Описание:Содержание дисциплины.
Введение.
Предмет изучения, основные задачи, структура и содержание курса. История петрографических и физико-химических исследований мерзлых пород. Связь курса с другими дисциплинами.
Компонентный и фазовый состав мерзлых пород.
Особенности органоминерального скелета мерзлых пород. Ледяная компонента мерзлых пород. Незамерзшая вода в мерзлых породах. Закономерности изменения содержания незамерзшей воды. Газовая и газогидратная компонента мерзлых пород.
Взаимодействие фаз и компонент в мерзлых породах.
Фазовые переходы вода - лед в поровом пространстве горных пород. Сублимация и десублимация влаги в мерзлых породах. Антигенное минералообразование в промерзающих породах. Газогидратообразование в горных породах. Метаморфизм льда.
Тепломассоперенос и структурообразование в мерзлых породах.
Миграция влаги, льдовыделение и структурно-текстурные преобразования в мерзлых породах под действием градиента температур и изменения температурного поля. Перенос влаги и структурно-текстурные преобразования в мерзлых породах под действием градиента парциального давления водяных паров. Миграция влаги, льдовыделение и структурно-текстурные преобразования в мерзлых породах под действием давления. Процессы в мерзлых породах, взаимодействующих с растворами солей. Особенности переноса ионов химических элементов в мерзлых породах.
Тепломассоперенос и структурообразование в промерзающих и оттаивающих породах.
Основные механизмы миграции влаги и льдообразования в промерзающих горных породах. Деформации и напряжения в промерзающих (протаивающих) породах. Природа и механизм морозного пучения грунтов. Процессы переноса влаги, солей, органических примесей и льдовыделения в промерзающих породах различного состава и строения при различных термодинамических условиях. Особенности миграции влаги, льдовыделения, структурно-текстурных преобразований в оттаивающих породах. Процессы в промерзающих минеральных и органических осадках. Структурообразовательные процессы в циклически промерзающих (протаивающих) породах.
Криогенное макро- и микростроение мерзлых пород.
Закономерности формирования макро- и микростроения мерзлых пород. Классификации криогенных текстур по морфологическим признакам и по условиям образования. Особенности микростроения мерзлых пород различного состава и генезиса. Структурно-текстурные особенности сезонно- и многолетнемерзлых пород. Структурно-текстурные особенности внутригрунтового льда.
Свойства мерзлых пород.
Физические свойства и водопрочностные характеристики мерзлых пород. Пучинистость, морозостойкость пород. Теплофизические свойства мерзлых пород (коэффициенты теплопроводности, теплоемкости, температуропроводности). Закономерности изменения теплофизических свойств горных пород при промерзании. Коэффициенты температурного деформирования мерзлых и промерзающих пород. Формирование массообменных свойств мерзлых пород. Изменчивость влагопроводных свойств талых и мерзлых пород (коэффициенты массопереноса). Электрические и акустические свойства мерзлых пород и их связь с составом и строением.
Содержание практикума.
1. Физическое моделирование тепло-массообменных, структурообразовательных процессов в промерзающих и мерзлых породах.
1.1. Лабораторные установки и методики ведения экспериментов.
1.2. Методики обработки результатов экспериментов (расчеты параметров температурного и влажностного полей, расчеты параметров массопереноса, расчеты параметров пучения, определение характеристик процессов криогенного структуро- и текстурообразования и др.).
2. Изучение фазового состава влаги в мерзлых породах различными методами (контактный, калориметрический, расчетный).
3. Изучение микростроения мерзлых пород и структуры льда.
4. Изучение температурных деформаций мерзлых пород.
Литература.
а) основная литература:
Ершов Э. Д. Физико-химия и механика мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1986, 332 с.
Ершов Э. Д., Данилов И. Д., Чеверев В. Г. Петрография мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1987, 310 с.
Жесткова Т. Н., Заболотская М. И., Рогов В. В. Криогенное строение мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1980, 137 с.
Рогов В.В. Основы криогенеза. Новосибирск: Изд-во «Гео», 2009, 203 с.
Методы геокриологических исследований (под ред. Э.Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 2004, 512 с.
Лабораторные методы исследования мерзлых пород (под ред. Э.Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 1985, 350 с.
б) дополнительная литература:
Микростроение мерзлых пород (под ред. Э. Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 1988, 180 с.
Основы геокриологии. Ч.1. Физико-химические основы геокриологии (под ред. Э.Д. Ершова). М.: МГУ, 1995, 368 с.
Основы геокриологии. Ч.2.: Литогенетическая геокриология (под ред. Э.Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 1996, 399 с.
Фазовый состав влаги в мерзлых породах (под ред. Э.Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 1979, 192 с.
Теплофизические свойства горных пород (под ред. Э.Д. Ершова). М.: Изд-во МГУ, 1984, 204 с.
Чеверев В.Г. Природа криогенных свойств грунтов. М.: Изд-во МГУ, 2004, 234 с.