С.В. Комонов, Е.Н. Комонова
Ветровая эрозия и пылеподавление
Курс лекций. - Красноярск: Изд-во СФУ, 2008. - 192 с.
Глава 1. Ветровая эрозия
1.10. Формы криогенных процессов и деформаций при зимнем пылении
Рассмотрим основные формы криогенных процессов и деформаций:
1.
Эрозионный размыв поверхности гребня и низового откоса, связанный
с недостатками технологии намыва, наблюдается повсеместно и происходил
вследствие утечек пульпы при намыве дамбы и при разрывах пульпопроводов.
Наиболее подвержен размыву верхний крутой ярус откоса. В меньшей степени данная
форма размыва может проявляться на пологой, уплотнившейся поверхности нижнего
яруса. Основными мероприятиями по борьбе с данным типом эрозии являются:
·
совершенствование технологии возведения дамб обвалования и тщательный
контроль за выпусками пульпы и деформациями пульпроводов;
·
своевременная и тщательная заделка эрозионных русел, в основном при
помощи восстановительного намыва из хвостов крупных фракций;
·
создание необходимых уклонов на пляже, обеспечивающих быстрое его
обезвоживание вблизи гребня дамбы.
2.
Эрозионный размыв и местные обрушения низового откоса при вытаивании
погребенных снежников. Мощные (до 4 - 5 м) отложения снега на откосе и у
подошвы его верхнего, крутого яруса способствуют появлению своеобразной формы
эрозии в сочетании с местными сплывами переувлажненных намывных отложений.
Снежники могут образовываться по всей длине дамбы на уровне излома,
разделяющего крутой и пологий ярусы низового откоса, а также практически во
всех имеющихся к началу зимы промоинах и других провальных образованиях. К
концу зимы на поверхности снежников накапливался теплоизолирующий шлейф из
рыхлых хвостов, обязанный своим происхождением зимней ветровой эрозии (пылению),
оплыванию и обрушению крутых рыхлых откосов над снежниками. Благодаря
теплоизолирующему эффекту шлейфа снежники не вытаивают полностью в течение
лета; снег пропитывался водой превращается в особый вид погребенного льда.
Вытаивание этих льдов в течение ряда лет может привести к образованию глубоких
(до 3 - 5 м) воронок и эрозионных промоин с почти вертикальными стенками, являющихся
причиной интенсивных местных сплывов откосов над ними. Медленное таяние
снежников питает многочисленные ручьи, усиливающие эрозию откоса.
3.
Карстовые полости, наблюдаются на глубине до 1 м под поверхностью
низового откоса, возникают вследствие эрозионных процессов, происходивших под
мерзлой коркой сезоннопромерзающих отложений. Эти полости формируются в виде
узких промоин вдоль склона, с очень слабым сводом, обрушающимся под действием
собственного веса, оттаивания и эрозии.
4.
Провальные термокарстовые воронки на поверхности гребня и пляжа
дамбы. Эти деформации являются индикаторами процесса вытаивания замытых пластов
и линз льда под воздействием - положительной температуры воды в пруде, не
опускающейся ниже 3 °С, сезонного оттаивания промороженного за зиму слоя золы
или хвостов на пляже и фильтрации в талых зонах дамбы. Диаметр воронок может
достигать 10 м, глубина -2 м. Воронки окружены сетью концентрических трещин
глубиной 0,5 - 1 м. В конце периода сезонного оттаивания пляжа воронки
достигают своего предельного развития, часто сливаются между собой и образуют
на площади в несколько десятков квадратных метров термокарстовый провальный
рельеф пляжа. На участках верхового откоса, пораженных термокарстовыми
процессами, намывные отложения могут находиться в разжиженном состоянии и
лишены какой-либо структурной прочности.
5.
Термокарстовые пещеры на низовом откосе дамбы образовываются при
вытаивании пластов и линз льда и обрушении вмещающих его намывных отложений.
Вытаивание льда происходит при сезонном оттаивании, фильтрации и эрозионном
размыве золы или хвостов на поверхности откоса. Пещеры возникают в различных
местах по длине дамбы на любой ее высоте и являются весьма опасной формой
деформации, проникая в толщу откоса на глубину до 5 м. Окружающие пещеру
намывные отложения структурно неустойчивы, постоянно оплывают и обваливаются в теплое
время года. Потоки воды, вытекающие из пещер, содержат взвешенные частицы ЗШИ и
хвостов.
6.
Фильтрационно-термокарстовые (термоэрозионные) воронки в зоне
выхода напорного фильтрационного сосредоточенного потока, круглые или овальные
в плане, с отвесными, почти вертикальными стенками, глубиной до 10 -г 12 м и
диаметром до 50 м формируются на низовом откосе практически на любой его
высоте. В центре воронки наблюдается небольшой гриффон или медленное
высачивание. Нижний край воронки полностью разрушается вытекающими из нее
потоком, создающим вдоль склона эрозионное русло. Иногда развитие воронок и
образование "цепочки" воронкообразных провалов происходит вдоль
продольной оси дамбы; движение фильтрационного потока по уклону
"цепочки" и высачивание в центре каждой воронки. Смыкающиеся между
собой воронки образуют сплошную провальную террасу, рассекающая дамбу на длине
50 - 100 м. Незамерзающие, постоянные в течение зимы выходы фильтрационных вод являются
причиной развития внутри воронок наледных процессов.
7.
Наледи и гидролакколиты связаны с высачиванием напорных фильтрационных
вод на поверхность низового откоса по фильтрующим таликам. В местах постоянных
выходов напорных фильтрационных вод в процессе сезонного промерзания
поверхности откоса развиваются наледи, диаметр (или длина вдоль откоса) которых
достигает 100 -г 130 м. Наледи включают в себя плоские участки и бугры пучения
- гидролакколиты, развивающиеся непосредственно над сосредоточенными
фильтрационными выходами.
Несколько иной тип бугра пучения может наблюдаться в полости
фильтрационно-термоэрозионной воронки. В результате промерзания конуса хвостов,
вынесенных из толщи откоса сосредоточенным потоком, конус покрывается тонкой
водонепроницаемой коркой. Под действием напора воды эта корка разрушается, на
разрушенную поверхность конуса изливается вода и замерзает, прикрывая ледяной
коркой пустоты в теле деформированного конуса. Многократное образование,
последующее разрушение и быстрое восстановление ледяных и льдогрунтовых корок
сопровождается ростом бугра, под верхней куполообразной коркой которого
возможны многочисленные мелкие гриффоны высачивающихся фильтрационных вод.
Структура бугра - рыхлая; тело его состоит из отдельных пластинок мерзлых
хвостов и льда. Это очень непрочное образование, легко разрушается под
действием напора на тонкую верхнюю корку. Расход высачивавшегося потока
недостаточен для заполнения водой многочисленных полостей, каверн и рыхлых
напластований. Этими особенностями генезиса и строения данный тип бугра пучения
существенно отличается от основной формы -льдогрунтового купола, рассекаемого глубокими
трещинами или уничтожаемого взрывом. Формирование этого пористого
гидролакколита не менее опасно для устойчивости дамбы.
8.
Морозобойные трещины появляются в конце зимы на ровной
слабозаснеженной поверхности пляжа и гребня. Все трещины начинаются от наружной
бровки гребня дамбы и перпендикулярно ее оси развиваются в направлении
отстойного пруда, достигая кромки ледяного покрова. Данный вид деформации
весьма опасен из-за возможности глубокого поперечного размыва тела дамбы весной
при появлении талых вод на пляже.
Аналогичное, но менее интенсивное льдообразование в намывных
отложениях и обусловленные им термокарстовые процессы и другие виды криогенных
деформаций могут иметь место при эксплуатации ряда других объектов накопления
отходов производства (хвостохранилищ и золоотвалов).
|