Прогноз температурного и водно-ионного режима засоленных мерзлых пород и криопэгов: На примере п-ова Ямал тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат геолого-минералогических наук Волков, Николай Генрихович

• Волков, Николай Генрихович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Волков, Николай Генрихович

Общая характеристика работы.

Введение.

Глава 1. Методика и результаты экспериментального изучения температуры замерзания мерзлых засоленных пород.

1.1. Существующие методики экспериментального определения параметров фазового равновесия влаги в засоленных породах.

1.2. Модифицированная методика экспериментального определения температуры начала замерзания и фазового состава влаги в засоленных породах с помощью криоскопического метода в цикле оттаивания.

1.3. Методика подготовки образцов к испытаниям и краткая характеристика исследуемых пород.

1.4. Результаты экспериментального изучения температуры замерзания пород с полиионным засолением.

Глава 2. Термодинамические модели и методики расчетной оценки параметров фазового равновесия влаги в засоленных мерзлых породах.

2.1. Существующие расчетные методики нахождения температуры начала

• замерзания и фазового состава влаги в мерзлых засоленных породах.

2.2. Разработка алгоритма расчета параметров фазового равновесия влаги в засоленных породах с помощью энергетической модели и результаты сопоставления с экспериментальными данными.

2.3. Краткое описание программы «FREZCHEM2» и результаты сопоставления расчетных данных с полученными экспериментальными.

Глава 3. Методика оценки температурных условий формирования ионно-солевого состава криопэгов.

3.1. Существующие представления о криометаморфизации морской воды в диапазоне отрицательных температур.

3.2. Разработка методики определения температуры формирования ионно-солевого состава криопэгов по кривой десульфатизации и пределы ее применимости.

3.3. Температурные условия формирования ионно-солевого состава криопэгов п-ова Ямал и Колымской низменности.

Глава 4. Методика прогноза теплового режима криопэгов и вмещающих их пород в слое годовых амплитуд.

4.1. Существующие методики расчета динамики температурных полей в массиве засоленных мерзлых пород.

4.2. Постановка задачи о нахождении температурного поля в криопэге и вмещающих его пород, находящихся в слое годовых амплитуд и алгоритм ее реализации.

4.3. Анализ влияния криопэга на температурный режим массива пород.

Глава 5. Прогноз температурного и водно-ионного режима засоленных пород и криопэгов для ряда участков Крузенштернского газоконденсатного месторождения.

5.1. Геокриологические условия Крузенштернского месторождения.

5.2. Прогноз динамики температурных полей и изменения водно-ионного состава в засоленных породах и криопэгах для ряда участков

Крузенштернского месторождения.

Глава 6. Прогноз температурного режима засоленных грунтов при техногенном воздействии сезонных охлаждающих устройств для условий п-оваЯмал.

6.1. Характеристика основных типов сезонных охлаждающих устройств.

6.2. Результаты моделирования процесса охлаждения и промораживания массива засоленных грунтов с помощью сезонных охлаждающих устройств и оценка их эффективности.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Прогноз температурного и водно-ионного режима засоленных мерзлых пород и криопэгов: На примере п-ова Ямал»

Актуальность проблемы. В связи с интенсивным хозяйственным освоением территорий приморских низменностей, в частности газоконденсатных месторождений п-ова Ямал (Крузенштернское, Бованенковское, Харасавейское и т.д.), для которых характерен морской тип засоления, возникает необходимость оценки температурного и водно-ионного режима мерзлых засоленных пород и криопэгов в естественных условиях и при техногенном воздействии. От температурного и водно-ионного режима зависят инженерно-геокриологические свойства засоленных мерзлых грунтов, несущая способность грунтовых оснований и коррозионная активность мерзлых засоленных грунтов, экологическая обстановка территорий и т.д.

В литературе имеются различные методики прогноза температурного режима засоленных мерзлых пород, удовлетворительно отражающие природу происходящих в них процессов. Основная проблема при их использовании — это корректный выбор входных параметров, прежде всего температуры начала замерзания и фазового состава влаги в засоленных мерзлых породах. Для массива засоленных пород, вмещающего криопэги, приемлемые методики прогноза температурного и водно-ионного режима отсутствуют.

Цель и задачи исследования. Основной целью работы является разработка методик прогноза температурного и водно-ионного режима мерзлых засоленных пород и криопэгов. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1) сделать обзор существующих в литературе методик прогноза температурного режима мерзлых засоленных пород и криопэгов, а также экспериментальных и расчетных методов нахождения параметров фазового равновесия влаги;

2) модифицировать криоскопический метод для определения температуры начала замерзания и содержания незамерзшей воды в засоленных породах при произвольной концентрации поровых растворов;

3) разработать алгоритм для расчетной оценки параметров фазового равновесия влаги в мерзлых засоленных породах морского генезиса при произвольной концентрации порового раствора;

4) разработать методику оценки температуры формирования ионио-солевого состава криопэгов по кривой десульфатизации;

5) проанализировать температурные условия формирования ионно-солевого состава криопэгов морского генезиса для ряда районов п-ова Ямал;

6) предложить математическую модель и алгоритм ее реализации для расчета температурного режима криопэга и массива вмещающих его пород, находящихся в слое годовых теплооборотов;

7) сделать прогноз температурного и водно-ионного режима массива засоленных пород и криопэгов для ряда участков Крузенштернского газоконденсатного месторождения (ГКМ);

8) оценить эффективность работы различных типов сезонных охлаждающих устройств (СОУ) в засоленных грунтах для природно-климатических условий п-ова Ямал.

Научная новизна работы определяется следующими результатами:

По экспериментальной части: для нахождения температуры начала замерзания и содержания незамерзшей воды в засоленных породах при произвольной концентрации и ионном составе поровых растворов предложен модифицированный криоскопический метод, основанный на комплексном анализе термограммы оттаивания;

По расчетно-методической части: разработан алгоритм программы для оценки температуры замерзания и фазового состава влаги в мерзлых породах с преобладающим хлоридным засолением порового раствора произвольной концентрации; в рамках рассмотрения 7-компонентной системы Na-K-Ca-Mg-Cl-SCVHkO предложены: • для Ф засоленных пород произвольного состава и концентрации - методика расчетной оценки температуры замерзания, фазового и химического состава поровой влаги; • для криопэгов произвольного состава и концентрации - методика оценки температурных условий формирования ионно-солевого состава криопэга по кривой десульфатизации; • методика расчета теплового взаимодействия криопэга с массивом вмещающих пород в слое годовых теплооборотов;

По прогнозной части: выявлено, что криопэг оказывает отепляющее влияние на нижележащие породы, а изменение общей минерализации криопэгов в течение года может меняться в два и более раз; для ряда участков Крузенштернского ГКМ показано, что изменения значений концентрации порового раствора и минерализации криопэга составляют от сотен процентов в верхних горизонтах до нескольких процентов на глубине 8-10 метров; предложено выделять в слое годовых теплооборотов три типа горизонтов засоленных пород по наличию мирабилита.

Практическое значение работы. Практическое значение работы связано с применением разработанных методик прогноза температурного режима в засоленных породах и криопэгах, а также методик экспериментального и расчетного нахождения температуры начала замерзания, фазового и ионно-солевого состава поровой влаги и криопэга и т.д. для проектирования, строительства и эксплуатации объектов промышленного и гражданского назначения в зоне распространения многолетнемерзлых засоленных пород. Впервые проведен сравнительный анализ работы различных типов СОУ в условиях засоленных мерзлых пород для п-ова Ямал.

Ряд материалов используется при чтении курса «Геокриология», а также в ходе выполнения студентами курсовых, бакалаврских и магистерских работ.

Личный вклад автора. Все основные результаты исследования получены лично автором либо при его непосредственном участии.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 11 работ на Международных и Всероссийских конференциях и совещаниях, в частности: 2 статьи в журнале «Криосфера Земли» (2003, 2005); 3 доклада на Международных конференциях геокриологов (Пущино, 2002, 2003, Тюмень 2004); 3 статьи в трудах 3-ей конференции геокриологов России (Москва, 2005); 1 статья в сборнике трудов «Теоретические и практические проблемы геотехники» (Санкт-Петербург, 2005); 1 доклад на 2-ой европейской конференции по вечной мерзлоте (Германия, Потсдам, 2005); 1 доклад на научно-практическом семинаре «Мерзлые засоленные грунты в строительстве» (Тюмень, 2005).

ВВЕДЕНИЕ

Общие сведения о засоленных мерзлых породах. Мерзлые породы относят к засоленным, если содержание легкорастворимых солей превышает 0,05 % - для песков, для супесей - 0,15%, для суглинков -0,20%, для глин - 0,25 %. Засоленные мерзлые породы отмечаются на арктических островах, на севере приморских низменностей Якутии, на равнинах центральной части Якутии и в других районах криолитозоны. (Геокриология СССР, 1989). Существуют два основных типа засоления пород: морской и континентальный, которые различаются по химическому составу. Мерзлые породы с морским типом засоления характеризуются значительным содержанием легкорастворимых солей (0,5-1,5 % от массы сухого грунта) и хлоридным натриевым л составом поровых растворов. Ионпо-солевой состав растворов этих пород (C1~»S04 " >НСО'3 и Na+»Mg2+>Ca2+) такой же, что и в современных морских илах и морской воде. Наряду с указанным наиболее распространенным типом химического состава в мерзлых породах является хлоридно-сульфатпый натриевый и сульфатный натриевый ионный состав поровых растворов. Морской тип засоления характерен для северных территорий -вдоль Арктического побережья России и на островах. Континентальный тип засоления встречается в породах на аллювиальных равнинах центральной части Якутии и в Забайкалье, где отрицательный баланс атмосферных осадков и ионно-солевой состав -(S042">Cr>HC0*3 и Ca2+>Mg2+>Na+). Кроме природного засоления, на территории крупных городов (Норильск, Якутск, Воркута) происходит техногенное засоление пород в таликах и слое сезонного оттаивания.

Значительная часть территории России занята засоленными мерзлыми породами, часто содержащими линзы криопэгов - высокоминерализованных вод с отрицательной температурой (рис.1). Исследования последних лет показали, что поровые воды в засоленных породах криогенной толщи неоднородны по химическому составу в разных районах. Однако эти различия для крупных территорий вполне устойчивы, они связаны с условиями формирования многолетнего промерзания осадочных пород, которые и предопределили распространение двух основных типов засоления: морского и континентального. Как правило, это засоленные породы различных регионов Арктического побережья, имеющие четвертичный плейстоценовый и голоценовый возраст, преимущественно морского генезиса. Однако существуют и континентальные засоленные породы.

Рис. 1. Схема распространения засоленных мерзлых пород на территории России (Дубиков, Иванова, 1991).

Морской тип засоления пород: I - засоленные породы залегают ниже сезонноталого слоя, 2 -кровля засоленных пород на глубинах до 50 м, 3 - кровля засоленных пород преимущественно глубже 50 м, с поверхности - расселенные и незаселенные породы; 4 - континентальный тип засоления пород, засоленные породы залегают с поверхности; 5 -незаселенные и расселенные породы (до глубины 100 м); 6 - южная граница многалетнемерзлых пород; 7- границы распространения засоленных пород (А -установленная, Б - предполагаемая)

Современное распространение мерзлых пород с морским типом засоления определяется следующими факторами: развитием на северных приморских низменностях плейстоценовых морских трансгрессий с накоплением осадков, физико-химическими диагенетическими изменениями и опреснением верхнего горизонта мерзлых пород при их локальном или региональном оттаивании в эпохи климатических потеплений. Формирование мерзлых засоленных толщ побережья Арктики зависит, кроме того, от температурного режима, концентрации порового раствора и скорости осадконакопления. В соответствии с этим на северо-востоке европейской части России засоленные мерзлые породы слагают низкие морские террасы побережья и островов; в области развития более ранних плейстоценовых трансгрессий, граница которых располагается значительно южнее, засоленные мерзлые грунты встречаются на отдельных участках, в основном глубже 50 м от поверхности (Дубиков, Иванова, 1991).

Засоленными в Западной Сибири являются как эпигенетические, так и сингенетические отложения. При этом характерно увеличение содержания солей с юга на север от десятых долей процента до 1-1.5%, а также повышение концентраций порового раствора с глубиной, что объясняется регрессивным характером фаций и перераспределением солей в процессе изменения геокриологических условий.

Морские плейстоценовые и голоценовые отложения встречаются на Арктическом побережье Восточной Сибири и Чукотки. В этом регионе также встречаются талики и приуроченные к ним восходящие источники засоленных подземных вод. Эти воды, приуроченные к водоносным горизонтам, вмещающие породы которых насыщенны рассолами или отложениями каменной соли, могут «засолять» грунты сезонноталого слоя. Кроме того, на данной территории встречены засоленные элювиальные и делювиально-солифлюкционные отложения.

Для Европейской территории России данных о мерзлых засоленных породах мало. Например, на Кольском полуострове морские четвертичные отложения практически не распространены, поэтому возможность нахождения там засоленных мерзлых пород невелика. Многолетнемерзлые породы морского генетического типа характерны для Канинско-Тиманского и Мало-Большеземельского региона (Брушков, 1998). На побережье Баренцева моря развиты области охлажденных ниже 0 °С пород с криопэгами (Геокриология СССР, 1988). Это участки на побережье Болванской, Паханченской, Хайпудырской и Печорской губ, а также в дельтах и низовьях рек Нерута, Черная, Морею, Коротаиха, на самом севере п-ова Канин, Югорский. Засоленность мерзлых пород составляет 0,1-0,8 до 1,5 % по данным Г.И. Дубикова, Ю.Я. Велли, И.Д. Данилова и др.

Континентальное засоление мерзлых пород возникает обычно при сочетании аридного климата с преобладанием испарения, осадконакопления и промерзания (без последующего оттаивания) отложений. Такие условия встречаются на холодных равнинах и плоскогорьях Азии (Центральная Якутия, озерные котловины Тибета). Однако мерзлые засоленные толщи не имеют значительной мощности из-за отсутствия в течение больших интервалов времени одновременности этих условий. Содержание в них солей колеблется от 0,05 до 2% и более (Брушков, 1998). Химический состав мерзлых засоленных пород континента различен, что отличает их от морского засоления. Основной источник засоления - атмосферные воды.

Химический и минеральный состав частиц мерзлых дисперсных пород, содержащих в поровом растворе водно-растворимые соли, как правило, не имеет существенных отличий от состава незаселенных пород. Например, на полуострове Ямал преобладают песчаные породы кварцевого состава, встречаются так же глинистые, с примесями железа (Брушков, 1998). Для мерзлых засоленных пород характерно присутствие, особенно в более дисперсных разновидностях, органического вещества. Как правило, прибрежно-морским засоленным мерзлым породам присуща слабая сортировка материала и окатанность, пылеватость песков и наличие песчаной примеси в глинах. Криогенное преобразование химико-минерального состава рыхлых пород в мерзлом состоянии крайне незначительно из-за низких температур. Литогенез мерзлых засоленных пород незавершен, поэтому при изменении внешних условий возможна активизация диагенетических процессов, что обуславливает неустойчивость химико-минерального состояния этих пород.

Химический состав порового раствора засоленных мерзлых пород определяется их происхождением. На Арктическом побережье эти породы обычно представляют собой морские осадки, поэтому состав солей близок к морскому. Морская вода отличается почти постоянным химическим составом, сформировавшимся в течение длительного геологического времени. Однако при отложении морских осадков происходят процессы вытеснения ионов, ионного обмена, адсорбции и бактериального воздействия, в результате чего состав поровой влаги может значительно отличатся от морского. При этом наблюдается изменение концентраций Mg2+, S042", К+, снижение рН. Нередко оказывается, что минерализация поровых вод донных осадков выше, чем придонного слоя

I 2+ 2 2 воды. Но в целом, в растворе морской воды преобладают ионы Na , Са , Mg4 , СГ\ S04% СО32", которые содержатся примерно в том же соотношении и в поровой влаге. Постепенно в осадках может уменьшаться содержание сульфат-иона за счет сульфатредуцирующих микроорганизмов. При протаивании может происходить выщелачивание засоленных пород, увеличение в растворе Са2+, Na+, SO42" или НСОПри промерзании происходит накопление бикарбонатов и карбонатов в растворе, частичному осаждению карбонатов, криогенное концентрирование - «криогенная метаморфизация», т.е. преобразования, происходящие при промерзании и протаивании засоленных пород, сложны, неустойчивы и мало изучены.

Криопэги. Криопэги, их состав, геотемпературный режим, генезис представляют научный и практический интерес в современной криологии и инженерной геологии.

Согласно геокриологическому словарю (2003), цитирую «.Криопэги (криогалинные воды) - природные соленые воды с отрицательными температурами. Термин введен Н.И. Толстихиным и получил всеобщее признание. Криопэги делятся на сезонные и многолетние. Сезонные криопэги формируются зимой в минеральных озерах, поверхностных слоях замерзающих морей, в основании сезонномерзлого и сезонноталого слоев на суше и на мелководных участках северных морей. Многолетние криопэги присутствуют в глубоководной зоне арктических и приантарктических морей и в субаэральной криолитозоне в северной геокриологической зоне преимущественно в виде над-, под-, меж- и внутримерзлотных вод артезианских бассейнов и гидрогеологических массивов, реже в минеральных озерах. Установленные температуры криопэгов от 0 до -12 °С. Криопэги в толще мерзлых пород образуются: а) при промерзании изначально засоленных пород, содержащих соленые и солоноватые воды; в таких случаях в процессе льдообразования происходит концентрирование рассолов; б) при миграции вниз рассолов, сформировавшихся в подошве сезонноталого слоя, в) при промерзании толщ переслаивающихся водопроницаемых и водоупорных пород, где первые насыщены низкотемпературными солеными водами, а вторые слабо засолены и промерзают при температуре, близкой к О °С.»

Криопэги представляют собой соленые воды с отрицательной температурой, образующиеся в результате физико-химических процессов под воздействием сезонного или многолетнего криогенного метаморфизма. В результате процессов сезонного или многолетнего промерзания в значительной степени изменяются химический состав и минерализация природных вод. Условия формирования солевого состава криопэгов практически не изучены. Однако, анализ опубликованных данных (Анисимова, 1981, Фотиев, 1978) позволяет охарактеризовать основные закономерности криогенной метаморфизации химического состава вод. Во-первых, температура кристаллизации природных вод зависит от категории воды, степени ее минерализации и, в основном, меняется от 0 до -30°С. При нулевой температуре замерзает гравитационная, капиллярная и слабосвязанная пресная вода. Прочносвязанная вода замерзает при температурах -10°С и ниже, а рассолы с минерализацией 200 г/кг не замерзают даже при -20°С. Во-вторых, изменение фазового состава влаги приводит к дифференциации солей между твердой и жидкой фазами. При кристаллизации воды часть солей выпадает в осадок, часть захватывается льдом, часть отжимается в нижележащие слои, увеличивая минерализацию остаточного раствора. Такой процесс называется криогенным концентрированием. При таянии льда не все выпавшие в осадок соли переходят в жидкую фазу, что вызывает криогенное опреснение воды, при котором минерализация талой воды меньше минерализации исходного раствора. Таким образом, криогенная метаморфизация существенно влияет на химический состав воды.

Преобразование состава воды при криогенной метаморфизации зависит от исходного состава воды и пород, температуры охлаждения, скорости промерзания, степени растворимости солей при отрицательной температуре, биохимических и обменно-адсорбционных процессов во вмещающих породах. Криогенная метаморфизация может происходить как в пресной, так и в соленой воде, однако для образования криопэгов необходимы воды с высокой минерализацией.

Соленые воды характеризуются преимущественно хлоридным натриевым или кальциевым составом. Их минерализация меняется от 10 до 600 г/кг. По генезису соленые воды разделяются на воды выщелачивания каменной соли и морские воды.

Морские воды при криогенном преобразовании наиболее сильно меняют свой химический состав и минерализацию. Морская вода имеет своеобразный состав, ее минерализация практически постоянна во времени и составляет 35 г/кг. Содержание ионов строго последовательно: Cl>S04>HC03+CCb и Na+K>Mg>Ca, их количественное соотношение большинства ионов так же постоянно, кроме содержания НСОз и СОз.

Заключение диссертации по теме «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение», Волков, Николай Генрихович

выводы

1. Проведенный анализ различных методов экспериментального определения температуры начала замерзания и содержания незамерзшей воды показал, что наиболее простым в реализации, информативным и производимым является криоскопический метод, однако его применимость для засоленных пород ограничена малыми концентрациями. Предложено модифицировать методику обработки термограммы оттаивания, с анализом всех ее участков. Проведенное сопоставление экспериментальных и расчетных данных показало их удовлетворительное совпадение.

2. Исходя из анализа существующих методов экспериментального определения теплоемкости и энтальпии засоленных пород при отрицательных температурах, целесообразно использовать дифференциальную сканирующую калориметрию. Обнаруженные на кривых ДТА пики тепловыделений у образцов засоленных пород интерпретируются, как выделения теплоты фазового перехода лед-вода и криогидратообразования. Сопоставление экспериментальных данных по теплоемкости образцов каолина засоленного Na2S04 и NaCl с расчетными значениями, полученными по аддитивной формуле через теплоемкость компонентов породы показало удовлетворительную сходимость.

3. Проведенный анализ показал, что расчет параметров фазового равновесия для пород с преобладающим хлоридным засолением, с удовлетворительной для практики точностью, может быть сделан: при небольшой концентрации порового раствора по нормативной литературе, или по модификациям криоскопической формулы из теории растворов; при произвольной концентрации - по методике И.А. Комарова, которая основана на термохимическом (энергетическом) подходе. Для реализации последней разработан алгоритм программы, а также написана программа для компьютерной реализации, проведено сопоставление рассчитанных данных с экспериментальными, которое показало удовлетворительную сходимость.

4. Для оценки фазовой диаграммы криопэгов может быть использована модель Пицера, реализованная в программе «FREZCHEM2». Сопоставление рассчитанных по этой программе данных с экспериментальными результатами по температуре начала замерзания пород с полиионным засолением показало их удовлетворительную сходимость.

5. Для засоленных пород и криопэгов произвольного состава и концентрации, в рамках 7-компонентной системы Na-K-Ca-Mg-Cl-S04-H20, предложены: методика расчетной оценки параметров фазового и химического равновесия; методика оценки температурных условий формирования ионно-солевого состава криопэга по кривой десульфатизации. Указаны пределы применимости методик, которые обусловлены: неоднозначностью экспериментального материала для диапазона низких отрицательных температур; возможностью выноса части мирабилита во вмещающие породы; миграцией криопэгов; процессами сульфатредукции и адсорбции солей.

6. По предложенной методике оценены температурные условия формирования водно-солевого состава ряда криопэгов п-ова Ямала и Колымской низменности. Полученные данные по химическому и фазовому составу для ряда криопэгов п-ова Ямал подтверждают ранее высказанное С.М Фотиевым предположение о разбавлении этих криопэгов пресными водами. Причины разбавления являются дискуссионным вопросом.

7. Предложена модель и алгоритм для расчета теплового взаимодействия криопэга с массивом вмещающих пород в слое нулевых годовых амплитуд. Показано, что криопэг оказывает отепляющее влияние на нижележащие породы, за счет возникновения фронта промерзания, экранирующего криопэг от проникновения низкотемпературных колебаний и уменьшения теплопроводящих свойств. Отепляющее влияние возрастает с увеличением эффекта отжатая солей в охлажденную зону, зависящего от скорости промерзания, которая при прочих равных условиях определяется местом расположения криопэга в слое. Сезонные изменения общей минерализации криопэга могут быть весьма существенными.

8. В годовом цикле изменения температурного и водно-ионного режима пород общая минерализация порового раствора достигает максимума и минимума, по времени совпадающими с соответствующими температурными экстремумами. В отличие от закономерностей изменения общей минерализации концентрация ионов сульфатов может иметь два минимума в годовом цикле, что связано с выпадением мирабилита в твердую фазу. Предлагается выделить в слое нулевых годовых амплитуд три типа горизонтов: первый - в котором сульфат-ион в течение всего года находится в растворенном виде; второй - в котором могут появляться на непродолжительное время кристаллы мирабилита; третий - в котором кристаллы мирабилита присутствуют постоянно.

9. Для оценки эффективности работы различных типов СОУ в условиях засоленных грунтов был проведен прогноз температурного режима для природно-климатических условий п-ова Ямал. На основе данных о промораживании талого и охлаждении мерзлого засоленного массива можно сделать вывод, что наиболее эффективным СОУ является двухфазный термостабилизатор ТМД-5Р. Охлаждение мерзлого массива с помощью термостабилизаторов такого типа увеличивает несущую способность сваи на 40 - 70 %.

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Волков, Николай Генрихович, 2006 год

1. Ананян А.А., Голованова Г.Ф., Волкова Е.В. Исследование системы каолин вода методом спинового эха // Связанная вода в дисперсных системах. М.: МГУ, 1977. Вып. 4. с. 172-178.

2. Анисимова Н.П. Криогидрохимические особенности мерзлой зоны. Новосибирск: Наука, 1981. 153 с.

3. Анисимова Н.П., Павлова Н.А. Особенности формирования криопэгов в слое годовых теплооборотов на территории Якутска. // Криосфера Земли, 2002, т. IV, №4, с. 6369.

4. Баясан P.M., Волков Н.Г., Коротченко А.Г., Комаров И.А., Лобанов А.Д. Эффективность работы различных типов СОУ в засоленных многолетнемерзлых грунтах. // Материалы Третьей конференции геокриологов России. Т.4. М.: Изд-во МГУ, 2005, с. 27-32.

5. Бакаев В.А., Киселев В.Ф., Красильников К. Г. Понижение температуры плавления воды в капиллярах пористого тела // ДАН СССР. 1959,125,4,831-834

6. Баулин В.В. и др. Геокриологические условия Западно-Сибирской низменности. М., «Наука», 1971.

7. Баулин В.В., Дубиков Г.И., Аксенов и др. Геокриологические условия Харасавэйского и Крузенштерновского газоконденсатных месторождений (полуостров Ямал). М.: ГЕОС, 2003. - 180 с.

8. Боженова А.П., Бакулин Ф.Г. Экспериментальные исследования механизмов передвижения влаги в промерзающих грунтах. Материалы по лабораторным исследованиям мерзлых грунтов, сб. 3. Изд-во АН СССР, М. 1957.

9. Брушков А.В. Засоленные мерзлые породы Арктического побережья, их происхождение и свойства. Москва, изд-во МГУ, 1998, 330 стр.

10. Велли Ю.Я., Гришин П.А. О функциональной, зависимости температуры замерзания от состава воднорастворимых солей в поровом растворе. // Реология грунтов и инженерное мерзлотоведение. М., Наука, 1982. с. 193-196.

11. Волков Н.Г., Кулиш Е.М., Комаров И. А. Методика оценки теплового взаимодействия криопэгов с вмещающими породами в слое нулевых годовых амплитуд // Материалы Третьей конференции геокриологов России. Т.2. М.: Изд-во МГУ, 2005, с. 4145.

12. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. Изд-во Наука Сиб. отд. АН СССР Новосибирск, 1975, 174 с.

13. Галиуллин З.Т., Баясан P.M., Коротченко А.Г., Исмаилов И.А., Лобанов А.Д. Сезонные охлаждающие устройства. // Газовая промышленность, №8, 2001 с. 44-45.

14. Геокриологический словарь, под ред. В.В. Баулина и В.Э. Мурзаевой. Москва, изд-во ГЕОС, 2003,140 стр.

15. Геокриология СССР. Западная Сибирь, под ред. Э.Д. Ершова. Москва, Изд-во Недра, 1989,514 стр.

16. Гиличинский Д.А., Ривкина Е.М., Щербакова В.А., Лауринавичус К.С., Комаров И.А., Волков Н.Г. Криопэги и их обитатели модель для астробиологии // Криосфера Земли, 2003, т. VII, № 3, с.73-85.

17. Гиттерман К.Э. Термический анализ морской воды (концентрирование соляных растворов естественным вымораживанием) // Тр. Соляной лаб. АН СССР. М., Изд-во АН СССР, 1937, вып. 15,4.1, с. 5-24.

18. Глобус A.M. Экспериментальная гидрофизика почв., л, Гидрометеоиздат, 1969 г., 355 с.

19. Голубев В.Н. Зависимость структуры льда от солености замерзающей воды // II Международная конференция по мерзлотоведению, Якутск, 1973, Вып. 4, с. 180-184.

20. Голубев В.Н. Структурное ледоведение. Москва, Изд-во МГУ, 1999, 104 с.

21. Горелик Я.Б. Физика криогенных процессов в литосфере. Автореф. дисс. на соиск. уч. степени д-ра геол.-мин. наук, Тюмень, 2001, 52 с.

22. ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава. М.: ИИТП Госстроя СССР, 1979. № 189. 26 с.

23. ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. М.: ИИТП Госстроя СССР, 1984. № 177. 23 с.

24. Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. М.: Недра, 1980, с.384.

25. Григорян С.С., Красс М.С., Гусева Е.В., Геворкян С.Г. Количественная теория геокриологического прогноза Изд-во МГУ 1987,266 с.

26. Грунтоведение. Под ред. Сергеева Е.М., Москва, 1983 г.

27. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М. Наука, 1985, 398 с.

28. Дубиков Г.И., Иванова Н.В. Засоленные мерзлые грунты и их распространение на территории СССР // Засоленные мерзлые грунты как основания сооружений. М.: Наука, 1990. с. 9-11.

29. Дубиков Г.И., Иванова Н.В. Содержание и принципы составления карты засоленности мерзлых грунтов (на примере Западной Сибири) // Мерзлые грунты и криогенные процессы. М.: Наука, 1991. с. 85-89.

30. Ентов В.М., Максимов A.M., Цыпкин Г.Г. Образование двухфазной зоны при промерзании пористой среды: Препринт №269,- М.: Институт проблем механики АН СССР.1986. 56 с.

31. Ершов Э.Д., Акимов Ю.П., Чеверев В.Г., Кучуков Э.З. Фазовый состав влаги в мерзлых породах. М.: Изд-во МГУ, 1979. 189 с.

32. Ершов Э.Д., Данилов И.Д., Чеверев В.Г. Петрография мерзлых пород. Москва, изд-во МГУ, 1987 г., 310 с.

33. Ершов Э.Д., Комаров И.А., Мельчакова J1.B., Мотенко Р.Г. Исследование термодинамических свойств засоленных дисперсных горных пород. Труды конференции по термохимии минералов, т.1, Мииас, 1988.

34. Ершов Э.Д., Комаров И.А., Чувилин Е.М. Прогноз процессов взаимодействия жидких техногенных рассолов, захороняемых в массиве мерзлых пород. // Геоэкология, 2, 1997, стр. 19-29.

35. Ершов Э.Д., Волков Н.Г., Комаров И.А. Сопоставление методик оценки температуры формирования водно-солевого состава криопэгов // Материалы Третьей конференции геокриологов России. Т.2. М.: Изд-во МГУ, 2005, с. 79-84.

36. Ефимов С.С. Влага гигроскопических материалов. Новосибирск, наука, 1986.160 с.

37. Жигарев J1.A. Океаническая криолитозона. М.: Изд-во МГУ, 1997. 320 с.

38. Жуков В.Ф., Салтыков Н.И. Изыскания северного порта в Обской губе, вып. 3. М. -J1., Главсевморпуть, 1953.

39. Зыков Ю.Д. Геофизические методы исследования криолитозоны. М.: МГУ, 1999. 243 с.

40. Иванов А.В. Теория криогенных и гляциоигенных гидрохимических процессов // Итоги науки и техники. Сер гляциол. Т. 5. М.: Изд. ВИНИТИ, 1987. 236 с.

41. Комаров И.А. Единая термодинамическая модель фазового, адсорбционного и химического равновесия поровой влаги в мерзлых породах. Грунтоведение. Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология, 2001, №3, с. 244-259.

42. Комаров И.А. Термодинамика мерзлых и промерзающих пород. Авт. докт. диссерт. Москва, 1999. 52стр.

43. Комаров И.А., Мотенко Р.Г., Смирнова Н.Н. О характере изменения температур оттаивания засоленных пород. Сб.: Инженерно-геологические проблемы Забайкалья. Чита, 1987.

44. Комаров И.А., Луковкин Д.С. Методика количественной оценки влияния процессов солепереноса на ход деградации субаквальных многолетнемерзлых пород шельфа Баренцева моря. // Вторая конференция геокриологов России. Т. 2.2001. с. 154-163.

45. Комаров И.А. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах. М.: Научный мир, 2003, 608 с.

46. Комаров И.А., Волков Н.Г., Мельчакова Л.В. Экспериментальное исследование теплоемкости и ДТА кривых мерзлых засоленных пород // Материалы Международной конференции «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения», Пущино, 2003, с. 215-216.

47. Комплексные инженерно-геокриологические исследования Крузенштернского месторождения. Фондовые материалы, Москва, 1990.

48. Лабораторные методы исследования мерзлых пород, под ред. Э.Д. Ершова, Москва, изд-во МГУ, 1985, 350 стр.

49. Минкин М.А. Научные основы инженерно-геокриологических изысканий (на примере севера Западной Сибири): Автореф. дисс. докт. техн. наук, М.: Фундаментпроект, 1992. 58 с.

50. Мотенко Р.Г., Комаров И.А. Результаты экспериментальных исследований фазового состава влаги засоленных мерзлых грунтов Матер.1 съезд Геокриологов России, т.2, 483.

51. Основы Геокриологии. Ч. 2. Литогенетическая геокриология, под ред. Э.Д.Ершова. Москва, изд-во МГУ, 1996, 396 стр.

52. Основы Геокриологии. 4.5. Инженерная геокриология. М.: Изд-во МГУ. 1999. 527с.

53. Пономарев В.М. Формирование подземных вод по побережью северных морей в зоне вечной мерзлоты. М., Изд-во АН СССР, 1950.

54. Пономарев В.М. Подземные воды территории с мощной толщей многолетнемерзлых горных пород. М., Изд-во АН СССР, 1960.

55. Пермяков П.П., Романов П.Г. Тепло- и солеперенос в мерзлых ненасыщенных грунтах. Якутск, 2000.126 с.

56. Роман JI.T. Механика мерзлых грунтов. М.: изд-во МАИК "Наука / Интерпериодика", 2002,426 с.

57. Савельев Б.А. Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых пород. М.: Изд-во МГУ, 1971,507 с.

58. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

59. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах.

60. СНиП 23-01 -99. Строительная климатология.

61. Справочник химика. Третий том. Химическое равновесие и кинетика, свойства растворов, электродные процессы. Москва, изд-во «Химия», 1964,1004 с.

62. Справочник по физическим величинам. Москва, Энергомиздат 1991, 1232 с.

63. Трофимов В.Т., Баду Ю.Б., Кудряшов В.Г., Фирсов Н.Г. Полуостров Ямал. Изд-во МГУ, 1975. 278 с.

64. Фазовый состав влаги в мерзлых породах, под ред. Э.Д.Ершова. Москва, изд-во МГУ, 1979, 189 стр.

65. Фотиев С.М. Закономерности формирования ионно-солевого состава природных вод Ямала // Криосфера Земли, 1999, т. III, № 2, с. 40-65.

66. Фотиев С.М. Закономерности криогенной метаморфизации химического состава морской воды // Криолитозона и подземные воды Сибири. Якутск: И-т Мезлотоведения СО РАН, 1996. Часть 2, с. 16-26.

67. Фотиев С.М., Комаров И.А., Волков Н.Г. Теоретические и экспериментальные исследования параметров фазового равновесия для засоленных пород и криопэгов // Материалы Международной конференции «Криосфера нефтегазоносных провинций», Тюмень, 2004, с. 27-32.

68. Фролов А.Д. Электрические и упругие свойства мерзлых пород и льдов. Пущино ОНТИ ПНЦ РАН, 1998, 515с.

69. Чеверев В.Г. Физико-химическая теория формирования массообменных и тепловых свойств криогенных грунтов. / Автореф. дисс. на соиск. уч. степени д-ра геол.-мин. наук, М.,1999.40 с.

70. Чижов А.Б., Деревягин А.Ю., Майер X. Влагообмен и льдообразование в многолетнемерзлых породах по данным изотопного анализа. // Материалы Третьей конференции геокриологов России. Т.1. М.: Изд-во МГУ, 2005, с. 132-138.

71. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика. М.: Изд-во МГУ. 1995. 368 с.

72. Anderson D., Morgenstern N. Physic, Chemistry and mechanic of frozen Ground // Permafrost. Second Int. Conference. 1973. Yakutsk, USSR, 1973. - p. 257-288.

73. CRREL REPORT, 94-18, FREZCHEM: A Chemical-Thermodynamic Model for Aqueous Solutions at Subzero Temperatures. Giles M. Marion and Steven A. Grant, July 1994, 35 p.

74. Mironenko M.V., Grant S.A., Marion G.M., and Farren R.E. FREZCHEM2. A Chemical Thermodynamic Model for Electrolyte Solutions at Subzero Temperatures // CRREL Report 975, October 1997,40 p.

75. Fujino K., Lewis E.L., Perkin R.G. The freezing points of seawater at pressures up to 100 bars. Journal of Geophysical Research, 79, 1974, p. 1792-1797.

76. Low P.F., Anderson D.M., Hoekstra P. Some thermodynamic relationships for soil at and below the freezing point. // Water Resources Res., 1968, v. 4, № 2. p. 379-394.

77. Miller R.D. Freezing and heaving of saturated and unsaturated soils. Highway Res. Rec. 1972. N393.

78. Nelson K.H., Thompson T.G. Deposition of salts from sea water by frigid concentration. Journal of Marine Research, 13 (2), 1954, p. 166-182.

79. Penner E., Ueda T. The dependence of frost heave on load application: preliminary results. Proc. Intern. Symp. On Frost Action in Soils, Lulea, Sweden, 1977, p. 92-100.

80. Pitzer K.S. A thermodynamic model for aqueous solutions of liquid-like density // Reviews in Mineralogy, 1987, V. 17, pp. 97-142.

81. Pitzer K.S. Ion interaction approach: Theory and data correlation // Activity coefficients in electrolyte solutions, 1991, pp. 75-153.

82. Phase composition and thermal properties of frozen saline grounds in wide range of negative temperatures.// VHth International conference on Permafrost. Yellowknife, Canada, 1998, (Yershov E.D., Motenko R.G.).

83. Spencer R.J., Moller N. and Weare J.H. The prediction of mineral solubility in natural waters: A chemical equilibrium model for the Na-K-Ca-Mg-Cl-S04-H20 system at temperatures below -25°C // Geochimica et Cosmochimica Acta, 1990, V. 54, p. 575-590.

84. Volkov N.G., Komarov I.A. The research of phase balance parameters and formation temperature for cryopegs // 2nd European Conference on Permafrost, 2005, p. 114-115.