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).