Прочность осадочных пород в слое годовых теплооборотов прерывисто-островной мерзлоты Южной Якутии на территории г. Нерюнгри

Цель проведенного исследования заключалась в обобщении данных инженерно-геологических изысканий, проведенных в 70–90-х годах прошлого века в Южной Якутии на территории г. Нерюнгри. Согласно данным изысканий основание инженерных сооружений сложено немерзлой-мерзлой толщей углевмещающих осадочных пород, главным литотипом которой и объектом наших исследований являются песчаники. Предметом исследований стали лабораторные значения предела прочности на одноосное сжатие образцов песчаников в воздушно-сухом и водонасыщенном состоянии. Изменчивость прочности образцов песчаников в слое годовых теплооборотов изучена методами теории вероятности и математической статистики. По лабораторным данным с надежностью 90 % оценена прочность массива песчаников на глубине 2–11 м; глубже, до 22,5 м, прочность трещиноватой части песчаников изучена эпизодически. Несбалансированное возле средних показателей вероятностное распределение прочности рассмотрено как природный дефект песчаников, связанный с их разуплотнением тектоническими и экзогенно-криогенными процессами. Дефект корректно аппроксимируется законом Вейбулла. Прочность массива песчаников в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях изменяется от очень низкой до очень высокой. Доля скальных песчаников с прочностью выше 120 МПа составляет 78,9 %. Доля полускальных песчаников с прочностью ниже 15 МПа равна 12,1 %. Фоновые значения прочности воздушно-сухих и водонасыщенных скальных песчаников изменяются в диапазонах 54,49–171,42 и 32,14–135,78 МПа соответственно. У полускальных песчаников в таких же состояниях фоновые значения прочности ниже и изменяются в диапазонах 1,65–27,2 МПа и 0,67–10,12 МПа. При переходе в водонасыщенное состояние изменчивость прочности сужается в 4 раза. Такая закономерность объясняется потерей структурно-петрографического, криогенно-теплового и температурно-влажностного многообразия песчаников при их замачивании водой. Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что прогнозируемая по лабораторным данным на период проведения изысканий прочность массива песчаников с надежностью около 80 % достаточна для безопасной эксплуатации инженерных сооружений в г. Нерюнгри.

1. Голодковская Г.А., Матула М, Шаумян Л.В. Инженерно-геологическая типизация и изучение скальных массивов. М.: Изд-во МГУ, 1986. 272 с.

2. Гриб Н.Н., Самохин А.В. Физико-механические свойства углевмещающих пород Южно-Якутского бассейна. Новосибирск: Наука, 1999. 240 с.

3. Нерадовский Л.Г. Прочность скального основания инженерных сооружений в криолитозоне Южной Якутии (г. Нерюнгри) // Вестник Евразийской науки. 2022. Т. 14. № 2. С. 1–24. https://doi.org/10.15862/01NZVN222. EDN: GZZPFS.

4. Нерадовский Л.Г. Электромагнитная технология изучения прочности осадочных пород методом дистанционного индуктивного зондирования (на примере застроенных участков криолитозоны Южной Якутии). М.: АНО «Изд. Дом “Научное обозрение”», 2025. 286 с.

5. Акимов А.Т. Вопросы теории и практики электроразведки мерзлых пород // Геофизические методы исследований при изысканиях в строительстве. М.: Труды ПНИИИС Госстроя СССР, 1971. Т. 6. С. 6–73.

6. Труш Н.И., Чижов А.Б., Чижова Н.И. Южная Якутия: мерзлотно-гидрогеологические и инженерно-геологические условия Алданского горнопромышленного района. М.: Изд-во МГУ, 1975. 444 с.

7. Железняк М.Н. Геотемпературное поле и криолитозона юго-востока Сибирской платформы. Новосибирск: Наука, 2005. 228 с. EDN: QKFKWL.

8. Желинский В.М. Мезозойская угленосная формация Южной Якутии. Новосибирск: Наука, 1980. 119 с.

9. Булдович С.Н., Мелентьев В.С., Наумов М.С., Фурикевич О.С. Роль новейших разрывных нарушений в формировании мерзлотно-гидрогеологических условий (на примере Нерюнгринской синклинали Южно-Якутского мезозойского прогиба) // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во МГУ, 1976. Т. 15. С. 120–125.

10. Мокшанцев К.Б., Горнштейн Д.К., Гусев Г.С., Деньгин Э.В., Штех Г.И. Тектоническое строение Якутской АССР. М.: Наука, 1964. 291 с.

11. Шестернев Д.М. Криогипергенез и геотехнические свойств пород криолитозоны. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001. 266 с.

12. Сысолятин Р.Г., Железняк М.Н. Геокриологические условия Токариканского и Гувилгринского грабенов (Южная Якутия) // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2023. Т. 28. № 2. С. 261–274. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2023-28-2-261-274. EDN: ZKESHR.

13. Жабин А.Б., Поляков А.В., Аверин Е.А., Линник Ю.Н., Линник В.Ю. Обобщение современных сведений о корреляционных зависимостях предела прочности на сжатие с иными прочностными показателями горных пород // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). 2022. № 6. С. 5–19. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_6_0_5. EDN: KUFEVS.

14. Basarir H., Tutluoglu L., Karpuz C. Penetration rate prediction for diamond bit drilling by adaptive neuro-fuzzy inference system and multiple regressions // Engineering Geology. 2014. Vol. 173. P. 1–9. https://doi.org/10.1016/J.ENGGEO.2014.02.006.

15. Atapour H., Mortazavi A. The influence of mean grain size on unconfined compressive strength of weakly consolidated reservoir sandstones // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 171. P. 63–70. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.07.029.

16. Teymen A., Mengüc E.C. Comparative evaluation of different statistical tools for the prediction of uniaxial compressive strength of rocks // International Journal of Mining Science and Technology. 2020. Vol. 30. Iss 6. P. 785–797. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2020.06.008.

17. Chaudhary V., Srivastav A., Pandey V.H.R., Kainthola A., Tiwari S.K., Dwivedi S.B., et al. Physico-mechanical characteristics of Vindhyan sandstone, India // Journal of the Institution of Engineers (India): Series D. 2022. Vol. 103. Iss. 1. P. 295–302. https://doi.org/10.1007/s40033-021-00301-1.

18. Zorlu K., Gokceoglu C., Ocakoglu F., Nefeslioglu H.A., Acikalin S. Prediction of uniaxial compressive strength of sandstones using petrography-based models // Engineering Geology. 2008. Vol. 96. Iss. 3–4. P. 141–158. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2007.10.009.

19. Кричинский А.К., Поспеев А.В. Интеграция искусственного интеллекта в обработку геолого-геофизических данных при разведке твердых полезных ископаемых // Науки о Земле и недропользование. 2025. Т. 48. № 3. С. 310–320. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2025-48-3-310-320. EDN: WAUKUO.

20. Шиверский Г.В., Кривощеков С.Н. Перспективы применения методов искусственного интеллекта в нефтегазовой геологии // Master’s Journal. 2022. № 2. С. 57–67. EDN: MXLKEW.

21. Царегородцева Т.К., Горкин Г.М. Применение искусственного интеллекта в разведке и добыче углеводородов // Недропользование XXI век. 2022. № 2. С. 12–15. EDN: FRHXVC.

22. Степанов И.Ю. Использование методов машинного обучения в геоинформационных моделях при решении задач геофизической разведки // Вестник СГУГиТ (Сибирского государственного университета геосистем и технологий). 2024. Т. 29. № 2. С. 108–117. https://doi.org/10.33764/2411-1759-2024-29-2-108-117. EDN: BHXCBY.

23. Jooshaki M., Nad A., Michaux S. A systematic review on the application of machine learning in exploiting mineralogical data in mining and mineral industry // Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 8. P. 816. https://doi.org/10.3390/min11080816.

24. Corrigan C.C., Ikonnikova S.A. A review of the use of AI in the mining industry: Insights and ethical considerations for multi-objective optimization // The Extractive Industries and Society. 2024. Vol. 17. P. 101440. https://doi.org/10.1016/j.exis.2024.101440. EDN: EKFQHY.

25. Бернулли Я. О законе больших чисел / пер. с лат. М.: Наука, 1986. 176 с.

26. Melnikov A., Zhang Z., Yan Q., Romanis T. Spatio-temporal changes in the annual frequency of freezethaw cycles // Physics and Chemistry of the Earth. Parts A/B/C. 2025. Vol. 140. P. 104031. https://doi.org/10.1016/j.pce.2025.104031.

27. Латыпов А.И., Гараева А.Н., Королев Э.А. Зональность профиля выветривания среднепермских песчаников на территории Восточного Закамья // Грунтоведение. 2024. Т. 1. С. 33–43. https://doi.org/10.53278/2306-9139-2024-1-22-33-43. EDN: UJYLXY.

28. Рященко Т.Г., Маслов Е.А., Брыжак Е.В., Корнилова Т.А., Вашестюк Ю.В., Болотнев А.Ю. Инженерно-геологическая оценка скальных грунтов на примере анализа коллекции образцов Албазинского месторождения // Науки о Земле и недропользование. 2022. Т. 45. № 2. С. 197–210. https://doi.org/10.21285/2686-9993-2022-45-2-197-210. EDN: MOPKPO.

29. Новые идеи и теоретические аспекты инженерной геологии // Труды международной научной конференции: сб. статей / под ред. В.Т. Трофимова, В.А. Королева (г. Москва, 4 февраля 2021 г.). М.: Изд-во ООО «Сам полиграфист», 2021. 334 с.