ПОЛЕВЫЕ

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ

(МЕРЗЛОТНЫЕ) ИССЛЕДОВАНИЯ

АКАДЕМИЯ НАУК СССР ИНСТИТУТ МЕРЗЛОТОВЕДЕНИЯ им. В. А. ОБРУЧЕВА.

ПОЛЕВЫЕ

ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ

(МЕРЗЛОТНЫЕ)

ИССЛЕДОВАНИЯ

Методическое руководство

ИЗДАТЕЛЬСТВО АКАДЕМИИ НАУК СССР Москва 1961

криологами. Применение геокриологических методов определяется рядом условий:

а)    мерзлые горные породы (грунты) содержат лед в виде образований, различных по происхождению, форме, размерам и распределению внутри мерзлых толщ;

б)    мерзлые толщи, возникшие в результате промерзания дисперсных отложений, обладают специфическим криогенным сложением (текстурой), неоднородным по площади и глубине, которое при нарушении существующего теплового режима (при их протаивании) предопределяет изменение геотехнических свойств грунтов, ведет к уменьшению или потере несущей способности и гравитационной устойчивости, к проявлению тиксотропных свойств и пр.;

в)    геотехнические свойства грунтов изменяются при переходе их из талого состояния в мерзлое;

г)    процессы сезонного и многолетнего промерзания и протаивания обусловливают разнообразные криогенные и посткриогенные явления и образования на поверхности, в слое сезонного промерзания и протаивания, в верхних слоях многолетнемерзлой толщи;

д)    устойчивость состояния мерзлых толщ в основании сооружений, развитие различных криогенных явлений и изменение геотехнических свойств грунтов зависят от теплового взаимодействия сооружейий с мерзлыми грунтами или от изменений в ходе тепло- и влагообмена почвы с внешней средой, под влиянием иногда незначительного нарушения природных условий;

е)    наличие многолетнемерзлой толщи создает резкие изменения в условиях увлажнения перекрывающих их сезонно- и многолетнеталых горных пород, в режиме подземных вод и пр.

Все это усложняет условия строительства и расширяет задачи обычных инженерно-геологических исследований, требует дополнительного применения особых приемов и методов полевых работ, иных схем исследований и их планирования. Таким образом, при инженерно-геокриологических исследованиях изучают более сложный комплекс условий строительства и освоения отдельных территорий.

Вмешательство в естественный тепло- и влагообмен между почвой и воздухом (застройка территории, осушение поверхности, устройство водоемов, дорог и пр.) резко изменяет сложившийся режим многолетнемерзлых толщ, приводит к развитию таких явлений и процессов, которые несвойственны территории, расположенной за пределами их распространения. Прогноз подобных изменений составляет специфическое отличие инженерно-геокриологических исследований от обычных инженерно-геологических работ и составляет главнейшую задачу изысканий.

Наиболее сложны инженерно-геокриологические исследования в южных районах области многолетнемерзлых пород при решении вопросов, связанных с проектированием крупных промышленных сооружений на весьма льдистых грунтах. Особенно сложна оценка условий строительства промышленных объектов, располагающих оборудованием, требующим весьма устойчивого основания, не изменяющего своих свойств под воздействием тепловыделения и динамической нагрузки (заводы с термическими и мокрыми процессами, кузнечные цехи, котлы и турбины теплоэлектростанций, устанавливаемые на основания из рыхлых мерзлых грунтов и т. д.).

В результате инженерно-геокриологических исследований необходимо:

а)    выяснить основные особенности природных и в частности геокриологических условий строительства;

б)    обосновать прогноз изменения геокриологических условий под влиянием сооружений и освоения территории;

в)    решить вопрос об устойчивости сооружений с заданным режимом длительной эксплуатации;

г)    установить и обосновать применимость основного метода строительства в конкретных условиях;

д)    создать основу технических указаний для обеспечения сохранения устойчивости и нормальной работы сооружений при заданном режиме эксплуатации и пр.

Этапы инженерно-геокриологических исследований

Инженерно-геокриологические исследования при проектировании сложных и дорогостоящих сооружений, в отличие от общепознавательных геокриологических, проводят в несколько стадий, причем на каждой из них решают определенные задачи проектирования. Стадии исследований различаются по степени детальности. Они зависят от сложности природных условий осваиваемой территории, типа сооружений и сроков их проектирования и строительства.

Стадия рекогносцировочных исследований обязательна для всех неизученных или слабоизученных районов. При достаточной геокриологической изученности района эта стадия может выпадать, так как данные, необходимые для предварительных соображений, могут быть почерпнуты из литературы.

На стадии рекогносцировочных исследований изучаемая территория покрывается редкими маршрутами. На участках, по внешним признакам наиболее пригодных для строительства, пробуривают небольшое количество скважин. В процессе полевых работ описывают и картируют обнаруженные криогенные и посткриогенные образования. На основе бурения, шурфований, зондирования, описания естественных обнажений и пр. составляют схематическую инженерно-геокриологическую карту, на которой выделяют участки, в разной степени пригодные для заданной цели.

Основным документом рекогносцировочных изысканий является отчет с геокриологическим описанием обследованной территории и участков, наиболее пригодных для строительства. В заключительной части отчета излагают оценку участков, заслуживающих внимания с точки зрения поставленной задачи.

На этом этапе, как и на других стадиях изысканий, знание региональных, особенностей и закономерностей развития мерзлых толщ хотя бы в общем их выражении имеет руководящее значение для производства инженерно-геокриологических исследований.

Следующая более сложная стадия исследований — предварительные изыскания, результаты которых ложатся в основу разработки проектного задания. В достаточно исследованных районах эта стадия является первой.

В начале исследований проводится рекогносцировочное обследование территории с применением ограниченного объема буровых и прочих работ. Назначение рекогносцировки — углубить знания района, необходимые для организации и проведения основных изысканий.

На этой стадии изысканий должны быть решены принципиальные вопросы проектирования: выбран окончательный вариант строительной площадки или направление трассы, намечена схема размещения ответственных сооружений и установлены методы строительства.

В итоге полевых работ составляют следующие документы:

а)    научно-технический отчет;

б)    геокриологические карты района работ в масштабах 1 : 25 ООО— 1 : 50 ООО с нанесением контуров вариантов строительных площадок, трасс дорог и пр.;

в)    инженерно-геокриологические планы вариантов строительных площадок в масштабах 1 : 2000; 1 : 5000; 1:10 000.

11

В этой стадии изысканий на характерных участках перспективных строительных площадок организуют и производят стационарные наблюдения, которые продолжают в период составления проектного задания. Стационарные наблюдения должны отвечать инженерным задачам изысканий.

Стадия технических изысканий характеризуется рядом особенностей. Их программа составляется по окончании проектного задания и базируется на его основных положениях.

На стадии технических изысканий комплекс полевых исследований расширяется и внего входят вопросы более детального изучения свойств промерзающих, мерзлых и протаивающих грунтов, организации и проведения стационарных наблюдений и экспериментальных работ на выбранных строительных площадках. Направление и содержание этих исследований определяется необходимостью обеспечения устойчивости сооружений при проектируемых условиях механического и теплового взаимодействия их с мерзлыми толщами и необходимостью выяснить последствия нарушения процессов промерзания и протаивания грунтов вследствие обжития местности. При таких изысканиях возникает необходимость в проверке правильности выбора метода или методов строительства и намеченных решений по конструктивному приспособлению сооружений к осадкам, которые возможны в результате протаивания грунтов основания.

Геокриологические условия строительной площадки изучают в соответствии с конкретной схемой размещения основных сооружений. Расположение, количество и глубину выработок определяют сложностью геокриологических условий площадки, контурами сооружений, их типом и периодом эксплуатации, в соответствии с глубиной возможных чаш протаивания и пр.

В процессе изысканий важно установить характер многолетнего теплового влияния сооружений на мерзлые грунты основания и предусмотреть возможные изменения условий устойчивости сооружений до момента окончания формирования чаши протаивания. Это важно в том случае, когда сооружение возводится без расчета на сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии. Большое внимание должно быть уделено и изучению механического взаимодействия различных инженерных сооружений с промерзающими, мерзлыми и протаивающими грунтами, которые являются их основанием или вмещающей средой.

Такие исследования проводят специальные инженерные отряды по отдельной программе (Основы геокриологии, ч. II, 1959).

На основе технических изысканий составляют как минимум следующую документацию:

1)    научно-технический отчет с оценкой строительной площадки, а в ее пределах — застраиваемых участков, со всеми материалами (схемами расположения выработок, наблюдательных площадок, колонками, профилями, блок-диаграммами, данными стационарных и экспериментальных исследований, испытаний грунтов, анализов и пр.);

2)    крупномасштабную и детальную инженерно-геокриологические карты строительной площадки и ее отдельных участков с контурами сооружений, трассами наземных и подземных коммуникаций и пр.

Инженерно-геокриологическая оценка строительной площадки отличается от общепринятой инженерно-геологической оценки для однотипных сооружений, возводимых вне области многолетнемерзлых горных пород и районов с особо глубоким сезонным промерзанием грунтов. Решающее значение имеют не столько свойства мерзлых грунтов в их естественном залегании, сколько свойства грунтов, протаивающих под воздействием сооружений, производственных процессов, общего освоения территории и т. д. Особенно важное значение такие прогнозы имеют в случае льдистых и весьма льдистых грунтов. Поэтому важную часть инженерно-геокриологической

12

оценки должен составлять анализ изменения условий теплового режима мерзлой толщи и его последствий. Исходными данными для этого являются установленные текстурные особенности и физико-механические свойства многолетнемерзлых грунтов основания.

Существенную часть инженерной оценки составляет также анализ влияния поверхностных и подземных вод в измененных природных условиях.

На севере и юге страны геокриологические условия не одинаковы. Не одинаковы они и в районах с различными местными природными условиями. Поэтому с инженерно-геокриологической точки зрения наиболее правильно будет сделать попытку отыскать такую площадку, на которой можно строить сооружения, не считаясь с мерзлым состоянием горных пород (скальные монолитные горные породы), и удовлетворяющую прочим требованиям.

При инженерной характеристике исследуемой территории освещаются следующие вопросы:

а)    состояние ранее возведенных сооружений, их состояние на участках, характеризующихся различными геокриологическими условиями;

б)    зависимость хода процесса промерзания от влияния имеющихся сооружений (зданий, наземных и подземных коммуникаций и пр.) и зависимость сооружений от процессов пучения;

в)    зависимость сооружений от процесса протаивания верхних, наиболее льдистых, горизонтов многолетнемерзлых грунтов, происходящего под влиянием сооружений;

г)    изменение геокриологических, гидрологических и гидрогеологических условий, происходящее под воздействием сооружений и обжитости местности; конкретно, под влиянием условий, вызвавших изменения естественного режима тепло- и влагообмена грунтов;

д)    инженерно-геокриологической оценки территории и рекомендации по строительству на участках, различных в инженерно-геокриологическом отношении (оценка применимости отдельных методов строительства) и пр.

§ 3. ОСОБЫЕ УСЛОВИЯ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

На протяжении длительных периодов времени (тысячелетий) область многолетнемерзлых горных пород, то расширялась, то сужалась. Динамика южной границы этой области особенно заметна в пределах низменностей, находящихся в сферах океанического влияния (Западная Сибирь). К югу и северу от указанной границы располагается специфическая геокриологическая подзона, имеющая ширину до нескольких сотен километров. В пределах этой подзоны многолетнемерзлые горные породы либо отсутствуют (в южной части подзоны) и вместо их там развиваются перелет-ки, либо они имеют редкоостровное распространение (в северной части подзоны). Острова многолетнемерзлых пород, в районах океанического влияния, являются реликтовыми и в значительной части связаны с древними торфяниками.

Для указанной подзоны в современных природных условиях характерно формирование перелетков. На западе области многолетнемерзлых пород они формируются на участках торфяников.

Для континентальных (восточных) районов подзоны (Предбайкалье, Забайкалье, юг Дальнего Востока, Монголия) типичны перелетки и глубокое сезонное промерзание слабоувлажненных грунтов (до 4—5 м и более), что как бы замещает толщи многолетнемерзлых горных пород. В границах подзоны имеются многочисленные следы криогенных образований, которые были развиты здесь сотни и тысячи лет назад. К таким наиболее существенным следам криогенных явлений относятся: западинно-бугристый полигональный рельеф и неполигональные понижения (сухие или наполненные водою), имеющие в обоих случаях термокарстовое происхождение.

13

К специфическим особенностям указанной подзоны относятся следующие явления.

В северной части этой подзоны, при удалении мощного снежного покрова на значительных площадях и при затенении поверхности почвы, в частности, в связи со строительством неотапливаемых сооружений, могут формироваться неустойчивые острова многолетнемерзлых пород и усиливаться процессы пучения торфянистых и дисперсных грунтов. Поэтому, несмотря на отсутствие многолетнемерзлых пород в таких районах, никогда не следует забывать о возможности их возникновения, если природные условия будут изменены в сторону, благоприятствующую понижению температуры горных пород. Таким образом, подзону редкоостровного распространения многолетнемерзлых пород следует рассматривать как территорию с потенциальной возможностью формирования неустойчивых, маломощных линз многолетнемерзлых пород, сопровождающегося процессом пучения грунтов.

При производстве инженерно-геологических изысканий, путем расчетов (ч. I, гл. 2, § 2) или полевых экспериментов, устанавливают вероятность формирования мерзлых толщ за счет изменения природных условий — удаления снежного покрова (сфера океанического влияния), затенения поверхности и увеличения увлажнения грунтов (резко-континентальные районы).

В связи с широким развитием в пределах указанной подзоны западинно-бугристого рельефа и локальных термокарстовых понижений, в процессе инженерно-геологических изысканий следует обращать внимание на неоднородность увлажнения грунтов и на различную несущую способность под буграми и разъединяющими их западинами.

В степных районах этой подзоны (юго-восток Западной Сибири, Пред-байкалье), в процессе инженерно-геологических изысканий следует обращать особое внимание на возможность сохранения пустот в толщах лессов и лессовидных грунтов, на месте вытаявших жил льда. В подобных районах необходимо применить методику исследований, приведенную в ч. II, гл. I, § 3 настоящего руководства.

РЕДКОЛЛЕГИЯ

_г И. Я■ БАРАНОВ, д-р геогр. наук, профессор (председатель);

С. П, КАЧУ РИН, д-р геогр. наук; А. И. ЕФИМОВ, канд. геол.-минерал, наук; Н. А. ВЕЛЬМИНА, канд. техн. наук

ПРЕДИСЛОВИЕ

Многолетнемерзлые горные породы распространены в СССР на площади около 11 млн. км*. Сезонное промерзание и протаивание почвы происходит почти повсеместно.

Процессы сезонного и многолетнего промерзания и протаивания грунтов (горных пород), их мерзлое состояние имеют весьма существенное значение при строительстве и эксплуатации гражданских, промышленных и энергетических сооружений, железных и шоссейных дорог, аэродромов, подземных коммуникаций (водопроводов, паропроводов, продуктопроводов, канализации); при прокладке и эксплуатации подземных кабелей; при строительстве горных предприятий; разработке нерудных полезных ископаемых (каменного угля, нефти, газа), а также россыпных месторождений металлов и минералов. Общеизвестны трудности в решении вопросов водоснабжения больших промышленных предприятий и населенных пунктов, расположенных в области многолетнемерзлых горных пород.

Криогенные явления¹ оказывают существенное влияние и в сельском хозяйстве, воздействуя на процесс почвообразования, солевой режим почвы (в связи с процессами миграции и кристаллизации почвенных растворов) и пр.; большую роль играют также процессы пучения и течения почвы, термокарст.

По мере освоения новых территорий области многолетнемерзлых пород, сфера влияния криогенных явлений в хозяйственной деятельности будет беспрерывно увеличиваться. Недоучет их роли,как правило,незамедлительно сказывается на производстве и в быту, в частности приводит к разрушению капитальных сооружений, результаты которого можно сравнить с действием стихий, например землетрясений. Изучение сущности криогенных явлений и образований, особенностей теплового и механического взаимодействия сооружений с промерзающими, мерзлыми и протаивающими грунтами позволит свести до минимума их вредное влияние и использовать в повседневной практике их положительные свойства.

В настоящее время многие стороны этих явлений изучены еще весьма слабо. От степени их изученности зависит решение многих важных вопросов народного хозяйства.

Полевые геокриологические (мерзлотные) исследования дают необходимые данные для решения многих вопросов, относящихся к строительству, эксплуатации сооружений и производству (добыча полезных ископаемых, водоснабжение и пр.). Необходимые сведения получают в процессе производства нескольких видов полевых исследований, а именно:

1) в процессе геокриологической съемки выясняют закономерности криогенных явлений и составляют геокриологические карты. На этих картах изображают распространение мерзлых толщ, их основные характеристики, со-

¹ Связанные с процессом промерзания горных пород.

3

путствукмцие им образования (пучинные, трещинные, просадочные, натечные), устанавливают границы участков с различной степенью пригодности для строительства и т. д.;

2)    при тематических исследованиях изучают криогенные (наледи, бугры пучения, пятна-медальоны, полигонально-жильные льды и пр.) и посткриогенные образования ¹ (термокарстовые, солифлюкционные и пр.), играющие большую роль в инженерной практике;

3)    при длительных стационарных и полустационарных (периодических) наблюдениях, в процессе геокриологических и инженерно-геокриологических съемок познают динамику температурного поля зоны сезонных колебаний температуры, режим слоя сезонного промерзания и протаивания, явления пучения, трещинообразования, просадки, течения грунтов, механическое и тепловое взаимодействие сооружений с вмещающими породами или грунтами оснований и пр.

Перечисленным выше видам полевых геокриологических исследований и посвящено содержание настоящего методического руководства. Вполне понятно, что наиболее полные данные о геокриологических условиях строительной площадки, района и т. д. могут быть получены при выполнении всего комплекса исследований.

До настоящего времени работ по методике геокриологических исследований издано небольшое количество. Выпуском данного методического руководства восполняется крупный пробел в литературе по этому вопросу.

Перед составителями была поставлена задача охватить возможно более широкий круг вопросов, интересующих работников различных специальностей. По мнению составителей, настоящее руководство может служить основой для разработки инструкций ведомственного назначения.

Институт мерзлотоведения им. В. А. Обручева Академии наук СССР поставил перед собою цель; издать руководство по производству полевых геокриологических исследований, интересующих основную массу организаций и специалистов, работающих в области многолетнемерзлых горных пород. Методика исследований в стационарных и специальных лаборатория^, а также методика экспериментальных исследований над инженерными сооружениями в них не рассматривается.

Методическое руководство составлено группой сотрудников указанного института при участии отдельных специалистов, работающих в других организациях.

Руководство представляет собой методическое пособие, обобщающее сложившиеся к настоящему времени приемы и методы наиболее распространенных полевых геокриологических исследований. Вследствие недостаточной разработанности отдельных вопросов пока еще не представляется возможным составить инструктивные указания по некоторым исследованиям. Руководство рассчитано на широкий круг исследователей, работающих в различных отраслях народного хозяйства, связанных в своей деятельности с промерзающими, мерзлыми и протаивающими горными породами и знакомых с основной литературой по геокриологии, в частности со сборниками «Основы геокриологии (мерзлотоведения)», ч. I и II.

ВВЕДЕНИЕ

Под полевыми геокриологическими (мерзлотными) исследованиями понимается комплекс работ, которые производят с целью всестороннего изучения природных криогенных процессов, сезонномерзлых почв (грунтов) и толщ многолетнемерзлых горных пород, а также сопутствующих им образований.

Полевые геокриологические исследования слагаются из трех взаимосвязанных основных элементов: геокриологической съемки, тематических исследований и стационарных наблюдений.

Исследования, проводимые с общепознавательными целями, называются геокриологическими, а исследования, имеющие сугубо практическое назначение, — инженерно-геокриологическими.

§ 1. ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Назначение геокриологических исследований состоит в выяснении местных, региональных и зональных закономерностей развития мерзлых толщ, их распространения, особенностей состава и строения, свойств, динамики, а также в изучении сопутствующих им явлений и образований. Эти исследования проводят путем экспедиционных работ, стационарных наблюдений, лабораторных экспериментов и анализов. Будучи комплексными по содержанию, они составляют основу для разработки вопросов теории региональной и исторической криологии.

Такие исследования необходимы для решения многочисленных вопросов, связанных с развитием народного хозяйства. В частности, они являются исходными для последующих более детальных инженерно-геокриологических исследований строительных площадок, трасс дорог и пр.

С началом освоения необжитых территорий первоначальные, иногда скудные общегеокриологические сведения дополняются данными, полученными при инженерно-геокриологических изысканиях. Знание закономерностей развития мерзлых толщ в свою очередь позволяет сделать более надежными выводы практического характера.

Геокриологические исследования проводятся либо самостоятельно для познания природных районов, либо попутно при выполнении других исследований (геологической и гидрогеологической съемки, геодезической съемки и др.).

Рассмотрим некоторые вопросы, относящиеся к выяснению назначения геокриологических исследований.

Неоднородность зональных, региональных и местных условий развития мерзлых толщ определяет разнообразие их генетических типов и разновидностей, особенности их состава, свойств и строения, различие в характере их распространения и динамики. Сложность природных условий требует комплексности геокриологических исследований.

5

Остановимся в общих чертах на сущности зональных, региональных и местных закономерностей развития мерзлых толщ, которые являются основой для прогнозирования динамики криогенных явлений.

Зональные закономерности, т. е. закономерности, свойственные определенным широтным зонам и высотным поясам Земли, отражают причинные зависимости формирования толщ сезонно- и многолетнемерзлых горных пород от космических и планетарных факторов и условий. Эти закономерности являются наиболее общими; они раскрывают причинную обусловленность криогенных явлений и образований в планетарном масштабе (конфигурацию Северной и Южной околополярных областей приогенных явлений и развития в их пределах криогенных образований).

Региональные закономерности отражают зависимости развития и распространения сезонно- и многолетнемерзлых горных пород, а также сопутствующих им образований от природных условий, свойственных крупным естественно-историческим областям Земли (равнинам, плоскогорьям и горным странам). В их основе лежат зональные закономерности.

Региональные геокриологические особенности в первую очередь обусловливаются рельефом данного региона, его геологическим строением и местоположением внутри области криогенных явлений. Эти закономерности познаются изучением процессов промерзания и протаивания, условий и особенностей развития слоев и толщ сезонно- и многолетнемерзлых горных пород в различных частях любого региона, а также путем сравнения с закономерностями, свойственными другим регионам.

Основным средством исследований региональных закономерностей является геокриологическая съемка.

Зависимость развития мерзлых толщи сопутствующих им образований от особенностей теплообмена на больших высотах проявляется в существовании вертикальной геокриологической поясности (зональности).

Местные закономерности в пределах конкретного региона отражают зависимость развития и аспространения сезонно- и многолетнемерзлых горных пород, а также сопутствующих им явлений и образований от влияния местных природных факторов и условий. Местные закономерности познаются на основе геокриологических исследований конкретных природных участков.

В результате влияния местных природных условий часто возникают аномальные геокриологические особенности. Местные условия иногда затушевывают проявление региональных и зональных закономерностей развития мерзлых толщ.

Этапы геокриологических исследований

Общепознавательные геокриологические исследования слагаются из трех этапов; подготовительного, полевого и камерального.

Подготовительный этап включает:

а)    ознакомление с заданием;

б)    подбор и изучение литературных и фондовых материалов, содержащих геокриологическую, геологическую, гидрогеологическую и физико-географическую характеристики района; на их основе выявляют изученность и особенности района исследований, составляют сводку имеющихся данных;

в)    составление плана и программы полевых работ, в которых освещают степень изученности территории, излагают главные задачи работ, намечают и обосновывают маршруты, схемы расположения горных выработок, составляют график полевых работ, определяют потребности в технических и материальных средствах;

г)    формирование экспедиции.

При составлении программы полевых исследований особое внимание уделяют выбору основных маршрутов. Это важно при больших площадях ис-

следований. Схему маршрутов намечают с таким расчетом, чтобы они проходили по типам местности, наиболее характерным для района исследований по своим геологическим, геоморфологическим и другим особенностям. Маршруты должны быть рассчитаны на пересечение наиболее типичных разновидностей толщ многолетнемерзлых пород.

В определении направлений основных маршрутов большое значение имеет географическое положение района в границах области многолетнемерзлых пород. Например, на юге в пределах участков, сходных по геологическим и геоморфологическим признакам, геокриологические условия иные, чем на севере; в равнинных районах сферы океанического влияния (север европейской части Союза, Западная Сибирь) эти условия будут значительно отличаться от условий, характерных для Центральной Якутии. Такие же существенные различия имеются и з горных районах (на севере и юге; в океанической и континентальной частях указанной области).

Составляя план и программу полевых исследований, следует учитывать и эти особенности.

Полевой период включает рекогносцировочные и основные геокриологические исследования. При маршрутной или площадной геокриологической съемке, составляющей основу исследований, производят также тематические и стационарные исследования, которые рассмотрены во второй и третьей частях настоящего руководства.

От правильной организации всех видов исследований зависит решение поставленных задач.

Специфическая особенность геокриологических исследований заключается в том, что во многих случаях их следует проводить в течение всего года, так как в теплый период нельзя получить всех данных, необходимых-для характеристики мерзлых пород, и тем более сведений о ходе криогенных процессов. Продолжительность теплого периода в зависимости от природных условий колеблется от 2—3 до 6 месяцев. За это время могут быть получены лишь основные сведения, которые необходимо дополнить наблюдениями в холодный период, либо в его начале, либо в конце.

В области многолетнемерзлых горных пород сезонное протаивание почвы заканчивается поздней осенью, когда начинается ее сезонное промерзание.

В северных и континентальных районах началу сезонного промерзания почвы сверху предшествует встречное промерзание снизу от многолетнемерзлой толщи, кратковременное или продолжительное в зависимости от времени наступления теплового равновесия в почве, т. е. от смены направления теплового потока. Именно это время и оказывается наиболее благоприятным для определения глубины сезонного протаивания почв в текущем году. Максимальная глубина сезонного протаивания за многолетний период может быть точно или приблизительно определена в любое время года по различию криогенных текстур горных пород.

Данные о динамике сезонного промерзания почвы могут быть получены в период от его начала и до февраля-апреля, а о динамике сезонного протаивания — с начала теплого и до начала последующего холодного периода.

Динамика температурного поля зоны годовых колебаний температуры прослеживается на протяжении всего года.

Состав и строение многолетнемерзлых толщ изучают в течение всего года. Все же наиболее удобным временем для этого является ранняя весна и первая половина холодного сезона, когда не происходит таяние породы, а грунтовые воды не мешают производству работ.

Процесс формирования сезонных и многолетних бугров пучения, наледей, пятен-медальонов, каменных колец (венцов) и морозное растрескивание можно изучать или в первой половине, или на протяжении всего холодного сезона года в зависимости от типа образований и местных условий.

Жильные льды формируются ранней весной, когда в морозные трещины проникает вода, получающаяся при таянии снега. Поэтому изучение их развития и следует производить в этот период времени.

Полноценные наблюдения за развитием криогенных явлений и картирование некоторых видов криогенных образований возможны в холодный период года и с начала теплого сезона вплоть до его середины.

Наиболее благоприятное время для изучения строения сезонных бугров пучения — конец зимы и ранняя весна; многолетние бугры пучения можно изучать в течение всего года.

Строение пятен-медальонов, мелкобугристых и других образований, а также солифлюкционных образований изучают в теплый сезон.

Развивающиеся термокарстовые процессы обычно исследуют в теплый сезон; глубокие чаши протаивания под озерами удобнее изучать в холодный сезон, когда возможно бурение со льда.

Изложенное выше позволяет судить о целесообразности организации отдельных видов полевых исследований. В ряде случаев необходимо выделять специализированные отряды и группы для производства некоторых видов исследований до начала основных полевых работ или после их окончания. Такая форма организации работ лучше соответствует основным задачам геокриологических исследований, что и необходимо учитывать при планировании.

К началу полевого периода должны быть определены основные виды исследований и примерные объемы работ по каждому из- них.

При составлении плана исследований следует учитывать: а) назначение и детальность исследований; б) размеры площади, подлежащей исследованию, степень ее изученности; в) природные особенности исследуемой территории; г) степень ее хозяйственного освоения; д) доступность ее отдельных частей и пр.

Выше было отмечено, что в подготовительный период на основе литературных данных исследователь должен составить четкое представление о природных условиях района предстоящих работ, чтобы обеспечить необходимую глубину исследований при минимальных затратах времени, средств и усилий. В этом отношении большую роль играет предварительное рекогносцировочное обследование изучаемой территории, особенно если исходные сведения о ней ограничены.

Наибольшее значение рекогносцировка местности приобретает в процессе среднемасштабной геокриологической съемки, когда исследуемые площади велики, а их природные условия сложны.

В процессе рекогносцировки проверяют и уточняют имеющиеся сведения или составляют новую схему предстоящих исследований, намечают основные маршруты, устанавливают последовательность отработки площадей, выделяют типичные участки для исследований, размещают горные выработки и т. д.

Рекогносцировку местности проводит начальник экспедиции (отряда) совместно с ответственными исполнителями отдельных разделов исследований. В плане полевых работ для рекогносцировочного обследования предусматривается специальное время, транспортные средства и снаряжение. Рекогносцировку следует начинать до приезда основного состава экспедиции.

Рекогносцировку делают по заранее намеченным маршрутам, потребность в которых выявилась в результате знакомства с литературой, картографическими и аэрофотосъемочными материалами. В труднодоступных районах и при больших территориях, изучаемых несколькими отрядами одновременно, для рекогносцировки следует использовать средства авиации, вездеходы и пр. Продолжительность такого обследования определяется сложностью природных условий, степенью изученности, размером территории и средствами передвижения.

При мелкомасштабной съемке или при исследованиях, приравниваемых к ней, предварительная рекогносцировка всей местности обычно не проводится, хотя она и не менее желательна, чем при среднемасштабной съемке. Рекогносцировка отдельных участков маршрута должна предшествовать основным исследованиям.

В результате рекогносцировки уточняют вопросы организации основных этапов исследований, выявляют основные ландшафтные особенности территорий в целом и на отдельных участках, закономерности в распределении криогенных образований, выраженных в рельефе, характерные черты строения мерзлых толщ (по обнажениям — в северных районах) и динамики мерзлых толщ (по обнажениям, рельефу — в северных и южных районах и пр.).

Затрата времени и средств на предварительную рекогносцировку местности оправдывается экономией времени и средств на основные геокриологические исследования.

В процессе полевых работ необходимо вести обработку первичной документации на протяжении всего полевого периода. К концу полевого периода составляют предварительный отчет и полевой вариант геокриологической карты.

Практика показывает, что от полноты полевых камеральных работ зависит качество исследований, поскольку в полевых условиях недоработка отдельных вопросов может быть устранена. Анализ получаемых данных исключает накопление ошибок в наблюдениях, побуждает к углублению исследований, т. е. является основным методом контроля за ходом выполнения задания.

В камеральный период окончательно обрабатывают материал, полученный при полевых и лабораторных исследованиях. Продолжительность камерального периода определяется объемом полученных материалов, количеством и квалификацией исполнителей, полнотой и качеством первичной (полевой) камеральной обработки, а также сроком представления отчета. В соответствии с этим составляют график камеральной обработки материалов, ее очередности и дают задания отдельным исполнителям. До начала камерального периода, на протяжении полевых работ, особое внимание уделяют вопросу подготовки материалов для анализов и лабораторных испытаний. Выполнение их обычно связано с большой затратой времени и трудностями организационного характера, особенно когда анализы, испытания или опытные исследования не являются массовыми и их производят в специальных лабораториях или отдельные специалисты.

Существом камеральной работы является анализ, сопоставление, увязка и суммирование данных и, наконец, систематическое их изложение в форме научного отчета.

§ 2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Инженерно-геокриологические исследования аналогичны инженерногеологическим. Их производят на строительных площадках, по трассам проектируемых железных и шоссейных дорог, каналов, продуктопроводов, электропередач или в случае решения частных инженерных задач, при проектировании на участках, в которых проявляются процессы пучения, термокарста, солифлюкции и пр.

Инженерно-геокриологические исследования по своему назначению являются специальными, а по содержанию — комплексными. Степень их комплексности изменяется в зависимости от исследуемого объекта, сложности природных условий и существа поставленных задач.

При инженерно-геокриологических исследованиях применяют как общепринятые приемы и методы инженерной геологии, так и разработанные гео-

&

1

Связанные с процессом протаивания мерзлых пород.