Микростроение мерзлых грунтов под воздействием статических нагрузок и изменений температуры

Настоящее исследование посвящено изучению микростроения и макростроения мерзлых грунтов под воздействием статических нагрузок и изменений температуры. Основное внимание уделено анализу микроструктурных изменений в различных типах мерзлых грунтов — аллювиальных песках, супесях и морских суглинках — при длительных механических испытаниях в условиях отрицательных температур. Цель работы — выявление особенностей формирования ледяных включений, криогенных текстур, распределения льда-цемента и деформационных процессов в структуре грунта. Исследование основано на оригинальных данных, позволяющих детально анализировать пространственное распределение минеральных частиц и ледяных включений на микроскопическом уровне. Работа направлена на выявление закономерностей деформации мерзлых грунтов, обусловленных изменениями их микростроения, что имеет прикладное значение для инженерной геокриологии и прогноза устойчивости сооружений в условиях вечной мерзлоты. Для анализа микростроения использовались методы полимерных реплик и растровой электронной микроскопии. Подготовлено около 150 реплик до и после механических испытаний (одноосное сжатие, сдвиг и смерзание) четырёх типов мерзлых грунтов различной температуре и влажности (льдистости). Научная новизна работы заключается в комплексном применении метода полимерных реплик и растровой электронной микроскопии (РЭМ) для детального изучения изменений микростроения мерзлых грунтов в их естественном состоянии после длительных нагрузок. В отличие от предыдущих исследований, где микроструктура изучалась преимущественно на оттаянных образцах или с использованием менее устойчивых методов, в данной работе реплики изготавливались непосредственно с поверхности сколов мерзлых образцов, что обеспечило сохранение ледяных включений и позволило провести качественный сравнительный анализ до и после испытаний. Установлено, что статические нагрузки вызывают формирование ячеистых структур, перекрещивающихся ледяных шлиров, кольцевых структур вокруг льда-цемента, а также микротрещин, существенно изменяющих микростроение. Также зафиксированы изменения макроструктуры в виде зон уплотнения, разрежения и трещин, коррелирующие с наблюдаемыми микроструктурными изменениями. Показано влияние температурного режима, влажности (льдистости) и засоленности на степень микроструктурных трансформаций. Экспериментально подтверждена тесная связь между микростроением и механическими свойствами мерзлых грунтов. Полученные данные позволяют уточнить модели деформационного поведения мерзлых грунтов.

мерзлые грунты, микростроение, макростроение, лёд-цемент, микротомография, криогенное строение, инженерная геокриология, реплика, растровая электронная микроскопия, нагрузка