Горная энциклопедия - промерзание

грунтов (a. frost penetration, freezing; н. Durchfrierung; ф. congelation; и. congelacion) переход грунтов в мёрзлое состояние. П. неразрывно связано с движением границы (или зоны) кристаллизации поровой влаги. При П. крупнозернистых грунтов поровая влага замерзает при темп-ре 0В°С и образуется граница промерзания, разделяющая мёрзлый и талый слои. При П. тонкозернистых грунтов образуется зона промерзания (слой, в к-ром происходят значит. фазовые превращения незамёрзшей воды), разделяющая полностью промёрзший и талый грунты. Верх. часть промёрзшего слоя представляет собой твердомёрзлый грунт, в к-ром замёрзла вся свободная вода и значит. часть рыхлосвязанной; ниж. часть (слой льдовыделения) пластично-мёрзлый грунт, в к-ром замёрзла только свободная вода. Ниж. граница зоны промерзания (фронт промерзания) соответствует появлению кристаллов льда и определяется темп-рой замерзания грунта (ок. 0В°С), верх. граница темп-рой ок. -1В°С для суглинков и -1,5В°С для глин.

П. сопровождается рядом физ. процессов: изменением теплового состояния, миграцией влаги, образованием ледяных включений и Пучением, возникновением напряжений в мёрзлом массиве и его растрескиванием. П. обычно вызвано теплопотерями из грунта в атмосферу в результате установления отрицат. темп-р воздуха. Снежный покров, характеризующийся плохой теплопроводностью, существенно снижает теплопотери и П.

Различают: кратковременное, сезонное, зимнее и многолетнее П. Кратковременное П. определяется суточной ритмикой темп-ры воздуха (ночью грунт промерзает, днём оттаивает). Оно распространяется в грунт всего на неск. см и характерно лишь для юж. р-нов СССР. Сезонное П. определяется сезонной ритмикой темп-ры воздуха (длится не более года) и охватывает почти повсеместно Европ. часть СССР (за исключением Севера, юж. части Зап. Сибири и Казахстана). П. начинается с переходом темп-ры воздуха от положит. значения к отрицательному, до установления постоянного снежного покрова, защищающего грунт от охлаждения. В первые 1-2 мес скорость сезонного П. близка к постоянной, затем она резко снижается. К весне глубина П. достигает максимума. Оттаивание мёрзлого грунта начинается после схода снега и осуществляется сверху (осн. часть) в результате аккумуляции солнечного тепла и снизу за счёт притока тепла из глубьлежащих слоёв грунта. Глубина, на к-рую промерзает грунт за весь зимний сезон, наз. глубиной сезонного П. Максимально возможные значения глубины сезонного П. для терр. СССР характеризуются следующими значениями: крупноскелетные грунты 6 м; песчаные, супесчаные и суглинистые 4-3 м; торфянистые 1,5 м. В инж. практике определяют нормативную глубину П., за к-рую принимают среднее из многолетних наблюдений значений глубины сезонного П. на открытой площадке, лишённой снежного и растит. покрова с глубоким залеганием уровня грунтовых вод. В малоснежные зимы, при спуске водоёмов, сезонное П. может быть настолько значительным, что промёрзший слой не успевает за лето полностью оттаять (образуются перелетки). Если потери тепла из грунта в атмосферу за холодный сезон из года в год превышают тепло-аккумуляцию, начинается многолетнее П. земной коры и образуется Криолитозона.

На территории криолитозоны сезонное промерзание встречается локально (на участках с таликами). Глубины возможного промерзания в таких условиях достигают для крупноскелетных грунтов 10 м, для торфов 3,5 м. П. сезонно-талого слоя (зимнее промерзание) происходит как сверху (в результате теплообмена грунта с холодным воздухом), так и снизу (вследствие теплоотдачи в мёрзлую подстилающую толщу). Продолжительность П. сезонно-талого слоя уменьшается к С. В Якутске вариации продолжительности П. составляют 1-4 мес. У юж. границы криолитозоны зимнее П. повсеместно переходит в сезонное.

Глубину П. в природных условиях определяют с помощью непосредственных наблюдений (проходка шурфов, бурение скважин, применение мерзлотомеров) и косвенных методов. Из косвенных методов распространены температурный и криотекстурный. В первом из них о глубине промерзания судят по темп-ре 0В°С. Однако при изотермии эта темп-pa может наблюдаться в значит. интервале глубин, что затрудняет определение границы кристаллизации. При использовании криотекстурного метода границу раздела между мёрзлым и талым грунтом определяют по наличию в мёрзлом грунте включений льда, по степени цементации (прочности) грунта, по изменению его цвета.

П. оказывает всестороннее влияние на хоз. деятельность. Изучение его необходимо для рационального ведения земледелия, прокладки трубопроводов, возведения гражданских зданий и пром. сооружений, разработки м-ний п.и.

А. В. Павлов.