Научный архив: статьи

Данная публикация является первой частью статьи, в которой, на основании анализа имеющихся в научной литературе данных, показана значительная роль криогенного фактора, на подготовку пневматических взрывов в толще многолетнемёрзлых пород. Объектом исследования является локальные криогенные газодинамические геосистемы, развитие которых приводит к пневматическому взрыву и формированию воронок газового выброса. Предметом исследования являются морфология и строение криогенных образований в мёрзлых породах, слагающих воронки газового выброса, обнаруженных на севере Западной Сибири. Авторы подробно рассматривают такие аспекты темы, как анализ и обобщение данных по криогенному строению различных элементов воронок газового выброса. Особое внимание уделено изучению различного рода деформаций первичных ледяных образований, что позволяют проследить историю возникновения и развития локальных газодинамических геосистем в толще многолетнемёрзлых пород. Авторы не рассматривают вопросы, связанные с генезисом газа, поскольку считают, что напорные процессы, происходящие в локальных газонасыщенных зонах с повышенным давлением, не зависят от его происхождения. Основным методом, используемым в данной статье, является анализ материалов научных публикаций по рассматриваемой теме, а также данных лабораторного моделирования проведённого авторами. Синтез анализируемых материалов осуществлялся на базе геосистемного подхода. Особым вкладом авторов в исследовании темы является выявление общей закономерности в строении воронок газового выброса. Все воронки, не заполненные водой и доступные к изучению, имеют трёхчленное строение. В нижней части воронок наблюдается расширение, иногда за счёт каверн и гротов. В средней части поперечное сечение воронок уменьшается, стенки кратера, чаще всего, отвесные ровные. В верхней части наблюдается расширение, в форме раструба. Новизна исследования заключается в нахождении парагенетических связей между морфологическим строением воронок, стадиями развития газодинамической геосистемы, подготавливающей условия для пневматических взрывов и комплексами процессов на каждой стадии. К основным выводам проведённого исследования следует отнести выявление ведущей роли давления газа на трансформацию криогенного строения мёрзлых пород на всех стадиях.

Представлены результаты экспериментального изучения влияния газового давления на теплопроводность и теплоемкость мерзлого и талого песчаного грунта, насыщенного различными газами: азотом, метаном, диоксидом углерода, a также смесью газов (50 % CH4 + 50 % CO2). В экспериментах максимальное давление газа в грунтовых средах задавалось ниже давления образования газовых гидратов. Эксперименты проводились на специальной установке - в барокамере, позволяющей измерять теплопроводность и теплоемкость грунта под давлением газа при положительных и отрицательных температурах. Впервые получены экспериментальные данные по влиянию газового давления на теплопроводность и теплоемкость в промерзающей песчаной породе, насыщенной различными газами. В ходе экспериментов выявлено, что теплофизические характеристики газонасыщенного песчаного образца в талом состоянии практически не зависят от состава и давления газа. Установлено, что в мерзлом песчаном образце с повышением давления газа в ряду: N2, CH4, смесь газов CH4 + CO2 и CO2 - теплопроводность снижается, а теплоемкость увеличивается. Наибольшее влияние на изменение теплофизических параметров оказывает диоксид углерода, что связано с достаточно высокой растворимостью данного газа в поровой воде и его влиянием на содержание незамерзшей воды в мерзлых породах.