Геологические процессы и явления в области вечной мерзлоты

К наиболее характерным мерзлотным процессам и явлениям относятся наледи, бугры пучения, морозобойные трещины и клинья льда, термокарст, солифлюкция, заболачивание.

Наледи образуются в местах прорыва надмерзлотных вод, когда они оказываются под напором из-за промерзания сверху деятельного слоя. Прорывы происходят в местах ослабления промерзшего слоя, или там, где промерзания не произошло – например, под сооружениями. Они наледью могут быть повреждены или разрушены. Распространены также наледи речные и озерные, иногда они могут захватить и берег. Летом лед тает. Но распространены и многолетние наледи (ключевые), связанные с выходами межмерзлотных вод таликов или даже подмерзлотных в виде источников. Объем таких наледей достигает миллионов кубометров. Например, самая крупная в Якутии Большая Момская наледь занимает площадь 80 км² с объемом льда 200 млн м³. Форма наледей связана с рельефом: на равнине это покровы, на пологих склонах потоки, на крутых – висячие наледи или ледопады.

Наледи могут повреждать опоры мостов, земляное полотно, забивать водопропускные трубы и тоннели. Борьба с наледями ведется скалыванием и таянием льда, искусственным утеплением русла водотоков в местах размещения искусственных сооружений, устройством мерзлотных поясов и др.

Бугры пучения возникают при поднятии промерзшей толщи деятельного слоя под напором надмерзлотной воды, в особенности связанной с таликами межмерзлотных вод. В этом случае массы льда образуются в толще грунта, поднимая ее в виде бугра пучения. При таянии льда летом бугор оседает, поверхность относительно выравнивается. Но при больших размерах бугра и поступлении напорных вод вытаивания льда может не произойти и рост бугра продолжится. Такие многолетние бугры пучения называются гидролакколитами (булгунняхи). Они могут достигать высоты 20…25м и диаметра 100м. Прорыв напорных вод может проявиться в виде взрыва с разрушением верха бугра, образованием кратера и разбрасыванием глыб породы и льда на значительное расстояние. Располагаются бугры пучения чаще в низинах, поймах рек, у подножья горных склонов.

Морозобойные трещины возникают при промерзании грунта. Распространяясь в глубину и заполняясь водой, снегом и льдом, они образуют ледяные клинья, проникающие иногда на глубину до 2м.

Термокарст – образование различных понижений – отрицательных форм рельефа (воронки, блюдца, котловины провалы) при вытаивании подземного льда и последующем оседании поверхности. Термокарст может быть связан с изменением климатических условий, особенно в южной зоне ВМ, а также в связи с хозяйственной деятельностью человека. Впадины заполняются водой и возникает типичный ландшафт «озерной тундры». При высыхании озер остаются котловины до 2-3 км длиной и 20 – 40 м глубиной – аласы.

Солифлюкция – оплывание, течение оттаявшего верхнего слоя на склоне. В результате на поверхности последнего появляются оплывины, террасовидные уступы.

Заболачивание развивается при избыточном увлажнении вследствие оттаивания верхнего слоя; водоупором является ВМ. При отсутствии стока в теплый период быстро развивается влаголюбивая растительность. Возникающие так болота называются мари.

Успешное строительство на ВМ возможно лишь при всестороннем учете ее особенностей. Это важно при выборе местоположения и принципа строительства – с сохранением мерзлого состояния грунта или его оттаиванием, что далее определяет технологию строительства и применяемые конструктивные решения сооружений, а также железных и автомобильных дорог. Заметим, что в дорожном строительстве практически всегда ориентируются на сохранение ВМ. Отсюда следуют такие конструктивные и технологические особенности, как преимущественное применение земляного полотна в виде насыпей, включение в них различных элементов регулирования вводно-теплового режима, производство работ в зимнее время, необходимость минимальных нарушений растительно-мохового слоя на территории и др.