Термостабилизация грунтового основания в условиях изменения климата

Аннотация


Рассматривается проблематика строительства в условиях распространения вечномерзлых (многолетнемерзлых) грунтов с учетом фиксируемого изменения климата. Приводятся данные изменения климатических условий на территории Российской Федерации, а также в районе площадки строительства (Ямало-Ненецкий автономный округ). Анализ наблюдений за приповерхностной температурой воздуха показывает повышение среднегодовых температур относительно нормативных значений на 2–2,5 °С, что значительно сказывается на температурном режиме грунтов.Приведены результаты статических испытаний грунтов сваями в талых и мерзлых условиях площадки строительства. По результатам статических испытаний грунтов сваями выявлено, что частные значения несущей способности свай в талых грунтах на вдавливающие нагрузки в 2,5 раза ниже, чем в аналогичных мерзлых грунтах.В статье приводятся результаты наблюдений за температурным режимом грунтов в период термостабилизации грунтового основания при строительстве жилого дома. По результатам наблюдений выявлены периоды формирования льдогрунтового массива под сооружением, а также его деградация за теплый период года.Выполнено численное моделирование температурного режима грунтов основания в программном комплексе Midas FEA NX с учетом фактических климатических параметров и начальных температур грунтов.По результатам численного моделирования получено наглядное представление о стадиях формирования мерзлого массива грунта от создания отдельных льдогрунтовых элементов вокруг термостабилизаторов, с постепенным смерзанием мерзлых зон в сплошной льдогрунтовый массив. Также в результате численного моделирования получено распределение температур в грунтовом основании. Выполнено сравнение прогнозных температурных расчетов с результатами замеров температур грунтового основания.

Полный текст

2

Об авторах

А. Н Краев

Тюменский индустриальный университет

И. И Сахаров

Тюменский индустриальный университет

Т. В Мальцева

Тюменский индустриальный университет

Список литературы

  1. IPCC: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change Core Writing Team / Eds. R.K. Pachauri, L.A. Meyer. – Geneva: IPCC, 2014. – 151 p.
  2. IPCC Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate: press release. – Geneva: IPCC Secretariat, 2019.
  3. Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации. – М.: Росгидромет, 2014. – 1007 с.
  4. Long, E.L. Means for Maintaining Permafrost Foundations. Patent USA. No 3 217 791, Cl 165-45 / E.L. Long. – 1964.
  5. Хрусталев, Л.Н. Численный метод решения задачи промерзания – оттаивания грунта / Л.Н. Хрусталев, Л.Н. Черкасова // Известия Сибирского отделения АН СССР, серия технических наук. – 1966. – Т. 6, № 2. – С. 12–24.
  6. Горелик, Я.Б. Расчет температурного поля грунта вокруг жидкостной термосваи / Я.Б. Горелик // Проблемы нефти и газа Тюмени: науч.-техн. сб. Зап. СибНИГНИ. – 1980. – Вып. 46. – С. 65–69.
  7. Система температурной стабилизации оснований / Г.М. Долгих [и др]. // Наука в СССР. – 1991. – № 2. – С. 118–119.
  8. Хрусталев, Л.Н. Проблемы инженерной геокриологии на рубеже ХХI века / Л.Н. Хрусталев // Криосфера Земли. – 2000. – Т. IV, № 1. – С. 3–10.
  9. Kotlyakov, V. Permafrost, Snow and Ice / V. Kotlyakov, T. Khromova // Land Resources of Russia, Digital Media. Eds. V. Stolbovoi, I. McCallum. – International Institute for Applied Systems Analysis and the Russian Academy of Science, Laxenburg, Austria. – 2002.
  10. Yarmak, Jr.E. Recent developments in thermosyphon technology / Jr.E. Yarmak, E.L. Long // Proceedings of the 11th International Conference on Cold Regions Engineering. – 2002. – Р. 656–662.
  11. Долгих, Г.М. Системы замораживания и температурной стабилизации грунтов в зоне многолетнемерзлых пород, применяемые ООО НПО «Фундаментстройаркос» / Г.М. Долгих, В.Н. Окунев // Материалы IX Науч.-техн. конф. «Моделирование технологий замораживания искусственным холодом». – 2003. – С. 123–129.
  12. Аникин, Г.В. Тепломассоперенос в вертикальном парожидкостном термосифоне / Г.В. Аникин, Л.С. Поденко, В.Н. Феклистов // Криосфера земли. – 2009. – Т. ХIII, № 3. – С. 54–58.
  13. Долгих, Г.М. Строительство на вечномерзлых грунтах: проблемы качества / Г.М. Долгих, С.П. Вельчев // Геотехника. – 2010. – № 6. – С. 23–29.
  14. Аникин, Г.В. Компьютерное моделирование тепломассопереноса в системах горизонтального охлаждения грунтов / Г.В. Аникин, С.Н. Плотников, К.А. Спасенникова // Криосфера Земли. – 2011. – Т. 15, № 1. – С. 33–40.
  15. Аникин, Г.В. Расчет динамики промерзания грунта под воздействием одиночного термосифона / Г.В. Аникин, Л.С. Поденко, А.А. Вакулин // Криосфера Земли. – 2013. – Т. XVII, № 1. – С. 51–55.
  16. Long, E.L. The long thermopile / E.L. Long // Proceedings of the First International Conference on Permafrost. – Purdue University, US National Academy of Sciences. – P. 487–490.
  17. Примаков, С.С. О расчете теплообмена при проектировании конденсаторной части сезонно действующего охлаждающего устройства / С.С. Примаков, Д.С. Паздерин // Нефтяное хозяйство. – 2013. – № 4 – С. 124–125.
  18. Ибрагимов. Э.В. Оптимизация устройства оснований и фундаментов вкриолитозоне (на примере вертикального стального резервуара РВС-20000 м3) / Э.В. Ибрагимов, Я.А. Кроник // Геотехника. – 2018. – № 5–6. – С. 52–61.
  19. Ибрагимов, Э.В. Прогноз напряженно-деформированного состояния термостабилизированного основания / Э.В. Ибрагимов, Я.А. Кроник, В.Н. Парамонов // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2018. – № 6. – С. 36–40.
  20. Кроник, Я.А. Термомеханические расчеты систем «грунтовое сооружение -вечномерзлое основание» с учетом криогенных процессов для прогноза безопасности / Я.А. Кроник // Вестник МГСУ. – 2008. – № 2. – С. 129–133.
  21. Кроник, Я.А. Динамика аварийности и безопасности природно-техногенных систем в криолитозоне / Я.А. Кроник // Материалы IV Конференции геокриологов России. – 2011. – Т. 3, ч. 8. – C. 285–292.
  22. Кудрявцев, С.А. Численное моделирование при реконструкции и ремонте линейных сооружений на буронабивных свайных фундаментах в сезоннопромерзающих грунтах дальнего востока / С.А. Кудрявцев, И.В. Шестаков, А.А. Петерс // Вестник ТОГУ. Строительство и архитектура. – 2016. – № 20. – С. 65–74.
  23. Кудрявцев, С.А. Создание условий нормативного состояния деградирующих многолетнемерзлых оснований зданий и сооружений Дальневосточного Федерального округа и Арктики / С.А. Кудрявцев, И.И. Сахаров, В.Н. Парамонов // Сборник научных трудов РААСН. – М.: Российская академия архитектуры и строительных наук, 2022. – С. 157–164.
  24. Деформации морозного пучения и оттаивания грунтов при работе и повреждении сезонно-охлаждающих устройств / И.И. Сахаров, В.Н. Парамонов, М.В. Парамонов, М.Е. Игошин // Промышленное и гражданское строительство. – 2017. – № 12. – С. 23–30.
  25. Математическое моделирование температурного режима грунтов оснований фундаментов в условиях многолетнемерзлых пород / С.П. Степанов, А.Н. Цеева, В.И. Васильев, И.К. Сирдитов // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. – 2017. – № 1. – С. 142–159.
  26. Корнилов, Т.А. Мониторинг состояния многолетнемерзлых грунтов основания малоэтажных зданий с непроветриваемыми подпольями / Т.А. Корнилов, А.Я. Никифоров, М.В. Рабинович // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2020. – № 4. – С. 27–32.
  27. Никифорова, Н.С. Несущая способность свай в многолетнемерзлых грунтах при изменении климата / Н.С. Никифорова, А.В. Коннов // Construction and Geotechnics. – 2021. – Т. 12, № 3. – С. 14–24. doi: 10.15593/2224-9826/2021.3.02

Статистика

Просмотры

Аннотация - 332

PDF (Russian) - 58

Ссылки

  • Ссылки не определены.

© Краев А.Н., Сахаров И.И., Мальцева Т.В., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах