«Вечная мерзлота» - это звучит даже несколько торжественно. Тем более что за этими словами обычно следует рассказ о том, как люди одержали очередную победу над природой. Но как нелегки эти победы... И сегодня строители Байкало-Амурской магистрали уже вступили в сражение с вечной мерзлотой, которая на протяжении тысячелетий словно бы сознательно готовилась к этой битве, создавая сложнейшие «оборонительные сооружения», уходящие на десятки, а то и на сотни метров в глубь земли.

Значительная часть БАМа пройдет по горной стране с вершинами свыше 2 тысяч метров и изрезанной многочисленными речными долинами.

Климат Северного Забайкалья суров. Зимний холод в течение долгих месяцев сковывает и стягивает почву, а летом раскаленное солнце с извечным упорством прокаливает ее. Поэтому так интенсивно протекают здесь сезонные охлаждения-нагревания, промерзания и протаивания. Комбинируясь с напряжениями в породах, все это становится причиной разнообразных и сложных мерзлотно-геологических процессов, таких, как увеличение объема рыхлого влажного грунта при промерзании или его «пучение», образование и протаивание различных видов подземных льдов.

Подземные льды могут представлять собой мелкие кристаллы, цементирующее рыхлую мерзлую породу в качестве породообразующего минерала. Но чем суровее климат, тем более возрастает льдистость рыхлых мерзлых грунтов. Усиливаются различные мерзлотные процессы, появляются и усложняются ледяные, криогенные текстуры грунтов, наблюдаются крупные жилы, пласты подземных льдов.

Мерзлотно-геологические процессы и явления достигают наиболее грандиозного развития и разнообразия форм на крайнем северо-востоке СССР, однако многие районы, через которые пройдет БАМ, в этом отношении не уступают Крайнему Северу.

Некоторые из наиболее характерных мерзлотно-геологических явлений представлены на приведенных здесь фотографиях.

На одной из них показано обнажение древних полигональных подземных жильных льдов.

Подземные жильные льды образуются на основе полигональных систем взаимно перпендикулярных трещин. Трещины возникают ежегодно и цементируются льдом. Глубина трещин - до двух-трех метров, средняя ширина - около 5 миллиметров. Таким образом, в трещинах образуются элементарные жилки. Повторное накопление элементарных жилок представляет процесс роста гигантских вертикальных жил, идущий в поймах одновременно с накоплением осадков. Поэтому такие жильные льды называются повторно-жильными. Они состоят из двух систем параллельных и взаимно перпендикулярных жил, представляющих собой систему полигонов, преимущественно четырехугольников. Если разрезать поверхность земли вдоль такой жилы, последняя покажется огромной ледяной стеной. После оттаивания этой «стены» обнажатся торцы жил перпендикулярной системы.

Явным признаком залегания жильных льдов на поверхности земли является полигонально-валиковый микрорельеф. Системы древних реликтовых подземных жильных льдов часто перекрыты слоем отложений и растительным покровом. На фотографии видно, что древние льды покрыты слоем почвы и лесом. Такие льды часто нельзя обнаружить с поверхности. При протаивании подземных жильных льдов наблюдаются неравномерные просадки поверхности грунтов разнородных форм и размеров. Их разнообразие зависит от генетических типов подземного льда и его содержания в объеме мерзлой породы.

Глубина просадок изменяется от десятков сантиметров до 20 - 30 метров. То есть протаивание подземных льдов, или «термокарст», создает формы как микрорельефа, так и мерзлорельфа. Эти понижения обыкновенно заполняются водой и образуют системы «термокарстовых» озер. Следовательно, развитие значительных масс подземных льдов и вообще увеличение льдистости мерзлых грунтов снижают устойчивость и очень затрудняют строительство на таких участках.

Путешественник, пролетающий летом над южными районами Забайкалья, может довольно часто заметить в долинах рек белые пятна или ледяные поля площадью до нескольких квадратных километров. Это наледи. Наледи возникают при излиянии подземных и речных вод на поверхность льда промерзшей до дна реки и на прилегающую поверхность поймы. Растекающаяся вода быстро промерзает. Часто наледи образуются источниками подмерзлотных вод. При достаточной мощности льда такие наледи не успевают растаять летом. Они становятся многолетними, частично простаивающими летом и увеличивающимися зимой.

Наледи оказывают заметное влияние на поверхность и борта речных долин. Их возможные разрушающие и деформирующие воздействия должны учитываться при строительстве БАМа. Нельзя забывать и о таких осложняющих строительство и эксплуатацию БАМа факторах, как общее пучение промерзающих грунтов, их морозные (криогенные) деформации при промерзании так называемых закрытых систем или изолированных объемов грунта и образование бугров пучения.

В начале зимы массивы талых влажных пластичных глинистых пород, залегающие поверх мерзлой толщи, промерзают сверху и с боков и оказываются как бы в жестком прочном сосуде, образуя закрытую систему. При дальнейшем промерзании талой пластичной сердцевины такой закрытой системы объем ее растет, давление повышается и пластичный влажный грунт деформируется и передвигается в сторону наименьшего сопротивления. Если закрытые объемы пород велики, то могут передвигаться значительные массы пластичных грунтов и вода. При этом возникают так называемые инъекционные бугры пучения, достигающие в северных районах высоты до тридцати метров. У нас такие бугры называются якутским словом «булгунняхи», а в Канаде - «пинго».

Для полного понимания взаимодействия мерзлых грунтов с сооружениями на БАМе необходимо знать весь комплекс термодинамических и геолого-географических условий возникновения и развития мерзлых пород. Если комплекс этих условий изучен, то возможны рациональное проектирование и строительство дороги, а также прогноз изменения этого комплекса условий в результате строительства. Все это дает возможность предвидеть и улучшать условия эксплуатации дороги.

В настоящее время основные закономерности развития мерзлых пород достаточно хорошо изучены. Разработана методика прогнозирования инженерно-геологических, гидрогеологических и мерзлотных условий, которые необходимо учитывать при проектировании, постройке и эксплуатации железных дорог на вечной мерзлоте. Мерзлотные исследования включены в комплекс работ по строительству и эксплуатации БАМа.

Представьтесь или зарегистрируйтесь, чтобы участвовать в обсуждении.