6.Классификации мерзлых горных пород

Классификация — это основной раздел любой естественной науки, первый и важный этап обобщения, она отражает степень изученности рассматриваемых предметов в определенном аспекте. Во всякой науке общая классификация изучаемых предметов является центральной теоретической проблемой.

Классификация горных пород в мерзлотоведении является, кроме того, средством и методом их познания, Она необходима для:

1. разделения мерзлых горных пород, встречающихся в природе, на группы, существенно различающиеся по генетическим и петрографическим признакам и строительным качествам, чтобы, пользуясь классификацией, можно было давать предварительную инженерно-геологическую оценку мерзлых толщ;

2. Построения мерзлотных инженерно-геологических карт, разрезов, схем;

3. определения состава, объема, методики н направления инженерно-геологического изучения мерзлых горных пород;

4. выбора методов улучшения свойств мерзлых горных пород и способов инженерной защиты сооружений от мерзлотных геологических процессов и явлений.

Классификации мерзлых горных пород по различным признакам (генезису, длительности существования в мерзлом состоянии, содержанию в них льда и др.) приведены в учебной, справочной и нормативной литературе

Классификация мерзлых горных пород (грунтов) по генезису, длительность существования в мерзлом состоянии, содержание льда, состояние, температура и другие признаки

Согласно ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация, грунт мерзлый это грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своем составе видимые ледяные включения и (или) лед-цемент и характеризующийся структурными криогенными связями.

Грунт многолетнемерзлый (синоним – грунт многолетнемерзлый) –грунт, находящийся в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет.

Грунт сезонномерзлый – грунт, находящийся в мерзлом состоянии периодически в течение холодного сезона.

Грунт сыпучемерзлый (синоним – «сухая мерзлота») – крупнообломочный и песчаный грунт, имеющий отрицательную температуру, но не сцементированный льдом и не обладающий силами сцепления.

Грунт охлажденный – засоленные крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты, отрицательная температура которых выше температуры начала их замерзания.

Грунт мерзлый распученный – дисперсный грунт, который при оттаивании уменьшает свой объем. Грунт твердомерзлый – дисперсный грунт,прочно сцементированный льдом, характеризуемый относительно хрупким разрушением и практически несжимаемый под внешней нагрузкой.

Грунт пластичномерзлый – дисперсный грунт, сцементированный льдом, но обладающий вязкими свойствами и сжимаемостью под внешней нагрузкой.

Лед в мерзлых породах может находиться в виде:

– отдельных кристаллов размером от неразличимых простым глазом до четко видимых, часто образующих скопления в виде гнезд;

– закономерно залегающих в породе горизонтальных, наклонных и ледяных вертикальных шлиров, слоев, линз различной толщины, расположенных на различном расстоянии друг от друга и образующих определенные криогенные текстуры;

– крупных масс подземного льда, таких как, например, ледяные жилы (повторно-жильные льды) и пласты льда, которые можно рассматривать как мономинеральную горную породу.

Периодическое изменение температуры горных пород, формирующейся в течение годового (многолетнего, векового) периода, приводит к разному эффекту теплового состояния приповерхностных слоев горных пород (почв, грунтов). Там, где среднегодовая температура пород положительная, с поверхности развито сезонное (зимнее) промерзание пород и слой сезонного промерзания подстилается талыми (или немерзлыми) породами. В области развития многолетнемерзлых пород глубже слоя сезонного (летнего) оттаивания среднегодовая температура пород отрицательная, а слой сезонного оттаивания подстилается многолетнемерзлыми породами. Глубина сезонного промерзания талых пород и сезонного оттаивания мерзлых пород обычно изменяется от первых десятков сантиметров в льдистых торфах до 1–3 м в дисперсных и до 3–7 м в коренных породах.

По длительности существования мерзлого состояния пород принято различать следующие разновидности:

– кратковременномерзлые породы (часы, сутки);

– сезонномерзлые породы (месяцы);

– многолетнемерзлые породы (годы, сотни и тысячи лет).

Между этими категориями мерзлых пород могут образовываться промежуточные формы и взаимные переходы.

Многолетнемерзлые толщи горных пород по типу промерзания подразделяются на эпигенетически и сингенетически промерзающие.

К эпигенетически промерзшим (эпикриогенным) относятся горные породы, которые перешли в многолетнемерзлое состояние после того, как завершился процесс накопления осадков и их диагенетического преобразования.

Сингенетически промерзшие (синкриогенные) горные породы формируются из осадочных отложений на мерзлом субстрате, когда геологически синхронно происходят накопление осадка и его переход в мерзлое состояние. Также выделяются диакриогенные (парасинкриогенные) толщи, которые формируются при промерзании (сверху вниз и с боков) переувлажненных нелитифицированных пород (свежеотложенных осадков и илов).

По льдистости за счет видимых ледяных включений грунты подразделяют согласно табл. 1.1, ГОСТа 25100–95 Грунты.Классификация. Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii, д. е., – это отношение объема содержащегося в нем видимых ледяных включений к объему мерзлого грунта.

Классификация мерзлых грунтов по льдистости

Разновидность грунтов	Льдистость за счет видимых ледяных вклбчений
	Скальные и полускальные	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

По степени засоленности D_sal (для морского типа засоления – NaCl, Na₂SO₄ более 90 %) грунты подразделяют согласно табл. 1.2.

Таблица 1.2

Классификация мерзлых грунтов по степени засоленности

Разновидность грунтов	Суммарное содержание легкорастворимых солей,в % от массы сухого грунта
	песок	глинистый грунт
Слабозасоленный	0,05 – 0,10	0,20 – 0,50
Среднезасоленный	0,10 – 0,20	0,50 – 1,00
Сильнозасоленный	> 0,20	> 1,00

По температурнопрочностным свойствам грунты подразделяют согласно табл. 1.3, где  – коэффициент сжимаемости оттаивающего грунта; T_h – температурная граница твердомерзлого состояния грунтов, T_bf – температура начала замерзания грунта, S_r – степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой (степень влажности).

Грунты с криогенными структурными связями подразделяют на следующие таксономические единицы , выделяемые по группам признаков:

– класс – по общему характеру структурных связей;

– группа – по характеру структурных связей (с учетом их

прочности);

– подгруппа – по происхождению и условиям образования;

– тип – по вещественному составу;

– вид – по наименованию грунтов (с учетом размеров частиц и

показателей свойств);

– разновидности – по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов

Основными нормативами, в которых регламентируются изыскательские работы в криолитозоне, являются:

1. СП 493.1325800.2020. Инженерные изыскания для строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

2. СП 25.13330.2012. Свод правил. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

3. СП 116.13330.2012. Свод правил. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов.

К нормативным документам по строительству относятся тер­риториальные строительные нормы (ТСН), которые учитывают специфические условия конкретной территории, области, округа (Забайкальского края, Тюменской области, Ямало-Ненецкого национального округа и некоторых других.).