Горная энциклопедия - морозная усадка пород

криогенная усадка пород (a. frost rock contraction; н. Frostschrumpfung des Gesteins; ф. retrait des roches du au gel, tassement de terrains du au gel; и. merma fria de roca), сокращение линейных размеров пород при их промерзании за счёт фазовых изменений содержащейся в них воды. Проявляется только в рыхлых песчано-глинистых породах. Пo характеру проявления различают: усадку в талой (ещё непромёрзшей) части пород (на контакте c промёрзшей частью) и усадку промёрзшей части пород. Первая выражается в сокращении линейных размеров элементарных объёмов породы как перпендикулярно, так и параллельно поверхностям изотерм, приводящим к её уплотнению. Причина усадки талой части пород уменьшение содержания в них влаги из-за её миграции по направлению к границе промерзания и консолидация талой части под влиянием перераспределения напряжений. B талой части вблизи границы промерзания давление в поровой влаге уменьшается и, как следствие этого, увеличиваются напряжения в скелете породы. При этом сумма порового давления и эффективного напряжения, параллельного нормали к границе промерзания (суммарное напряжение), остаётся неизменной при постоянстве внеш. нагрузки. Усадка промёрзшей части породы выражается в сокращении линейных размеров её элементарных объёмов преим. параллельно поверхностям изотерм. Перпендикулярно изотермам может происходить увеличение линейного размера элементарных объёмов (пучение). Поэтому при промерзании пород в естеств. условиях возможна их усадка в плане c одноврем. пучением по вертикали. Усадка промёрзшей части в осн. проявляется в неводонасыщенных породах в результате миграции незамёрзшей воды из тонких пор скелета породы к кристаллам льда, образующимся в крупных порах, к-рые перед промерзанием были либо пустыми, либо лишь частично заполнены водой. Крупные поры постепенно заполняются льдом, a тонкопористый скелет породы сокращается в объёме. Суммарный результат этого уменьшение объёма породы в целом. Вследствие вязких свойств воды, мигрирующей из тонких пор, процесс развития усадки и связанных c ней напряжений оказывается растянутым во времени.

Напряжения, вызываемые M. y. п., являются причиной образования системы трещин при промерзании пород, к-рые пересекают как мёрзлую, так и талую части породы ортогонально к границе промерзания и служат основой образования вертикальных ледяных шлиров. M. y. п. может значительно уменьшить величину криогенного пучения особенно в случае неводонасыщенных пород, что обязательно должно учитываться при инж.-геол. изысканиях.

Литература: Гречищев C. E., Чистотинов Л. B., Шyp Ю. Л., Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз, M., 1980.

C. E. Гречищев.

См. также:

Водонасыщенные горные породы, Криогенная усадка пород, Льдистость, Обломочные горные породы, Морозобойное растрескивание, Вмещающая порода