Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМІ. Хозяйственное освоение территорий, заня-гых многолетне- и сезонноыерзлыми породами с морским и континентальным типом засоления, связано с гражданским и промышленным строительством, разработкой месторождении полезных ископаемых, сельскохозяйственным производством. В процессе такого освоения может происходить и техногенное засоление пород, которое обусловливает необходимость разработки природоохранных мероприятий. Кондиционность геокриологического прогноза и точность оценки интенсивности теплового и механического взаимодействия массивов пород с различного рода сооружениями во многом определяются качеством вводимой информации о тешюфизичес-ких свойствах горных пород, фазовом составе влаги в них, величине температуры замерзания (оттаивания).
Экспериментальное исследование этих параметров и свойств засоленных пород требует определенной модификации существующих методик, применяемых для незасоленных пород, создания новых методик опытного изучения, определенной специфики при интерпретации полученных результатов. Закономерности изменения изучаемых свойств от состава, строения и условий их формирования представляют и несомненный самостоятельный интерес для решения проблем формирования состава, строения и свойств пород в ходе их естественно-исторического развития, нахождения корреляционных связей с другими свойствами для разработки методов прогноза и управления свойствами пород.
Основной ЦЕЛЬЮ данной работы является разработка серии комплексных методик по определению теплофизических свойств, фазового состава влаги и температуры замерзания засоленных дисперсных пород и выявление закономерностей их изменения в породах различного состава и свойств. В соответствии с этим необходимо было решить следующие задачи:
-
Разработать новые и модифицировать существующие методики по исследованию теплофизических свойств и фазового состава влаги применительно к засоленным грунтам.
-
Провести экспериментальные исследования этих свойств на грунтах разного состава в талом и мерзлом состоянии при искусственным засолении.
-
Выявить закономерности изменения теплофизических свойств, разового состава и температуры замерзания от дисперсности, минерального состава, влажности пород, количественного и качественного состава солей в широком диапазоне температур с учетом природы криокрис-
таллиэации порового раствора соли.
4. Провести обобщение экспериментальных данных и разработат предложения к СНИП 2.02.04-88 по определению теплофизических свойст засоленных пород.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:
Проведено комплексное исследование температуры замерзания (от таивания), фазового состава влаги и теплофизических свойств засолен ных дисперсных пород, которое позволило получить следующие научны результаты:
-
Разработаны две новые и модифицированы четыре существующи методики применительно к исследованию теплофизических свойств, фазо вого состава влаги засоленных пород.
-
Выявлены закономерности изменения коэффициентов тепло-температуропроводности засоленных грунтов в зависимости от дисперс ности, минерального состава, влажности, засоленности , температур и условий образования криогидрата.
-
Получены температурные зависимости теплоемкости и энталыш мерзлых пород и их компонентов в диапазоне температур от -100 д +Ю0С.
-
Впервые зафиксирован и интерпретирован тепловой эффект обра зования криогидрата в засоленных мерзлых грунтах при температурах близких эвтектической температуре данного раствора соли в объеме.
5. Выявлены закономерности изменения фазового состава влаги температуры замерзания дисперсных пород различного гранулометричес кого и минерального состава, искусственно засоленных хлоридами, нит ратами, сульфатами, карбонатами, с учетом возможности образовани криогидрата.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ диссертационной работы заключается в том что на основе полученных непосредственно при участии автора экспери ментальных результатов и анализа литературных данных проведено обоб щение и составлены предложения, рекомендуемые в качестве дополнени к СНиП 2.02.04-88 по определению теплофизических свойств заселенны грунтов. Результаты выполненных исследований по фазовому состав влаги, по теплофизическим свойствам и температурам замерзания засо ленных грунтов могут быть использованы для повышения точности прог ноза большого ряда мерзлотно-геологических процессов, протекающих породах морского и континентального типов засоления, при рассмотре нии экологических проблем, вызванных техногенным засолением грунто и талых вод при хозяйственном освоении криолитозоны, и могут найт
приложение в ряде смежных наук: почвоведении, агрофизике, планетологии и т.д.
Ряд методических разработок и результаты экспериментальных исследований используются при чтении лекций и проведении практических занятий по курсам: "Общая геокриология", "Инженерное мерзлотоведение", "Петрография мерзлых пород", "Физико-химия и механика мерзлых пород", "Динамическая геокриология", а также нашли свое отражение в изданных монографиях и учебниках, при выполнении дипломных и курсовых студенческих работ. Установки и методики по определению теплофи-зических характеристик и фазового состава влаги на сегодняшний день широко применяются на кафедре геокриологии Геологического факультета МГУ при выполнении научно-исследовательских госбюджетных и хоздоговорных работ; в частности, разработанная методика по исследованию теплофизических свойств и фазового состава влаги засоленных грунтов была использована для широкого исследования мерзлых и талых грунтов естественного сложения и засоления по трассе перехода газопровода Ямал-Центр через Байдарацкую губу.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД АВТОРА. В основу диссертации положены результаты экспериментальных исследований, выполненных лично автором или при его непосредственном участии на кафедре геокриологии Геологического факультета МТУ. В ходе исследовании диссертантом были отработаны экспериментальные методики, проведено свыше 1000 экспериментов по исследованию теплофизических характеристик, фазового состава и температуры замерзания (оттаивания) засоленных дисперсных грунтов разного гранулометрического и минерального состава; проведен их анализ и обобщение результатов по исследованию теплофизических свойств засоленных грунтов.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации апробированы на научно-практических конференциях г.Чита, 1987г., г.Благовещенск, 1986г., на 14 Советско-Американской рабочей встрече по планетологии, Москва 1991г., на 5 интернациональном симпозиуме по мерзлым грунтам в Ноттингеме 1988г., на II Всезоюзном симпозиуме "Термодинамика в геологии", г.Миасс,1988, на первой конференции геокриологов России, Москва, 1996г., на научных семинарах кафедры геокриологии геологического факультета МГУ.
За время работы по данной теме автором опубликовано 14 научных статей.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Работа объемом iMLстраниц машинописного текста содержит 9 таблиц, 3 2. рисунков и состоит из введе-
