Аннотация: Настоящее сообщение продолжает дискуссию о четвертичной геологии и палеогеографии обширного и хорошо изученного шельфа Баренцева моря. Объектом исследования являются рельеф и четвертичные образования Баренцевского шельфа. Использованы данные сейсмоакустического профилирования, и материалы инженерно-геологического бурения. Поскольку Баренцевский шельф является высокоширотной областью современного осадконакопления, автор анализирует разные аспекты генезиса его четвертичных отложений с учетом географической зональности процессов морской седиментации и ростом гравитационной консолидации осадков вниз по разрезу. Выявлена генетическая связь микроструктуры и степени консолидации глинистых осадков с их сейсмоизображением, что учитывалось при интерпретации материалов сейсмопрофилирования. В комплексе с данными абсолютной геохронологии установлено, что на всей площади Баренцевского шельфа покров слабоконсолидированных осадков последней морской трансгрессии отделен от подстилающих мореноподобных или дочетвертичных отложений диахронной границей стратиграфического, а иногда и углового несогласия, а сама трансгрессия имеет не гляциоэвстатическую, а тектоническую природу. На протяжении предшествовавшего ей хиатуса был сформирован эрозионный рельеф с магистральными речными долинами и их притоками, основные черты которого сохранились в северной глубоководной части моря, где покров осадков последней трансгрессии имеет незначительную мощность. На водораздельных пространствах распространены диамиктоновые илы, отличающиеся от подстилающего диамиктона низкой степенью консолидации, а во впадинах донного рельефа ̶ глинистые илы. Установлено, что диамиктоновый ил становится диамиктоном в процессе гравитационной консолидации, причем повышенная плотность диамиктона обусловлена его низкой гранулометрической сортировкой. Приведены факты в пользу автохтонности морской микрофауны, содержащейся в диамиктоне, и эстуариевого происхождения ритмичнослоистых осадков, принимавшихся за проксимальные ледниково-морские осадки. Аргументируется вывод о том, что апробация ледниковой теории на примере высокоширотного арктического шельфа вступает в противоречие с фактами и основными положениями гляциологии, отображая общий кризис этой теории.

Ключевые слова: ледниковая теория, шельф, четвертичные отложения, материковое оледенение, слабоконсолидированные осадки, диамиктоновый ил, диамиктон, сейсмостратиграфический комплекс, седиментационный перерыв, радиоуглеродные датировки

Abstract: This article continues the discussion on quaternary geology and paleogeography of the vast and well-studied shelf of the Barents Sea. The object this research is the relief and quaternary formations of the Barents shelf. The data of seismic-acoustic profiling and materials of engineering-geological drilling were used. Since the Barents shelf is a high-latitude area of Holocene sedimentation, the author analyzes various aspects of the quaternary sediments genesis, taking into account the geographic zoning of marine sedimentation processes and an increase in the gravitational consolidation of sediments down through the section. The genetic link between the microstructure and the degree of consolidation of clayey sediments with their seismic image was revealed, which was considered in interpretation of seismic profiling materials. Over the Barents shelf, the cover of weakly consolidated sediments of the last marine transgression is separated from the underlying morainelike or pre-quaternary sediments by a diachronous boundary of stratigraphic and sometimes angular unconformity. The transgression is not of glacioeustatic, but of tectonic nature. During the hiatus that preceded it, an erosional relief with river valleys and their tributaries was formed, the main features of which have been preserved in the northern deep-water part of the sea. The conclusion is argued that approbation of the glacial theory on the example of high-latitude Arctic shelf contradicts the facts and main provisions of glaciology, reflecting the overall crisis of this theory.

Keywords: seismostratigraphic complex, diamicton, diamicton mud, weakly consolidated sediments, continental glaciation, quaternary sediments, shelf, glacial theory, sedimentation break, radiocarbon dating

Аннотация: Предметом исследования явилось определение причин длительной деформации конструкций технологического оборудования внутри здания насосной станции, обеспечивающей водоснабжение промышленных объектов и жилых зданий инфраструктуры Заполярного нефтегазоконденсатного месторождения, расположенного на территории криолитозоны Западной Сибири, вблизи Северного Полярного круга. Основными задачами исследования были выявление механизма этих деформаций (причины которых ранее не были установлены) и разработка практических рекомендаций по стабилизации конструкций и предотвращению их дальнейшего разрушения на основе анализа полученных результатов. Обследование проводилось с использованием комплекса методов, предусмотренных действующими нормативными документами (визуальный и измерительный контроль, геодезические работы, термометрические наблюдения в скважинах). Нынешняя ситуация на объектах такого значения на момент нашего исследования не имела аналогов. Анализ результатов обследования конструкции приводит к выводу, что причиной возникновения деформаций явились просчеты при проектировании, строительстве и эксплуатации сооружения. Это должно было быть сделано с участием специалистов в области инженерного мерзлотоведения.

Ключевые слова: криолитозона, Заполярное, месторождение, насосная, станция, обследование, деформации, оттаивание, осадка, грунта

Abstract: The subject of the study was to determine the causes of long-term deformation of the structures of technological equipment inside the building of the pumping station that supplies water to the industrial facilities and residential buildings of the infrastructure of the Zapolyarnoye oil and gas condensate field, located in the permafrost zone of Western Siberia, near the Arctic Circle. The main objectives of the study were to identify the mechanism of these deformations and develop practical recommendations for stabilizing structures and preventing their further destruction based on the analysis of the results. The survey was carried out using a set of methods provided for by the current legislation (visual and measurement control, geodetic works, thermometric observations in wells). The current situation at objects of such importance at the time of our study had no analogues. Analysis of the results of the structure inspection leads to the conclusion that the cause of the deformations were miscalculations in the design, construction and operation of the structure. The construction should be done with participation of specialists in the field of permafrost engineering.

Keywords: deformation, urvey, station, pumping, field, Zapolarnoe, permafrost, thawing, deposition, soil

Аннотация: Объектом исследования являются многолетнемерзлые грунты участка трассы магистрального водовода «Табага – Бютейдях» в сельских районах Центральной Якутии, протяженностью около 28 километров. Многолетнемерзлые грунты широко развиты в юго-восточной части Центральной Якутии и расположены на Лено-Амгинском междуречии. Они залегают в верхней части геологического разреза и являются подстилающими на полосе трассы магистрального водовода, а также попадают в основания инженерных сооружений промышленных объектов и объектов гидротехнического строительства. Исследование основано на комплексе полевых инженерно-геологических изысканий и лабораторных изучений физико-механических свойств горных пород. В статье обсуждаются особенности состава, строения и свойств горных пород данного участка, отмечается, что среди рассматриваемых грунтов встречаются самые разные гранулометрические типы, криогенная текстура от массивной до слоистой, обычно глинистые грунты имеют более высокую льдистость, чем песчаные. Также упоминаются и техногенные нагрузки, в виде объектов системы магистрального водоснабжения, состоящих из насосных станций, трубопроводов, водохранилищ и каналов, которые приводят к существенным изменениям геокриологической среды и прилегающих ландшафтов.

Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты, физико-механические свойства, льдистость, криогенная текстура, термокарст, полигональный микрорельеф, повторно-жильный лед, морозобойное растрескивание, булгуннях, магистральный водовод

Abstract: The object of this study is the permafrost soils of the section of the route of the main water pipeline «Tabaga-Byuteidyakh» in rural areas of Central Yakutia, spanning approximately 28 kilometers. Permafrost soils are widely developed in the Southeastern part of Central Yakutia, and are located on the Leno-Amginsky interfluve. They lie in the upper part of the geological section and are underlying on the lane of the main water pipeline route, as well as fall into the foundations of engineering structures of industrial facilities and hydraulic engineering construction. The study is based on a complex of field engineering and geological surveys, as well as laboratory studies of the physical and mechanical properties of rocks. The article discusses the features of the composition, structure and properties of rocks in this area. It is noted that among the considered soils, there is a variety of granulometric types, cryogenic texture from massive to layered, with clay soils usually of higher ice content than sandy ones. Technogenic loads are also mentioned in the form of objects of the main water supply system, consisting of pumping stations, pipelines, reservoirs and channels, which lead to significant changes in the geocryological environment and surrounding landscapes.

Keywords: ground ice, polygonal microrelief, thermokarst, cryogenic texture, ice content, physical and mechanical properties, permafrost soils, frost cracking, pingo, main water main

Аннотация: Предметом исследования является стратиграфия и палеогеография среднего неоплейстоцена севера Западной Сибири. Авторами изучались отложения среднего неоплейстоцена енисейского севера, включающие тазовский и ширтинские горизонты, коррелируемые с морскими изотопными стадиями 6 и 7. Принадлежность исследованных разрезов к верхнему звену среднего неоплейстоцена обосновывалась хронометрическими исследованиями, а также положением в разрезе, палинологическими и микрофаунистическими данными. Особое внимание уделялось генетической интерпретации отложений, для которой применялись результаты собственных лабораторно-аналитических данных и опубликованные сведения. Целью работы являлось изучение средненеоплейстоценовых отложений енисейского севера, определение их возраста и генезиса на основе комплексного изучения опорных обнажений. Применены литологический, микрофаунистический, палинологический методы исследования образцов, а также проведено датирование методом инфракрасно-стимулированной люминесценции (IR-OSL). Получены датировки в диапазоне от 166 до 217 тыс. лет назад по четырем опорным обнажениям, включая стратотип санчуговской свиты. Среди осадков среднего неоплейстоцена встречаются разности от чистых песков до глинистых алевритов и несортированных смешанных пород. Результаты литологических и палеонтологических анализов, свидетельствуют о морском происхождении осадков из большинства изученных разрезов. В осадках встречаются остатки морских моллюсков и фораминифер in situ. Результаты могут быть использованы для пересмотра палеогеографии Западной Сибири в среднем неоплейстоцене.

Ключевые слова: средний неоплейстоцен, Западная Сибирь, тазовский горизонт, ширтинский горизонт, санчуговская свита, геохронология, генетическая интерпретация, диамиктовые породы, четвертичные отложения, опорные разрезы

Abstract: The subject of this research is the stratigraphy and paleography of the Middle Neo-Pleistocene of the north of Western Siberia. The authors examine the sediments of the Middle Neo-Pleistocene of Yenisei North, including Taz and Shirta horizons, correlated with marine isotope stages 6 and 7. The affiliation of the explored sections to the upper link of the Middle Neo-Pleistocene was substantiated by the chronometric studies, as well as sectoral position, palynological and microfaunistic data. Special attention is given to the genetic interpretation of sediments based on the results of the author’s personal laboratory and analytical data and published records. The goal of this work lies examination of the Middle Neo-Pleistocene sediments of the Yenisei North, as well as determination of their age and genesis on the basis of comprehensive analysis of the key sections. The authors applied lithological, microfaunistic, and palynological methods of research; as well as conducted age dating via the method of infrared-stimulated luminescence (IR-OSL). The obtained dating ranging between 166 and 217 thousand years ago on four key sections, including the stratotype of the Sanchugovskaya suite. Among the sediments of the Middle Neo-Pleistocene, there are varieties from pure sands to clayey silts and unsorted hybrid rocks. The results of lithological and paleontological analyzes testify to the marine origin of sediments from the majority of the sections explored. Such sediments contain the marine mollusks and foraminifera in situ. The results can be used for revising the paleogeography of Western Siberia in the Middle Neo-Pleistocene.

Keywords: genetic interpretation, geochronology, Sanchugov suite, Shirtin horizon, Taz horizon, Western Siberia, Middle Neo-Pleistocene, diamict rocks, quaternary sediments, key sections

Аннотация: Объектом исследования являются синкриогенные пески, развитые на территории криолитозоны России. Они залегают в верхней части геологического разреза и являются основанием многих инженерных сооружений, поэтому важное значение приобретает их инженерно-геологическая характеристика. В статье обсуждаются особенности состава, строения и свойств синкриогенных песков в пределах различных регионов страны: Европейского севера, Западной и Восточной Сибири, Яно-Колымской низменности и горно-складчатых сооружений Сибири и Дальнего Востока. Отмечено, что среди рассматриваемых грунтов встречаются самые разные гранулометрические разности – от гравелистых до пылеватых. Криогенная текстура преимущественно массивная, в пылеватых и оторфованных песках, а также при наличии глинистых прослоев – часто слоистая. Синкриогенные пески обычно имеют более высокую льдистость, чем эпикриогенные, и характеризуются относительно равномерным или равномерно-циклическим распределением объемной льдистости по глубине. Чем выше дисперсность песков, тем обычно выше их естественная влажность и пористость и ниже плотность грунта и скелета грунта. Мелкие и пылеватые разности со слоистой криотекстурой при оттаивании дают заметную осадку и нередко переходят в плывунное состояние. В приморских районах синкриогенные пески часто засолены. Чем выше их засоленность, тем выше сжимаемость.

Ключевые слова: пески синкриогенные, грунты, состав, строение, свойства, льдистость, криотекстура, платформы, орогены, Россия

Abstract: The object of this research is the syncryogenic sands developed in the territory of Russian cryolithozone. The syncryogenic sands are deposited in the upper part of the geological section and serve as foundation for multiple engineering structures; this is why their engineering-geological characteristics attains an important. The article discusses the peculiarities of the composition, structure and qualities of syncriogenic sands within the boundaries of different regions of the country: European North, Western and Eastern Siberia, Yano-Kolyma lowland and mountain-folded structures of Siberia and the Far East. It is noted that among the soils under consideration, there is a variety of granulometric differences – from gravelly to silty. The cryogenic structure is mainly massive; in silty and peaty sand soils, as well as in due to the presence of clay interlayers, it is typically laminated. Syncryogenic sands tend to have higher ice content than epicryogenic sands, and are characterized by a relatively uniform or unifromly-cyclic distribution of the volume ice content in depth. The higher is the sand dispersion, the higher is their natural moisture content and porosity, and the lower is the density of soil and soil skeleton. The fine and silty lithologies with laminated cryotexture demonstrate significantly subsidence during thawing and frequently transform into running sand. In the coastal areas, the syncryogenic sands are typically salinized. The higher is their salinity, the higher is the compressibility.

Keywords: cryogenic structure, ice content, properties, structure, composition, soils, syncryogenict sands, platforms, orogens, Russia

Аннотация: Объектом исследования являются бугры пучения в долине р.Сенца в Восточных Саянах (52º39.827' с.ш., 99º29.858' в.д). Цель исследования - оценка динамики сезонно-талого слоя в прошлом, и прогноз на будущее. В сезонно-талом слое расположена корневая система деревьев. Гравитация и потеря возрастными многотонными деревьями опоры в грунте в следствии термокарста приводят к синхронному во времени наклону ствола и появлению эксцентриситета ежегодного радиального прироста, который удается численно выразить. Для оценки интенсивности развития термокарстового процесса на реке Сенца (Восточный Саян) использован индекс эксцентриситета радиального прироста у лиственницы сибирской (Larix sibirica Ledeb.). Получено представление о креневых процессах в прошлых столетиях и выполнен прогноз их усиления в будущем при повышении средней температуры воздуха теплого периода. Данный методический подход достаточно универсален и не привязан к определенным условиям местности. Он может найти дальнейшее применение в исследованиях термокарстовых процессов, а также иных явлений, сопровождающихся изменениями ландшафтов.

Ключевые слова: многолетнемерзлые породы, сезонно-талый слой, радиальный прирост, эксцентриситет, пьяный лес, креневая древесина, дендрохронология, Восточная Сибирь, индекс крени, термокарст

Abstract:   The increase of temperatures of permafrost and the corresponding increase in the depth of seasonal thawing leads to activation of thermokarst. To estimate the intensity of thermokarst process development on the Sentsa River (East Sayan), the index of the eccentricity of the radial increment in the Siberian larch (Larix sibirica) was used. It allowed gaining understanding about the compression processes over the last centuries, and forecast their strengthening in the future at increase in average air temperature of the warm period. This methodological approach is fairly universal and is not tied to any particular conditions of the locale. It can be applied in future research of the thermokarst processes, as well as other phenomena accompanying the landscape changes.  

Keywords: Eastern Siberia, permafrost, seasonally thawed layer, radial growth, eccentricity, drunken forest, compression wood, dendrochronology, index of compression, thermokarst

Аннотация: Предметом исследования является влияние температуры сушки и дисперсности песчаных грунтов на изотопный состав испаряющейся из них влаги. Эти исследования актуальны для тех районов криолитозоны, где преобладают резко континентальные условия с жарким летом и активным испарением. При испарении воды из песков сначала испаряются молекулы воды с наиболее лёгкими изотопами, после чего c более тяжёлыми. При высоких температурах сушки (180, 200, 220°С) изотопный состав категорий влаги в грунтах становится более тяжёлым в ряду: свободная вода Методика исследования изотопного состава воды при испарении заключается в сушке песчаных грунтов в термостате при разных температурах (180, 200, 220°С) с последующей конденсацией испарившейся воды и её отбором для изучения изотопного состава. Проведенное исследования показало, что влияние крупности песка на изотопный состав испарившейся влаги проявляется заметно при более низких температурах, при этом вода, испарившаяся из песка пылеватого при одинаковой температуре изотопически тяжелее, чем вода, испарившаяся из песка средней крупности. Для песка средней крупности порции конденсата, испарившиеся при более высокой температуре, имеют более тяжёлый изотопный состав по δ18О и по δ2Н, а для песка пылеватого по дейтерию также, а по кислороду у пылеватого песка влияние температуры менее выражено.

Ключевые слова: песок, грунты, испарение воды, температура испарения, стабильные изотопы, изотопный состав, изотопы кислорода, изотопы водорода, лабораторный эксперимент, многолетнемерзлые породы

Abstract: In this article the influence of drying temperature and dispersion of sandy soils on isotopic composition of water evaporated from soils is investigated. These studies are relevant for those permafrost areas, where sharply continental conditions with very warm summers and active evaporation. During evaporation water molecules with the lightest isotopes evaporate first, after then the molecules with more heavy isotopes evaporate. At high drying temperatures (180, 200, 220 °C) the isotopic composition of moisture categories in soils becomes heavier in the series: free water< transitional water < bound water. The effect of soil grain size on the isotopic composition of water evaporated from sands is more noticeable at lower temperatures, wherein the water vaporized from silty sand at the same temperature is isotopically heavier than water evaporated from medium-grained sand. For medium-grained sand portions of the condensate evaporated at a higher temperature have a heavier isotopic composition in δ18O and δ2H values, the same relationship is observed for silty sand in deuterium values, but the effect of temperature is less pronounced for silty sand in oxygen values.

Keywords: hydrogen isotope, oxygen isotope, isotopic composition, stable isotopes, evaporation temperature, water evaporation, soils, sand, laboratory experiment, permafrost

Аннотация: Объектом исследования являются ледоминеральные бугры пучения (литальза) в долине р.Сенца в Восточных Саянах (52º39.827' с.ш., 99º29.858' в.д). Цель исследования - изучение внутреннего строения бугров и, в особенности, глубины залегания ледяных ядер. Также были проведены исследования магнитной восприимчивости аллювиальных почв и подбуров для выявления степени интенсивности развития альфегумусового процесса при формировании почв на голоценовых литальза. Дополнительно к исследованиям магнитной восприимчивости было измерено содержание органического углерода и железа в почвах. Электроразведочные работы выполнялись с использованием набора АСТРА-100 (генератор) и МЭРИ-24 (измеритель) использована симметричная четырехэлектродная установка Шлюмберже, Магнитная восприимчивость почвы измерена с помощью портативного измерителя магнитной восприимчивости ПИМВ-М по равномерной сетке с шагом по ширине и глубине шурфа 20 см.Методом бихроматного окисления измерено содержание органического углерода в почвенных горизонтах. Методом ICP-MS измерено валовое содержание Fe в почвах. В ходе исследований установлено, что ледяные ядра располагаются на глубинах порядка 4 метров и имеют вертикальную мощность 10 метров. Подтверждено наличие двух отдельных ледяных ядер в самом крупном из изученных бугров. Магнитометрия подтвердила высокую интенсивность альфегумусового процесса в почвах литальза.. Большое влияние на распределение магнитной восприимчивости в разрезах играет явление зоотурбации. Обитающие в этом районе грызуны в результате своей жизнедеятельности создают места для аккумуляции железистых соединений, являющихся причиной аномалий.

Ключевые слова: литальза, бугры пучения, подбуры, ВЭЗ, магнитная восприимчивость, железо в почвах, Южная Сибирь, почвенная геофизика, малоглубинная электроразведка, малоглубинная геофизика

Abstract: The object of the study are ice-mineral permafrost mounds (lithalsas) in the valley of the Sentsa River in the Eastern Sayan Mountains (52º39.827' N, 99º29.858' E). The aim of the research is to study the internal structure of the mounds and, in particular, the depth of occurrence of ice lenses. The article examines the magnetic susceptibility of alluvial soils and entic podzols to determine the intensity of Fe illuvial process. The content of organic carbon and iron in soils was measured. Electromagnetic prospecting was performed using a symmetric four-electrode Schlumberger installation using a set of ASTRA-100 (generator) and MERI-24 (measuring instrument). The magnetic susceptibility of the soil was measured using a portable magnetic susceptibility meter PIMV-M over a uniform grid of 20 cm. The total content of Fe in soils was measured by ICP-MS. It was established that the ice lenses are located at depths of about 4 meters and have a vertical thickness of 10 meters. The presence of two separate ice lenses in the largest of the studied mounds was established. Magnetometry confirmed the high intensity of the Fe illuvial process in lithalsa soils. Ground squirrels inhabiting this area create places for the accumulation of iron compounds.

Keywords: soil geophysics, South Siberia, Fe in soils, magnetic susceptibility, VES, entic podzols, permafrost mounds, lithalsa, shallow electrical prospecting, near-surface geophysics

Аннотация: В статье рассмотрены проблемы обустройства свайных фундаментов на территории Республики Саха (Якутия) буронабивным способом. Данная технология, не столь распространенная в республике, является более простой и удобной в отличие от железобетонных забивных свайных фундаментов. В процессе твердения бетона при обустройстве буронабивной сваи происходит локальное растепление мерзлого грунта . Поэтому при применении буронабивных свай в криолитозоне особенно остро встает вопрос определения расчетных температур и времени формирования стационарного режима грунтов в основании всего свайного поля, позволяющего осуществлять полную загрузку фундаментов. Проведены натурные наблюдения за температурным режимом грунтов вблизи буронабивной сваи в процессе ее обустройства и гидратации бетона. В ходе проведенного исследования получены данные о динамике температурного режима грунта вблизи буронабивной сваи в процессе ее обустройства. Полученные данные показывают, что устойчивые отрицательные температуры по всей глубине скважины наблюдаются через месяц после заливки, в течение этого периода происходит основной набор прочности сваи.

Ключевые слова: температурный режим, бетон, буронабивные сваи, мерзлота, строительство, фундамент, грунт, гидратация, оттаивание, измерения

Abstract: The article deals with the problems of arranging pile foundations on the territory of the Republic of Sakha (Yakutia) using bored piling. This technology, which is not so widespread in the republic, is simpler and more convenient, in contrast to reinforced concrete foundation piles. In the process of hardening concrete during the arrangement of the bored pile, local fission of frozen soil occurs. Therefore, when using bored piles in the cryolithozone, the problem of determining the design temperatures and the time of formation of the stationary soil regime at the base of the entire pile field, which allows full loading of the foundations, becomes especially critical. Field observations of the temperature regime of soils near the bored pile during its arrangement and hydration of concrete were carried out. In the course of the study, data was obtained on the dynamics of the temperature regime of the soil near the bored pile in the process of its arrangement. The data obtained show that stable negative temperatures over the entire depth of the well are observed one month after pouring, during which period the pile attains most of its strength.

Keywords: hydration, soil, temperature regime, concrete, bored piles, permafrost, building, foundation, thawing, measurements

Аннотация: В статье представлена и опробована методика оценки различных геокриологических опасностей на застроенных территориях Восточной Чукотки. Исследование основано на комплексе полевых геодезических, геофизических и геокриологических измерений, проведённых в ключевом поселении этого региона (Лорино), а также на архивных данных инженерных изысканий прошлых лет. На основании полученных материалов с помощью расчётных методов, удалось выяснить текущую геокриологическую обстановку в грунтах оснований посёлка и степень развития негативных криогенных процессов и явлений. На основании этих данных была проведена оценка опасностей, связанная с изменением мерзлотной обстановки и развитием негативных криогенных процессов. В результате данного исследования были выделены участки посёлка, в пределах которых наблюдается низкая степень естественной устойчивости литокриогенной основы при техногенном нарушении, а также высокие степени опасности, связанные со снижением несущей способности вмороженных свай и ростом касательных сил морозного пучения грунта.

Ключевые слова: многолетнемёрзлые породы, сезонноталый слой, природные опасности, несущая способность свай, морозное пучение, термоэрозия, термоабразия, Восточная Чукотка, Лорино, геокриология

Abstract:  This article presents and tests the method of assessment of the various geocriological threats to the developed territories of Eastern Chukotka. The research is based on the complex of field geodesic, geophysical, and geocryological measurements conducted in the core settlement of the indicated region (Lorino), as well as archival data of the engineering surveys of previous years. Based on the acquired materials using the calculation methods, the author was able to determine the current geocryological situation in subsoil of the settlement along with the development level of the negative cryogenic processes and phenomena. In the course of this war was performed the assessment of threats associated with the changes in cryogenic situation and development of the negative cryogenic processes. As a result of this research, the author allocated the sections of settlement within which is traced the low level of natural sustainability of lithocryogenic ground in terms of technogenic disturbance, as well as high level of threat pertaining to decline in the carrying capacity of refrigerated piles and increase of tangential forces of frost heaving of soil.

Keywords: Eastern Chukotka, coastal erosion, thermoerosion, frost heaving, bearing capacity of piles, natural hazards, active layer, permafrost, Lorino, geocryology

Аннотация: Статья посвящена результатам экспериментальных исследований тепломассообменных свойств техногенных грунтов Якутии, подвергнутых циклам промерзания-протаивания. Приводится определение техногенных грунтов согласно ГОСТ 25100-95. Приводится установленный факт значительного оличия коэффициента фильтрации грунтов сезонного слоя протаивания в условиях естественного залегания от значений полученных в лабораторных условиях. Обосновывается необходимость исследования тепломассобменных свойств техногенных грунтов с учетом циклического воздействия низких температур и изменения криогенной структуры для более полного соответствия северным условиям. Произведен анализ полученных данных, аппроксимация экспериментальных данных методами статистической обработки, сравнение с данными других источников. В результате проведенного исследования получены зависимости теплофизических свойств песчано-глинистых техногенных грунтов от их влажности, температуры и содержания глинистой составляющей. установлено уменьшение теплопроводности песчано-глинистых техногенных грунтов до 30%, увеличение коэффициента фильтрации до значений 10-6 м/с, а коэффициента диффузии – на 2-3 порядка в результате влияния циклов замораживания-оттаивания.

Ключевые слова: мерзлые грунты, песчано-глинистая смесь, плотность, влажность, температура, теплопроводность, фильтрация, циклы промерзания-протаивания, техногенные грунты, коэффициент диффузии

Abstract: This article concentrates on the experimental research of the heat and mass transfer properties of the technogenic soil of Yakutia that are subject to freeze-thaw cycles. Definition is given to the technogenic soils according to the GOST 25100-95. The work cites the established fact of significant difference in the coefficient of filtration of naturally located soils of seasonal layer of thaw from indexes acquired in controlled conditions. It is substantiated that there is a need to research the heat and mass transfer properties of the technogenic soils with consideration of the cyclic impact of the low temperatures and changes in the cryogenic structure for a more complete correspondence with the northern conditions. The authors analyze  the acquired data, approximate the experimental data via the methods of statistical processing and compare it with the data from other sources. The conducted research allowed determining the dependence of the thermophysical properties of the technogenic soils upon their moisture, temperature and loam content.

Keywords: freeze-thaw cycles, filtration, thermal conductivity, temperature, humidity, density, loam, frozen soils, technogenic substrates, diffusion coefficient

Аннотация: Статья посвящена экспериментальным исследованиям влияния добавок поверхностно - активных веществ на прочность мерзлых дисперсных грунтов. Затронута проблема поиска новых теоретических подходов к механическим свойствам дисперсных грунтов, учитывающих наличие свободной поверхностной энергии и влияние физико - химических факторов на поведение и свойства грунтов. Обоснован физико - химический подход как наиболее перспективный в данном направлении. Представлен механизм упрочнения талых грунтов посредством воздействия на них поверхностно активных веществ, изученный и предложенный П. А. Ребиндером. Проведены экспериментальные исследования прочностных характеристик мерзлых дисперсных грунтов с добавлением ПАВ и без добавок. Для определения прочности использовался метод шарикового штампа при действии постоянной нагрузки. В результате проведенного исследования были получены экспериментальные кривые зависимости предельной прочности от времени для мерзлого песка и суглинка с добавкой ПАВ и без добавок. Также получены зависимости незамерзшей воды в суглинке с добавкой ПАВ и без добавок от температуры. Полученные данные позволяют сделать вывод, что введение ПАВ оказывает влияние на важнейшие свойства мерзлых грунтов, независимо от их разновидности. Кроме того установлено, что увеличение прочности мерзлых грунтов как песков так и суглинков обусловлено структурными изменениями происходящими при введении ПАВ.

Ключевые слова: криолитозона, грунты, поверхностно активные вещества, предельная прочность, механика грунтов, количество незамерзшей воды, упрочнение, грунтоведение, деформация, нагрузка

Abstract: This article focuses on the experimental research of the impact of additives of surface active agents upon the strength of the frozen dispersed soils. The work touches on the problem of finding new theoretical approaches towards mechanical properties of dispersed soils accounting for presence of free surface energy and impact of the physical chemistry factors upon the behavior and properties of the soils. Substantiation is made on the physical chemistry approach as the most promising one in this area. Pyotr Rebinder’s mechanism for strengthening thawed soils through the effects of the surface active agents is presented in this research. Experimental research was conducted on the strength characteristics of the frozen dispersed soils with use of surfactants and without additives. The conducted research yielded experimental curve relationship of the maximal strength from time for frozen sand and loam with surfactants and without.

Keywords: hardening, amount of unfrozen water, soil mechanics, ultimate strength, soil science, surface active agents, soils, cryolithozone, deformation, load

Аннотация: В представляемой статье рассмотрена задача численного моделирования процесса оттаивания-промерзания массива грунтов для проектирования системы термостабилизации грунтов основания здания в условиях криолитозоны Республики Саха (Якутия). Цель работы заключается в изучении процесса формирования температурного поля массива грунтов под действием сезоннодействующих устройств. Исследуется процесс образования ледопородной завесы вследствие теплообмена грунта со сезоннодействующими охлаждающими устройствами (СОУ) и наружным холодным воздухом при уборке снежного покрова с площадки строительства. Методом исследования является вычислительный эксперимент на основе общей задачи Стефана, решаемой посредством разностной схемы сквозного счета Основными выводами проведенного исследования являются необходимость разработки математических моделей, учитывающие массообменные процессы в зоне влияния сезоннодействующих охлаждающих установок с учетом условий формирования криогенных текстур в ходе принудительного промораживания грунтов. Также необходимо математически описать явления конденсации и испарения хладона, происходящие внутри сезонноохлаждающего устройства. Важным в практическом плане также является определение расчетных температур и сроков их формирования, необходимых для принятия решений по загрузке фундаментов.

Ключевые слова: криолитозона, грунты, термостабилизаторы, математическая модель, Задача Стефана, теплообмен, температурное поле, промерзание - протаивание, сооружения, мерзлота

Abstract: This article examines the issue of numerical modeling of the soil freezing-thaw process for projection of thermal stabilization system of soil building foundations in the cryolithozone of the Sakha Republic (Yakutia). The goal of this work consists in studying the process of formation of the temperature field of the massif of the soils under the effect of thermal stabilizers. Research is conducted on the process of formation of ice wall as the result of thermal exchange of the soil with the thermal stabilizers and external cool air during clearing of the snow cover from the construction site. The main conclusions of the conducted research include the need for development of mathematical models that would account for the mass exchange processes in the zones of effect of the thermal stabilizers with consideration of the conditions of formation of the cryogenic textures in the process of forced freezing of the soils. There is also a need for mathematical explanation of the phenomena of condensation and evaporation of Freon taking place inside the thermal stabilizers.

Keywords: temperature field, heat exchange, The Stefan problem, mathematical model, termal stabilizers, soils, cryolithozone, freezing - thawing, structures, permafrost

Аннотация: Предметом исследования является взаимодействие сезонно - действующих охлаждающих устройств (СОУ) с грунтами, процессы тепломассопереноса и образования криотекстур. Сезонно - действующие охлаждающие устройства нашли широкое применение в северном строительстве при усилении фундаментов зданий и их оснований, сложенных пластичномерзлыми и талыми дисперсными грунтами; при устройстве противофильтрационных экранов и мерзлотных завес. Эффективность работы сезоннодействующих охлаждающих установок оценивается по скорости формирования расчетного температурного режима в основаниях инженерных сооружений. Исследования произведены на примере объекта "Спортивный комплекс "Триумф" в г. Якутске". Для регистрации температурного режима грунтов на объекте обустроены скважины - термотрубки, в которых размещаются шлейф - регистраторы на базе термологгеров iBDL Основными выводами данного исследования являются то, что понижение температуры в основании объектов с висячими сваями до расчетных значений может быть получено только методами принудительного охлаждения. Приведенные данные формирования температур грунтовых оснований, охлаждаемых сезоннодействующими установками парожидкостного типа, отражают закономерности, характерные для дисперсных грунтов любого вида, при различных значениях влажности и засоленности для зданий с проветриваемыми подпольями. Формирующиеся в результате принудительного охлаждения температурные поля не являются стационарными. Их пространственно- временная изменчивость обусловлена сезонными изменениями температуры воздуха в проветриваемом подполье, условиями теплообмена на дневной поверхности под зданием, теплофизическими свойствами грунтов оснований, режимом работы охлаждающих установок и, в значительной степени, климатическими факторами.

Ключевые слова: сезонно-охлаждающие установки, криолитозона, грунты, тепломассообмен, северное строительство, мерзлота, термостабилизация, датчик температуры, термокоса, свайный фундамент

Abstract: The subject of this research is the interaction of the seasonal thermal stabilizers with the soils, processes of thermal and mass transfer and formation of cryotextures. The thermal stabilizers found broad implementation in northern construction for strengthening foundations of buildings formed with plastic and thawed dispersed soils with installation of Anti-filtration screens and ice walls. The efficiency of the work of thermal stabilizers is assessed based on the rate of formation of the calculated temperature schedule in foundations of engineering structures. The presented data of formation of temperatures of the soil foundations cooled by the liquid-vapor thermal stabilizers reflect regularities characteristic for dispersed soils of all types with various indexes of moisture and salinization for buildings with ventilated crawl spaces.  

Keywords: thermostabilization, permafrost, northern construction, heat and mass transfer, soils, cryolithozone, season-cooling devices, temperature sensor, thermoset, piling foundation

Аннотация: Объектом исследования в данной статье является сезонноталый слой - верхний горизонт пород, протаивающий летом и распространённый в пределах криолитозоны. Предметом исследования является определение закономерностей пространственно-временного распространения глубины сезонного протаивания и выявление природных факторов, определяющих интенсивность этого явления. Работа основывается на результатах комплексных полевых исследований, проведённых на мониторинговой площадке вблизи посёлка Лорино на востоке Чукотки за 2010 - 2015 гг. и отражаеющей природные условия приморских низменностей данного региона. Полевые измерения проводились по методике программы Циркумполярного мониторинга сезонноталого слоя, с последующим статистическим анализом полученных данных. Новизна исследования заключается в получении фактических данных о пространственно-временной вариации глубин сезонного протаивания, полученных в результате полевых режимных наблюдений в относительно слабо изученном регионе Восточной Чукотки. Основными выводами исследований являются полученные закономерности пространственно-временного распространения глубины сезонного протаивания и взаимосвязи природных (прежде всего, климатических) характеристик с мощностью сезонноталого слоя.

Ключевые слова: сезонноталый слой, многолетнемёрзлые породы, Чукотка, климат, Лорино, КАЛМ, тундра, торфяник, климатическая вариабельность, изменения климата

Abstract: The paper contains the results of active layer studies in Lorino monitoring site (Eastern Chukotka, Russia), conducted in framework of the Circumpolar Active Layer Monitoring (CALM) program during 2010-2015. The study site includes tundra landscapes of Eastern Chukotka coastal lowlands. The main purpose of the paper is to obtain spatial and temporal patterns of seasonal melting distribution and reveal the main natural factors defining active layer depth within study site. The author demonstrates the predominance of thermal forcing in active layer development, which was strongly complicated by local (microrelief, vegetation, soil moisture, etc.) conditions. These factors determined high spatial and temporal variability of active layer thickness within single grid (100×100 m). The study also reveals the lack of statistical data on natural characteristics and the need for further detailed studies of seasonal melting process.

Keywords: climate variability, peatland, tundra, CALM, Lorino, climate, Chukotka, permafrost, active layer, climate change

Аннотация: Объектом исследования являются мерзлые грунты Харасавэйского месторождения (полуостров Ямал), залегающие на глубинах до 50 м. Цель статьи - исследование электрофизических свойств мерзлых грунтов, зависящих от таких факторов как литология, талое и мерзлое состояние, минерализация вод, влажность, пористость. При температуре выше начала замерзания электрические свойства слабо зависят от температуры, но при переходе через эту температурную отметку в свойствах происходят значительные изменения - часть поровой воды переходит в лед, по свойствам являющийся диэлектриком. Работы, проводились летом 2015 г. и выполнялись методом электротомографии (ЭТ) с разносами от 7.5 м до 221.5 м, что позволило достичь требуемой глубинности. Для выполнения измерений использовалась электротомографическая станция «Омега-48» . Метод низкочастотной электроразведки ВЭЗ в модификации электротомографии ЭТ с успехом позволяет получать электрические свойства пород и их распределение в пространстве. На полученном электротомографическом профиле был выделен мерзлый слой песка, однако его промерзание в пределах исследуемой области не является сплошным – в восточной части зона промерзания песков уменьшается из-за наличия озер, затрудняющих промерзание пород. Кроме того, на исследуемом профиле была обнаружена геокриологическая структура по своей форме и свойствам напоминающая криопэг, образованный в надмерзлотной области.

Ключевые слова: криопэг, полуостров Ямал, электротомография, льдистость, ВЭЗ, мерзлые грунты, многолетнемерзлые породы, пески, пористость пород, минерализация вод

Abstract: The research object is the frozen grounds of the Kharasavey gas field (the Yamal peninsula), occurring at a depth of 50 m. The purpose of the paper is to study the electrophysical characteristics of frozen grounds, depending on such factors as lithology, thawed and frozen state, water salinity, humidity and porosity. At a temperature higher than the congelation temperature, the electric characteristics almost don’t depend on the temperature, but upon getting beyond this temperature point, significant changes of characteristics can be observed – a part of interstitial water freezes and turns into dielectric ice. The research was carried out in summer 2015 and was based on the electrical resistivity tomography method with the diversity from 7,5 to 221,5 m, helping achieve the desired depth. The research was carried out using the electrical resistivity tomography station “Omega-48”. The electromagnetic survey of vertical electric sounding in the modification of electrical resistivity tomography helps detect electrical characteristics of massive materials and their spacing. On the obtained electrical resistivity tomography profile the authors extract the layer of frozen sand, but its freezing within the studied area is not solid – in the eastern part the sand freezing zone decreases due to the presence of lakes, hampering sand freezing. The authors have found the geocryological structure, resembling cryopeg in its form and structure, in the studied profile. 

Keywords: ground porosity, sand, cryopeg, Yamal Peninsula, electrical resistivity tomography, ice content, VES, frozen ground, permafrost, water salinity