Грунты называют мерзлыми, если они имеют отрицательную или нулевую температуру и содержат включения льда. Мерзлота бывает сезонной, возникающей под влиянием лишь зимних холодов, и многолетней, сохраняющейся в грунтах длительное время, исчисляемое иногда столетиями и даже тысячелетиями.
В связи с возможностью сохранения мерзлого состояния грунтов в природных условиях в течение многих веков сложилось народное понятие вековая, или в е ч н а я м е р з л о т а, вошедшее в литературу примерно в середине прошлого столетия.
Нередко в периоды суровых зим при малом снеговом покрове происходит настолько большое охлаждение верхней толщи грунтов, что возникшая сезонная мерзлота за время короткого и прохладного лета не успевает вся растаять и какая-то ее часть остается на последующие годы. Такую мерзлоту называют п е р е л е т к о м. Ее нельзя смешивать с вечной мерзлотой, так как сроки ее существования малы и часто не превышают 1 - 2 лет.
Предполагают, что вечная мерзлота возникла в результате значительного охлаждения поверхностных толщ горных пород в периоды оледенения, когда происходило систематическое накапливание в них холода при воздействии отрицательных среднегодовых температур. Существуют и другие гипотезы ее образования.
|
|
Вечная мерзлота встречается на многих территориях земной поверхности. Она распространена в РФ, Канаде, на Аляске, в Антарктиде, на островах Северного Ледовитого океана, в горных районах с высокими снеговыми вершинами и занимает около 1/4 всей суши.
Характер распространения вечной мерзлоты различен. На севере она залегает в виде сплошного массива значительной мощности, достигающей иногда 500 м и более. По мере перемещения к югу мощность слоя вечной мерзлоты снижается, а затем в ней начинают появляться окна талого грунта (талики). Далее она переходит в участки островного залегания. От общего характера распространения вечной мерзлоты имеются иногда существенные отклонения, зависящие от местных грунтовых условий, особенностей рельефа, наличия растительного покрова и других причин. Так, на северных склонах местности мерзлота сохраняется лучше, чем на южных. В долинах рек она заметно оттаивает в подрусловой их части вследствие отепляющего действия текущей воды.
Поверхностный слой грунта, замерзающий зимой и оттаивающий летом, называют деятельным слоем. При смерзании сезонной мерзлоты с вечной ее называют сливающейся. Если между этими видами мерзлоты остается слой талика, ее считают несливающейся. Вечную мерзлоту называют слоистой, если она содержит прослойки талых грунтов.
|
|
Мерзлые грунты практически непроницаемы для воды и являются для нее водоупором. Вода может циркулировать по поверхности вечномерзлого грунта, в его толще по таликам и жилам и в подмерзлотных отложениях. В связи с этим в вечной мерзлоте различают надмерзлотные, межмерзлотные и подмерзлотные подземные воды, последние часто обладают напором.
В толще вечной мерзлоты встречаются включения льда в виде различных линз, гнезд, прожилок и прослоек - от тончайших и до имеющих значительную мощность (до 20 м и более). Лед в виде крупных включений называют ископаемым. Его оттаивание ведет к возникновению провальных явлений (термокарст) и опасно для возведенных сооружений.
Среди многочисленных видов грунтов в районах вечной мерзлоты
распространены различные илистые, суглинистые и пылеватые отложения. Такие грунты в мерзлом состоянии достаточно прочны и обладают сравнительно большим сопротивлением сжатию и сдвигу. Однако при оттаивании они резко снижают прочность и могут выдавливаться из-под фундамента.
На склонах местности эти грунты, будучи переувлажнены дождевыми и талыми водами, легко могут течь даже при небольших уклонах (3 - 5º). Такое движение грунтов называют с о л и ф л ю к ц и е й. Для борьбы с ней необходимы мероприятия по осушению склонов.
При зимнем промерзании грунтов надмерзлотные воды подвергаются как бы сжатию надвигающейся сверху сезонной мерзлоты и, стремясь выйти на поверхность, прорывают ее слой в наиболее слабом месте. Изливающаяся наружу вода замерзает, образуя ледяной бугор - наледь. Наледи часто образуются на дорогах и у сооружений, где вследствие изменений термического режима в грунте, вызванного строительством, к их возникновению часто складываются благоприятные условия. Нередко наледные явления сопровождаются резким разломом коры замерзшего грунта и разбрасыванием крупных его глыб в стороны на большие расстояния. Это происходит вследствие обращения в лед воды, которая, будучи сжата некоторым давлением, может остаться в какой-то области в переохлажденном состоянии.