Наука и технологические разработки: статья

Аннотация: Рассмотрены группы естественных взрывных процессов на территории распространения многолетнемерзлых пород. Одна группа описана давно и связана с промерзанием воды в замкнутых условиях (взрывы гидролакколитов и наледных бугров), другая выделена лишь недавно - в последние 3 года. Она связана с выбросом подземных газов, сформировавшихся при диссоциации газогидратов, которые содержатся в многолетнемерзлых породах. Причиной взрыва в обоих случаях является формирование избыточного давления в грунтовом массиве, содержащем свободную воду или газ. После того как давление превысит предел прочности кровли мёрзлых пород, происходит ее выброс. Можно отметить ряд общих черт при подготовке взрывных процессов в криолитозоне. Во-первых, это наличие локальной зоны, где сосредоточено вещество, формирующее взрыв: перемерзающее русло грунтового водного потока, зона концентрации воды в промерзающем грунтовом массиве, залегание газогидратов в мерзлом грунтовом массиве. Во-вторых, возникновение давления, сжимающего вещество. В-третьих, образование деформаций в перекрывающих породах. Если скорость нарастания давления небольшая и кровля успевает деформироваться, возникают пластические деформации. Это приводит к формированию бугров пучения, выраженных в рельефе. При быстром возрастании давления область пластических деформаций может не возникать. В-четвертых, это сам взрыв. По описанию многих авторов взрывное воздействие у объектов различного происхождения имеет общие черты: выброс газонасыщенной воды, газа, обломков грунта и льда, разбросанных на десятки, а иногда и на сотни метров. При разложении газогидратов в мерзлом грунте поначалу образуются микротрещины. Прорастая под достаточно высоким давлением высвобождаемого газа, они образуют поднимающиеся вверх субвертикальные каналы и вытянутые поры. Выходу на поверхность содержащемуся в них газу препятствует довольно прочная монолитная «крышка» (вышележащий слой ледогрунта). В результате невозможности его выхода на поверхность под «крышкой» образуется трещиновато-пористая структура мерзлого грунта. Затем с ростом давления в результате фильтрации газа от источника разложения газогидратов ширина раскрытия трещин и размер пор увеличивается. Они начинают сливаться, образуя полость, в которую продолжает фильтровать газ. При превышении предела прочности «крышка» не выдерживает напряжений, и накопившаяся потенциальная энергия газа в полости высвобождается (переходит в кинетическую) посредством взрыва. По мере освоения Арктики опасность взрывных процессов для инженерных сооружений будет возрастать. Тем не менее данная группа не только не учитывается при расчетах и прогнозах, но даже не включена в группу опасных геологических процессов.