автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.11, диссертация на тему:Научно-методические основы оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов горных пород

На правах рукописи

ШЕСТЕРНЕВ Дмитрий Михайлович

г Г 6 ОД

~5 т ¿соз

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ НА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД

05.15.11- "Физические процессы горного производства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ЧИТА 2000

Работа выполнена в Институте мерзлотоведения СО РАН и Горном институте Читинского государственного технического университета

Научный консультант: - чл. - корр. НАН республики Кыргызстан, доктор

технических наук, профессор Секисов Г.В.

Официальные оппоненты: -

доктор технических наук, профессор Батугин С.А. (Институт горного дела Севера СО РАН) доктор технических наук, И.О. Железняк (Главный специалист ОАО "ЗабайкалцветметНИИпроект' доктор технических наук, профессор A.B. Рашкин (Читинский государственный технический университет)

Ведущая организация: - Читинский институт природных ресурсов СО РАН

Защита состоится 5 мая 2000 г в 10-00 на заседании диссертационного сове: Д 064. 80. 01 по защите диссертаций на соискание ученой степени докто{ технических наук при Читинском Государственном техническом университет г. Чита, ул. Горького, 28.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим напра лять по адресу: 672039, г. Чита, ул. Александро-Заводская, 30, Читинский Г сударственный технический университет или по факсу (3022) 26-14-59

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Читинского Государстве ного технического университета

Автореферат диссертации разослан 23 марта 2000 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, докт. геол. - мин. наук, профессор

¡,¡244,0 м^О

B.C. Салихов.

Общая характеристика работы Актуальность проблемы. Больше половины территории России занято ри-олитозоной - частью литосферы ограниченной нулевой изотермой и содержащей лед. Более 70% территории ее развития занято скальными и крупнооб-омочными массивами горных пород. Перспективы развития горной промышленности в Восточной Сибири и За-айкалье связаны с наращиванием темпов освоения Апсатского, Харанорского, атауровского, Тигнинского и дугах месторождений угля, с разработкой Удо-анского месторождения меди, Чинейского титано-ванадиево-магнетитового деторождения, строительством Ленского золоторудного комплекса, Сосново-)зерского полиметаллического и Тасеевского золоторудного и других место-ождений. В их пределах площадь распространения криолитозоны изменяется т островного до сплошного типа. Ее мощность часто превышает глубину за-егания проектируемых к разработке полезных ископаемых. Разработка полезных ископаемых в скальных и крупнообломочных массивах эрных пород криолитозоны осложняется развивающимися физико-геологи-ескими и инженерно-геологическими процессами. Их исследования и прогно-ирование осуществляется без учета воздействия криогенного выветривания а изменения структуры и физико-технических свойств массивов горных пород, [спользуемые при этом традиционные методы часто не обеспечивают эффек-ивных решений геотехнических задач даже при весьма строгой их постановке. | результате в горных выработках образуются вывалы и обрушения кровли, сыпи и обвалы. При проведении вскрышных работ наблюдается завышение и шижение их объемов, выход большого количества негабаритов и повторное мерзание разрыхленного массива, осложняется работа рудоспусков. Экономи-еские потери при этом достигают десятков и сотен млн. рублей. Таким образом, криогенное выветривание массивов горных пород криолито-зны представляет значительную опасность для эксплуатации горнотехниче-ких и гражданских объектов горной промышленности.

В горно-геологических науках изучению теоретических и практических особ воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства эрных пород не уделяется достаточного внимания. Как правило, исследования этой области не выходят за пределы требований нормативной литературы. В з же время криогенное выветривание массивов горных пород, является гло-альным процессом, интенсивно развивающимся в пространстве и во времени.

Перечисленное выше обосновывает необходимость решения крупной на-чной проблемы, содержание которой заключается в создании научно-етодических основ оценки воздействия криогенного выветривания на фи-жо-технические свойства массивов горных пород криолитозоны и имеет ажное народно-хозяйственное значение. Диссертация выполнена в соответствии с государственными программами: 1. Министерства геологии РСФСР (1980 - 1985г.г.) - Мониторинг криоген-ых процессов и явлений в криолитозоне;

2. ГКНТ СССР (1988-1991 г.г.) - Разработка методических рекомендаций учету мерзлотно-геоморфологических условий при возведении и эксплуатах техногенных объектов на вялой мерзлоте (Тема 170 от 06.06.88r) и № 646 16.06.88 г. СО АН СССР

3. "Сибирь", СО РАН подпрограмма 1.06. Рудное Золото Сибири (1991-19 - а) Исследование геокриологических условий для проектирования и строите ства Ленского золоторудного комплекса (ЛЗРК).

4. Фундаментальных исследований СО РАН (1996-2000): Тема 5.2.6. П; странственно-временные закономерности распространения, развития мерзл горных пород, льдов, криогенных процессов и явлений, раздел 2.2.3.в.2 - И чение воздействия циклического промерзания и оттаивания на дезинтеграц скальных и пучение крупнообломочных пород.

5. Хоздоговорных работ с предприятиями Мингео и Госстроя РСФСР (П "Читагеология", БодайбоТИСИЗ, ЗабайкалТИСИЗ) и работ по договорам о ] учно-техническом содружестве с Малым предприятием "ГЕОКРИОЛОГ", Ч ПИ и Читинским институтом природных ресурсов СО РАН.

Объект исследований - скальные и крупнообломочные массивы горных 1 род криолитозоны Забайкальского горнопромышленного региона.

Предмет исследований - криогенное выветривание и его воздействие физико-технические свойства горных пород и их массивов в криолитозоне.

Основная идея работы заключается в том, что эффективность освоения 1 сторождений полезных ископаемых и повышение качества проектировав горнотехнических сооружений возможно на основе использования физи] технических свойств горных пород с учетом количественной оценки воздей вия криогенного выветривания на их изменения.

Цель диссертационной работы - развитие теории криогенного выветри] ния и разработка научно-методических основ количественной оценки его В1 действия на структуру и физико-технические свойства массивов скальных крупнообломочных горных пород.

Для решения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Изучить природу и механизмы криогенного выветривания горных пор криолитозоны и выявить основные закономерности изменений скорости их р; рушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и услов криогенного выветривания.

2. Разработать методику комплексных исследований воздействия криогеш го выветривания на физико-технические свойства скальных и крупнообломс ных пород криолитозоны.

3. Установить закономерности воздействия криогенного выветривания изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скат ных и крупнообломочных пород криолитозоны и разработать математическ модели оценки их параметров.

4. Создать методические основы количественной оценки воздействия кри генного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных крупнообломочных пород.

5. Обосновать главные направления практического использования результатов исследований криогенного выветривания массивов горных пород.

Методы исследований. Реализация поставленной цели и основных задач работы осуществлялась на основе комплекса современных методов, включающих: анализ отечественных и зарубежных источников информации; использование системного подхода, натурных и лабораторных экспериментальных исследований на базе разработанных приборов и крупногабаритных стендов; разработку концептуальных, криолитологических, статистических и детерминированных моделей исследований; применение вычислительных средств.

В качестве основных научных положений, на защиту выносятся:

1. Методика комплексных теоретических и экспериментальных исследований воздействия криогенного выветривания на строение и физико-технические свойства скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

2. Механизмы криогенного выветривания горных пород криолитозоны и основные закономерности изменений скорости их разрушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и условий криогенного выветривания.

3. Закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теп-лофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и математические модели для их оценки.

4. Методические основы прогнозирования воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород.

Достоверность научных положений и выводов подтверждена удовлетворительной сходимостью значений параметров физико-технических свойств массивов горных пород, получаемых по предложенным методикам в сравнении, со стандартными определениями в пределах 25% погрешности.

Научная новизна работы заключается в развитии теории криогенного выветривания горных пород и разработке прогнозирования воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны в зависимости от термодинамических условий их существования.

В диссертационной работе впервые:

1. Разработана методика комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на разрушение и изменение физико-технических свойств массивов горных пород криолитозоны.

2. Выполнена количественная оценка воздействия основных механизмов криогенного выветривания на разрушение горных пород.

3. Выявлены закономерности изменения коэффициентов теплопроводности массивов скальных и крупнообломочных пород в зависимости от криогенного строения и разработаны математические модели для их оценки.

4. Получены зависимости изменений физико-механических свойств скальных и крупнообломочных пород в аэральных, аквальных и нивальных условиях криогенного выветривания.

5. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено доминирующе влияние криогенных текстур на деформации массивов оттаивающих скальны и крупнообломочных пород криолитозоны.

6. Теоретически обоснован параметр оценки морозостойкости горных поро - удельное изменение прочности горных пород за один цикл замерзания и оп таивания, найдена его связь с изменением крепости пород (по М.М. Протоды конову) и предложена классификация горных пород по морозостойкости.

7. Разработаны научные основы прогнозирования изменений физике технических свойств массивов горных пород в зависимости от воздействия н них различных условий криогенного выветривания.

8. Предложены основные способы и методы управления криогенным вывел риванием горных пород для увеличения эффективности решения задач горног производства.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, чт полученные результаты исследований позволяют комплексно решать проблем] эффективной разработки месторождений полезных ископаемых и увеличиват качество проектирования горнотехнических и промышленно-гражданских ин женерных объектов в криолитозоне. Их реализация позволила:

- на стадии ТЭО более качественно разработать проектные решения раз мещения объектов Удоканского и Чинейского ГОКов, на стадии Рабочего прс екта - осуществить выбор оснований и фундаментов объектов Ленского золоте рудного комплекса;

- предложить физико-техническое обоснование способа вскрышных работ н разрезе "Восточный" Татауровского буроугольного месторождения Читинско области;

- выполнить количественную оценку деформаций осадок оттаивающих и пу чения промерзающих крупнообломочных пород, для обеспечения устойчивост проектируемых инженерных сооружений Удоканского ГОКа;

- обосновать способы управления криогенным выветриванием горных поро, для повышения эффективности разработки месторождений полезных ископае мых криолитозоны.

- снизить на 10-15% затраты на организацию и проведение режимных ис следований воздействия криогенного выветривания на физико-технически свойства массивов горных пород

- результаты исследований теплофизических свойств горных пород исполь зованы Э.Д. Ершовым и др. при написании учебника "Петрография мерзлы: пород". -М.: изд-во МГУ, 1987 г. и справочного пособия "Инженерная reo криология", под ред. Проф. Э.Д. Ершова. - М.: Недра, 1991 г.

Общий гарантированный экономический эффект от внедрения научно технических разработок в ценах 1999 г. составил 14102,2 тыс. руб.

Личный вклад автора состоит:

- в создании экспериментальной базы, научном руководстве и непосредст венном участии в проведении натурных и лабораторных исследований крио генного выветривания горных пород;

- в разработке методики комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов горных пород;

Обработка результатов исследований, анализ и интерпретация выполнены автором лично.

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы докладывались:

- на Международных конференциях и симпозиумах: Россия, Чита, 1998 г.; Швеция, Лулео, 1997 г.; КНР, г. Харбин, 1996; КНР. Пекин, 1993 г.; Россия, г. Чита, 1993 г;

- на расширенных заседаниях Совета по криологии Земли АН СССР в 19841991 годах;

- на Всесоюзных совещаниях и конференциях: Москва, 1981; 1982; Чита, 1984; Благовещенск, 1986; Одесса, 1987; Магадан, 1989; Ленинград 1990; Улан-Удэ, 1990;

- на Республиканских и региональных совещаниях и конференциях: Иркутск, 1985; Владивосток, 1988; Чита, 1993.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 работ, две монографии.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из Введения, 7-и глав, Заключения, списка литературы из 196 наименований и содержит 300 страниц машинописного текста, 4P рисунков, и приложений, подтверждающих внедрение результатов исследований.

Автор выражает свою благодарность коллегам, участвовавшим вместе с ним в решении поставленных задач, выполнявшим режимные наблюдения в трудных условиях Якутии, Севера Иркутской и Читинской областей.

С особой благодарностью автор отмечает участие д.г.-м.н., профессора В.А. Кудрявцева и д.г.-м.н., профессора Э.Д. Ершова в выборе направления исследований в начале своей научной деятельности.

Особую признательность автор выражает академику АН СССР, д.г.м.н. П.И. Мельникову, академику МИА и АН PC (Я), д.т.н., P.M. Каменскому, научному консультанту, академику HAH республики Кыргызстан, д.т.н. Секисову Г.В., постоянное внимание и поддержка которых позволили завершить работу.

Основное содержание работы.

Изученность проблемы. Интенсивное освоение природных ресурсов Сибири в XX веке привело к необходимости организованного, глубокого и целенаправленного изучения криолитозоны для разработки рациональных методов строительства и освоения месторождений полезных ископаемых. В этот период начала формироваться школа российских, затем и советских геокриологов. У ее истоков стояли Н.С. Баранов, В.И. Вернадский. П.И. Колосков, С.П. Качурин, A.B. Львов, В.А. Обручев, М.И. Сумгин, Н.И. Толстихин, H.A. Цытович др. Во второй половине XX века применение геокриологических знаний для решения горнотехнических проблем нашло отражение в работах В.П. Бакакина, В.Т. Валобаева, Ю.А. Билибина, Н.В. Губкина, Ю.Д Дядышна, Э.Д. Ершова, В.Ф. Жукова, А.Ф. Зильберборд, С.С. Ковнера, М.М Крылова, В.А. Кудрявцева,

В.О. Орлова, В.П. Плотникова, И.И. Пузанова, А.Б. Птицына, A.B. Рашюн JI.T. Роман, В.В. Ржевского, А.Б. Фадеева, Г.Л. Фисенко, JI.H. Хрусталева, П.' Швецова, H.A. Шило, Ю.В. Шумилова, и др.

Практически в каждой из работ этих авторов, обращалось внимание на л обходимость исследований криогенных процессов, включая и криогенное в; ветривание, для создания рациональных методов разработки месторожден] полезных ископаемых и повышения устойчивой эксплуатации горнотехн ческих объектов в условиях вечной мерзлоты. Однако детальных исследован] в этом направлении не проводилось.

Анализируя известные работы, где рассмотрены вопросы воздействия кри генного выветривания на горные породы можно говорить о сложившихся тр научных направлениях: физико-механическом, геоморфологическом и криол тологическом.

Большой вклад в развитие геоморфологического направления исследован] криогенного выветривания горных пород внесли С.С. Воскресенский, А.'. Горбунов, М.И. Иверонова, В.К. Лапердин, Е.А. Пресняков, Ю.Г. Симоне В.Л. Суходровский, В.Г. Чигир, Г.М. Эшптейн, Н. Hagedorn, W.D. Bliimel, R.. Shakesby, I.A. Matteuy и. др. Полученные ими результаты имеют важное знач ния для решения задач горного производства. В них впервые обосновано пр мое и обратное влияние криогенного выветривания и рельефа Субарктик рассмотрено влияние начального состояния пород на скорость их разрушения бортах карьеров, выполнены отдельные эксперименты по изучению криогенн го выветривания горных пород в аквальных условиях.

Развитие криолитологического направления исследований нашло отражен] в работах Ю.А. Билибина, Ш.Ш. Гасанова, Г.Ф. Грависа, И.Д. Данилова, Э., Ершова, В.Н. Конищева, Ф.И. Лещикова, А.И. Попова, В.О. Таргульян, Ю. Тржцинского, А.Л. Уошборна, П.Ф. Швецова, H.A. Шило, Ю.В. Шумилова, Triccart, A. Potts, I.P. Lautridon, A. Pancza, I. Swantesson, M. Seppala, и др. Их и следования позволили выявить отдельные аспекты влияния криогенного bi ветривания на преобразования состава и строения горных пород различно] генезиса и петрографического состава в зависимости от термодинамических у ловий существования криолитозоны. В ее структуре вниз по разрезу выделено зоны. Первые три представлены крупнообломочными породами, которые пер ходят в четвертую зону предразрушения. Однако закономерности их развития зависимости от условий криогенного выветривания были не исследованы. В р ботах этого направления практически не содержится систематизация механи мов криогенного выветривания по разрезу криолитозоны с точки зрения терм динамики их развития. Отсутствует количественная оценка их влияния на ра рушение горных пород. Решение этих вопросов весьма актуально для сове шенствования разработки месторождений полезных ископаемых криолитозонь

Физико-механическое направление исследований криогенного выветриваш интенсивно развивается в последние десятилетия. Значительный вклад в ei развитие внесли В.Т. Балобаев, Л.И. Барон, O.K. Воронков, А.П. Дмитриев, C.I

ЕСагермазова, В.О.Орлов, B.B. Ржевский, T.B. Ушакова, и др. В их работах выявлены зависимости изменений прочностных и деформационных свойств скальных горных пород в зависимости от количества циклов замерзания и оттаивания сухих и влагонасыщенных образцов горных пород, предложены математические модели оценки их взаимосвязи. Однако эти исследования были проведены только для одного диапазона изменений температур циклов замерзания и оттаивания и затрагивали только аэральную область криогенного выветривания горных пород.

Теплопроводные свойства скальных и крупнообломочных пород были предметом исследований В.Т. Балобаева, Р.И. Гаврильева, Э.Д. Ершова, И.А. Комарова, Я.А. Кроника, С.И. Лосевой, В.Н. Тайбашева, В.Г. Чеверева и др. В их работах показано, что с увеличением глубины залегания скальных пород, коэффициенты их теплопроводности повышаются. Высказано предположение о неоднозначном воздействии криогенного выветривания на изменения коэффициентов теплопроводности скальных горных пород. Для крупнообломочных горных пород по результатам экспериментальных исследований выполнен анализ влияния некоторых факторов на теплофизические их свойства. При этом практически в каждой из работ указывается на необходимость исследований влияния криогенных текстур на эти свойства.

В работах М.В. Ведерникова, И.Н. Вотякова, М.В. Водолазкина, C.B. Вялова, В.П. Давиденко, В.П. Ушкалова и др., рассмотрены методические аспекты исследований деформаций оттаивающих массивов крупнообломочных пород. Здесь же предложены статистические и эмпирические математические модели прогноза осадок пород в зависимости от их льдистости, но без учета криогенного строения. В результате точность таких прогнозов невысока и достаточна пишь для приближенной инженерной оценки территорий.

Деформации криогенного пучения массивов крупнообломочных пород изучались В.О. Орловым, О.В. Соколовой и др. Из этих исследований следует, что крупнообломочные породы отличаются незначительной морозоопасностью. В го же время результаты натурных наблюдений показывают, что это далеко не так. Экспериментальные работы Г.М. Фельдмана доказали, что в галечниковых породах мощностью 15 см, могут образовываться ледяные прослои мощностью эолее 2 см.

Исследования воздействия криогенного на пучение крупнообломочных пород сдерживаются слабо разработанной технической базой.

Проблемы исследований влияния криогенного выветривания на процессы горного производства затрагивались в работах В.П. Бакакина, В.Г. Гольдтмана, Vn. Дмитриева, Г.Я. Новика, И.И. Пузанова, Г.М. Перльштейна, A.B. Рашки-на, Ю.В. Шумилова и др. Авторами показана роль криогенного выветривания в формировании россыпных месторождений, в разрушении горных пород при гроведении вскрышных работ, в создании щадящих технологий для добычи драгоценных камней. Однако полномасштабных исследований для решения поставленных задач не проводилось.

Таким образом, краткий анализ состояния проблемы исследований криога ного выветривания и его воздействия на физико-технические свойства массиве горных пород криолитозоны позволяет сформулировать следующие выводы:

1. Практически ни в одной из работ не было выполнено комплексных эксш риментальных и теоретических исследований воздействия криогенного выве" ривания на строение и физико-технические свойства массивов скальных крупнообломочных пород криолитозоны.

2. Теория криогенного выветривания горных пород криолитозоны находите в начальной стадии развития. Это требует целенаправленных теоретических экспериментальных исследований механизмов криогенного выветривания го! ных пород и количественной оценки их воздействия на разрушение горных пс род и массивов.

3. Наиболее исследовано влияние криогенного выветривания на прочностны и деформационные свойства горных пород. Однако оно выполнено в предела нормативных требований. Практика эксплуатации объектов горной промьш ленносги показала на повсеместное существование и других условий, не учить ваемых в этих требованиях, но более активно стимулирующих влияние крис генное выветривание на эти свойства массивов горных пород.

4. Количественная оценка воздействия криогенного выветривания на физ! ко-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород крис литозоны сводится, как правило, к определению степени или коэффициента вь ветрелости, показателю выветрелости или коэффициента разупрочнения. Прс блема разработки методики количественной оценки изменений физике технических свойств горных пород в различных условиях криогенного выветр! вания только обозначена, но не решена.

Это и определило цель и основные задачи предлагаемой к защите диссерт; ционной работы.

Первое защищаемое положение. Криолитозона, как и любая другая систем; существует в пространстве и во времени. Ее структурно-функциональное едш ство (совокупность связей и отношений между элементами), нарушается пр криогенном выветривании горных пород. В связи с этим методика комплек< ных исследований изменений физико-технических свойств при криогенном вь ветривании разработана на базе основных принципов системного подхода криолитологического анализа:

- криогенное выветривание горных пород - результат динамики изменени теплового состояния криолитозоны;

- криогенное выветривание протекает во всем объеме криолитозоны;

- криогенное выветривание - процесс физического разрушения массивов щ ных пород.

Для решения задач горного производства используются согласно работа В.В. Ржевского, Г.Я. Новик и др., базовые физико-технические свойства го[ ных пород. По целевому назначению их можно разделить на 5 групп:

1. Горно-геокриологические свойства: структура и вещественный состав массивов горных пород криолитозоны, криогенные текстуры (пространственное распределение структурообразующего минерала - льда).

2. Простейшие физико-механические свойства: плотность пород (кг/м3) - минеральная - рМ) естественная - рс, скелета - рск; влажность пород (д.ед.): суммарная - ^^о! (для мерзлых пород), естественная - (для талых или не мерзлых), количество незамерзшей воды

3. Физико-механические свойства: деформационные (МПа) - модуль деформации (модуль Юнга) - Е, коэффициент Пуассона - ц, модуль сдвига - в, модуль упругой - Еу, статической - Ес, динамической - Ед и общей - Еобщ деформаций, пучение промерзающих пород - Ьр, мм, коэффициент оттаивания - Ао, коэффициент сжимаемости оттаивающих пород - ас*, 1/МПа; упругие свойства (км/с) - скорость продольных -ур, поперечных - и поверхностных -Уи, волн; прочностные свойства (МПа) - предел прочности на одноосное сжатие - асж, (на разрыв - стр), предел прочности на сдвиг - тсдв.

4. Теплофизические свойства: коэффициент теплопроводности -X, Вт/м-К, коэффициент температуропроводности - а, м2/с; удельная - СуД, Дж/кг-К, объемная - Соб, Дж/м3- К и удельная эффективная СЭф., Дж/кг-К теплоемкости.

5. Технологические и специфические свойства: коэффициенты крепости (по М.М. Протодъяконову) - Гп, морозостойкости - Кмст, выветрелости - Кв, разупрочнения - Кр и другие.

Для экспериментальных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства горных пород были выбраны наиболее информативные: гранулометрический (дисперсный) состав, криогенные текстуры; плотность скелета и влажность горных пород; скорость распространения продольных и поперечных ультразвуковых волн, прочность пород на одноосное сжатие; деформации пучения и осадок; коэффициент теплопроводности; морозостойкость горных пород.

В ходе исследований использовались функциональные связи между отдельными физико-техническими свойствами горных пород, что существенно сократило объем экспериментальных работ.

Структура разработанной методики комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств пород и их массивов предусматривала проведение экспериментальных работ в натурных и лабораторных условиях (рис.1).

Натурные исследования криогенного выветривания массивов горных пород были выполнены на Читинском, Удоканском и Кропоткинском стационарах. Районы исследований отличались друг от друга горно-геологическими и геокриологическими условиями. Площадки для режимных исследований располагались на северных и южных склонах гор и водоразделах. На этих площадках по глубине распространения энергоциклов в криолитозоне были выделены зоны эк-зокриогипергенеза (слой пород с суточными и годовыми энергоциклами) и эпи-криогипергенеза (слой пород с короткопериодными энергоциклами).

Рис. 1. Структура методики комплексных экспериментальных исследований криогенного выветривания горных пород криолитозоны

Мощность первой зоны не превышала 30 м, у второй достигала 50 и боле; метров. В пределах этих зон в горных выработках размещали эксперименталь ные установки с образцами пород, в которых моделировались аэральные и ак вальные условия криогенного выветривания. Продукты криогенного выветри вания накапливались в специальной емкости. Длительность эксперимента дос тигала 3-10 лет. Периодичность наблюдений составляла один раз в год. Экспе риментально определяемыми параметрами были: потеря массы пород и грану лометрический состав продуктов криогенного выветривания.

В криолитозоне максимальное количество циклов замерзания и отгаиванш не превышает 170 (Суходровский, 1979). С учетом этого в лабораторных условиях моделировалось 200 циклов замерзания и оттаивания пород (ЦЗО). Промораживание образцов осуществлялось в воздушной среде (аэральные условия

- АР), под водой (аквальные условия - АК) и после воздействии теплового удара с последующим промерзанием под водой (нивальные условия - НВ). Амплитуды колебаний температур ЦЗО задавались симметричными (± 25,°С) и асимметричными (+5, -30; -5, +30).

Лабораторная серия образцов пород одного и того же генезиса и петрографического состава состояла их 20-25 шт. Для каждого из условий криогенного выветривания создавали лабораторные пробы по 5-6 образцов. Формирование лабораторных серий и проб производился таким образом, чтобы коэффициенты вариации их физико-механических свойств на начало исследований не выходили за пределы 10%. Наблюдения за изменениями свойств проводились через 25, 50, 100 и 200 ЦЗО. Определяемыми параметрами физико-механических свойств образцов были: плотность р, влажность W, скорость распространения продольных ультразвуковых волн vp, потеря массы ДШс, прочность на одноосное сжатие асж. Работы выполнялись с использованием крупногабаритного лабораторного стенда, позволяющего производить параллельные определения сгсж и vp. Одновременно с этими работами проводились исследования по воздействию криогенного выветривания на крупнообломочные фракции. Определялась потеря массы фракций Дтф и дисперсный состав выветрелого материала. Обработка экспериментальных данных производилась с использованием статистических методов.

Для анализа воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств горных пород использовалась математическая зависимость, позволяющая вычислить величину удельного изменения любого иссле-цуемого параметра этих свойств:

к)<ФТС) = [(А„(фтс) - А^ФТС/ А^ФТЦДС], (1)

•де к^отс)- удельная устойчивость определяемого параметра, А+^фтс), А^фтс) -гачальное и конечное его значение, Ni - количество ЦЗО (NK > 1), (A^dtq -w(®tc) 0, ак(фтс) * 0.

Во многих опубликованных работах, при изучении криогенного выветрива-1ия задавалось различное количество ЦЗО. В связи с этим введенный показа-ель ку(фтс) позволяет производить количественный анализ результатов иссле-ований, поскольку он отражает изменение параметра свойств пород в долях диниц за один ЦЗО (1/ЦЗО).

Изменение объемного содержания крупнообломочной составляющей VKC в бъеме крупнообломочной породы Vm функционально связано с количеством N иклов замерзания и оттаивания пород: VJ Vm= kv = f(N)- Поэтому построение етодик исследований теплофизических и деформационных свойств промер-иощих и оттаивающих песчпных, супесчаных и суглинистых крупнообломоч-ых пород были направлены на выявление зависимостей соответствующих юйств от значений к,.

Для проведения исследований крупнообломочных пород были разработай, натурные и лабораторные экспериментальные установки и крупногабаритны* стенды, методы подготовки моделей крупнообломочных пород. Образцы поро; ненарушенного сложения для изучения теплопроводных свойств отбирались и: различных зон криогенного выветривания.

В результате конструктивного усовершенствования используемого оборудования для изучения пучения массивов горных пород, его материалоемкосп была существенно снижена без потери точности исследований. Глубина заложения подвижных реперов для измерения деформаций пучения пород по глубине достигала 3 м, с интервалом - 0,5 м. Определения осадок оттаивающго пород производились послойно до глубины 10 м.

Полученные значения деформаций пучений промерзающих и осадок оттаивающих крупнообломочных пород идентифицировались с криогенными текстурами.

Таким образом, структура методики комплексных исследований, была построена в рамках концептуальной модели оценки воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств массивов горных пород Алгоритм ее реализации состоит из следующих этапов:

1. Разработки термокриолитологической модели массива горных пород.

2. Выявления закономерности воздействия криогенного выветривания не изменения физико-технических свойств и дисперсного состава горных пород I зависимости от количества ЦЗО.

3. Разработки математических моделей оценки физико-технических свойсте массивов горных пород, в структуру которых для крупнообломочных порол должен входить показатель изменения дисперсного состава 1с„ для скальных пород - плотность скелета или общая пористость.

4. Выявления закономерности распределения количества ЦЗО за год по разрезу криолитозоны (Ых.х) с учетом элементов рельефа в зависимости от количества ЦЗО. на дневной поверхности Ы0.т: Мхл = Г (Ыо.т).

На основе п.п. 1,2,3,4 выполняется количественный прогноз изменений параметров физико-технических свойств массивов горных пород, включая морозостойкость в различных условиях криогенного выветривания.

Предложенная методика комплексных исследований отличается новизной, использует современные методологические принципы и технические средства ее организации и проведения, логически связывает известные методы и методики различных направлений исследований в единый, замкнутый цикл.

Второе защищаемое положение. Скальные породы при критических нагрузках разрушаются как хрупкие тела. При этом фиксируется докритическая и критическая стадии разрушения. В первом случае, в породах идет развитие существующих и образование новых трещин, преимущественно на микроуровне (деструкция), во втором - на макроуровне, и сопровождаться частичной или полной потерей массы (дезинтеграция). Однако разрушение горных пород про-сходит не только при механических, но и при тепловых нагрузках.

Полная энергия колебательного цикла замерзания-оттаивания (<3цю), согласно П.Ф. Швецову характеризуется уравнением механики колебательных процессов:

дЦзо = 2тг2Сзфф А,2 Н2, (2)

где Сэфф - эффективная теплоемкость породы; А< - амплитуда и - количество циклов колебаний температур в заданный интервал времени.

Данное уравнение справедливо для слоя пород криолитозоны с годовыми энергоциклами. В слоях пород с длиннопериодными эпергоциклами колебания температур незначительны и можно считать изменение температур на этих глубинах малой величиной, но не равной нулю. В этом случае изменение количества незамерзшей воды Д\У10 = 0 и, следовательно, количество тепла за счет фазовых переходов воды в горных породах на этих глубинах равно нулю. В результате, уравнение (2) принимает следующий вид:

Р.цю=2л2СУЛ2^2. (3)

Из уравнений (2, 3) следует, что механизмы криогенного выветривания в области годовых колебаний температур связаны, во-первых, с изменением соотношения концентрации льда j и незамерзшей воды \¥го, как }РМЮ, во-вторых, с условиями, в которых реализуется количество циклов Н в закрытой или открытой термодинамической системе.

Образование льда при промерзании закрытых систем вызывает появление избыточного напряжения с^, связанного с изменением абсолютной температуры Т эмпирической зависимостью Бриджмена -Таммона:

ст,= 1 + 127Т+1.519Т2. (4)

Прочность горных пород на одноосное сжатие колеблется преимущественно 5 пределах 50-250 МПа, а на разрыв - на порядок ниже. Согласно формулы (4) три изменении температуры от -0,1 до -10 °С, СУ| увеличивается от 1,4 до 110 УСПа, что достаточно для разрушения горных пород расклинивающим действи-:м льда. Этот механизм называют морозным или термокриогенным (ТКГ). Его юздёйствие на разрушение горных пород наиболее интенсивно проявляется в ;лое сезонных колебаний температур и в зоне эндокриогипегенеза. Основными фодукгами их разрушения являются глыбы и щебень.

Стабильное состояние теплового поля криолитозоны постоянно нарушается [туктуациями, вызванными экзотермическими реакциями в горных породах, вменениями распределения температур и тепловых потоков на верхней и ниж-[ей ее границе. Это приводит к тому, что периодичность колебаний атомов в ристаллических решетках минералов нарушается, а возвращение их в устано-¡ившееся метастабильное состояние затруднено низкими температурами и вы-

сокими напряжениями, в которых существуют горные породы. Это способст ет увеличению напряженного их состояния, расширению существующих м ротрещин и появлению новых, что вызывает приращения свободной поверх стной энергии 0П. Этот механизм выветривания горных пород криолитозо мы называем термофизическим (ТМФ). Развитие этого механизма преимух ственного проявляется в горизонтах криолитозоны с длинно- и сред периодными колебаниями температур. Он описывается феноменологическ уравнением Гриффитса, в котором установлена связь между напряжением р рыва, модулем упругости и длиной трещины Ь.

стр = (ЕуБудСТп/Ь)"2,

где 8удстп = С?п (по Гиббсу), 8уд -удельная поверхностная энергия, стп - поверх] стное натяжение.

Горные породы являются гетерогенными термодинамическими система! породообразующие минералы которых имеют различное строение и хими минералогический состав. Коэффициенты теплового расширения минераг пород с^ и Еу, как правило, существенно отличаются друг от друга. Подвод т( ла (1(3 к отдельному минералу в единичном объеме породы сопровождается < расходом на увеличение внутренней энергии сШ и работу ёАр по преодолей суммарных сил внешнего давления Р, связанную с увеличением объема мш рала на (IV. Последнее произойдет только в случае разрыва структурных а зей между минералами, прочность которых определяется силами поверхно' ного натяжения Стщ, и удельной их поверхностью <15уд. Этот механизм вывет} вания пород в криолитозоне назван нами термомеханическим (ТММ). На о« ве первого закона термодинамики он описывается следующей зависимостью:

сЮ = ёи + ёАрсс + а™ <18уД, I

где ¿Арсс - затрачиваемая работа на разрыв структурных связей между мине] лами.

Результатом действия ТМФ и ТММ механизмов выветривания являют области скрытого предразрушения горных пород.

В результате денудации продуктов выветривания или при производст вскрышных работ снижается внешнее давление на приповерхностные слои гс ных пород. Это приводит к раскрытию ультрамикротрещин - термофизическо] термомеханического, тектонического и др. происхождения. Высокая гидр фильность породообразующих минералов, увеличение степени их гидратац при низких температурах обусловливают то, что в трещинах шириною более ] 7 см практически мгновенно адсорбируется гигроскопическая влага, оказ вающая расклинивающее действие на их стенки. Тепловые импульсы, уменын или увеличивая толщину пленки связанной воды, усиливают этот эффе) Дальнейшее перемещение пленочной влаги произойдет в том случае, ког,

расклинивающее действие превысит сопротивление минералов или пород на разрыв. Данный механизм В.Н. Конищевым (1981) назван термогидратацион-ным (ТГТ). Постепенно, в результате расклинивающего действия пленки адсорбированной влаги микротрещины в породах расширяются настолько, что в них образуется свободная вода. Переходя в лед, она совместно с расклинивающим действием адсорбционных пленок воды выполняет работу по разрушению горных пород. Этот механизм назван нами термокриогидратационным (ТКГТ). Результат его действия наблюдался нами в штольнях и шахтах Сухого Лога и Удокана. Визуально это фиксировалось по клиновидным жилкам льда, основание которых находилось в заполненных льдом трещинах более низкой генерации. Скорость роста трещин V-^ описывается уравнением Р. Гилпина (R.R. Gilpin, 1980), установившим ее связь с изменением порового давления в породах сп, их прочностью на разрыв, избыточным давлением льда в трещине стл (стл « 1,14 tk, здесь tk - температура в трещине на контакте мерзлой и промораживаемой зон), температурой начала замерзания tf, проницаемостью промороженной зоны Kf (м/с), градиентом температур в зоне промораживания gradnt (°С/м), начальным раскрытием h^ и длиной L,p трещины (мм). В свой формуле Р. Гилпин использует безразмерный параметр А = Ьг/Ц,. В качестве коэффициента пропорциональности он применяет ускорение силы тяжести g.

В связи с тем, что в скальных породах преобладает закрытая пористость, в уравнениии Гилпина можно принять стп = 0. Прочность горных пород на растяжение (разрыв) изменяется с глубиной в зависимости от коэффициента приращения бытового давления кбД = рД/роНо. Здесь р0 - плотность пород на дневной поверхности (кг/м3), Но - глубина залегания горных пород (м), pi5 Hi - плотность пород и глубина полностью промерзшей зоны горных пород.

Следует отметить, что избыточное давление имеет функциональную зависимость от температуры ст( = f(T) (см. (4)). Поэтому в формуле Гилпина разность tf-tk можно заменить, введя в ее структуру температуру льда в трещине, равную по модулю температуре горных пород. В свою очередь эта температура должна быть ниже или, по крайней мере, равной температуре начала замерзания воды в трещинах горных пород, т.е.: t„i= ta < t„.3. С учетом этого, формула Гилпина для характеристики скорости развития трещины в промерзающих горных породах приобретает следующий вид:

Vtp= -(квд стр - <Tt)-[pB-Kr gradnt/A-g-рл2-! У]. (7)

Из формулы следует, что, если (к«д стр - стл) > 0, то V^ < 0 и, следовательно, трещина не развивается.

Таким образом, воздействие ТКГ и ТКГТ механизмов на разрушения массивов горных пород уменьшается с увеличением глубины их залегания.

В высокогорных областях криолитозоны амплитуды температур на поверхности пород могут достигать более 100°С в годовых энергоциклах и более 30°С - в суточных. Частота знакопеременных изменений температур может превы-

шать 150-170 раз. Вследствие этого в приповерхностных слоях массивов поро возникают весьма существенные объемно-градиентные напряжения Cg, которы согласно закону Гука пропорциональны градиенту температур {*гасУ рассматрр ваемого слоя, модулю упругой деформации Еу и коэффициенту термическог расширения а(:

ав = а1 Еу (8^

Воздействие градиентов температур может привести к разрушению горны пород в том случае, когда время релаксации т„ напряжений в системе значр тельно больше времени возмущения т„. Этот механизм физического разрушени горных пород Э.Д. Ершов (1982) назвал температурным. Мы предлагаем его н; звать термоградиентным (ТГД). Работа механизма наблюдается в ходе ради; ционных оттепелей и стекания воды от таяния снега на поверхность горных пс род с низкими отрицательными температурами или попадания на них техногеь ных вод с положительными температурами. Это сопровождается пластинчато десквамацией горных пород. Блоковое разрушение возможно в изотропных п составу и свойствам горных пород и высоких градиентах температур, что в прр родных условиях криолитозоны маловероятно.

Таким образом, выразив дополнительный подвод тепла через эффективну1 теплоемкость ОэфёУэф, согласно классическому уравнению первого закона тер модиЯамики процесс разрушения горных пород в слое годовых колебаний те\ ператур можно записать:

сКЗ = <Ээфс1Уэф= сИГ + ¿<¿4,-5 + ат ёБуд. (9;

1=1

Аналогично, для криолитозоны с длительными периодами колебаний эне]: гоциклов дополнительный подвод тепла записывается через объемную тепле емкость:

сЮ = 0Ус1У„= сЮ + ¿аИ/н + стш ёБуд, (10)

1=1

где ¿4/ - сумма работ по разрушению горных пород за счет воздействия м<

1=1

ханизмов в слое годовых и многолетних Н колебаний температур.

Теоретические и экспериментальные исследования показали, что разрушени неводонасыщенных горных пород в аэральных условиях криогенного выветрт вания происходит за счет ТММ и ТГД механизмов, влагонасыщенных - за сче ТММ, ТГД и Т1СГТ. В первом случае удельное значение потери массы состав* ло 0,21 Ю^, во втором - 2,2-10^ (г/Ыцзо). По разности этих значений получен количественная оценка воздействия ТКГТ механизма в аэральных условиях ш

разрушение горных пород. Проведя аналогичные исследования криогенного выветривания в аквальных условиях, получили, что потеря массы за счет ТКГТ механизма составляет 3,47-10"4 (г/Мцзо). Таким образом, воздействие этого механизма в разрушение горных пород в аквальных условиях выше в сравнении с аэральными условиями криогенного выветривания. Это объясняется тем, что, согласно Бриджмен-Томсона, при понижении температур пород в закрытых системах расклинивающее действие льда существенно увеличивается.

При криогенное выветривании пород в нивальных условиях происходит резкая смена температур от положительных к отрицательным. Это приводит к развитию условно-мгновенной кристаллизации влаги в открытой системе с последующим увеличением расклинивающего действия льда в условно закрытой системе. Это позволяет предположить, что при криогенном выветривании в нивальных условиях на разрушение пород оказывают суммарное действие ТГД, ТММ, ТКГТ и ТКГ механизмы. Потери массы при этом составили 6,37-10^, из которых 2,48-10"4 (г/Ыцзо) за счет действия ТКГ механизма. В результате были получены следующие неравенства:

Изменение скорости криогенного выветривания зависит не только от количества ЦЗО, но и амплитуд температур А», симметричность которых в природных условиях практически отсутствует. Поэтому колебания амплитуд температур пород в экспериментах задавались в симметричном и асимметричном виде в двух вариантах (Рис. 2). Определение потери массы образцов и расчет показателей относительной дезинтеграции кд выполнялись после 25 и 50 ЦЗО. Наибольший интерес представляет зависимость кд от амплитуд температур, полученная по первому асимметричному варианту (кривая 2). Здесь, значение кд при амплитуде температур 15,-5 существенно меньше, чем при амплитудах температур 7,-5 и 30, -5 °С. При малой асимметричности ЦЗО (7,-5) время действия ТКГТ механизма было более длительным в сравнение с асимметричностью (15,-5). Это увеличило время действия разрушения пород Тта-г, что и предопределило более значительную потерю их массы. При большой асимметричности (30, -5) повышение температуры до 30°С вызывает, по всей вероятности, увеличение объемно-градиентных напряжений, поскольку маловероятно, чтобы образец за полупериод охлаждении и нагревания приходил в изотермическое состояние. При средней асимметричности амплитуд (15,-5) время действия ТКГТ механизма значительно меньше, чем в случае малой асимметричности. С другой стороны, средней асимметричности еще недостаточно для развития термоградиентного разрушения пород. При симметричном изменении температур ЦЗО и их асимметрии за счет изменения ветви их отрицательных значений наблюдалось монотонное увеличение относительной дезинтеграции пород.

ТММ < 9,5ТГД < 18.8ТКГ < 28,3 ТКГТ, (кду)лр <( 1,25кд,)ту< (1,75^)^(3,0кд,)нв.

(П) (12)

±1

+ 5

И5

±2.5

+7(-5) +10 (-5) +20 (-5) +Э0(-5)

-7 (+5) -10 (+5) -20 (+5) -30 (+5)

1-

к* 10'

(N = 25)

* 1 (мь)

2 (А +1)

3 (А-Ь)

\

о

— 4

— 5

\

А(*0 АС-1)

10

11

(N = 50)

Рис. 2. Зависимость относительной потери массы кд (дезинтеграции) песчаников Удоканского ГОКа от амплитуд температур (А^

1 - симметричное изменение; 2, 3 - асимметричное изменение (2 - отрицательная ветвь температур постоянна и равна -5°С, положительная изменялась от 7 до 30°С; 3 - положительная ветвь температур постоянна и равна 5°С, отрицательная изменялась от -7 до -30°С; количество циклов замерзания и оттаивания № 4 - 25,5 - 50.

%

X

Л

6

5

Основными продуктами криогенного выветривания скальных пород криолито-50ны являются крупнообломочные породы. По гранулометрическому составу эни не всегда устойчивы и как показали натурные экспериментальные исследования, могут в течение 3-10 лет перейти из одного классификационного гипа в другой. Это подтвердили и лабораторные исследования (Рис. 3).

100 80 60 40 20

к

— I

и

Л

10

О 20 60 100

3<р, %

%

ч

ъ

N

0 20 60 10 0

Яг.'А

---2

• 3

О 4 Д 5 О Б

А,

1<р,ММ

60 100 0 20 60 100

АР

АК

Рис. 3. Изменение гранулометрического состава 13ф,% и содержания фракций Зф в зависимости от количества ЦЗО(Ы) щебня филлитовидных (1) и глинистых [2) сланцев золоторудного месторождения Сухой Лог в аэральных АР и акваль-шх АК условиях.

1 - кумулятивные кривые гранулометрического состава пород: 1,Н(Ъ1 - 20), Г*,11*(Ы=100); диаметр фракций (мм): 3-< 2,4-2 +5, 5-5+10, 6-10 + 20.

Экспериментальные исследования криогенного выветривания горных пород позволили установить динамику их разрушения на исследуемом отрезке от 0 до 200 ЦЗО, которая имела прогрессирующую и ритмообразную разновидности. Первая разновидность характерна для пород со слоистыми текстурами и высокой степенью предразрушенности, вторая - для массивных пород с низкой степенью предразрушенности.

При сохранении общей закономерности влияния условий криогенного выветривания удельные потери масс пород разлиного генезиса существенно отличались для:

осадочных- кд,.ар<(4,3-4,0)кду.ак<(П,3-8,3)кд,.нв, (13)

метаморфических- кду.др <(7,4-5,5)^.^<(21,3-17,9) кда.нв, (14) магматических - кдуАР<(10,2-9,4) кда дк<(26,1-23,4) кда.нв. (15)

В неравенствах (13-15) в скобках даны численные значения, показывающее во сколько раз интенсивность разрушения горных пород в аквальных и ниваль-ных условиях больше в сравнение аэральными (на первом месте для пород залегающих в слое годовых колебаний температур, на втором - в слое среднепе-риодных колебаний температур).

Результаты экспериментальных исследований влияния экспозиций склов гор на криогенное выветривание далеко не однозначно и контролируется увлажненностью горных пород, изменение которой зависит преимущественно от местных природных факторов, при увеличении абсолютной высоты местности скорость разрушения горных пород снижается.

Разработка научных представлений о механизмах разрушения массивов горных пород во всем объеме криолитозоны представляет собой дальнейшее развитие теории криогенного выветривания. Это позволило с термодинамических позиций рассмотреть влияние условий криогенного выветривания на разрушение массивов скальных и крупнообломочных пород различного генезиса и петрографического состава. Выявить закономерности разрушения горных пород в зависимости от изменений количества циклов замерзания и оттаивания в аэральных, аквальных и нивальных условиях криогенного выветривания на склонах гор разных экспозиций и с увеличением абсолютной высоты местности. Полученные результаты имеют большое значение при оценке влияния криогенного выветривания на устойчивость бортов карьеров.

Третье защищаемое положение. Между основными характеристиками те-плофизических свойств горных пород существует взаимосвязь: а —X /Сов.

Теплоемкости горных пород, объемная Соб, удельная Суд и эффективная СЭф, обладают аддитивным свойством. Поэтому их величины вычисляются при из-

вестных концентрациях и значений удельных теплоемкостей, минеральной компоненты, воды, льда, поровых газов в массивах горных породах.

В процессе криогенного выветривания в структурах горных пород массивные типы криогенных текстур постепенно преобразуются в слоистые, а затем в сетчатые. В результате коэффициенты температуро- и теплопроводности существенно изменяются, что приводит к изменению теплового режима горных пород. Особенно это относится к слою пород с годовыми колебаниями темпера-гур, где преобразования криогенных текстур наиболее интенсивные.

Из общей теории распространения тепла в слоистых средах известно, что на изменения коэффициентов теплопроводности влияет ориентировка слоев по шюшению к вектору теплового потока q (Иванов, Гаврильев, 1965).

При полном заполнении трещин льдом массивы горных пород представляют собой типичные слоистые среды закономерно ориентированные к вектору теп-ювого потока q. Для оценки коэффициентов теплопроводности созданы математические модели, учитывающие наиболее распространенные в массивах "орных пород криолитозоны типы криогенных текстур:

горизонтально - линейные - Х'х = Хя ^i/[Xn(l - Y„) + Х„ Ул], (16)

вертикально - линейные - Xс и = Х„ (1 - Хл) + Хл Хл, (17)

наклонно-линейные - Хса = (X2i sin2 а + Л.2ц eos2 а)ш, (18)

системно - сетчатые -

Xе» = ^л [Хл Хлу + Я-п (1-Хлу)] / {[Я.лХлу + К (1-Х,^)] Улх + Хл(1-Улх)}. (19)

Криогенное выветривание массивов горных пород приводит к увеличению IX льдистости j. При теплопроводности скальных блоков ниже теплопровод-юсти льда Aj происходит рост коэффициентов теплопроводности массивов орных пород, и наоборот. Эти различия при изменении j от 0,1 до 0,4 и X« = 5 Вт/м-К) могут достигать 30-40% для массивов горных пород с горизонтально-шистыми криогенными текстурами, 10-15% - с вертикально-слоистыми и 15-!0% - с системно-сетчатыми.

Экспериментальные исследования изменений коэффициента теплопроводно-:ти крупнообломочных пород были выполнены методом стационарного теп-ювого режима с использованием разработанного крупногабаритного стенда. >ыли отобраны более 50 образцов пород естественного сложения и созданы бо-iee 30 моделей пород диаметром от 30 до 45см и высотой от 10 до 15 см. Об-1азцы отбирались из различных зон криогенного выветривания Нерюнгринско-о и Якокитского угольных месторождений, Южно-Якутского ТПК и Ленского олоторудного комплекса.

В результате исследований удалось впервые установить динамику и законе мерности изменений в диапазоне положительных и отрицательных темпе ратур (от -10 до +5°С), включая область интенсивных фазовых переходов. Изу чить влияние степени влагонасыщения мелкообломочной составляющей, ис следовать воздействие литогенных структур и криогенных текстур на Тес ретически обосновать и экспериментально получить S - образную зависимост изменений Хн, от объемного содержания крупнообломочной составляющей к в пределах от 0 до 0,8.

Эти исследования позволили разработать математическую зависимость дл оценки изменений Хи, от к, и коэффициентов теплопроводности крупнооблс мочной Яке и мелкообломочной Хмс составляющих:

{1 + 1 жь,- ][l-exp(-kv)2]}. (20)

Проверка точности формулы показала, что ошибки значений Я.^ в сравнени с экспериментальными данными не выходили за пределы 25%.

Зависимости изменений удельных величин исследуемых характеристик фи зико-механических свойств (ФМС) горных пород в слоях сезонных колебани температур от количества ЦЗО были линейными, а для пород более глубоки горизонтов - дробно-линейный или экспоненциальный вид.

В аэральных условиях криогенного выветривания, в песчаниках, через 5 ЦЗО наблюдалось снижение скорости распространения продольных ультразв> ковых волн vp на 5-10%, в сланцах и гранитах - на 10-20%. В аквальных и ни вальных условиях криогенного выветривания эти изменения были на 5-10°/ больше. Для каждой из зон криогенного выветривания криолитозоны найден корреляционная связь между vp и рск: vp -а • ехр(Ь-рС1С).

Высокие значения коэффициентов множественной корреляции (R = 0,85-0,95 свидетельствуют о тесной взаимосвязи функции и аргумента, и о высоком каче стве аппроксимирующей их зависимости.

Анализ изменений коэффициента Пуассона цд в зависимости от рск показаг что в породах осадочного и метаморфического генезиса его значение повышг ется, а в магматических - снижается. Наибольший разброс значений цд был хе рактерен для метаморфических пород в Табл. 1.

Таблица

Корреляционно-регрессионные зависимости для оценки

Генезис пород Вид зависимости А В R N

Осадочные цл=а + в1прс. 1,13 0,97 0,78 17

Метаморфические 0,53 -0,36 0,64 17

Магматические Цд =Рс«/(а+ врс„) 31,04 -7,05 0,70 18

Примечания: n, R реляции.

соответственно количество определений, коэффициент кор

Найденные зависимости = позволили отказаться от использования усредненных значений 1%, и это увеличило точность на 10-15% при вычислении характеристик прочностных и деформационных свойств пород.

Количественная оценка воздействия криогенного выветривания на изменение <Тсж производилась по трем методическим схемам: прямым экспериментальным методом - с применением гидравлического пресса ПСУ-250, косвенными -с использованием формулы Ф.М. Ляховицкого по методике ВНИИГ (1989), и по предложенной методике определения параметров (ур, рС|(, цД) С), входящих в структуру формулы Ф.М. Ляховицкого:

Стсж = Vp2•p« • (1-2(1д) / 0,2С (1-|1д), (21)

где С- безразмерный коэффициент Ф.М. Ляховицкого (1964), учитывающий взаимосвязь между динамическим вд, статическим вп- модулями сдвига и стсж.

Для повышения точности вычисления стсж значение коэффициента С определяли не для пород одного генезиса, а для петрографических их групп из одной и той же зоны криогенного выветривания.. Коэффициент С вычисляли путем подстановки формулу (21) параметров, полученных прямыми методами:

С = \р2-рск ■ (1-2цд) / 0,2^ 0-Цд), (22)

Относительная ошибка вычисления значений предложенным методом в ¡¡равнении с экспериментальным не превышала 10-15%.

Исследование динамики и закономерностей пучения массивов крупнооб-помочных пород выполнено в натурных условиях на стационарных площадках в Центральном Забайкалье и Марокано-Вачинской впадине. В результате экспериментально установлено, что:

- наиболее высокая скорость пучения наблюдаются в период, когда промерзает 40-60% мощности слоя сезонного оттаивания

-увеличение дисперсности и содержания мелкообломочной составляющей три миграционно-сегрегационном влагонакоплении и льдовыделении способст-зует повышению пучения крупнообломочных пород при равных скоростях тромерзания;

- содержание крупнодисперсных фракций при развитии вакуумно-миграци-энного (Фельдман, 1988) и инъекционного механизма льдовыделения на моро-юопасность может существенно не влиять. В связи с этим влияние фактора дисперсности на пучение (по В.О. Орлову) необходимо рассматривать с учетом механизмов льдовыделения.

Экспериментальные и теоретические исследования позволили предложить методическую схему прогнозирования пучения крупнообломочных пород. При цементном льдовыделении влажность обломков крупнообломочных фракций в формировании пучения не участвует. Учитывая коэффициент линейного рас-лирения воды при переходе в лед, для пород слоя ^ можно записать:

ьрц. = £[о,оз м^УьГ - 'МкЛ]. (2:

где - Wtotмc и \УЮМС соответственно суммарная влажность и количество не мерзшей воды в мелкодисперсной составляющей пород.

Погрешность значений Ьрв сравнении с данными натурных исследоваи принимаемых в качестве эталонных, не превышала 28%.

В глинистых крупнообломочных породах кроме цементного льдовыделени зоне промерзания отмечается шлировое льдовыделение. Из существующих ш литических зависимостей, при разработке методики прогноза пород, в качесл базовой выбрана зависимость Э.Д. Ершова и Ю.П. Лебеденко (1985):

Ь; = 1,09 КШ1 К« 5,ф ^асУ (£/У„р), . (2

где Кал - коэффициент анизотропии шлиров льда, равный косинусу угла их I клона; - сМю^/ск, гр-см"3-с"' - термоградиентный коэффициент; Ки - коэ фициент диффузии влаги, см2/с; ^ай^ - градиент температур в зоне интенс* ных фазовых переходов, °С/см; - скорость промерзания пород, см/с"1.

Кщ, - субъективный параметр и поэтому его определение зависит от квал фикации исполнителей. При шлировом льдовыделении пучение горных пор идет не по нормали к плоскости шлира (прослоя льда), а по нормали к дневн поверхности. В этом случае величина пучения ЬР равна длине гипотенузы равнобедренного прямоугольного треугольника, катеты которого А и В рав! мощности шлира Ц. Следовательно, когда наклон прослоя льда мощностью см составляет 45° (К^ = 0,71), длина гипотенузы С = Ьр =1,41. Относительн ошибка вычисления только вследствие этого может достигать 50%. Поскол ку пучение является линейной величиной можно отказаться от использован, коэффициента объемного расширения воды при переходе ее в лед, а ввести к эффициент линейного расширения. В аналитическую зависимость также вв дится показатель состава крупнообломочных пород кис = тмс/ти, (здесь тМ( масса мелкодисперсной составляющей, Ши, - масса крупнообломочных пород)

В результате модифицированная зависимость для прогнозирования пуч ния крупнообломочных пород Ьр принимает следующий вид:

ЬР= Ьр ц + Ьр, = Ц0,03 кМоГ -\Уюис)]+1,03 кмсК^5(Фегас1ь1 (^Упр). (25

Оценка погрешности прогнозирования пучения Ьр по предложенной мет дической схеме в сравнении натурными данными показала, что с вероятн стъю 0,85 она не выходит за пределы 20%.

Экспериментальные исследования коэффициентов оттаивания Ао и сж маемости а«* массивов крупнообломочных пород выполнялось в натурных у ловиях методом горячего штампа, площадь которого была 5000 см2.

Обработка результатов экспериментальных данных, полученных, в разли1 ных регионах России показала, что зависимости Ао от изменения содержа-

ния крупнообломочных частиц Ку имеют одинаковый характер, а функция, описывающая их, имеет следующий вид: А® = ДКу.У/к*) = Wtot/[aKv+в(l- Ку)]. На ее основе построена математическая модель, в структуру которой входят показатели, характеризующие литологическую структуру рассматриваемого типа пород, дисперсный состав, криогенное строение и влажность за счет ледяных включений в мелкообломочной и крулнообломочной составляющих:

Ао = 0^.ер + ^/¡.срксэк^киаУСпик^ + пС5кС5)кр<1 (26)

где иц, - эмпирические коэффициенты, значения которых зависят от дисперсного состава пород, к^, к^- долевые содержание мелкообломочной и крупнообломочной составляющих, кй - коэффициент жесткости литогенной структуры: кй = 1 - кзос, (при кс5 = 0,1-0,3; 0,3-0,5; 0,5-0,7; 0,7-0,9 соответственно к^ = 0,8; 0,7; 0,5; 0,3); кш - коэффициент влияния криогенных текстур: кш = 2 -кы (ki.it = 0 для полно-контакгных горизонтальных, 0,5 - для косослоистых неполно-корковых, 1,0 - для полно-контактных полно-корковых сетчато-образных, 1,5 - для бесконтактных неполно-корковых, 2,0 - для бесконтактных локально-корковых); кра - коэффициент дисперсности: кр.а = ка-к« = к^-Кр + клц-Кщ + кад-Кд (кат = 1,25 для глыб, к^щ = 1,0 для щебня, кад = 0,75 для дресвы, Кг, Кщ, Кд - коэффициенты долевого участия глыб, щебня и дресвы в составе крупнообломочных пород).

Для пород одного и того же классификационного типа и псз - вычисляются с использованием результатов двух натурных экспериментов. Используя '26) получим два уравнения с двумя неизвестными. Остальные параметры 'состав, строение и свойства горных пород) для прогнозирования тепловых оса-цок можно определить по результатам инженерных изысканий.

Основываясь на результатах экспериментальных исследований и используя предложенную модель, удалось выполнить анализ влияния генезиса, дисперс-юго состава, структуры и криогенных текстур массивов крупнообломочных хэрных пород на значения Ао. (Рис. 4а, б)

Так, в крупнообломочных породах при содержании песчаной составляю-цей 0,9, величины Ао в зависимости от типа криогенных текстур и генезиса по-юд изменяются в небольшом диапазоне. По мере роста содержания крупнооб-юмочных частиц этот диапазон увеличивается, а при содержании равном 0,2-),3 множества значений Ао для элювиальных и делювиальных пород пересека-отся, образуя подмножество, где генезис пород на значение Ао не играет суще-твенной роли. Аналогичное подмножество отмечается и на участке изменения рупнообломочных фракций от 0,6-0,7 до 0,9 для пород уже трех генетических ипов (Рис.4а).

Уменьшение содержания крупнообломочных фракций способствует сокращению диапазона колебаний Ао и повышению их зависимости от генезиса по-од. Последнее, по всей видимости, вызвано тем, что с уменьшением содержа-:ия крупнообломочных частиц литогенные структуры, а, следовательно и риогенные текстуры, становятся более однообразными. Подобные изменения

множества значений Ао отмечаются и в крупнообломочных породах с суглин] стой составляющей (Рис.4б). Однако, за счет увеличения льдистости (т.е. пр имущественно за счет видов криогенных текстур) интервалы изменений и сак значения Ао здесь больше в сравнении с предыдущим случаем (Рис. 4а).

б)

И) Ш2 Гд~15

И4 Е35" ПЮ е

07 ш« В 9 Е3*<

а,1 о.з 0,5 о,7 о.д

о,1 о.з о,5 0,7 о,д

Рис. 4. Зависимость осадок (Ао) массивов оттаивающих крупнообломочных п род Удоканского ГОКА (а) и Ленского золоторудного комплекса (б) от соде жания крупнообломочных фракций и типов криогенных текстур.

а: 1 - массивы дресвяных горных пород с песчаной мелкообломочной с ставляющей 0,1); 2,3,4 - множество значений Ао аллювиальных, деш

виальных и элювиальных пород при изменении криогенных текстур от масси но-бесконтактных локально-корковых (I) до контактных полно-корковых(И);

б: 1,2 - щебенистые и 3,4 - дресвяные делювиально-солифлюкционные пор ды с суглинистой мелкообломочной составляющей; 1,3 - суммарная влажное \Vtot =0,1 и 2,4 - \Vtot = 0,3; 5,6 - множество значений Ао массивов дресвяных 7,8 - щебенистых пород при изменении криогенных текстур от линзовиднь бесконтактных неполно-корковых (9) до неполно-корковых полно-контактнь линзовидных (10).

Разброс значений Ас, полученных по предложенной расчетной зависимости, удовлетворительно коррелируется с экспериментальными значениями. Их погрешность не выходит за пределы 35% при вероятности, равной 0,85.

Выполненные исследования позволили установить влияние аэральных, аквальных и нивальных условий криогенного выветривания и количества циклов замерзания и оттаивания на теплофизические и физико-механические свойства скальных и крупнообломочных пород. Показать зависимость свойств от изменения криогенных текстур и литогенных структур горных пород. В результате получены закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и разработаны математические модели для их оценки.

Экспериментально установлено, что изменение количества ЦЗО И*. т в течение года по глубине криолитозоны носит экспоненциальный характер и зависит от теплофизических характеристик горных пород и количества ЦЗО N0.1 на ее дневной поверхности. Используя формулы Фурье о затухании амплитуд гемператур с глубиной и Стефана - для вычисления мощности слоя сезонного этгаивания и промерзания согласно Рекомендациям ВНИИГ(1989) можно записать:

где X - координата глубины слоя (2Ш/(^)5 = £ (А. - коэффициент теплопро-юдности пород, (}ф - теплота фазовых переходов поровой влаги, Г2 - сумма те-1ло- или морозо-градусочасов за период промерзания или оттаивания пород).

Таким образом, для получения кривых, характеризующих изменения Н,., по зазрезу криолитозоны в любом регионе достаточно знания двух параметров -и Величину первого параметра можно получить, используя схему рай->нирования территории СССР по количеству ЦЗО (Воронков, Ушакова, 1980), !торого - вычислить по известным формулам или определить эксперименталь-ю. Количество N0.1 является суммой ЦЗО, протекающих в течение года в оральных (Ыо.тар), аквальных (N0. хак) и нивальных (Нхтнв) условиях криогенно-о выветривания. Разделив сумму на N0.,получим долевое участие ЦЗО (д.ед):

де п,.др = Ыо.тар/ N0.,; Итак=N0.^/ Ы0.т; пт Нв = Н>.,нв/ N0.1;

Умножив (28) на удельные значения потери массы горных пород в различите условиях криогенного выветривания, получим формулу для вычисления корости разрушения Удсп массивов скальных пород:

Их.^ N0., ехр{[- 1п(1/ N0.,)/ (2Ш^)5]Хш),

(27)

1 = пт.ар+п1.ах+ п,.нв,

(28)

УЛСП =(Пг.АрЬг.Ар + Ы^АК ЬГ.АК + Пит Ь т.нв) N0.

т,

(29)

где Ь,.ар = (т„кду. др/Зрск) Ю, т„ - начальная масса исследуемых пород, г; кда.а удельное значение потери массы образца в аэральных условиях криогеннс выветривания, д. ед./Ищо; Б - площадь поверхности исследуемых пород, а рС1С - плотность скелета, г/см3; число 10 производит перевод единиц измерен из см/Ицзо в мм/Ыцзо. По аналогии производятся вычисления Ьт.ак, Ьт.нв-

Определив Уд.от возможно вычислить расстояние Ь (мм), на которое ота пит борт карьера в течение тп лет: Ь = тп- Уд.С11. Отсюда следует выражен для прогноза времени, через которое разрушение достигнет заданной величин

т„ = Ь/Уд.сп.

Установив значения удельной дезинтеграции крупнообломочных фракцш аэральных, аквальных и нивальных условиях криогенного выветривая (мм/Ыцзо) для глыб - Ьг.др, щебня - Ьщ.ар, дресвы - Ьдар, по аналогии с предьц щим случаем можно определить скорость перехода одной фракции в другу глыб в щебень - -Гг-»щ=(<1г - ¿щ)/Удг; щебня в дресву -тщ_»д= (ёг - dш)/ вы в песок - Тд-^п = № - ¿щ)/ Удг. (здесь (1Г, с)щ, ёд, - нижние диаметры гль: щебня, дресвы и песка по классификации В.В. Охотина).

Разрушения фракций глыб Фг.„, щебня Фщ.н , дресвы Фд.н и мелкоза (песчаных, пылеватых и глинистых фракций) Фю.„ могут протекать по бол сложному вариашу, когда каждая из них продуцирует более мелкие фракци Глыбы могут продуцировать (в удельных значениях) щебень Фщ.ц-, дресву ФЛц мелкозем Фш.ь щебень - дресву Фд.цц

и мелкозем Фщщ, дресва - мелкозем . Е ряду с этим необходимо вычислить удельные значения разрушения начальш фракций (гр/Ыцзо) - Фг.„ ФЩ|, Фд.1.

Все удельные значения потери масс фракций вычислялись после 25 ЦЗО.

Определив количество ЦЗО за один год Ытпр на заданной глубине, с учете описанного выше механизма разрушения фракций получим изменение ди персного состава крупнообломочных пород ДСШ на заданной глубине в течен: определенного промежутка времени:

ДСш=Фг.н-Фг.Г Нтпр-КФщ.нЧФщ.гФщ.г) Ытпр] +[Фд.„-(ФЛ1-Фд.1г-Фд.щ) Ихпр] +

+ [Фш.к + (Фшлг+Фш.щ+Фюдд) №пр], (ЗС

Используя полученные математические модели (20, 26, 27) и результат пр гноза изменения дисперсного состава по формуле (30) можно прогнозирова изменения теплофизических и деформационных свойств промерзающих и с таивающих крупнообломочных пород.

Прогнозирование воздействия криогенного выветривания на Сеж выполн лось на основе взаимосвязи прогнозируемого параметра с плотностью скеле

горных пород рех-

асж = а-ехр [в(рС1„ - кРск Ых.т -т„)].

(з:

Например, на начало исследований было установлено, что ст« песчаников шсатского месторождения угля, отобранных с глубины 3,2 м, составляло 72,0 Ша. Через 25 ЦЗО в аэральных условиях криогенного выветривания оно сни-илось до 70,0 МПа, в аквальных - до 51 МПа. Величины р« при этом были со-тветсгвенно равны 2,40, 2,39 и 2,30 г/см3. Учитывая значения статистических араметров, полученные для (31), можно записать:

сто« = 0,316ехр[0,906(рск - Nx.t т к^ р«)]. (32)

Найденные значения Стс* по формуле (32) будут иметь удовлетворительную ходимость с экспериментальными данными, находящимися в пределах изме-ений р« от 1,95 до 2,50 г/см3.

Исходя из зависимости (1) вычислим изменения (Тс* 33 один ЦЗО в аэраль-ых и аквальных условиях криогенного выветривания: ko«.AP = 0,08 и ко^Ак = ,84. Аналогичным образом найдем, что кРс1сАР = 0,0004 и крС1:.АК= 0,004. Таким бразом, для решения поставленной задачи остается определить Nx., на задан-ой глубине, равной 3,2 м. Для Байкальского региона количество циклов за-ерзания и оттаивания пород на этой глубине было вычислено по формуле (27) равно 15. Учитывая это и условия криогенного выветривания, вычислим стсж и С1С в аэральных и аквальных условиях через 10 лет: <тсжАр = 60 и асж дк = -54, Ша; Рск.ар = 2,34 и р„.лк= 1,80, г/см3.

Поскольку отрицательных значений стсж не может быть, то из этого следует, го в аквальных условиях криогенного выветривания на глубине 3,2 м до исте-;ния времени, на которое составлялся прогноз изменений стсж, произойдет пол-эе разрушение песчаников. Кроме того, значение рск.дк выходит за пределы Зласти определения зависимости (32), что противоречит условиям ее примене-яя. Таким образом, использование значения р« = 1,80 г/см3 для прогнозирова-ячя не имеет смысла. Поэтому в формулу (32) подставляем только значение р ар и в результате получим:

(СТСЖ)АР = 0,3 16 • е OW.40-15.100.0004) = 5g (33)

Экспериментально установлено, что прочность пород на одноосное сжатие асж 5разцов песчаников чепиковской свиты в аэральных условиях через 150 ЦЗО .ша равной 45 МПа, а в аквальных песчаники разрушились уже после 50 ЦЗО. педователыю, отрицательное значение стСЖ) ранее полученное для аквальных :ловий криогенного выветривания, подтверждает справедливость предлагае-эй методики. При прогнозе ct„.ap относительная ошибка составила 22%. Таки ¡разом, прогноз надежен в области 1,95<рск<2,50,г/см3. При разработке месторождений полезных ископаемых горные породы с раз-[чной степенью предразрушенности (начальной выветрелости) подвергаются ^действию ЦЗО в различных условиях криогенного выветривания. Как пра-

вило, экспериментальные исследования по определению изменения физии механических свойств выполняются для образцов пород в водонасыщенном с стоянии (аэральные условия), что предусмотрено соответствующей норматк ной литературой. Для этого состояния пород и условий криогенного выветри ния кривые изменений плотности скелета, скорости распространения продох ных ультразвуковых волн и прочности одноосное сжатие песчаников Удока ского ГОК, показаны на рис. 5 (кривые 1,3-а, 1,3в и 1,3с). Здесь же приведет зависимости, характеризующие изменения этих же свойств в экстремальна (нивальных) условиях криогенного выветривания (кривые 2,4-а, 2,4в и 2,4с).

Из зависимостей, приведенных на рис. 5 следует, что в расчетных схемах и пользуются параметры, изменения которых характерны для максимально бл гоприятных условий эксплуатации горных выработок. Однако в обводненнь бортах карьеров на горные породы постоянно воздействуют экстремальные у ловия криогенного выветривания, что требует специального учета. С учете этих замечаний были разработаны статистические модели для оценки измен ний указанных выше свойств песчаников Удоканского ГОКа (Табл. 2.).

Таблица

Статистические модели для оценки изменений плотности скеЛета р„ (гр/см3 скорости распространения продольных ультразвуковых волн Ур (км/с), и про1 ности пород на одноосное сжатие асж (МПа) в зависимости от количества ци лов замерзания и оттаивания песчаников Удоканского ГОКа (Ы).

Слой энергообменных циклов горных пород Свойства пород Статистические модели и их параметры

А |В |С |0

рс«= А + В/Ы + С/Ы2

Годовых РсиХР 2,35 3,46 -3,25 0,98 0,012

Рск.НВ 2,27 3,98 -3,70 0,97 0,014

Длиннопериодных Рек. АР 2,53 1,66 -1,54 0,99 0,004

Рск-НВ 2,49 1,47 -1,32 0,95 0,004

Годовых 3,77 7,71 -7,14 0,99 0,019

Ур.нв 3,29 13,76 -12,75 0,96 0,048

Длиннопериодных У„.ЛР 5,11 10,12 -9,57 0,98 0,037

Уц.нв 4,91 12,81 -12,1 0,95 0,087

Ос» = А + В/Ы + СЛ^2

Годовых ^сж.ЛР 2,03 0,06 -0,07 0,94 0,69

ОсжНВ 104,56 -6,74 -10,03 0,98 5,36

Длиннопериодных <Тсж.АР 2,20 -0,001 -0,008 0,98 1,05

Сс*.НВ 2,21 -0,02 -0,02 0,97 1,29

Примечания: Я - коэффициент корреляции, в - статистическая ошибка, АР,Ш - аэральные и аквальные условия криогенного выветривания.

Высокие коэффициенты корреляции показывают на хорошую и: сходимость с экспериментально полученными значениями в диапазон! изменений ЦЗО от 0 до 200.

О 25 50 100 200 N1130 2.71-'---1---

яс. 5. Зависимости изменений плотности скелета рск (г/см3), скорости распро-гранения продольных ультразвуковых волн ур (км/с), прочности на одноосное катие стсж (МПа) песчаников Удоканского ГОКа, залегающих на: 1,2 - глубине 10 м, 3,4 - 100-150 м от количества ЦЗО (Ыцзо) в аэральных - 1,3 и ниваль->1х -2,4 условиях.

Значения морозостойкости принято оценивать по снижению прочности го ных пород на одноосное сжатие после 25 циклов замерзания и оттаивания в в донасыщенном состоянии. При Кмст ^ 0,20, В.Д. Ломтадзе (1990) рекоменду< породы считать морозонестойкими. Следуя этому критерию, глинистые ела) цы и граниты слоя суточных колебаний температур являлись морозонестойю ми, разрушение которых активно развивалось даже в аэральных условиях кри< генного выветривания. Из пород, подвергавшихся испытанию циклами заме] зания и оттаивания в аквальных условиях, в эту категорию, кроме вышеназва] ных, вошли высокомегаморфизованные песчаники и филлитовидные сланцы.

По изменению удельных значений Ку. юс. была создана расширенная кла! сификация горных пород по морозостойкости(табл. 3):

Таблица

Классификация горных пород по морозостойкости

Класс Значения K„,cN Номенклатура

Kmjc N. % Кгъ, %

I <0,04 < 0,004 Весьма морозостойкие ,

П 0,04-0,08 0,004-0,008 Морозостойкие

Ш 0,08- 1,2 0,008-0,12 Морозонестойкие

IV 1,2-2,0 0,12-0,20 Весьма морозонестойкие

V >2,0 > 0,20 Катастрофически морозонестойкие

В горном деле широко используется коэффициент крепости пород п Протодъяконову (f = <тсж/10, если сгсж измеряется в МПа). С учетом этог предложен для практического использования коэффициент морозостойкост пород: Кпр = Ку.мзс/ 10, который в память о выдающихся заслугах M.tv Протодьяконова в развитии горной науки, предлагается назвать коэфф» циентом морозостойкости Протодьяконова.

В заключение следует отметить, что морозостойкость пород определяема согласно нормативным документам не всегда отражает реальную картину, cj шествующую в природных условиях. Поэтому ее значение необходимо опреде лять либо с учетом условий криогенного выветривания, в которых они находят ся, либо для экстремальных условий. Следует подчеркнуть и то, что жестка регламентация количества ЦЗО при определении Кмст, без учета региональны особенностей также может привести к повышенному риску при принята управленческих решений.

Для экспресс - оценки морозостойкости Кмсг = стСж.ы./осж.н- Известны эмпири ческие зависимости, где независимым параметром является общая пористост (Рекомендации ВНИИГ, 1989). Они выявлены для малопористых (n ^ 4,0, %), высокопрочных пород (Осж.н.^ 80 МПа) и для высокопористых мало прочны пород (80 МПа.^ ссж.„.^: 10 МПа). Их проверка показала, что ошибки результа тов достигают 50%, с вероятностью 0,75. Объясняется это тем, что установлен-

ные зависимости получены без учета геолого-генетические особенности пород, но вместе с тем имеют простой вид.

Коэффициенты морозостойкости горных пород различного генезиса, возраста и петрографического состава вычислены по предложенной классификации с учетом изменения их общей пористости. Это позволило получить формулы для оценки и прогноза морозостойкости горных пород в зависимости от изменений их общей пористости (табл. 4).

Таблица 4

Регрессионные зависимости прогноза морозостойкости пород осадочных, метаморфических и магматических формаций криолитозоны по значению их

начальной пористости.

№ пп Породы, возраст(индекс) п Я в Регрессионные зависимости. Доверительные границы (по Стьюденту, Р=0,95)

1 2 3 4 5 6

По роды осадочной формации

1 Конгломераты,Т-1 4 0,94 0,14 К„„= Пов/1,01461+0,20638Пов

2 Песчаники, 1эср 9 0,82 0,15 К„и= ПыЛ, 15980+5,89788^ - 0,32626 п,*2

3 Песчаники, 11 0,89 0,51 Поб/1,10432+0,71308Поб - 0,02580 1и2

4 Песчаники, О 6 0,91 0,25- К„с,= 04382+2,20492ги - 0,08235 ги2

5 Песчаники, РВ.3аи 0,82 0,15 К.ст= Поб/1,05628+5,87974Пов - 0,96893 ги2

6 Песчаники, РЯз5к 6 0,88 0,09 КИСТ= 0,00207+0,14017ги

7 Песчаники, РЯзпт б 0,84 0,10 Кмст= пОб/1,00828+6,47944п„б- 0,04213 ги2

8 Алевролиты, 0-1 4 0,99 0,11 К^т» Поб/ЬОЭЭ^ШИбЭЮпл-О.О^г!^2

9 Туффы, Т 4 0,99 0,17 К«,= л.у/0,99971+0,96239п^ - 0,02932 д*2

10 Доломиты, Ст-0 б 0,98 0,07 КИСТ= Пов/1,05613+0,780804п»б - 0,00942ги2

11 Известняк, РЯ -1 б 0,99 0,36 Кмст= 0,2681 Зехр(0,960771п(псб))

12 Песчаники* 16 0,88 0,79 Кист= 0,01001+0,42135^ + 0,00513 ¡и2

13 Известняк* 7 0,96 0,18 КИСТ= 0,00599+0,36920поб + 0,13047 ги2

Породы метамо г>фических формаций

1 Глин, сланцы, РЯ3аи 9 0,92 0,14 Кмст= п„б/1,02364+2,58808Пов - 0,25150 ги2

2 Филл. сланцы, РЯзаи 9 0,92 0,14 Кмст= 4^0,98439+2,02193- 0,05963 ти2

3 Сланцы крист-е, АЯ 5 0,99 0,21 К«т= 0,54568ехр(0,982421п(по6))

4 Сланцы крист-е, РЯ 5 0,99 0,04 К„ст = 0,54568ехр(0,982421п(поб))

5 Гнейсы, АЯ-РЯ б 0,55 0,29 К„„= 0,06444+0,13597П«

6 Мраморы, АЯ-РЯ б 0,79 0,38 К„ст= 0,05176+0,60154ти

Породы магматической формации

1 Граниты, АЯ 4 0,99 0,30 Кист= 0,23435ехр(0,957951п(по6))

2 Граниты, РЯ] 7 0,99 0,23 К„ст= 0,34932ехр(0,969551п(М)

3 Граниты, РЯ2к 10 0,99 0,12 Кыст=0,21691ехр(0,955721п(по«))

4 Граниты, Ргст 9 0,99 0,10 Кыст= 0,20б57ехр(0,954331п(по6))

5 Диабазы,Т-1 3 0,74 0,20 К„„= 0,03002+1,30447п«б

6 Базальты, Р-И] 14 0,71 0,37 К»ст= 0,14178+0,08069поб

1римечание. п - число экспериментальных определений; Я ■ >еляции; в - ошибка вычисления; Р - вероятность.

■ коэффициент кор-

Высокие значения коэффициентов корреляции и ошибки, изменяющиеся 1 пределах от 0,2 до 0,3, показывают, что полученные регрессионные зависимо ста достаточно информативны и надежны при решении практических задач.

Результаты прогнозирования воздействия криогенного выветривания на из менения физико-технических свойств позволили разработать мероприятия п< управлению скоростью криогенного выветривания массивов горных поро; криолитозоны. Для решение этой задачи рекомендуются три группы способов поставленная цель, в которых достигается регулированием теплообмена:

- с атмосферой,

- путем изменений теплофизических свойств горных пород,

- пород с использованием искусственных источников тепла.

Основными методами, обеспечивающими повышение интенсивности крио генного выветривания горных пород являются, теплофизические и гидротерми ческие, а понижение интенсивности достигается противофильтрационными 1 тепломелиоративными методами.

Предложенные способы и методы управления криогенным выветривание! массивов горных пород обеспечивают повышение эффективности разработк: массивов многолетнемерзлых пород, увеличивают надежность эксплуатаци! горнотехнических и промышленно-гражданских сооружений, способствую снижению экологического риска на осваиваемых территориях.

Таким образом, алгоритм прогноза воздействия криогенного выветривани на физико-технические свойства массивов горных пород криолитозоны вклк чает:

- постановку задачи,

- построение термокриолигологических моделей (определение закономерно стей распределения годового количества ЦЗО по разрезу криолитозоны)

- определение удельных значений физико-технических свойств, разрушени скальных пород и крупнообломочных фракций в различных условиях криоге! ного выветривания,

- разработку аналитической базы прогноза изменений физико-техничеси свойств массивов горных пород,

- прогноз воздействия криогенного выветривания на физико-технически свойства горных пород крирлитозоны,

- решение геотехнических задач.

Разработанные научно-методические основы прогноза воздействи криогенного выветривания имеет универсальный вид и региональный х; рактер. Универсальность прогнозирования заложена в аналитической баз! региональность - в используемых значениях частных параметров, завис! щих от физико-географических, геокриологических и геолого-генеп ческих особенностей исследуемых территорий. Они позволили разработат приемы и методы управления криогенным выветриванием массивов го] ных пород, что имеет высокую практическую значимость при разработк месторождений полезных ископаемых в криолитозоне.

Заключение

В результате целенаправленных, многолетних натурных и лабораторных комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств массивов скальных и крупнообломочных горных пород криолитозоны все поставленные задачи решены:

1. Изучена природа и механизмы криогенного выветривания горных пород криолитозоны и выявлены основные закономерности изменений скорости их разрушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и условий криогенного выветривания.

2. Разработана методика комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

3. Установлены закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и разработаны математические модели оценки их параметров.

4. Созданы методические основы количественной оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород.

5. Обоснованы главные направления практического использования результатов исследований криогенного выветривания массивов горных пород.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Разработана методика комплексных исследований воздействия криоген-юго выветривания на изменение физико-технических свойств и разрушение массивов горных пород криолитозоны. Она отличается от известных тем, что ¡первые исследования разрушений горных пород выполнялись в различных ус-говиях криогенного выветривания, использовались специально разработанные шбораторные крупногабаритные стенды и устройства.

2. Впервые выполнена количественная оценка воздействия основных меха-шзмов криогенного выветривания на разрушение массивов горных пород, оп-(еделены области криолитозоны, где каждый из них оказывает максимально |ффекгавное воздействие на изменение структуры массивов скальных и дис-герсности крупнообломочных пород. В сезонной криолитозоне и в слое эндок-1и0гипергенеза горные породы разрушаются преимущественно в результате ¡асклинивающего действия льда (термокриогенный механизм), расклиниваю-гего действия льда и пленок связанной воды (термокриогидратационный меха-изм). Многолетнемерзлые породы слоя годовых колебаний температур раз-ушаются в результате действия термокриогидратационного и гидратационного [еханизмов. В горизонтах пород криолитозоны с длиннопериодными колеба-иями температур наиболее активное участие в начальной стадии их разруше-ия принимают термофизический и термомеханический механизмы.

Экспериментально доказано, что дисперсность крупнообломочных поре высокодинамичный фактор. Скорость разрушения горных пород наиболее сокая в нивальных условиях криогенного выветривания.

3. Установлены закономерности изменений коэффициентов теплопров ности массивов скальных и крупнообломочных пород в зависимости от кр генного строения. Показано, что при изменении льдистости j от 0,1 до 0, коэффициенте теплопроводности скальных блоков Я<з = 5 (Вт/м-К), значе; коэффициентов теплопроводности массивов скальных пород с горизонталь слоистыми криогенными текстурами снижаются на 30-40%, с вертикаль слоистыми - на 10-15% и с системно-сетчатыми - на 15-20%.

Для оценки коэффициентов теплопроводности горных пород разработг математические модели. Проверка их точности показала, что погрешность эффициентов теплопроводности, в сравнение с экспериментальными даннь не выходит за пределы 25%.

4. Выявлены зависимости изменений физико-механических свойств ска ных и крупнообломочных пород в аэральных, аквальных и нивальных услов; криогенного выветривания. Выполнена количественная оценка влияния их изменения физико-механических свойств горных пород, залегающих в преде, распространения суточных, сезонных, годовых, коротко-, средне- и длинно риодных энергоциклов.

5. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено доми рующее влияние криогенных текстур на деформации массивов отгаиваюп скальных и крупнообломочных пород криолитозоны. Экспериментально до зано, что морозоопасность крупнообломочных пород может быть выше морс опасности тонкодисперсных пород. Предложены математические модели > оценки деформаций крупнообломочных пород. Их проверка показала удов творительную сходимость с экспериментальными определениями. Погрешно не превышала 30%.

6. Теоретически обоснован новый параметр оценки морозостойкости горн пород - удельное изменение прочности горных пород за один цикл замерзэд и оттаивания, найдена его связь с изменением крепости пород (по М.М. Про дьяконову). Предложена классификация горных пород по морозостойкости.

7. Разработаны научные основы прогнозирования изменений физи технических свойств массивов горных пород в зависимости от воздействия них различных условий криогенного выветривания. Проверка созданных ме дик прогнозирования показала, что погрешность значений вычисляемых па метров не выходит за пределы 25% с вероятностью не ниже 0,85.

8. Предложены основные способы и методы управления криогенным I ветриванием горных пород. Основным принципом их работы является регу. рование теплообмена:

- с атмосферой,

- путем изменений теплофизических свойств горных пород,

- пород с использованием искусственных источников тепла.

Применение их на практике позволяет более качественно решать проблемы эрного производства.

9. Полученные результаты позволили усовершенствовать технические реше-ия по тепловой мелиорации и селективной выемке пород при проведении скрышных работ на Татауровском месторождении угля. Разработанные мето-ики применялись для количественной оценки деформаций оттаивающих и ромерзающих крупнообломочных пород для решения проблем проектирована и строительства Ленского золоторудного комбината и Удоканского ГОКа, ^политологические модели на основе применения метода конечных элементов озволили произвести оптимизацию поиска геометрического профиля бортов, гкосов, уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров (на при-ере месторождения Дельмачик в Забайкалье).

10. Общий гарантированный экономический эффект от внедрения научно-гхнических разработок составил в ценах 1999 г. 14102,2 тыс. руб.

Теоретические и прикладные положения в диссертационной работе являются «ершенными, но проблема исследований воздействия криогенного выветри-шия на массивы горных пород криолитозоны выходит далеко за пределы ре-генных задач.

Перспективы дальнейших исследований могут лежать в области воздействия риогенного выветривания на изменения физико-технических свойств горных ород, находящиеся в напряженно-деформируемом состоянии. Представляет ;обый интерес изучение прямых и обратных связей химического и криогенно-> выветривания.

В практическом отношении актуальным является совершенствование прие-ов и методов управления криогенным выветриванием горных пород с целью эеспечения эффективной разработки месторождений полезных ископаемых.

Конечной целью дальнейших исследований может быть создание фундамен-шьной теории физического выветривания массивов горных пород криолитозо-л и ее использование в исследованиях динамики и закономерностей форми-)вания физико-технических свойств массивов горных пород криолитозоны.

Список основных публикаций по теме диссертации. Монографии

1. Строение и свойства пород криолитозоны Удокана.-Новосибирск: Наука, >90.-126с. Соавтор Г.Е. Ядрищенский.

2. Криогипергенез крупнообломочных и скальных пород криолитозоны.-кутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН - ассоциированный член изд-ва СО Ш, 1997.-120с.

Статьи

1. Методика исследований и некоторые закономерности изменений тепло-юводности крупнообломочных пород//Инженерно-строительные изыскания. лп.1. -М.: Стройиздат, 1980, с. 21-29, соавторы В.Г. Чеверев, И.А. Комаров.

2. К методике определения классификационных характеристик кpyшюoбJ мочных пород в полевых условиях//Инженерно-геологические и гидрогеоло] ческие условия зоны БАМ. - Л.: Недра, 1982, с.92-97, соавторы А.Н. Козл' С.Ю. Волченков.

3. Теплопроводные свойства современных склоновых отложений Чульм; ской впадины// Мерзлотные исследования. XX вып. - М.: МГУ, 1982, с. 165-1 соавторы Э.Д. Ершов, В.Г. Чеверев.

4. Закономерности изменения теплопроводности крупнообломочных поро, зависимости от их состава, криогенного строения и температуры/ Инженер! геология, вып. 6. - М.: Изд-во АН СССР, 1984, с. 35-41, соавторы Э.Д. Ерш В.Г. Чеверев.

5. Закономерности изменения теплофизических свойств крупнообломочн пород// Теплофизические свойства горных пород. - М.: МГУ, 1984, с. 111-1: соавторы Я.А. Кроник, С.Н. Лосева.

6. Геокриологические условия и проблемы проведения вскрышных работ Татауровском буроугольном месторождешш//Перспекгавы развития открыт горных работ по добыче угля Восточной Сибири и Забайкалья. - Иркутск: И во Вост.-Сиб. Правды., 1985, с.31-34, соавторы Ю.Б. Уцын, В.А. Козлов.

7. К вопросу о классификации криогенных текстур крупнообломочных род// Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты. Ма риалы Всесоюзной научно-практической конференции. - Благовещенск, 1986 331-333.

8. Инженерно-геокриологические условия Восточно-Сибирского экономи ского района// Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеоло] территорий городов и городских агломераций. Материалы Всесоюзной кон ренции - Одесса, 1987, с.

9. Некоторые инженерно-геологические проблемы селитебных(городск территорий Забайкалья// Методы изучения и прогноз изменений гидрогеоло ческих условий на территории городов. - М.: Наука, 1988, с.61-66, соавтор Р Александров.

10. Типизация техногенных воздействий на геокриологические ус вия//Геокриология СССР. Горные страны Юга СССР. - М.: Недра, 1989, с.1 143.

11. Опыт освоения территории при городской застройке // Геокриоло СССР. Горные страны Юга СССР. - М.: Недра, 1989, с. 143-151, соавтор I Демидюк.

12. Опыт освоения территории при линейном строительстве// Геокриоло СССР. Горные страны Юга СССР. - М.: Недра, 1989, с.151-154, соавтор N Чащина.

13. Опыт освоения территорий на объектах горной промышлег ста//Геокриология СССР. Горные страны Юга СССР. - М.: Недра, 1989, с.1 156, соавтор С.В. Зайцев.

14. Влияние криогенного строения на изменение коэффициентов теплощх

водности скальных пород//Проблемы инженерно-геологических изыскания в криолитозоне. Материалы Всесоюзной научно-практической конференции.-Магадан, 1989, с. 101-102.

15. Геокриологические проблемы при строительстве горнорудных ТПК// Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база. Материалы Всесоюзной конференции по развитию производительных сил Сибири.-Новосибирск: изд-во СО АН СССР, ДСП, вып. 3 1990, с. 31-32, соавторы В.Г. Авлов, A.C. Александров, А.Н. Бровкин.

16. Оценка морозоопасности глинистых крупнообломочных грунтов (на примере Забайкалья)// Инженерно-геологическое изучение и оценка мерзлых, промерзающих и протаивающих глинистых грунтов (ИГК-90).-С.-Петербург: Междуведомственный сборник научных трудов, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1993, с.55-58, соавтор А.Г. Верхотуров.

17. Схема образования и распространения дисперсных крупнообломочных пород криолитозоны и их агрегатный состав// Записки Забайкальского филиала Географического общества РФ (издаются с 1896 г.), вып. 125,- Чита, 1992, с. 90103.

18. Структура инженерно-геологического опробования при изучении влияния криогенеза на изменения свойств крупнообломочных отложений платформенных и горно-складчатых областей криолитозоны// Записки Забайкальского филиала Географического общества РФ (издаются с 1896 г.), вып. 125,- Чита,

1992, с. 103-114.

19. К проблеме исследований гранулометрического состава крупнообломочных пород'/ Инженерно-геокриологические проблемы Забайкалья.-М.: Наука,

1993, с.52-62.

20. Общая морфогенетическая классификация криогенных текстур крупно-, обломочных пород// Инженерно-геокриологические проблемы Забайкалья.-М.: Наука, 1993, с.69-74.

21. Строение и состав крупнообломочных пород склоновых криолитодина-чических поясов/ Вестник Чит. полит, ин-та. - М.: МГТУ, 1995, с.212-221, соавтор B.C. Петров.

22. Оценка морозоопасности и предела прочности на одноосное сжатие жальных пород Кодаро-Удоканской геоспруктурной зоны// Горный журнал. № МО - м., 1996, с. 48-49, соавтор Г.Е. Ддрищенский.

23. Крупнообломочные дисперсные породы криолитозоны// Материалы I сонференции геокриологов России. 3-5 июня 1996 г., т. IY. -с.56-63.

24. Изменение скорости продольных ультразвуковых волн и их оценка при фиогенном выветривании горных пород// Вест. Чит. облает, федерации НТО ггроителей, г.Чита, 1997, с.96-101, соавторы Г.Е. Ядрищенский, Н.З. Шишкин.

25. Природно-техногенные ландшафты Забайкалья и проблемы их устойчи-юсти при эксплуатации инженерных сооружений// Вестник Читинской област-юй федерации НТО строителей, г.Чита, 1998, с.89-93.

26. Природные и природно-техногенные экокриосистемы Забайкалья// вест-шк МАНЭБ, № 8, С.-Петербург-Чита, 1998, с. 42-50.

27. Научно-методические основы исследований воздействия физическо выветривания на строение и физико-технические свойства массивов горных в род криолитозоны// Вестник Читинской областной федерации НТО строителе! г.Чита, 1998, с.46-55.

28. Физическое выветривание горных пород криолитозоны и расчет парам« ров профиля бортов карьеров// Вестник Читинской областной федерации HI строителей, г. Чита, 1998, с.62-67, соавторы Е.А. Федорова, Г.Е. Ядршценскш

29. К вопросу об оценке пучения крупнообломочных грунтов// Защита ин» нерных сооружений от морозного пучения. Доклады международного научш технического семинара (ЗМП-93).- Якутск, Изд-во СО РАН, 1998, с. 39-47.

30. Пучение песчаных и глинистых крупнообломочных грунтов// Защита и женерных сооружений от морозного пучения. Доклады международного на> но-технического семинара (ЗМП).- Якутск, Изд-во СО РАН, 1998, с. 10-19, с автор М.К. Шестернева.

31. Deformation of thawing dispersed larde detrital rocks of Cryolite Zone// Paps of the Sixth International Conference on Permafrost.- China, Beijing, 1994, v.,-p 1227-1230.

32. Valuation a Deposit of Thawing Large Detrital Rocks with Varions Types Cryogene Textures// Proceedings of International Symposium on Cold Regio Engineering. September, 11-14/ 1996. Harbin, China.-University of Harbin Indusl Technology Press. - 1996, p.p. 22-24. 33. Frozen heaving of large dispersed soil system of Zabaikalje// Proceedings of International Symposium on Ground freezi and Frost action soils. - Lulea, Sweden, 15-17 April.- 1997, p.p. 281-288.

34. Study of Influence of Velocity Freezing and Gradients of Temperatures on Frc Heaving of Clayey Large Dispersed Soiled Systems// Geocryological Problems Construction in Eastern Russia and Northtm China: Proceedings of Internatior Symposium, Chita, 23-25 September, 1998 - Yakutsk: SB RAS Publishers, 1988, p. 101-108, соавтор W.N. Cubasov.

35. Cryogepergenes of Mountain Rocks and Calculation of Sloping Angle of Quai Boards// Geocryological Problems of Construction in Eastern Russia and North) China: Proceedings of International Symposium, Chita, 23-25 September, 99! Yakutsk: SB RAS Publishers, 1988, p.p. 216-218, соавтор G.E. Jadrishchenskiy, G. Fedorova.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ РАЗРАБОТКИ ПРОБЛЕ -МЫ.

1.1. Криолитозона и состояние учета влияния криогенного выветривания на горные породы при освоении месторождений полезных ископаемых.

1.2. Анализ выполненных исследований криогенного выветривания и его влияния на физико-технические свойства горных пород и их массивов.

1.3. Объект, предмет, цель, методы и задачи исследований.

ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ИССЛЕДОВАНИЙ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ И ЕГО ВЛИЯНИЯ НА ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД КРИОЛИТО-ЗОНЫ.

2.1. Базовые физико-технические свойства горных пород.

2.2. Методологическая основа и структура исследований криогенного выветривания горных пород.

2.3. Методика экспериментальных исследований.

2.4. Методика исследований теплофизических и деформационных свойств промерзающих и оттаивающих массивов горных пород.

2.5. Концептуальная модель количественной оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства горных пород.

Выводы.

ГЛАВА 3. УСТАНОВЛЕНИЕ ПРИРОДЫ, МЕХАНИЗМОВ И ЗАКО

НОМЕРНОСТЕЙ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД.

3.1. Природа и механизмы криогенного выветривания горных пород.

3.2. Выявление закономерностей криогенного выветривания скальных горных пород.

3.3. Установление закономерностей воздействия криогенного выветривания на крупнообломочные горные породы.

Выводы.

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЙ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД КРИОЛИТОЗОНЫ.

4.1. Исходные положения.

4.2. Установление характера и степени изменения теплофизических свойств массивов скальных пород.

4.3. Выявление закономерностей изменений теплофизических свойств крупнообломочных горных пород как продуктов криогенного выветривания.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЙ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД.

5.1. Установление характера и степени воздействия криогенного выветривания на изменения физико-механических свойств горных пород.

5.2. Выявление и изучение закономерностей изменений физико-механических свойств массивов оттаивающих крупнообломочных горных пород.

5.3. Исходные положения и методика прогнозирования осадок оттаивающих массивов крупнообломочных горных пород.

5.4. Установление динамики и закономерностей изменений пучения промерзающих массивов крупнообломочных горных пород.

5.5. Разработка методики прогнозирования пучения и морозоопасно-сти массивов крупнообломочных горных пород.

Выводы.

ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ОЦЕНКИ ВОЗДЕЙСТВИЯ КРИОГЕННОГО ВЫВЕТРИВАНИЯ НА МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ГОРНЫХ ПОРОД.

6.1. Обоснование методики определения количества циклов замерзания и оттаивания горных пород криолитозоны и установление условий формирования криогенной коры выветривания.

6.2. Разработка методики прогнозирования изменения физико-механических свойств скальных пород.

6.3. Обоснование методики прогнозирования скорости дезинтеграции крупнообломочных и скальных горных пород.

6.4. Разработка методики прогнозирования влияния криогенного выветривания на морозостойкость и крепость горных пород.

Выводы.

ГЛАВА 7. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КРИОГЕННЫМ ВЫВЕТРИВАНИЕМ МАССИВОВ ГОРНЫХ ПОРОД И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

7.1. Способы и методы управления криогенным выветриванием горных пород при освоении месторождений полезных ископаемых.

7.2. Практическое применение результатов исследований и их эффективность.

Актуальность проблемы. Больше половины территории России занято криолитозоной - частью литосферы ограниченной нулевой изотермой и содержащей лед. В ее пределах сосредоточены значительные запасы сырьевых ресурсов, с разработкой которых связано будущее страны.

Перспективы развития горной промышленности в Восточной Сибири и Забайкалье связаны с развитием угледобывающей промышленности, с разработкой Удоканского месторождения меди, Чинейского титано-ванадиево-магнетитового месторождения, освоением Ленского и Тасеевского золоторудных месторождений, Сосново-Озерского полиметаллического месторождения и некоторых других. В их пределах площадь распространения 1фиоли-тозоны изменяется от островного до сплошного типа. Ее мощность часто превышает глубину залегания проектируемых к разработке полезных ископаемых, залегающих в массивах скальных и крупнообломочных горных пород.

Разработка полезных ископаемых в скальных и крупнообломочных массивах горных пород криолитозоны осложняется развивающимися физико-геологическими и инженерно-геологическими процессами. Их исследования и прогнозирование осуществляется без учета воздействия криогенного выветривания на изменения структуры и физико-технических свойств массивов горных пород. Используемые при этом традиционные методы часто не обеспечивают эффективных решений геотехнических задач даже при весьма строгой их постановке. В результате в горных выработках образуются вывалы и обрушения кровли, осыпи и обвалы. При проведении вскрышных работ наблюдается завышение и занижение их объемов, выход большого количества негабаритов и повторное смерзание разрыхленного массива, осложняется ра бота рудоспусков. Экономические потери при этом достигают десятков и сотен млн. рублей.

Таким образом, криогенное выветривание массивов горных пород криоли-тозоны представляет значительную опасность для эксплуатации горнотехнических и гражданских объектов горной промышленности.

В горно-геологических науках изучению теоретических и практических основ воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства горных пород не уделяется достаточного внимания. Как правило, исследования в этой области не выходят за пределы требований нормативной литературы. В то же время криогенное выветривание массивов горных пород является глобальным процессом, интенсивно развивающимся в пространстве и во времени.

Перечисленное выше обосновывает необходимость решения крупной научной проблемы, содержание которой заключается в создании научно-методических основ оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов горных пород криолитозоны и имеет важное народно-хозяйственное значение.

Диссертация выполнена в соответствии с государственными программами:

1. Министерства геологии РСФСР (1980 - 1985г.г.) - Мониторинг криогенных процессов и явлений в криолитозоне;

2. ГКНТ СССР (1988-1991 г.г.) - Разработка методических рекомендаций по учету мерзлотно-геоморфологических условий при возведении и эксплуатации техногенных объектов на вялой мерзлоте (Тема 170 от 06.06.88г) и № 646 от 16.06.88 г. СО АН СССР

3. «Сибирь», СО РАН подпрограмма 1.06. Рудное Золото Сибири (19911995) - а) Исследование геокриологических условий для проектирования и строительства Ленского золоторудного комплекса (JI3PK).

4. Фундаментальных исследований СО РАН (1996-2000): Тема 5.2.6. Пространственно-временные закономерности распространения, развития мерзлых горных пород, льдов, криогенных процессов и явлений, раздел 2.2.3.в.2 -Изучение воздействия циклического промерзания и оттаивания на дезинтеграцию скальных и пучение крупнообломочных пород.

5. Хоздоговорных работ с предприятиями Мингео и Госстроя РСФСР (ПГО "Читагеология", БодайбоТИСИЗ, ЗабайкалТИСИЗ) и работ по договорам о научно-техническом содружестве с Малым предприятием «ГЕОКРИОЛОГ», ЧитПИ и Читинским институтом природных ресурсов СО РАН.

Объект исследований - скальные и крупнообломочные массивы горных пород криолитозоны Забайкальского горнопромышленного региона.

Предмет исследований - криогенное выветривание и его воздействие на физико-технические свойства горных пород и их массивов в криолитозоне.

Основная идея работы заключается в том, что эффективное освоение месторождений полезных ископаемых и повышение качества проектирования горнотехнических сооружений возможны на основе использования физико-технических свойств горных пород с учетом количественной оценки воздействия криогенного выветривания на их изменения.

Цель диссертационной работы - развитие теории криогенного выветривания и разработка научно-методических основ количественной оценки его воздействия на структуру и физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных горных пород.

Для решения поставленной цели решались следующие основные задачи:

1. Изучить природу и механизмы криогенного выветривания горных пород криолитозоны и выявить основные закономерности изменений скорости их разрушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и условий криогенного выветривания.

2. Разработать методику комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

3. Установить закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и разработать математические модели оценки их параметров.

4. Создать методические основы количественной оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород.

5. Обосновать главные направления практического использования результатов исследований криогенного выветривания массивов горных пород.

Методы исследований. Реализация поставленной цели и основных задач работы осуществлялась на основе комплекса современных методов, включающих: анализ отечественных и зарубежных источников информации; использование системного подхода, натурных и лабораторных экспериментальных исследований на базе разработанных приборов и крупногабаритных стендов; разработку концептуальных, криолитологических, статистических и детерминированных моделей исследований; применение вычислительных средств.

В качестве основных научных положений, на защиту выносятся:

1. Методика комплексных теоретических и экспериментальных исследований воздействия криогенного выветривания на строение и физико-технические свойства скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

2. Механизмы криогенного выветривания горных пород криолитозоны и основные закономерности изменений скорости их разрушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и условий криогенного выветривания.

3. Закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и математические модели для их оценки.

4. Методические основы прогнозирования воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород.,

Достоверность научных положений и выводов подтверждена удовлетворительной сходимостью значений параметров физико-технических свойств массивов горных пород, получаемых по предложенным методикам в сравнении со стандартными определениями в пределах 25% погрешности.

Научная новизна работы заключается в развитии теории криогенного выветривания горных пород и разработке прогнозирования воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны в зависимости от термодинамических условий их существования.

В диссертационной работе впервые:

1. Разработана методика комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на разрушение и изменение физико-технических свойств массивов горных пород криолитозоны.

2. Выполнена количественная оценка воздействия основных механизмов криогенного выветривания на разрушение горных пород.

3. Выявлены закономерности изменения коэффициентов теплопроводности массивов скальных и крупнообломочных пород в зависимости от криогенного строения и разработаны математические модели для их оценки.

4. Получены зависимости изменений физико-механических свойств скальных и крупнообломочных пород в аэральных, аквальных и нивальных условиях криогенного выветривания.

5. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено доминирующее влияние криогенных текстур на деформации массивов оттаивающих скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

6. Теоретически обоснован параметр оценки морозостойкости горных пород - удельное изменение прочности горных пород за один цикл замерзания и оттаивания, найдена его связь с изменением крепости пород (по М.М. Про-тодьяконову) и предложена классификация горных пород по морозостойкости.

7. Разработаны научные основы прогнозирования изменений физико-технических свойств массивов горных пород в зависимости от воздействия на них различных условий криогенного выветривания.

8. Предложены основные способы и методы управления криогенным выветриванием горных пород для увеличения эффективности решения задач горного производства.

Практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные результаты исследований позволяют комплексно решать проблемы эффективной разработки месторождений полезных ископаемых и увеличивать качество проектирования горнотехнических и промышленно-гражданских инженерных объектов в криолитозоне. Их реализация позволила:

- на стадии ТЭО более качественно разработать проектные решения размещения объектов Удоканского и Чинейского ГОКов, на стадии Рабочего проекта - осуществить выбор оснований и фундаментов объектов Ленского золоторудного комплекса;

- предложить физико-техническое обоснование способа вскрышных работ на разрезе «Восточный» Татауровского буроугольного месторождения Читинской области;

- выполнить количественную оценку деформаций осадок оттаивающих и пучения промерзающих крупнообломочных пород для обеспечения устойчивости проектируемых инженерных сооружений Удоканского ГОКа;

- обосновать способы управления криогенным выветриванием горных пород для повышения эффективности разработки месторождений полезных ископаемых криолитозоны.

- снизить на 10-15% затраты на организацию и проведение режимных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов горных пород;

- результаты исследований теплофизических свойств горных пород использованы Э.Д. Ершовым и др. при написании учебника «Петрография мерзлых пород». -М.: изд-во МГУ, 1987 г. и справочного пособия «Инженерная геокриология», под ред. Проф. Э.Д. Ершова. - М.: Недра, 1991 г.

Общий гарантированный экономический эффект от внедрения научно-технических разработок в ценах 1999 г. составил 14102,2 тыс. руб.

Личный вклад автора состоит:

- в создании экспериментальной базы, научном руководстве и непосредственном участии в проведении натурных и лабораторных исследований криогенного выветривания горных пород;

- в разработке методики комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов горных пород.

Обработка результатов исследований, анализ и интерпретация выполнены автором лично.

Апробация работы. Основные теоретические положения и результаты диссертационной работы докладывались:

- на Международных конференциях и симпозиумах: Геокриологические проблемы строительства на Востоке России и Севере Китая. Чита, 1998 г.; Промораживание и воздействие в грунтах, Швеция, Лулео, 1997 г.;

Строительство в холодных регионах, КНР, г. Харбин, 1996; YI-й международной конференции по мерзлотоведению, КНР, г. Пекин, 1993 г.; Защита инженерных сооружений от морозного пучения, Россия, г. Чита, 1993 г., на расширенных заседаниях Совета по криологии Земли АН СССР в 19841991 годах;

- на Всесоюзных совещаниях и конференциях: Исследование состава, строения и свойств мерзлых, промерзающих и оттаивающих пород с целью наиболее рационального проектирования и строительства. Москва, МГУ, 1981; Геокриологический прогноз осваиваемых районов Крайнего Севера. Москва, ВСЕГИНГЕО, 1982; Проблемы геокриологии Забайкалья. Чита, 1984; Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты. Благовещенск, 1986; Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии городов и городских агломераций. Одесса, 1987; Проблемы инженерно-геологических изысканий в криолитозоне. Магадан, 1989; Инженерно-геологическое изучение и оценка мерзлых, промерзающих и протаивающих пород. ИГК-90, Ленинград 1990; Горнодобывающие комплексы Сибири и их минерально-сырьевая база. Улан-Удэ, 1990; на Республиканских и региональных совещаниях: Перспективы развития открытых горных работ по добыче угля Восточной Сибири и Забайкалья. Иркутск, 1985; Прогрессивные типы фундаментов в условиях Восточной Сибири и Дальнего Востока. Владивосток, 1988; Проблемы геокриологии Забайкалья. Чита, 1993.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 35 научных работ, включая две монографии.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, 7-и глав, заключения, списка литературы из 196 наименований и содержит 300 страниц машинописного текста, 40 рисунков и приложений, подтверждающих внедрение результатов исследований.

- 265 -Выводы

Таким образом, экспериментальные и теоретические исследования криогенного выветривания горных пород позволили разработать современные методические основы прогнозирования и оценки его воздействия на физико-механические свойства и морозостойкость горных пород. Их основу составляют впервые разработанные:

- методика определения количества циклов замерзания и оттаивания горных пород по разрезу криолитозоны с учетом их теплофизических характеристик и установление условий формирования криогенной коры выветривания;

- методика прогнозирования физико-механических свойств скальных пород, в зависимости от изменения глубин их залегания, условий криогенного выветривания и количества циклов замерзания и оттаивания;

- методика прогнозирования скорости дезинтеграции крупнообломочных и скальных горных пород;

- методика прогнозирования влияния криогенного выветривания на морозостойкость и крепость горных пород (по М.М. Протодьяконову).

Результаты прогноза воздействия криогенного выветривания на морозостойкость и физико-механические свойства горных пород, выполненные для Удоканского ГОКа и Ленского золоторудного комбината показали, что предложенные методики служат надежным информационным обеспечением постановки и решения задач прогноза устойчивости геотехнических сооружений.

ГЛАВА 7. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ КРИОГЕННЫМ ВЫВЕТРИВАНИЕМ ГОРНЫХ ПОРОД И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

7.1. Способы и методы управления криогенным выветриванием горных пород и перспективы их развития

Предложенные мероприятия по управлению криогенным выветриванием массивов горных пород, направлены на решение задач по повышения эффективности разработки массивов многолетнемерзлых пород, по обеспечению эксплуатационной надежности горнотехнических и промышленно гражданских сооружений, по снижению экологической нагрузки осваиваемых территорий (табл.7.1).

Выполненный патентный поиск показал, что для решения задач понижения или увеличения криогенного выветривания массивов горных пород существует определенное количество разработанных эффективных способов, с помощью которых можно удовлетворительно решать поставленные задачи. Необходимые для этого цели достигаются тремя основными способами:

- регулированием теплообмена массивов горных пород с атмосферой;

- регулированием теплообмена массивов горных пород путем изменения те-плофизических их свойств;

- регулированием теплообмена массивов горных пород с применением искусственных теплоисточников.

В рамках этих способов существуют группы мероприятий, с помощью которых возможно добиться как повышения, так и понижения скорости криогенного выветривания горных пород. Для этого необходимо выбирать такие мероприятия, которые максимально эффективно воздействуют на механизмы криогенного выветривания горных пород.

- 281 -ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате целенаправленных, многолетних натурных и лабораторных комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств массивов скальных и крупнообломочных горных пород криолитозоны все поставленные задачи решены:

1. Изучена природа и механизмы криогенного выветривания горных пород криолитозоны и выявлены основные закономерности изменений скорости их разрушения в зависимости от геолого-геоморфологических факторов и условий криогенного выветривания.

2. Разработана методика комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства скальных и крупнообломочных пород криолитозоны.

3. Установлены закономерности воздействия криогенного выветривания на изменения теплофизических и физико-механических свойств массивов скальных и крупнообломочных пород криолитозоны и разработаны математические модели оценки их параметров.

4. Созданы методические основы количественной оценки воздействия криогенного выветривания на физико-технические свойства массивов скальных и крупнообломочных пород.

5. Обоснованы главные направления практического использования результатов исследований криогенного выветривания массивов горных пород.

Основные научные и практические результаты диссертации заключаются в следующем.

1. Разработана методика комплексных исследований воздействия криогенного выветривания на изменение физико-технических свойств и разрушение массивов горных пород криолитозоны. Она отличается от известных тем, что впервые исследования разрушений горных пород выполнялись в различных условиях криогенного выветривания, использовались специально разработанные лабораторные крупногабаритные стенды и устройства.

2. Впервые выполнена количественная оценка воздействия основных механизмов криогенного выветривания на разрушение массивов горных пород, определены области криолитозоны, где каждый из них оказывает максимально эффективное воздействие на изменение структуры массивов скальных и дисперсности крупнообломочных пород. В сезонной криолитозоне и в слое эндок-риогипергенеза горные породы разрушаются преимущественно в результате расклинивающего действия льда (термокриогенный механизм), расклинивающего действия льда и пленок связанной воды (термокриогидратационный механизм). Многолетнемерзлые породы слоя годовых колебаний температур разрушаются в результате действия термокриогидратационного и гидратаци-онного механизмов. В горизонтах пород криолитозоны с длиннопериодными колебаниями температур наиболее активное участие в начальной стадии их разрушения принимают термофизический и термомеханический механизмы.

Экспериментально доказано, что дисперсность крупнообломочных пород -высоко динамичный фактор. Скорость разрушения горных пород наиболее высокая в нивальных условиях криогенного выветривания.

3. Установлены закономерности изменений коэффициентов теплопроводности массивов скальных и крупнообломочных пород в зависимости от криогенного строения. Показано, что при изменении льдистости j от 0,1 до 0,4 и коэффициенте теплопроводности скальных блоков Xq = 5 (Вт/м-К), значения коэффициентов теплопроводности массивов скальных пород с горизонтально-слоистыми криогенными текстурами снижаются на 30-40%, с вертикально-слоистыми - на 10-15% и с системно-сетчатыми - на 15-20%.

Для оценки коэффициентов теплопроводности горных пород разработаны математические модели. Проверка их точности показала, что погрешность коэффициентов теплопроводности в сравнении с экспериментальными данными не выходит за пределы 25%.

4. Выявлены зависимости изменений физико-механических свойств скаль ных и крупнообломочных пород в аэральных, аквальных и нивальных условиях криогенного выветривания. Выполнена количественная оценка влияния их на изменения физико-механических свойств горных пород, залегающих в пределах распространения суточных, сезонных, годовых, коротко-, средне- и длиннопериодных энергоциклов.

5. Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено доминирующее влияние криогенных текстур на деформации массивов оттаивающих скальных и крупнообломочных пород криолитозоны. Экспериментально доказано, что морозоопасность крупнообломочных пород может быть выше моро-зоопасности тонкодисперсных пород. Предложены математические модели для оценки деформаций крупнообломочных пород. Их проверка показала удовлетворительную сходимость с экспериментальными определениями. Погрешность не превышала 30%.

6. Теоретически обоснован новый параметр оценки морозостойкости пород - удельное изменение прочности горных пород за один цикл замерзания и оттаивания, найдена его связь с изменением крепости пород (по М.М. Протодья-конову). Предложена классификация горных пород по морозостойкости.

7. Разработаны научные основы прогнозирования изменений физико-технических свойств массивов горных пород в зависимости от воздействия на них различных условий криогенного выветривания. Проверка созданных методик прогнозирования показала, что погрешность значений вычисляемых параметров не выходит за пределы 25% с вероятностью не ниже 0,85.

8. Предложены основные способы и методы управления криогенным выветриванием горных пород. Основным принципом их работы является регулирование теплообмена пород: с атмосферой, путем изменений теплофизиче-ских свойств горных пород, с использованием искусственных источников тепла.

Применение их на практике позволяет более качественно решать проблемы горного производства.

9. Полученные результаты позволили усовершенствовать технические решения по тепловой мелиорации и селективной выемке пород при проведении вскрышных работ на Татауровском месторождении угля. Разработанные методики применялись для количественной оценки деформаций оттаивающих и промерзающих крупнообломочных пород для решения проблем проектирования и строительства Ленского золоторудного комбината и Удоканского ГОКа. Криолитологические модели на основе применения метода конечных элементов позволили произвести оптимизацию поиска геометрического профиля бортов, откосов, уступов и отвалов, строящихся и эксплуатируемых карьеров (на примере месторождения Дельмачик в Забайкалье).

10. Общий гарантированный экономический эффект от внедрения научно-технических разработок составил в ценах 1999 г. 14102,2 тыс. руб.

Теоретические и прикладные положения в диссертационной работе являются завершенными, но проблема исследований воздействия криогенного выветривания на массивы горных пород криолитозоны выходит далеко за пределы решенных задач.

Перспективы дальнейших исследований могут лежать в области воздействия криогенного выветривания на изменения физико-технических свойств горных пород, находящиеся в напряженно-деформируемом состоянии. Представляет особый интерес изучение прямых и обратных связей химического и криогенного выветривания.

В практическом отношении актуальным является совершенствование приемов и методов управления криогенным выветриванием горных пород с целью обеспечения эффективной разработки месторождений полезных ископаемых.

Конечной целью дальнейших исследований может быть создание фундаментальной теории физического выветривания массивов горных пород криолитозоны и ее использование в исследованиях динамики и закономерностей формирования физико-технических свойств массивов горных пород криолитозоны.

1. Алексеев С.В. Криогенез подземных вод и скальных горных пород (на примере Далдыно-Алакитского района Западной Якутии)// Авт-т диссерт. канд. геол.-мин. наук -Иркутск: ИЗК СО РАН, 1987.- 20с.

2. А.С. 1839056 (СССР). Способ взрывной отбойки руд (А.В. Рашкин, С.А. Рашкин, П. Б. Авдееев, Н.Б. Каменецкий, Г.Е. Ядрищенский, А.В. Пельменев,-Опубл. 1991. Бюл. ДСП.

3. А.С. 1707138 М.Кл. 1707138 А1, М.Кл. Е 02 D 3/12, Способ создания противофильтрационного экрана. Опубл. 1992. Бюл. № 3 ( B.C. Пивкин).

4. А.С. 694596 М.Кл. Е 02 D 3/14 Способ укрепления промерзающего грунта.- Опубл. 1979. Бюл. № 40 (А.И. Тютюнов, А.О. Филатов и Е.В. Филатова).

5. А.С. 709761, М.Кл. Е 02 D 3/14 Композиция для укрепления отвальных пород.- Опубл. 1980. Бюл. № 2 (Э.М. Москаленко, Б.М. Равич, А.П. Бобылев, Ю.Н. Мякиньков и Л.А. Смородинова).

6. Астраханцев В.И. О периодичности климатических и геологических процессов// Известия гегр. общ.-ва, т.6, вып. 5.- М.: 1974 с. 420-423.

7. Атлас гидрогеологических и инженерно-геологических карт СССР. М.: ВСЕГИНГЕО, 1983. - 25 листов.

8. Айдла Т.А. К освоению метода предпостроечного оттаивания грунтов основания//Тр. ВНИИ-I, т.ХХП,- Магадан, 1963.-С.63-103

9. Айдла Т.А., Гольдтман В.Р. Чаша оттаивания и осадка андезитов под зданием// Тр. ВНИИ золота и ред. мет-ов, т. 35 Магадан: 1975.-С.327-347.

10. Бакулин Ф.Г. Льдистость и осадки при оттаивании многолетнемерзлых четвертичных отложений Воркутинского района. М.: Изд-во АН СССР, 1958 -95с.

11. Балобаев В.Т. Сезонное промерзание и теплофизические свойства крупноскелетных грунтов// Региональные тематические геокриологические исследования.- Новосибирск: Наука, 1975, С.79-86.

12. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы Севера Азии,- Новосибирск: Наука, 1991.- 194 с.

13. Балобаев В.Т., Гаврильев Р.И. Методика изучения тепловых свойств крупнообломочных пород// Методика инженерно-геологических исследований и картирования области вечной мерзлоты. Тезисы докл. И сообщ. Вып. 3. -Якутск: ИМЗ СО АН СССР, 1977.-С.108-109.

14. Барон Л.И. Горнотехническое породоведение.-М.: Наука, 1977 324 с.

15. Билибин Ю. А. Основы геологии россыпей.- М.: Изд-во АН СССР, 1956.-464 с.

16. Бондарик Г.К. Общая теория инженерной (физической) геологии. М.: Недра, 1981,- 236с.

17. Брахина Н.Ф. Криогенное строение многолетне и сезонномерзлых пород южной части Алданского района// Мерзлотные исследования, вып. 6 М.: Изд-во МГУ, 1966-С. 112-119.

18. Бродская А.Г., Вотяков И.Н. Осадки при оттаивании разрушенных пород района г. Мирного ЯА ССР// Тр. Сев.-Вост. отделения Института мерзлотоведения, вып. 2. Якутск: Якутское книжное изд-во, 1960 - С. 118-127.

19. Ведерников М.В. Исследование мерзлых крупнообломочных грунтов// Тр. ВНИИ -1, вып. 13. Магадан: 1959. - с 43-267.

20. Водолазкин В.М. Результаты полевых экспериментов по исследованию сжимаемости крупноскелетных грунтов при оттаивании горячим штам-пом//Строит-во на вечномерзлых грунтах. Красноярск, 1968, т. VI, вып. 5.

21. Водолазкин В. М., Чубарова Н.П. Новый ГОСТ на полевые штамповые испытания мерзлых грунтов при их оттаивании// Оттаивающие грунты как основания сооружений. М.: Наука, 1981 - С. 68-72.

22. Войлошников В.А. Выветривание в таежном Приангарье//Региональ-ные типы процессов выветривания. Чита, 1970. - Вып. 41. - С. 22-26.

23. Воронков О. К., Ростомян Т.В. Об определении предела прочности на одноосное сжатие, коэффициентов размокания и морозостойкости скальныхпород геофизическими методами// Изв. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, Т. 101, 1973.-С. 222-234.

24. Воронков O.K., Ушакова Л.Ф. К прогнозу морозного выветривания и морозостойкости скальных пород на территории СССР// Изв. ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, Т. 137, 1980. С. 86 - 92.

25. Воскресенский С. С. Динамическая геоморфология. М.: Изд-во МГУ, 1971.-228 с.

26. Вотяков И.Н. Осадки оттаивающих крупнообломочных грунтов// Проблемы строительства в условиях Забайкалья. Чита: 1967, вып. I,- с. 12-14.

27. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Новосибирск: Изд-во Наука, 1975. - 176 с.

28. Втюрина Е.А., Втюрин Б.И. Льдообразование в горных породах. М.: Наука, 1970-280 с.

29. Гаврильев Р.И. Особенности изучения теплофизических свойств грунтов с крупнообломочными включениями// Инженерная геология, № 5. -М.: АН СССР, 1986.-С. 60-71.

30. Гальперин A.M., Шафаренко Е.М. Реологические расчеты горнотехнических сооружений. М.: Недра, 1977, - 246 с.

31. Гасанов Ш. Ш. Криолитологический анализ.- М.: Наука, 1981. 196 с.

32. Геокриология СССР. Европейская территория СССР/Под ред. Э.Д. Ершова. М.: Недра, 1988. - 358 с.

33. Геокриология СССР. Горные страны юга СССР./Под ред. Э.Д. Ершова. -М.: Недра, 1989.-359 с.

34. Гидрогеология и инженерная геология. Т.2. Геология зоны БАМ./М-во геологии СССР. Всесоюз. науч.-исслед. геол. ин-т.

35. Глушко В.Т., Борисенко В.Г. Инженерно-геологические особенности железорудных месторождений. М.: Недра, 1978. - 253 с.

36. Голодковская Г.А., Шаумян JI.B. К природе прочности массивов скальных пород// Вестник МГУ. Геология. № 1, 1974. С. 39-49.

37. Гольдтман В. Г. Инженерно-геологические последствия многолетнего промерзания пород на Северо-Востоке// Тр. ВНИИ 1, Т. XXXI1, разд. 111, 1972.-С. 44-79.

38. Горбунов А. П. Мерзлотные явления Тянь-Шаня. М.: Гидрометеоиз-дат, 1970.-268 с.

39. Горбунов А. П. Пояс вечной мерзлоты Тянь-Шаня. М.: Наука, 1974. -С. 1-33

40. ГОСТ 23253-78 «Грунты. Методы полевых испытаний мерзлых грунтов». -М.: Изд-во стандартов, 1978,- 13 с.

41. ГОСТ 8268 82. Гравий для строительных работ. Технические условия,-М.: Изд-во Стандартов, 1982. - 10 с.

42. ГОСТ 10260 82. Щебень из гравия для строительных работ. Технические условия.- М.: Изд-во Стандартов, 1982. - 7 с.

43. ГОСТ 8209-87. Щебень из природного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний. М.: Изд-во Стандартов, 1987.-55 с.

44. ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация». М.: Изд-во стандартов, 1996. - 17 с.

45. Горбунов-Посадов М.И. Балки и плиты на упругом основании,- М.: Машстройиздат, 1949. 238 с.

46. Гречищев С.Е., Чистотинов JI.B., Шур Ю.Л. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз .- М.: Недра, 1980. 383 с.

47. Григорьев Н.Ф. Формирование рельефа и мерзлых горных пород побережья Восточной Антарктиды. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - 148 с.

48. Грунтоведение/Под. ред. академика Е.М. Сергеева/ М.: Изд-во МГУ,1983, с. 48.-392 с.

49. Давиденко В.П. К вопросу определения коэффициентов оттаивания мерзлых крупнообломочных грунтов// Колыма, № 5. 1978,- С. 34-36.

50. Данилов И.Д. Полярный литогенез. М.: Недра, 1978. - 236 с.

51. Девис С. Дж. Статистический анализ данных в геологии. Книга 1. М.: Недра, 1990. - 320 с.

52. Дортман Н.Б., Магид М.Ш. Зависимость скорости упругих волн и плотности горных пород от кристаллохимических особенностей минералов// Геология и геофизика,№ 4 1969. - С.93-105.

53. Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение. М.: МГУ, 1967.-405 с.

54. Дульнев Т.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Справочная книга. Л.: Энергия, 1974. - 262 с.

55. Дучков А.Д., Соколов Л.С. Тепловые свойства пород и температура коры горных пород юга Сибири // Проблемы горной теплофизики .- Л.: ЛГИ, 1973 -С. 15-18.

56. Дядькин Ю.Д. Основы горной теплофизики для шахт и рудников Севера. -М.: Недра, 1968,-210 с.

57. Дядькин Ю.Д., Зильберборд А.Ф., Чабан П.Д. Тепловой режим рудных, угольных и россыпных шахт Севера. М.: Наука, 1968, - 262 с.

58. Ершов Э.Д. Влагоперенос и криогенные текстуры в дисперсных породах М.: МГУ, 1979.-214 с.

59. Ершов Э.Д. Криогипергенез.- М.: Изд-во МГУ,1982. 209 с.

60. Ершов Э.Д., Лебеденко Ю.П. Деформации пучения // Деформации и напряжения в промерзающих и оттаивающих грунтах. М.: изд-во МГУ,1985, с. 40-43.

61. Золотарев Г.С. Современные задачи инженерно-геологического изучения процессов и кор выветривания//Вопросы инженерно-геологического изучения процессов и кор выветривания. Изд-во: МГУ, 1971. С. 4-12.

62. Иванов Н.С., Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства мерзлых горных пород. М.: Наука, 1965. - 84 с.

63. Иверонова М.И. Опыт количественного анализа процессов современной денудации// Изв. АН СССР. Сер. геогр., № 2,1969. С. 13-24.

64. Игнаткин Ю.А. По диким степям Забайкалья (Очерки золота Забайкалья), Чита, Книжное изд-во, 1994, - 142 с.

65. Инженерная геология СССР. М.: Изд-во МГУ, 1977.

66. Инженерная геология Прибайкалья. М.: Наука, 1968. 187 с.

67. Каган А.А., Кривоногова Н.Ф. Многолетнемерзлые скальные основания сооружений. JL: Стройиздат, 1978. - 208 с.

68. Кагермазова С.В., Звонарев Н.К. Предварительный расчет параметров откосов на карьерах в результате выветривания// Изв. Вузов, геология и разведка, 1969, № 12, с. 108-114.

69. Кагермазова С.В., Ермаков И.И., Глозман Г.Р. Выветривание многолетнемерзлых горных пород// Тр. ВНИМИ. Сб. 70, 1968. С. 352-361.

70. Калабин А.И. Об одной важной мерзлотно-гидрогеологической закономерности и ее следствиях// Материалы Всесоюзн. Научн. совещ. По мерзлотоведению. М.: МГУ, 1972. - С. 266-270.

71. Каплина Т.Н. Криогенное строение крутых склонов в суровых мерзлотных условиях// Мерзлотные исследования, Вып.Х. М.: МГУ, 1970. -С. 105-115

72. Капранов В.Е., Перлыптейн Г.З. Методика оценки поперечной теплопроводности пород// Геотеплофизические исследования в Сибири. -Новосибирск: Наука,!978. С. 82-89.

73. Качурин С.П. Типы вечной мерзлоты Центрального и Восточного Забайкалья//Тр. Ин-та мерзлотоведения АН СССР. 1950. - Т.8 - С. 120-129.

74. Кожевников Н.Н. Тепломассоперенос в дисперсных средах при промерзании. Иркутск: Изд-во Иркутского ун-та, 1987, - 188 с.

75. Коломенский Н.В. Инженерная геология. Т. 2. М.: Госгеолтехиздат, 1956.- 318 с.

76. Комаров И.А. Лабораторные методы определения теплофизических характеристик горных пород// Теплофизические свойства горных пород. М.: Изд-во МГУ, 1984. - С.9-19.

77. Конищев В.Н. Формирование состава дисперсных пород в криолитосфере. Новосибирск: Наука, 1981. - 198 с.

78. Кудрявцев В.А. Сезонное промерзание и протаивание горных пород// Общее мерзлотоведение. М.: МГУ, 1978. - С. 189-229.

79. Кудрявцев В.А., Ершов Э.Д., Чеверев В.Г. Зависимость коэффициентов влагопереноса водоненасыщенных грунтов от влажности, гранулометрического состава и плотности// Мерзлотные исследования . Вып. XIII. -М.: МГУ, 1973.-С. 176-183.

80. Кузьмин А.В. Условия строительства сооружений в районах распространения многолетнемерзлых пород,- Л.: Изд-во ЛГИ, 1982,- 96 с.

81. Лабораторные методы исследования мерзлых пород/ Под ред. Э.Д. Ершова М.: Изд-во МГУ, 1985. - 350 с.

82. Лаженцев В.Н., Недешев А.А. Структура и экономические связи Забайкальского хозяйства в дореволюционный период// Забайкальский краеведческий ежегодник.-Географич.об-во СССР, Забайк. филиал, 1972.- с. 3-28

83. Лапердин В.К., Тржцинский Ю.Б. Экзогенные геологические процессы и сели Восточного Саяна. Новосибирск: Наука, 1977. - 104 с.

84. Лапердин В.К. К вопросу морфолитогенеза и денудации в перигляци-альном поясе юга Восточной Сибири//География и природные ресурсы. -1985. -№1,- С. 54-61.

85. Лапкин Г.И. Определение осадок вечномерзлых грунтов при оттаивании под сооружением// Бюллетень «Союзтранспроекта», №12 1939,- 28 с.

86. Лещиков Ф.И. Мерзлые породы Приангарья и Прибайкалья. Новосибирск: Наука, 1978.- 142 с.

87. Ломоносов М.В. «О слоях земных» и другие работы по геологии. М.: Госгеолиздат, 1949.-216 с.

88. Ломтадзе В.Д. Инженерная петрология. Л.: Недра, 1984. - 510 с.

89. Ломтадзе В.Д. Инженерная петрология Л.: Недра, 1990. - 510 с.

90. Львов А.В. Поиски и испытания источников водоснабжения на западной части Амурской железной дороги в условиях вечной мерзлоты. Иркутск, 1916,

91. Ляховицкий Ф.М. О соотношении упругих и прочностных свойств горных пород/ Геофиз. исслед. М.: Изд-во МГУ, 1964. - С. 294-306.

92. Матвеев Ю.Д. Динамика выветривания осадочных пород. М.: Наука, 1972. - С. 1-87.

93. Мерзлотоведение// Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: МГУ, 1981. - 238 с.

94. Методика комплексной мерзлотно-гидрогеологической и инженерно-геологической съемки. М.: МГУ, 1975. - 353 с.

95. Методические рекомендации по стационарному изучению криогенных физико-геологических процессов .- М.: ВСЕГИНГЕОД979. 70 с.

96. Микляев С.М., Павлова О.П. Особенности криогенного строения линейных кор выветривания Станового нагорья//Формирование мерзлых пород криогенных процессов. М.: Наука, 1986. С. 74-78.

97. Минашин В.Е., Субботин В.И., Ушаков П.А., Шолохов А.А. Применение микротермопар в исследовании теплоотдачи// Вопросы теплообмена. М.: Изд-во АН СССР, 1959, - С. 193-194.

98. Некрасов И.А. Региональное распространение многолетнемерзлых пород//Мерзлотно-гидрогеологические условия Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1984. С. 46-58.

99. Овсянников П.В. О зависимости механических свойств андезито-базальтов от их геолого-петрографических особенностей//Тр. Дальневост. политехи, ин-та В.В.Куйбышева, Т. 54 Владивосток: 1959. - С 109-120.

100. Основы геокриологии (мерзлотоведения), Ч. 1. М.: АН СССР, 1959. -460 с.

101. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях/Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: МГУ, 1974. - 432 с.

102. Орлов В. О. Криогенное пучение тонко дисперсных грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1962.- 188 с.

103. Орлов В.О., Дубнов Ю.Д., Меренков Н.Д. Морозное пучение грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. JL: Стройиздат, 1977. - 147 с.

104. Орлов В.О. Оценка общей величины деформации пучения//Деформации и напряжения в промерзающих и оттаивающих грунтах. -М.: Изд-во МГУ, 1985.-С. 91-101.

105. Павлов А.В. Экспериментальное изучение тепловлажностного режима грунтовой толщи, как основания сооружений в условиях Центральной Якутии//Мерзлые грунты при инженерных воздействиях. Новосибирск, 1984. - С. 52-66.

106. Панюков П.Н. Инженерная геология. М. Недра, 1978. - 296 с.

107. Петров B.C. Прогноз криогенных процессов при инженерно-геокриологических исследованиях//Учебное пособие. Чита: ЧитПИ, 1989. -101 с.

108. Попов А.И., Розенбаум Г.Э., Тумель Н.В. Криолитология. М.: Изд-во1. МГУ, 1985.-238 с.

109. Портнова В.П. О скорости выветривания алевролитовых пород (В условиях Центрального Забайкалья)//Известия Заб. ф-ла геогр. о-ва СССР, Т. 1У. Вып. 1,1968.-С. 105-110.

110. Полтев Н.Ф. Изменение гранулометрического состава песчаных грунтов при воздействии на них растворов электролитов и процесса замерзания оттаивания/ТМерзлотные исслед-я. Вып. 6. - М.: МГУ, 1966. - С. 199 -206.

111. Процессы формирования рельефа Сибири / Флоренсов Н.А., Ивановский JI.H., Уфимцев Г.Ф. и др. Новосибирск: Наука, 1987. - 186 с.

112. Птицын А.Б. Геохимические основы геотехники металлов в условиях мерзлоты.- Новосибирск: Наука, 1992.-120с.

113. Пузанов И.И. Шахтное строительство в зоне многолетнемерзлых грунтов. Л.: Недра, 1968. - 149 с.

114. Рац М.В. Структурные модели в инженерной геологии. М.: Недра, 1973,- 214 с.

115. Рекомендации по изучению влияния морозного выветривания на состояние и механические свойства скальных пород. Л.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, 1989. - 68 с.

116. Ржевский В.В., Г.Я. Новик. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1967.-288 с.

117. Ржевский В.В., Новик Г.Я. Основы физики горных пород. М.: Недра, 1984.-359 с.

118. Ржевский В.В. Горные науки. М. Недра, 1985. - 96 с.

119. Рогов В.В. К методике изучения микростроения мерзлых горных пород// Вестник МГУ. Сер. геогр. 1971. - № 4. - С. 26-31.

120. Романовский Н.Н. Основы криогенеза литосферы. М.: МГУ, 1993. -336 с.

121. Руководство по составлению региональных таблиц нормативных и расчетных показателей свойств грунтов. М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.

122. Сергеев Е.М. Инженерная геология. М.: Изд-во МГУ, 1978. - 384 с.

123. Симонов Ю.Г. Морфолитогенез на склонах гор. Чита.: Заб. ф-л геогр. о-ва СССР, 1969. - 37 с.

124. Симонов Ю.Г. Региональные типы процессов выветривания и морфо-литогенеза//Регион. типы процессов выветривания. Чита.: Забайк. ф-л Геогр. о-ва СССР, 1970.-С. 3-12.

125. Скуба В.Н. Исследование устойчивости горных выработок в условиях вечной мерзлоты. Новосибирск: Наука, 1974.

126. Соколова О.В., Орлов В.О. Пучинистые свойства крупнообломочных грунтов// Защита инж. сооруж. От морозного пучения: Тез. Докл. И сообщ. Межд. Научн.-техн. семинара. Якутск, Институт мерзлотоведения СО РАН, 1993.-С. 22.

127. Соколова О.В., Горковенко Н.Б. Оценка морозоопасности крупнообломочных грунтов с пылевато-глинистым заполнителем// Основания и фундаменты, № 2. М.: 1997.-с. 11-15.

128. Сумгин И.И. Вечная мерзлота почвы в пределах СССР. M-JL: АН СССР, 1937.-380 с.

129. Суходровский B.JI. Физическое выветривание горных пород в прилед-никовой зоне Земли Франца-Иосифа//Исследование ледников и ледниковых районов. М.: Изд-во АН СССР, 1962. - вып. 2. - С. 215-228.

130. Суходровский В.Л. Рельефообразование в перигляциальных условиях. -М.: Наука, 1967.- 180 с.

131. Суходровский В.Л. Экзогенное рельефообразование в криолитозоне. -М.: Наука, 1979.-278 с.

132. Тайбашев В.Н. Некоторые прочностные и тепловые характеристики многолетнемерзлых щебенистых и галечных грунтов. Тр. ВНИИ-I, Магадан, 1965, т. 24, С. 97-138.

133. Тайбашев В.Н. Физико-механические свойства мерзлых крупнообломочных пород. Магадан: изд-во ВНИИ-1,1973. - 160 с.

134. Таргульян В.О. Почвообразование и выветривание в холодных гумид-ных областях (на массивно-кристаллических и песчаных полимиктовых породах). М.: Наука, 1971, 267 с.

135. Теплофизические свойства горных пород. М.: МГУ,1984. - 204 с.

136. Толстых Е.А., Клюкин А.А. Методика измерения количественных параметров экзогенных геологических процессов. М.: Недра, 1984. - 117 с.

137. Уошборн A.JI. Мир холода. Геокриологические исследования. М.: Прогресс, 1978. - 380 с.

138. Ухов С.Б. Скальные основания гидротехнических сооружений. М.: Энергия, 1975.-263 с.

139. Ушакова Л.Ф. Влияние морозного выветривания на некоторые характеристики физико-механических свойств скальных пород//Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Т. 172,1984. - С. 86-89.

140. Ушакова Л.Ф. Изменение интенсивности процессов морозного выветривания с глубиной//Изв. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Т. 193, 1986. - С. 79-82.

141. Ушкалов В. П. Строительные свойства многолетнемерзлых грунтов оснований и ускоренные методы их определения. Новосибирск: Наука, 1974. - 82 с.

142. Фельдман Г.М. Передвижение влаги в талых и промерзающих грунтах. Новосибирск, Наука, 1988, 260 с.

143. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высш. школа, 1973. -446 с.

144. Цытович Н.А., Сумгин М.И. Основания механики мерзлых грунтов. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1937 432 с.

145. Чеверев В.Г., Комаров И.А., Шестернев Д.М. Методика исследования и некоторые закономерности изменения теплопроводности крупнообломочных пород//Инженерно-строительные изыскания/ Вып. I.- М.: Стройиздат, 1980.- С. 21-29.

146. Чернов Г.А. Формы морозного выветривания девонских песчаников и конгломератов в Тиманской тундре//Изв. Коми ф-ла Всесоюзного геогр. о-ва. -Сыктывкар.: Коми книжн. изд-во, Вып. 5, 1959. С. 29-42.

147. Чигир В.Г. Криогенное склонообразование//Проблемы криолитологии. М.: Изд-во МГУ, Вып. 6, 1977. - С. 162-211.

148. Чистотинов JI.B. Миграция влаги в промерзающих неводонасыщенных грунтах. М.: Наука, 1973. - 144 с.

149. Чистотинов Л.В., Невечеря В.Л. Количественные методы прогноза криогенного пучения грунтов. М.: ВИЭМС, 1975, - 86 с.

150. Чудновский А.Ф. Теплофизические характеристики дисперсных материалов. М.: Физматгиз,1962. - 456 с.

151. Шасткевич Ю.Г. О формировании современного температурного поля высокогорной части Станового нагорья// Геокриологические условия Забайкальского Севера. -М.: Наука, 1966. С. 44-49.

152. Шаумян Л.В. Изучение массивов скальных пород// Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород/ под ред. Е.М. Сергеева. Т. 1. Полевые методы. М.: Недра, 1984. - С. 175-184.

153. Швецов П.Ф. Материалы к основам изучения о мерзлых зонах земной коры. -М.: АН СССР, 1955. -Вып. 1. -110 с.

154. Швецов П.Ф. К термодинамическим основам теории физического выветривания скальных пород// Вопр. Инж. изучения процессов и кор выветривания. М.: Изд-во МГУ, 1971. - С. 26-31.

155. Швецов П.Ф. Основы методики инженерно-геокриологических прогнозов при разведке месторождений твердых полезных ископаемых. М.: Недра, 1972, 155 с.

156. Швецов П.Ф., Ковальков В.П. Физическая геокриология. М.: Наука, 1986. - 176 с.

157. Шеко А.И. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород. Т 1. М.: Изд-во МГУ, 1968.

158. Шестернев Д.М. Методика прогноза изменения теплофизических и физико-механических свойств мерзлых, промерзающих и оттаивающих крупнообломочных пород (на примере Чульманской впадины): Авто-реф.дис.канд.геол.-мин.наук. -М.: 1980.- 24 с.

159. Шестернев Д.М. К вопросу о классификации криогенных текстур крупнообломочных пород//Инженерно-геологические изыскания в области вечной мерзлоты .- Благовещенск: 1986. С.331-333.

160. Шестернев Д.М. Типизация техногенных воздействий на геокриологические условия//Геокриология СССР. Горные страны юга СССР/.- М.: Недра, 1989,-С. 139-143.

161. Шестернев Д.М. К вопросу о гранулометрическом составе крупнообломочных пород//Инж.- геол. проблемы Забайкалья, М.: Наука, 1993. - С. 5263.

162. Shesternyov D.M. Deformation of thawing dispersed larde detrital rocks of Cryolite Zone// Papers of the Sixth International Conference on Permafrost.- China, Beijing, 1994, v. p.p. 1227-1230.

163. Шестернев Д.М. Криогипергенез крупнообломочных и скальных пород криолитозоны. Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО РАН - ассоциированный член изд-ва СО РАН, 1997а. - 120 с.

164. Shesternyov D.M. Frozen heaving of large dispersed soiled system of Zabaikalje// Proceedings of International Symposium on Ground freezing and Frost action soils. Lulea, Sweden, 15-17 April.- 1997. - p.p. 281-288.

165. Шестернев Д.М., Ядрищенский Г.Е. Строение и свойства пород криолитозоны Удокана. Новосибирск: Наука, 1990. - 124 с.

166. Шестернев Д.М., Александров А.С. Характеристика геокриологических условий Забайкалья, инженерно-геокриологические проблемы и пути их решения//Инж. -геокриол. проблемы Забайкалья. М.: Наука, 1993.-С. 4-15.

167. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г. Оценка деформаций оттаивающих крупнообломочных пород//Информационный листок о передовом опыте № 164-91. ЦНТИ, Чита, 1991.

168. Шестернев Д. М., Петров В. С. Строение и состав склоновых криолитодинамических поясов// Вестник Чит-го политехнического института. Юбил. выпуск,- М.: Изд-во Моск. горн, геолог, ун-та, 1995. С. 212-221.

169. Шестернев Д.М., Верхотуров А.Г., Ядрищенский Г.Е. К методике исследований динамики криогенного выветривания скальных и крупнообломочных пород в 3абайкалье//3ап. Заб. ф-ла Геогр. о-ва РФ, Вып. 125, 1992. - С. 114-118.

170. Шестернев Д.М., Федорова Е.А., Ядрищенский Г.Е. Физическое выветривание горных пород криолитозоны и расчет параметра профиля карьеров// Вестник Читинской организации НТО общества строителей. Чита:. Изд-во ЧитГТУ, 1998. - Вып. 2. - С. 64-69.

171. Шестернев Д.М., Филатов А.В., Кубасов В.Н. Использование электронного теплового штампа при моделировании промерзания пород// Вест. Читинской организации НТО строителей, 1998. С. 92-95.

172. Шило Н.А. Перигляциальный литогенез в общей схеме процесса континентального породообразования//Тр. СВКНИИ, Вып. 38,1971. С. 5-56.

173. Шмонин И.Б. Проблемы сохранения устойчивости многолетнемерз-лых откосов при реконструкции Балейского карьера/Проблемы горного производства Восточной Сибири. Новосибирск: Наука, 1991. - с. 17-21.

174. Шумилов Ю.В. Континентальный литогенез и россыпеобразование в криолитозоне. Новосибирск.: Наука, 1986. - 174 с.

175. Шумский П.А. Строение мерзлых пород//Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов. М.: Изд-во АН СССР, 1957. - Вып. 3. - С. 52-71.

176. Шур Ю.Л. Верхний горизонт толщи мерзлых пород и термокарст. -Новосибирск: Наука, 1988. 213 с.

177. Эпштейн Г.М. О морозном выветривании крутых склонов северных и южных экспозиций в условиях Юго-Восточного Забайкалья и Приамурья// Мерзлотные исследования . М.: МГУ, - Вып. 1. - 1961. - С. 116-123.

178. Южная Якутия. Изд-во: МГУ, 1975. 350 с.

179. Bliimel W. D. Beobachtunger zur verwtterung an vulkanishen Festgesteinen vor King George - Island (S - Shettanccls/W - Antarktis). - "Z. GeomorphoP',1986.- P. 54-89.

180. Bridgman P.W. Water, in the liguid and five solid fjrms, under pressure: Am. Acad. Arts and Sci. Proc. 47 (13). -1912. P. 441-558.

181. Jahcon L.E. Frost penetration in sandy soil. Abhandl, 1963, № 180, - 160pp.

182. Hagedorn H. Periglacial phenomena in arid regions of Iran. Permafrost: 4th. Conf. Proc., Washington, 1983. - P. 427-432.

183. Mellor M. Phase composition of pore water in cold rocks: US Armi Corps of Engineers, Cold Regions Research and Engineering Laboratory Research Rept. 202.- 1970.-61 p.

184. Potts A. Frost action in rocks. Inst. British Geographers Tras 49, 1970. P.- 301 109.124.

185. Gilpin R.R. A model for the prediction of ice lending end frost heave in soils // Water Resources Research. 198. - V. 16, № 5. - p. 918-930.

186. Guillien Y., Lautridou J.P. Recherches de gelifraction experimentale du Centre de Geomorphologie. I. Calcaires des Charentes: - CNRS. Centre de Geomorphologie de Caen Bull. 5. - 1970. - 45 p.

187. Shakesby R.A., Mattheuy I.A. "Nor. geol. tidsskr", № 3, 1987. P. 197203.

188. Triccart I. Etude experimentale probleme de la gelivation. Biuletyn Peryglacijalny, № 4,1956. - P. 285-318.

189. Tsytovich N.A., Kronik Ya. A. Yuterrelationship of the Principal Physicomechanical and The rmome chanical Properties of Coorse grained Frosen Soils-Engeneering Geology, 13,1979, - p. 163-167.

190. Wiman S. A preliminari study of experimental frost weathering: Geografiska annalez 45. 1963. - P. 113-121.

191. Министерство экономики РФ Департамент экономики металлургического комплекса1. ЗабайкалцветметНИИпроект672078, г. Чита, ул. Лермонтова, 2. Я 23-65-74, в/факс 26-88-05 << 2 » марта 2000г. ^на № от

192. Директору Института мерзлотоведения СО РАН академику МИА и PC (Я), д.т.н. Каменскому P.M.

193. Это позволило повысить качество проектных работ без дополнительных затрат.

194. Мы приветствуем появление таких работ в открытой печати.1. Форма 51. СОГЛАСОВАНО1. Заведующий Т!итинскимотделом Института мерзлотове1. УГВЕРЖДАЮ

195. Управляющий БодайбоТИСИЗ (Ндимепоеа иир пр едпри ят и я, разработка)1. Пол О i и. П.гооог г.заверяется печатью)г.заверяется печатью)1. АКТ 0 ВНЕДРЕНИИ

196. Внедрена в Бодайбинском отделении Восточно-Сибирского треста инженерно-строительных изысканий

197. Плановый срок внедрения 31 декабря 1991; фактический 15 декабря

198. Вид внедрения: Составлена карта геокриологических условий месторождения и пояснительная записка к ней, вошедшие в обобщающий отчет БодайбоТИСИЗ по инженерно-геологическим и геокриологическим изысканиям на территории ЛЗРК.199I г.

199. Техническим достижением автора является обоснование возможности использования территорий с проведенными ранее инженерно-геологическими изысканиями в качестве ключевых участков.

200. Долевое участие БодайбоТИСИЗа составляет 15 %9 полученное от использования разработчиком Фондовых материалов ранее выполненных изысканий (164283x0,15=24645 рублей).

201. Общая сумма гарантированного экономического эффекта составила: сто шестьдесят четыре тысячи двести восемьдесят три рубля (164283 руб.).