный лед в виде линзы, 3 – оторфованный
суглинистый прослой, 4- гнездо торфа
Рокос С.И., Длугач А.Г.,
Локтев А.С., Костин
Д.А., Куликов С.Н.
Многолетнемерзлые
породы шельфа
Печорского и Карского
морей: генезис, состав,
условия
распространения и
залегания //
Инженерные
изыскания. 2009. № 10.
С. 38-41.

24. Слоистая (шлировая) криотекстура
синкриогенных пород ледового комплекса
(Центральная Якутия, долина р. Лены)
Конченко Л.А. Аппроксимация показателей льдистости и
влажности многолетнемерзлых пород с использованием модели
регрессии// Криосфера Земли. – 2007. – Т.XI. – №2. – С. 40–48.

25. Крупносетчатая криогенная текстура
многолетнемерзлых горных пород
http://geoman.ru/books/item/f00/s00/z0000056/st017.shtml

26. Классификация криогенных текстур в многолетнемерзлых
скальных породах (по А.А. Каган, Н.Ф. Кривоноговой, 1978)
Название криогенных
текстур
Описание криогенных текстур Основные типы пород, для которых
характерна криотекстура
Трещинная Лед по трещинам в виде пленок, корок
по стенам или цемента и шлиров в
заполнителе трещин
Магматические – граниты, диабазы,
андезиты, базальты
Трещинно-жильная Лед заполняет всю площадь сечения,
образуя прожилки
Метаморфические – роговики, кварциты,
кристаллические сланцы, гипсы
Пластово-трещинная Ледяные жилки по трещинам
напластования создают основной
облик криотекстуры, льдосодержание
трещин других систем имеет
подчиненное значение
Осадочные – доломиты, известняки,
мергели, алевролиты
Пластово-трещинно-
поровая
Ледяные жилки по трещинам
напластования и лед-цемент в порах
породы, льдосодержание трещин
других систем имеет подчиненное
значение
Осадочные – песчаники, глинистые
сланцы, мергели
Пластово-трещинно-
карстовая
Ледяные жилки по трещинам
напластования и пустотам
выщелачивания и растворения
создают основной облик
криотекстуры, льдосодержание
трещин других систем имеет
подчиненное значение
Осадочные – известняки, доломиты
(карстующиеся), гипсы, каменная соль

27. Трещинно-
жильный лед
Курдяков В.С.
Полигонально-жильный лед
в бассейне р. Амгуэмы
(северная часть Чукотского
полуострова) // Подземный
лед. Выпуск I. М.: Изд-во
МГУ. 1965. С. 87-103.
Ледяная жила на высокой пойме
в среднем течении р. Амгуэма

28. Пластово-трещинно-карстовый лед
Ледяная жила в пещере Высоцкого. Фото И. Афанасьевой // Малков
В.Н. и др. Карст и пещеры Пинежья. М.: Ассоциация «ЭКОСТ»,
2001. – 208 с. http://www.nordspeleo.ru/cca/kipp/index.htm

29. Пластовый лед
Ефремов Ю.К. Природа моей страны. Электронная версия.
http://yuri-efremov.ru/main/works/priroda-moej-strany/

30. Криогенная структура мерзлых грунтов
Проявляется в изменении структуры органо-
минерального скелета горных пород в процессе
их замерзания и оттаивания.
При быстром промерзании происходит
дробление минеральных отдельностей и
повышение дисперсности частиц.
При медленном промерзании происходит
уплотнение минерального скелета и
возрастание прочности породы.
При оттаивании происходит разупрочнение
пород.

31. Специальные свойства мерзлых грунтов
 суммарная влажность (отношение массы всех видов воды,
содержащейся в мерзлом грунте, к массе сухого грунта,
доли единицы);
 суммарная льдистость (отношение объема льда,
содержащегося в мерзлом грунте, к объему мерзлого
грунта, доли единицы);
 степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и
жидкой водой;
 плотность скелета мерзлого грунта;
 величина относительного сжатия мерзлого грунта при
переходе его в оттаявшее состояние (отношение изменения
толщины слоя грунта при оттаивании к первоначальной
толщине);

32. Специальные свойства мерзлых грунтов
 величина сил сцепления мерзлого грунта;
 коэффициент теплопроводности (количество теплоты,
проходящей через образец материала толщиной 1 м,
площадью 1 м2, за единицу времени (секунду) при
единичном температурном градиенте Вт/(м×°С),
ккал/(м×ч×°С));
 объемная теплоемкость (отношение теплоёмкости
образца вещества к его объему, Вт∙ч/(м3×° С));
 степень засоленности (количество воднорастворимых
солей, % от массы сухого грунта).