Лабораторные и камеральные методы криолитологических исследований.

Производство геокриологической съемки любого масштаба подразделяется на три последовательных этапа: а) предполевой (подготовительный), б) полевой и в) лабораторный (камеральный).

а) предполевой (подготовительный):

· цель и задачи исследований;

· сбор сведений о районе работ

· подготовка карт

· подготовка аэро- и космо- снимков

б) полевой:

· описание и документация естественных обнажений и искусственных выработок

· документация скважин

· проведение полевых аналитических исследований

· отбор образцов

в) лабораторный (камеральный):

· исследование отобранных образцов (изотопный состав)

· моделирование

В камеральный период завершают обработку и анализ полевых, лабораторных исследований и режимных наблюдений, проводят типизацию мерзлотно-геологических разрезов, по лабораторным данным дают характеристику состава и свойств мерзлых пород различного генезиса и возраста, определяют абсолютный криогенный возраст син- и эпикриогенных пород, уточняют генезис и особенности таликовых зон, закономерности развития криогенных процессов и явлений. С помощью расчетов на ЭВМ уточняют влияние каждого фактора природной обстановки на среднегодовую температуру и глубину сезонного оттаивания и промерзания пород, оценивают взаимодействие мерзлых пород с подземными водами и пространственную изменчивость мощности мерзлых толщ, составляют естественно-исторический геокриологический прогноз. Далее уточняют региональные классификации мерзлых пород и таликов, составляют окончательные геокриологические карты для естественных и прогнозных условий, проводят окончательное геокриологическое (инженерно-геокриологическое) районирование территории и дают порайонное описание геокриологических условий. В заключение производится инженерно-геокриологическая оценка территории и составляются рекомендации по направленному изменению природных условий в целях оптимального режима геокриологической обстановки. Результаты исследований, их обоснование и научные выводы даются в научно-производственном отчете, в который входят текстовая часть, карты, фотографии, зарисовки с натуры, графические и текстовые приложения с фактическими материалами. В отчете должны содержаться также методика составления и анализ карт, мерзлотный прогноз, инженерно-геологическая оценка территории и рекомендуемые мероприятия по управлению мерзлотным процессом.

В лабораторных условиях испытываются как образцы ненарушенной структуры, приготовленные из кернов, отобранных при проходке котлованов, штреков, шурфов, скважин, так и искусственно приготовленные. Комплекс испытаний позволяет определить параметры ползучести, сжимаемости, условно-мгновенной и длительной прочности мерзлых грунтов при различных видах напряженного состояния и режимах загружения. В качестве нагружающего приспособления применяют гидравлические, рычажные и винтовые прессы. Компрессионные испытания по схеме 5 позволяют определять в условиях невозможности бокового расширения осадку, которая соответствует объемной деформации сжатия Ej = е„. Этот вид испытаний применяется для определения деформационных характеристик (модуля компрессионного сжатия, коэффициента сжимаемости) как мерзлых, так и оттаивающих грунтов (коэффициента оттаивания, коэффициента сжимаемости).

Трехосное сжатие по схемам 6-9 создает условия сложного напряженного состояния, когда в зависимости от режимов нагру-жения одновременно может иметь место сжатие, растяжение, сдвиг. При этом в схемах 7, 8 задается дополнительное воздействие крутящего момента. В схеме 9 предусмотрена возможность создавать любую комбинацию осевых нагрузок а_г Ф а₂ Ф Ф с₃, а следовательно, и любое напряженное состояние, когда параметр Лоде меняется от -1 до +1. Вдавливание постоянной нагрузкой сферического штампа (схема 11), установленного на поверхности грунта, позволяет определить эквивалентное сцепление на период t. Испытание по схеме 12 позволяет определить на основе решения А.Н. Зеленина (1968) сопротивление резанию мерзлых грунтов по количеству ударов, обусловливающих погружение заостренного стержня на заданную глубину. Для определения сопротивления сдвигу мерзлого грунта и составляющих этого сопротивления - сцепления и угла внутреннего трения - вариант стандартного прибора с приложением осевой сжимающей нагрузки (схема 13), а также клиновой прибор (схема 14), в котором действующая на образец нагрузка./V прикладывается под углом а к плоскости среза и раскладывается на составляющие Испытание по схеме 15 является косвенным методом определения сопротивления растяжению. Испытаниями по схемам 16-18 определяется сопротивление сдвигу по поверхностям смерзания грунта с материалом фундамента. Методика испытания по схеме 16 разработана А.В. Садовским.