автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Конструктивные решения земляного полотна и искусственных сооружений на автомобильных дорогах для условий Центральной Якутии

Вербух Натан Феликсович

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 СЕН 2008

003446507

Вербух Натан Феликсович

КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ ДЛЯ УСЛОВИЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИ

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС)

Научный руководитель Доктор технических наук, профессор

Пассек Вадим Васильевич

Официальные оппоненты

Доктор технических наук Дыдышко Петр Иванович Кандидат технических наук, профессор Давыдов Валентин Александрович

Ведущее предприятие ОАО Проекттрансстрой

Защита состоится 26 сентября 2008 г в 12 часов на заседании диссертационного совета ДМ 303 018 01 в ОАО «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС), адрес 129329, Москва, Кольская ул, д 1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета

Автореферат разослан 26. &8.2008 г

Ученый секретарь диссертационного сове—

кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Дороги - один из главных факторов развития региона и страны в целом Социально-экономическое развитие и жизнедеятельность республики с ее огромной территорией, на тысячи километров удаленной от крупных промышленных центров России, во многом определяется состоянием и эффективностью функционирования транспортной системы

Высокая стоимость перевозок на самолетах и вертолетах, неразвитость сети железных и автомобильных дорог является сегодня реальным ограничивающим фактором в обеспечении свободы перемещения населения и решения жизненно важных социальных задач

Саха - Якутия является по территории крупнейшим субъектом Российской Федерации (площадь территории составляет 3,2 млн квадратных километров) В связи с тем, что она расположена в зоне активного влияния геокриологических процессов и вечной мерзлоты, республика имеет протяженность всего 30,2 тысяч километров автомобильных дорог, из которых более половины представлены временными (сезонными) дорогами - автозимниками, а сеть регулярных автомобильных дорог общего пользования республики составляет 19,8 тысяч км

На территории Республики Саха (Якутия) протекает 500 тыс рек и речек общей протяженностью 1,5 млн км Густота речной сети Якутии составляет около 0,5 км на 1 кв км площади По тем же причинам - сложности геокриологических условий, из имеющихся в республике 520 мостов более 70% находятся в неудовлетворительном состоянии Из имеющихся 3730 труб более 50% находятся т акже в неудовлетворительном состоянии

В настоящее время, в связи с прогнозируемым глобальным потеплением климата, чрезвычайно актуальной является проблема поиска конструктивно-технологических решений дорог, обеспечивающих безопасность движения в условиях деградации мерзлоты

Таким образом, актуальность данной работы определяется, с одной стороны, жизненной необходимостью массового строительства дорог, а, с другой, нерешенностью целого ряда проблем, в том числе, влияния изменения геокриологических условий территории на конструктивные решения земляного полотна и водопропускных сооружений с учетом обеспечения их устойчивости и экономической целесообразности

Цель работы разработать рекомендации по проектированию конструкций земляного полотна и искусственных сооружений, обеспечивающие повышение их надежности и снижение стоимости на основе учета и использования климатических и мерзлотно-грунтовых особенностей региона-

Методы исследования - математическое моделирование тепловых процессов на ЭВМ в сочетании с натурными наблюдениями за поведением инженерных сооружений и обобщением опыта проектирования автодорог в условиях Якутии

Научная новизна работы определяется выявленными новыми закономерностями формирования температурного режима грунтов тела и оснований земляного полотна и малых искусственных сооружений на автомобильных дорогах в климатических и мерзлотно-грунтовых условиях Центральной Якутии при рациональных конструктивных решениях этих сооружений

Эти закономерности выражаются следующим

- выявлены особенности влияния различных видов поверхностных покровов (лес, поле, граница между лесом и полем, оголенная от растительности поверхность) на формирование температурного режима грунтов в естественных (ненарушенных) условиях теплообмена,

- определен характер снегоотложений в пределах водопропускных труб, мостов и тела земляного полотна,

- получены зависимости величины снегоотложений на откосе выемки или насыпи от крутизны откоса,

- получены зависимости изменения основных параметров температурного режима грунтов оснований и тела насыпей от ширины и вида солнце- и осадко-защитных навесов, выявлен эффект понижения температуры грунтов при устройстве навеса с разрядкой,

- получена зависимость изменения в течение года температуры воздуха в полости водопропускных труб от температуры наружного воздуха вне трубы,

- сформулированы расчетные значения среднемесячных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарения и термических сопротивлений теплообмену на поверхности для различных расчетных зон,

- разработаны расчетные схемы расположения зон различных граничных условий для проведения прогнозных мерзлотных расчетов,

- выявлен эффект понижения температуры грунтов при применении ступенчатого профиля откосов земполотна,

- сформулирован и всесторонне обоснован один из основных принципов рационального использования климатических и мерзлотно-грунтовых условий Центральной Якутии при разработке конструктивных мер по обеспечению устойчивости земляного полотна и малых искусственных сооружений - принцип формирования оголенных от снега поверхностей

Практическая значимость На основании выполненных автором исследований разработаны научные основы осуществления прогноза и регулирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований земляного полотна и искусственных сооружений автодорог применительно к климатическим и мерзлотно-грунтовым условиям Центральной Якутии разработаны схемы расположения зон граничных условий и для каждой из них даны расчетные значения приведенных температур воздуха и коэффициентов теплопередачи Сформулированы основные принципы подхода к разработке конструктивных мероприятий для рассматриваемого региона Разработан комплекс конструктивных мероприятий

В результате созданы предпосылки для снижения стоимости и повышения надежности автомобильных дорог

Реализация результатов работы Результаты работы использованы при разработке нормативно-рекомендательного документа по методам прогноза температурного режима вечномерзлых грунтов оснований автодорог Якутии, при проектировании автодорог и ж д линии Якутск - Томмот

Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на секции «Комплексные проблемы транспортного строительства (изыскание, проектирование, строительство и реконструкция дорог, систем энергоснабжения, гидротехнических и защитных сооружений, обследования и испытания, экологическая безопасность, чрезвычайные ситуации)» Ученого совета ОАО ЦНИИС (2007 г), на Третьей конференции геокриологов России (МГУ, Москва, 2005 г), на научно-практической конференции «Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия) (Якутск, 2003 г), на III евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2006 г ), на семинаре-совещании «Обеспечение надежности строящихся сооружений ж д линии Томмот - Кердем на участке «Ледового комплекса» (Якутск, 2007 г) Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов численных расчетов и непосредственных измерений в натуре

Публикации По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе получено 12 патентов на изобретение и полезные модели Результаты работы автора отражены кроме того в 11 научных отчетах ОАО ЦНИИС, где диссертант являлся соисполнителем, а также в проектах строительства или ремонта более чем 2000 км автомобильных дорог Центральной Якутии, выполненных с участием или под руководством диссертанта

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованных источников Она содержит 13Ь страниц текста, 95~ рисунков, ¿13 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе охарактеризовано состояние вопроса, определены актуальность работы, цель, задачи, методика исследований

Обеспечение устойчивости и долговечности земляного полотна и искусственных сооружений на слабых просадочных при оттаивании вечномерзлых грунтах и близко залегающих к дневной поверхности подземных льдах является одной из актуальнейших проблем транспортного строительства

Во второй половине XX века вопросами обеспечения устойчивости и стабильности земляного полотна и других линейных сооружений в районах вечной мерзлоты занимались такие научно-исследовательские и проектные организации, как ЦНИИС, ВНИИЖТ, Союздорнии, Гипродорнии, Мосгипротранс, Лен-гипротранс, Дальгипротранс, Томгипротранс, Союздорниипроект, Дальстройп-роект, Аэропроект, Ленморниипроект, а также ряд ВУЗов - МИИТ, ЛИИЖТ, НИИЖТ, ХабИИЖТ, МАДИ и др Большой вклад в развитие транспортного

строительства на вечной мерзлоте в части проектирования, строительства и эксплуатации дорог в районах вечной мерзлоты внесли такие ученые, как М И Сумгин, М И Евдокимов-Рокотовский, Н И Быков, П Н Каптерев, В А Кудрявцев, В С Лукьянов, Г М Шахунянц, Б И Цвелодуб, Н А Перетрухин, Н Д Меренков, С М Большаков, Г Н Жинкин, Г С Пересенков, Б И Солодовников, С А Замолотчикова, Г 3 Перльштейн, А А Цернант, Ю С Палькин, Н А Цуканов, В В Пассек, Т В Потатуева, В В Гулецкий, И В Прокудин, И А Грачев, В В Дмитриев, В Г Кондратьев, М И Иванов, П И Дыдышко, М К Гав-рилова, В А Давыдов, В А Позин, Л Н Хрусталев, Е С Ашпиз, И И Бахарев, Е Н Румянцев, В А Дербас, С М Жданова, А А Малышев, Н А Пузаков, Б И Попов, Р 3 Порицкий, И А Золотарь, В И Рувинский и др

Следует отметить, что применительно к проблеме возведения инженерных сооружений в зоне вечной мерзлоты очень важное значение имеет регион строительства Специфика климатических и мерзлотно-грунтовых условий конкретного региона является определяющей для выработки принципов возведения сооружений, их конструктивных особенностей и технологии возведения Большие исследования были проведены для районов БАМ, Севера Западной Сибири и ряда других регионов Однако для региона Центральной Якутии таких работ проведено явно недостаточно Кроме того существующие исследования проводились в основном для условий строительства железных дорог Автомобильные дороги имеют свои специфические особенности и в конструктивном и в технологическом плане, влияющие на тепловое состояние грунтов оснований диапазон наиболее распространенных высот насыпей, соотношение размеров основной площадки и высоты насыпи, характер зарастания откосов и ДР

Поэтому была поставлена следующая цель разработать рекомендации по проектированию конструкций земляного полотна и искусственных сооружений, обеспечивающие повышение их надежности и снижение стоимости на основе учета и использования климатических и мерзлотно-грунтовых особенностей региона Для достижения этой цели было намечено решить следующие задачи

1) выявить зоны с различными условиями теплообмена, расположенные в пределах самого инженерного сооружения и на прилегающей территории, которая имеет тепловое влияние на это сооружение,

2) выявить особенности формирования расчетной температуры среды (наружного воздуха и воды) в различных зонах,

3) выявить особенности формирования термических сопротивлений на поверхности в различных зонах,

4) выявить закономерности формирования температурного режима грунта в различных зонах и на основании этого определить особенности конструкции сооружений для рассматриваемого региона,

5) разработать конструктивно-технологические решения искусственных сооружений в соответствии с выявленными закономерностями формирования температурного режима,

6) определить перспективы и области применения различных разработанных технических решений и их экономическую эффективность

Методика исследований базировалась на сочетании двух подходов математического моделирования тепловых процессов на ЭВМ и натурных обследований построенных объектов в Якутии

При промерзании-протаивании грунтов происходит перемещение во времени и в пространстве границы раздела фазовых состояний грунта - мерзлого и талого, при этом процесс может быть описан системой дифференциальных уравнений

см,ст- теплоемкости соответственно мерзлого и талого грунта,

лм,лт- коэффициенты теплопроводности соответственно мерзлого и талого грунта,

г„ ,гт ,г3- соответственно температура в мерзлой зоне, талой зоне, температура замерзания, п3{о - координата фронта промерзания,

(>- скрытая теплота при фазовых переходах, г _ время

В данной работе для численного решения задачи (1 1), известной как задача Стефана, применен метод элементарных балансов

Метод элементарных балансов предполагает разбивку пространства на блоки, а времени - на временные шаги Непрерывный во времени нестационарный процесс теплопередачи заменяется последовательным решением стационарных процессов на каждом временном шаге, при этом первое и второе дифференциальные уравнения (11) заменяются разностными уравнениями, которые имеют вид

(1 1)

где

1+А1 -г,?

(С1,),к К в1 1к)

+ ,

где

г,],к - номера блоков,

С1 - объемная теплоемкость материала блока (, ,к), ь,,в],1к - размеры блока (пк) в трех направлениях, т' к,Тг+й,' итд - средние температуры блока (чк) соответственно

в начале и в конце временного шага, ит.д - термическое сопротивление между блоками (|-ил)и(,0>к)итд

р | к1

К1-1 ] к--'-->

2 в) 1к 2 в} 1к

где

Я( /д - коэффициент теплопроводности блока ),

А1 - длительность временного шага Для проведения численных расчетов при теплофизических исследованиях диссертантом применен разработанный в Центральной лаборатории инженерной теплофизики ОАО ЦНИИС комплекс программ, реализующий метод элементарных балансов

Идентификация численного моделирования осуществлялась путем сравнения с результатами натурных наблюдений

При проведении исследований было использовано четыре источника

- теоретическая база Центральной лаборатории инженерной теплофизики ОАО ЦНИИС,

- данные технической литературы, особенно Института мерзлотоведения СО АН РФ (А В Павлова, В Т Балобаева, И Н Вотякова, Н С Иванова),

- опытные объекты (мосты, водопропускные трубы, земляное полотно) на действующих автомобильных дорогах Центральной Якутии,

- опытная площадка на автодороге «Вилюй» в 25 км от Якутска

Схема расположения опытных объектов приведена на рис 1 На опытных объектах осуществлялось наблюдение за снежным и растительным покровом, температурой воздуха и воды Опытная площадка была устроена с целью сопоставления теплового влияния различных видов растительного покрова на грунты оснований сооружений Всего на опытной площадке выделено 4 зоны для наблюдений зона № 1 - лес, зона № 2 - оголенная поверхность, зона №3-граница леса (мелколесье), зона № 4 - поле

В пределах каждой зоны устраивалась термоскважина глубиной 5 м (рис 2,а) и специальный «срез» (рис 2, б, в)

Для измерения температуры грунтов в термоскважинах применяется комплект аппаратуры ЭТЦ-0,1/10, изготовленной в соответствии с ГОСТ 25358-82 «Грунты Метод полевого определения температуры» В состав комплекса входит прибор ЭТЦ-0,1/10 и термокоса с термометрами сопротивления, размещенными с требуемым интервалом

Все термометры, входящие в состав термокосы, были калиброваны, и при проведении измерений не требовалось введения дополнительных градуировоч-ных поправок и коэффициентов Применяемые термометры сопротивления имеют широкий диапазон измерения температур в пределах от -50 до +50 °С с точностью 0,1°С

Автор выражает благодарность научному руководителю д т н, проф В В Пассеку, коллективу Центральной лаборатории инженерной теплофизики ОАО

а)

Рис. 2. Некоторые участки опытной площадки: а - общий вид зоны мелколесья с термоскважиной; б, в - общий вид «среза» (летом и зимой) для наблюдения за растительным и снежным покровом

ЦНИИС и особенно вед науч сотруднику этой лаборатории, к т н НА Цуканову за большую помощь при проведении работ

Вторая глава посвящена решению двух первых задач выявлению зон с различными условиями теплообмена в пределах территории, определяющей тепловое влияние на сооружение, и выявлению особенностей формирования расчетной температуры среды (наружного воздуха и воды) в различных зонах

Территория, определяющая тепловое влияние на сооружение (насыпь, выемка, мост и др), содержит в плане площадь самого сооружения плюс две — три таких же площади, выделенные на прилегающей территории в каждую сторону от сооружения Поэтому в указанную общую территорию входят зоны с ненарушенными природными условиями (лес, поле, мелколесье, река, озеро, болото ит п ), а также зоны с нарушенными природными условиями, поверхность земляного полотна, на которой нет растительного покрова, поверхность под пролетным строением или внутри водопропускной трубы, где можно пренебречь влиянием солнечной радиации, и др

Основным параметром для теплофизических расчетов является температура наружного воздуха Для всех открытых поверхностей принимается температура воздуха, замеренная на метеостанциях Тем не менее есть зоны, где должны быть получены дополнительные данные для определения указанного параметра (например, в полости водопропускной трубы)

Температура наружного воздуха принята в виде ее среднемесячных значений в двух вариантах в соответствии со СНиП (среднегодовое значение - 10,2 °С) и на основании данных метеостанций за последние годы (- 8,2 °С) Учитывая возможность глобального потепления, предполагается возможность проверки разработанных технических решений на повышенную температуру Температура наружного воздуха в полости водопропускной трубы принята с поправками, выявленными автором в процессе систематических замеров на опытных объектах

Температура наружного воздуха должна быть откорректирована на солнечную радиацию и испарение с поверхности Поправки введены в соответствии с методикой, разработанной в ЦНИИСе

Расчетная величина среднемесячной приведенной (т е учитывающей затраты тепла на испарение и радиационный теплообмен) температуры воздуха определяется по формуле

1„р = I + Л1Г - Мв (2 1)

где

/ - среднемесячная температура воздуха, определяемая по данным, имеющимся в климатологических справочниках, в СНиПе, °С, Ли и /1/с - поправки к среднемесячным температурам воздуха за счет солнечной радиации и испарения, °С Определены приведенные температуры воздуха для различных зон с нарушенными и ненарушенными природными условиями В частности, для оголенной от растительности поверхности выделены следующие характерные случаи

1) горизонтальная поверхность, расположенная в уровне естественной поверхности или ниже К ним, например, относятся зона с нарушенным растительным покровом, расположенная у подошвы откоса насыпи, горизонтальные участки в выемке (поверхности горизонтальных уступов, берм, кроме основной площадки),

2) горизонтальная поверхность, возвышающаяся над естественной поверхностью (основная площадка насыпи и выемки, бермы у насыпей и т п),

3) откос насыпи или выемки уклоном I 1,5 южной ориентации,

4) то же, северной ориентации,

5) то же, восточной или западной ориентации,

6) вертикальная грунтовая поверхность (выполненная, например, из габионов) южной ориентации,

7) то же, северной ориентации,

8) то же, восточной или западной ориентации

В таблице 1 дан порядок определения приведенной температуры воздуха, а в таблице 2 даны приведенные температуры воздуха для некоторых зон

Третья глава посвящена решению первой и третьей задач выявлению зон с различными условиями теплообмена в пределах территории, определяющей тепловое влияние на сооружение, и выявлению особенностей формирования коэффициентов теплообмена поверхности и наружного воздуха

Таким образом, первая задача решается и во второй и в третьей главах Во второй главе она решается с позиции первой характеристики граничных условий - температуры среды, во второй - с точки зрения второй характеристики -коэффициента теплообмена

Коэффициент теплообмена «А» является величиной, обратной величине термического сопротивления «Д» на поверхности

1 , А = —, ккал/(м час град)

Термическое сопротивление на поверхности «/?» определяется по формуле

„ 1 ё2 5п

/?=-+ —— + —— + +——,

а И Я; Г Х2 F Хп F

где а — коэффициент теплоотдачи от поверхности твердого тела в омывающую эту поверхность жидкую (вода) или газообразную (воздух) среду, ккал/ (м2 час град),

<Ь> <5, - толщины слоев снега, мохорастительного покрова, искусственной теплоизоляции и т п, формирующих термическое сопротивление на поверхности, м, Ли , Л„ - коэффициенты теплопроводности слоев 3\, . ■ 5„,

ккал/(м час град),

Таблица 1

Расчет среднемесячных приведенных температур воздуха для горизонтальной поверхности с естественным раститель-__ным покровом на открытой местности (в поле)__

Наименование параметров Месяцы года Годовые характеристики

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Радиационный баланс (ккал^см2 мес)) -0,6 -0,5 -0,3 2,8 7,0 7,8 7,4 4,9 2,2 0 -0,8 -0,6 29,3

Д^ (град) -0,5 -0,4 -0,3 +2,5 +6,5 +7,1 +6,7 +4,4 +2,0 0 -0,7 -0,6 +2,1

Д^ (град) -0,4 -0,3 -0,2 +2,0 +5,2 +5,7 +5,4 +3,5 + 1,6 0 -0,6 -0,5 +1,8

Температура наружного воздуха (град) -43,6 -35,9 -22,2 -7,2 +5,8 +15,4 +18,7 +14,9 +6,2 -8,0 -28,3 -39,5 -10,2

Приведенная температура наружного воздуха (град) -43,7 -36,0 -22,3 -6,7 +7,1 +16,8 +20,0 +15,8 +6,6 -8,0 -28,4 -39,6 -9,9

Таблица 2

Приведенная температура воздуха для некоторых оголенных от растительности поверхностей__

Наименование поверхности Месяцы года Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Горизонтальная поверхность, возвышающаяся над естественной поверхностью (основная площадка насыпи, бермы и др ) -43,6 -36,2 -21,2 -1,6 +12,3 +23,0 +25,5 +19,9 +9,2 -7,3 -28,6 -40,2 -7,4

Откос насыпи или выемки 1 1,5, южная ориентация -43,6 -36,2 -21,0 -3,0 +11,5 +22,5 +25,2 +20,6 +10,1 -7,1 -28,5 -40,2 -7,48

То же, северная ориентация -43,3 -35,9 -22,1 -6,9 +8,4 +18,7 +21,4 +16,2 +6,9 -7,9 -28,1 -40,0 -9,38

F - площадь поперечного сечения, для которого производится расчет термического сопротивления, м2 Таким образом, работа сводилась к определению местонахождения и размеров зон различных граничных условий и для каждой зоны нахождению вышеуказанных характеристик термических сопротивлений

Прежде всего был проанализирован характер снегоотложений Это было произведено на 12 опытных объектах Рассматриваемый регион характеризуется практически полным отсутствием снегопереноса Это приводит к появлению двух основных особенностей Во-первых, снег распределяется равномерно по поверхности, во-вторых, снежные отложения характеризуются большой рыхлостью

На рис 3 приведена расчетная схема снегоотложений в пределах поперечного сечения насыпи По мере увеличения крутизны откоса насыпи толщина снежных отложений (перпендикулярно поверхности откоса) уменьшается по сравнению с горизонтальной поверхностью Было рекомендовано на откосах крутизной до 1 1,5 включительно толщину снежных отложений перпендикулярно поверхности откоса принимать равной толщине снега на горизонтальной поверхности При большей крутизне откоса следует уменьшить толщину снега пропорционально углу наклона В пределах бровки основной площадки и в верхней части откоса имеют место повышенные снежные отложения (рис 3) за счет расчистки проезжей части Однако эти отложения имеют большую плотность, так что термическое сопротивление в этой части несущественно отличается от термического сопротивления на откосе

Очень важно с позиции характера теплообмена, что в пределах полости водопропускной трубы и в подмостовом пространстве снег отсутствует Небольшие снежные отложения расположены лишь в крайней части на глубину внутрь порядка половины высоты «Ь» отверстия (рис 4)

В ненарушенной зоне в зимний период растительный покров существенно сказывается на величине термического сопротивления в результате разрыхления снежных отложений Это было установлено как при осмотре опытных объектов, так и при изучении «срезов» на опытной площадке Принципиальные схемы для расчета термических сопротивлений в ненарушенной зоне приведены на рис 5

Порядок расчета термических сопротивлений приведен в табл 3 На основании результатов исследований, отраженных в главах 2 и 3, выявлены для различных инженерных сооружений автомобильной дороги применительно к климатическим и мерзлотно-грунтовым условиям Центральной Якутии (насыпи, выемки, водопропускной трубы, моста) характерные зоны с различными условиями теплообмена Схема расположения таких зон для моста приведена на рис 6

Четвертая глава посвящена обоснованию и исследованию одного из основных принципов конструирования автомобильных дорог в климатических и мерзлотно-грунтовых условиях Центральной Якутии - принципа создания и использования оголенных от снега поверхностей

1 1 <-4 С) <о <п (■- г------1 \.

1 > и \ »4

Рис. 3. Характер снежных отложений на насыпи 3 — толщина снежного покрова на прилегающей к насыпи территории

Рис. 4. Характер снежных отложений в зоне отверстия искусственного сооружения к - высота отверстия трубы или подмостового пространства

а)

б)

в)

Рис. 5. Расчетная схема формирования термических сопротивлений в зоне с ненарушенным поверхностным покровом а, б - в лесу летом и зимой, в, г - в поле летом и зимой

Таблица 3

Приведенные коэффициенты теплообмена на поверхности в зоне леса_

Параметры Размерность Месяцы года

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Среднемесячная мощность снежного покрова (по многолетним данным), [2], ^ м 0,23 0,27 0,28 0,17 - - - - - 0,03 0,11 0,17

Плотность снежного покрова, ус„ т/м' 0,140 0,150 0,170 0,200 - - - - - 0,120 0,120 0,130

Коэффициент теплопроводности снега, Хт (по формуле Б В Проскурякова) ккал м ч°С 0,140 0,149 0,166 0,192 - - - - - 0,122 0,122 0,131

Термическое сопротивление снежного покрова, ЯсН= ЬС„/(ХСП Р) ч 0 С ккал 1,643 1,812 1,687 0,885 - - - - - 0,246 0,902 1,298

Исправленные значения термических сопротивлений снежно-мохового покрова, Ямп =1,4 Иен 2,300 2,507 2,362 1,239 - - - - - 0,344 1,263 1,817

Термическое сопротивление слоя мха мощностью 2 см, И„ = 0,02/0,20 0,100 0,100 0,100 0,100 0,100

Термическое сопротивление торфа мощностью 6 см - 11т при < ,=0,20, Л3. =0,25 иал торф торф м ч ° с 0,240 0,240 0,240 0,240 0,300 0,300 0,300 0,300 0,300 0,240 0,240 0,240

Термическое сопротивление теплоотдаче с поверхности - К„ при а = 15 ккал/м2 ч °С 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067 0,067

Суммарное термическое сопротивление на поверхности ХИ. = = Ксн + ^мха + ^торф + ^а 2,607 2,844 2,669 1,546 0,467 0,467 0,476 0,476 0,467 0,651 1,570 2,124

Приведенный коэффициент теплообмена, апр = 1/ХЯ ккал ч 0 С 0,384 0,352 0,375 0,647 2,141 2,141 2,141 2,141 2,141 1,536 0,637 0,471

Рис. 6 Схема расположения зон граничных условий в пределах мостового перехода 1,2- основная площадка и откос насыпи, 3, 4 - устой и промежуточная опора, 5, 6- продольная и поперечная оси мостового перехода

В условиях Центральной Якутии, несмотря на низкие среднегодовые температуры наружного воздуха (- 10,2 °С), весьма распространены участки с достаточно высокими температурами грунта на глубине нулевых амплитуд Анализ особенностей тепловых процессов, проведенный в рамках глав 2 и 3, показал, что одним из самых неблагоприятных факторов, влияющих на повышение температур грунта, является снежный покров В Центральной Якутии снежный покров крайне рыхлый, особенно при наличии растительного покрова Снег зависает на растительном покрове, образуя очень пористые слои с большим термическим сопротивлением Особенно это становится опасным при возможном потеплении климата, которое в этих условиях еще связано с увеличением толщины снежного покрова

Результаты расчетов, приведенные на рис 7, а, б, показывают, что при таких предпосылках в естественных условиях через 10-20 лет возможна вообще деградация мерзлоты в ряде участков Особенно неблагоприятно потепление и увеличение снежного покрова сказываются на оголенной от растительного покрова территории, которая зачастую сопровождает любое строительство

В этих условиях особенно интересны результаты расчетов, показанные на рис 7, в, где приведено распределение температур для оголенной от снега и растительности поверхности Для этой поверхности не страшно потепление климата Более того, использование оголенных поверхностей в инженерном сооружении может способствовать формированию локальных зон мерзлоты в пределах сооружений, несмотря на повышение фоновых температур в пределах соседних зон с ненарушенными природными условиями

Можно выделить три группы оголенных от снега поверхностей формируемые самой конструкцией сооружения (незаносимые снегом пространства под мостом, в полости водопропускной трубы, вертикальные поверхности), формируемые условиями эксплуатации (проезжая часть дороги) и создаваемые искусственно

В четвертой главе выполнен анализ некоторых искусственно создаваемых оголенных от снега поверхностей

Прежде всего возникает вопрос о применении навесов Были проведены расчеты, которые показали эффективность местных навесов На рис 8, а и б дано сопоставление температурных полей при наличии и отсутствии местных навесов, а на рис 9 — зависимость изменения эффективности навеса в зависимости от характеристик насыпи и ширины навеса.

Охлаждающий эффект водопропускных труб в ряде регионов станы известен давно Это касалось тех регионов, в которых труба с оголовков не заносилась снегом. Если труба заносилась снегом, то эффект был растепляющим Натурные обследования водопропускных труб в условиях Центральной Якутии, проведенные автором, показали, что в рассматриваемом регионе охлаждающий эффект водопропускных труб налицо

Учитывая охлаждающее влияние водопропускной трубы, трубы стали ис-пользовагь специально для охлаждения грунтов в составе других конструкций

Использование труб для охлаждения грунтов насыпи связано с двумя недостатками Во-первых, мероприятие дорогое Во-вторых, глубина сезонного

а

в

СС-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Сс-6 -4 -2 0 2 4 6 8 ^С -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

т: 2 * 5 т

12

* лП

> т

Т~ V,

4 | ~ 2

Г / Г ~

[ ~

$

I

Н, м

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

г" 5-

>

V <

1 г 3

ч /

г Г

/

Н, м

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

к

г

Н, м

Рис. 7. Распределение температур по глубине грунта в октябре а, б, в - соответственно для леса, поля и для оголенной зимой и летом поверхности, 1 - по среднемногояетиим данным, 2 - при потеплении климата на ТС и средне-многолетнем снеге, 3 - при потеплении климата на 2°С и повышенной на 20 % снеге

периода года а - без конструктивных мероприятий, б-с применением местного навеса шириной 2 м, в,г - с применением несквозной трубы длиной 3 м и 5 25 м

Рис. 9. Зависимость изменения температуры ^ на уровне подошвы насыпи по ее оси от отношения ширины основной площадки "Ь" к высоте насыпи 'Ън" 1 - без навесов, 2, 3, 4, 5 - с навесом соответственно 2, 4, 6, 9 м, 6 -с двумя навесами по 2 м, установленными с разрядкой 2 м

К)

протаивания в зоне трубы иногда в три раза выше, чем в зоне между трубами, что может привести к неравномерным по длине пути деформациям и, таким образом, неблагоприятно сказаться на эксплуатационных характеристиках железной или автомобильной дороги

В данной работе проанализирована эффективность несквозных труб На рис 8, в, г представлены температурные поля на момент окончания теплого периода года при различной длине охлаждающей трубы в теле насыпи, которые наглядно показывают, что охлаждающие несквозные трубы — это эффективное конструктивное мероприятие

В условиях отсутствия снегопереноса возможно организовать перераспределение толщины снежного покрова на откосе путем задания ступенчатого профиля его поверхности При этом оголенные от снега участки ритмично соседствуют с участками, где отложился снег повышенной толщины, тес двух соседних участков

В работе установлено, как ступенчатость в распределении снега сказывается на температурном режиме грунта при сохранении средней толщины снега постоянной Порядок проведения исследований был следующий В расчетной схеме намечались две смежные зоны граничных условий шириной по 2,0 м Глубина расчетной зоны 20,0 м Внизу задано граничное условие второго рода - отсутствие теплового потока Температура воздуха для всех вариантов принята одинаковой, а коэффициенты теплопередачи разделены на 9 вариантов, из которых выбирались пары вариантов для зон А и Б с различным отклонением в ту и другую сторону в каждой зоне от среднего значения, но с сохранением среднего значения постоянным Расчеты позволяют сделать следующий вывод при чередовании небольших по ширине зон граничных условий усреднение значений их термических сопротивлений на поверхности возможно лишь при небольшом (до 20%) разбросе этих величин, а при большем различии следует принимать в расчет в качестве среднего граничные условия с меньшими значениями термических сопротивлений

Пятая глава посвящена разработке конструктивных технических решений На основании выявленных закономерностей, которые отражены в главах 2-4, разработан ряд новых конструктивных решений земляного полотна и искусственных сооружений, которые позволяют более эффективно регулировать мерзлотные условия в грунтах оснований На рис 10 представлены варианты таких технических решений с крутыми или вертикальными элементами на откосах насыпей, а на рис 11 - варианты технических решений с навесами

Навесы могут быть различной конструкции Например, в откос можно заделать обычные гофрированные листы Однако более экономично выполнить навес в виде базовых горизонтальных элементов, на которые в пределах выступающей за поверхность откоса части уложен настил С целью возможности сооружать навесы после постройки земляного полотна базовые горизонтальные элементы могут быть выполнены составными из двух частей трубчатой, закрепленной в теле основного грунтового массива в процессе строительства земляного полотна, и съемной, вставляемой в трубчатую часть и которую можно изготовить и в процессе эксплуатации Следует особо отметить, что навесы с го-

Рис. 10. Конструктивные решения насыпей с вертикальными или крутыми элементами откосов а - насыпь с вертикальными стенками из габионов, б - насыпь с призмами из скального грунта, 1 - тело насыпи, 2 - условная средняя поверхность откосов, 3 - естественная поверхность грунта, 4,5 - положение нулевой изотермы на момент окончания теплого периода года, соответственно до и после строительства, 6 - вертикальная стенка из габионов, 7 - призма из скального грунта, 8 - теплоизоляция

Рис. 11. Конструктивные решения насыпей с навесами: а - насыпь с местными горизонтальными навесами; б — насыпь с «внутренними» навесами в виде несквозных труб; 1 - тело насыпи; 2 — поверхность откоса; 3 — естественная поверхность грунта; 4,5 — положение нулевой изотермы на момент окончания теплого периода года соответственно до и после строительства; 6 - местные навесы; 7 — несквозные трубы

ризонтальными несущими опорными элементами - это новый шаг в строительстве, поскольку проблема анкеровки опорных элементов решается автоматически при послойной укладке грунта, а не требует бурения специальных скважин с учетом размещения там не только несущих навес элементов, но и анкеров от выпучивания

Следует отметить, что указанные конструкции особо эффективно могут быть применены на подходных насыпях к мостам и трубам

Шестая глава посвящена выявлению перспектив внедрения, эффективности и области применения сделанных разработок

Центральной разработкой в диссертации является выявление, изучение и обоснование целесообразности применения принципа оголенных от снега поверхностей

Проведенные исследования позволили кроме того выявить и проработать на уровне постановки вопроса также следующие направления

- введение в классификацию искусственных сооружений класса «водопропускных микросооружений» и разработка комплекса конструктивных решений этих сооружений Большое количество автомобильных дорог, особенно местного значениия, имеют малую высоту насыпи, что при оголенной от растительности поверхности проезжей части приводит к повышенной глубине протаивания При наличии минимальных поперечных микроводотоков в условиях вечной мерзлоты, когда грунтовые воды не могут уходить в глубинные слои грунтов, происходит водонасьпцение земляного полотна и его «размягчение», при этом грунт начинает выдавливаться в сторону и земполотно разрушается Необходимо в этом месте устройство микросооружений (лотка и т п), которые ремонтироваться и содержаться могут сверху Одно из таких решений разработано в диссертации,

- совершенствование конструкции и технологии возведения ледовых переправ и автозимников От того, насколько быстро вводится ледовая переправа и автозимник в эксплуатацию осенью и насколько долго сохраняется в весенний период, зависит длительность обеспечения движения Поэтому конструкции и технологии возведения ледовых переправ являются одной из актуальных проблем строительства дорог в Якутии Диссертантом в этом направлении также сделан ряд разработок,

- совершенствование конструкций искусственных сооружений с использованием термоопор ЦНИИС, которые с помощью естественной конвекции воздуха в зимний период передают холод в глубинные слои оснований,

- создание в условиях населенных пунктов подземных пешеходных переходов в условиях сильно обводненной в летний период местности Диссертантом предложено одно из возможных технических решений

Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект) для проектировщиков Во-вторых, технические решения, охарактеризованные в главе 5, использованы в проекте железной дороги Якутск - Томмот В-третьих, выявленные в главе 4 закономерности

формирования температурного режима широко использованы при сооружении земляного полотна и труб-мостов из гофрированных стальных элементов

Применение конструкций, разработанных в диссертации, позволяет получить экономический эффект на 1 км дороги от 500 тыс руб до 15 млн руб

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Обобщение опыта проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции автомобильных дорог республики Саха (Якутия) позволили установить следующее

Вечномерзлые грунты в основаниях дорожных сооружений на значительной территории Центральной Якутии являются высокольдистыми, просадоч-ными при оттаивании, а зачастую содержат погребенные льды Протаивание грунтов оснований приводит к нарушению эксплуатационных характеристик дороги, а иногда может привести к крупным авариям Тем не менее среднегодовые температуры воздуха достаточно низкие и даже в случае глобального потепления могут обеспечить вечномерзлое состояние грунтов оснований, но при соблюдении комплекса требований при строительстве и эксплуатации Разработка этих требований, и задача учета и использования температурного фактора при проектировании автомобильных дорог является одной из главных задач транспортного строительства Якутии

2 В результате многолетних натурных обследований существующих в Центральной Якутии автомобильных дорог выявлены закономерности формирования снежных отложений и растительного покрова в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, а также температуры грунтов в различных условиях Выявлен характер изменения температурного режима грунтов оснований в пределах прилегающей к дороге территории, но влияющей на температурный режим грунтов непосредственно под дорогой В результате была разработана расчетная схема расположения зон различных граничных условий для указанных сооружений, которая рекомендуется для прогнозирования температурного режима грунтов и для разработки новых конструктивно-технологических решений

3 На основании анализа особенностей теплообмена в каждой зоне определены численные значения расчетных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарений и численные значения расчетных коэффициентов теплопередачи на поверхности Это позволило обеспечить необходимые исходные данные для проведения математического моделирования процессов теплообмена и прогнозирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований сооружений

4 Исследование природных условий Якутии с учетом возможного глобального потепления позволило выявить основные пути регулирования температурного режима грунтов оснований

Показано, что под оголенной от снега поверхностью формируется устойчивая мерзлота, несмотря на потепление Применение элементов таких поверх-

ностей частично в пределах общей поверхности теплового влияния может существенно улучшить температурный режим грунтов оснований

Натурными обследованиями выявлены зоны поверхности в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, где в условиях Центральной Якутии естественным путем обеспечивается оголенная от снега поверхность или поверхность с уменьшенным снежным покровом Такими зонами являются проезжая часть дороги, подмостовое пространство, полость водопропускных труб, вертикальная поверхность или поверхность с крутым уклоном

Разработаны принципиальные схемы технических решений, обеспечивающих искусственно создаваемые оголенные поверхности навесы различных схем и ступенчатые поверхности откосов с вертикальными или крутыми поверхностями Исследованы эти принципиальные схемы и выявлены закономерности, определяющие области применимости и правила применения этих решений

По выявленным принципиальным схемам технических решений разработан комплекс конкретных конструкций навесов и откосов насыпей и выемок с элементами вертикальных и крутых откосов Осуществлено опытное внедрение разработанных конструкций

5 В постановочном плане выявлена необходимость разработки также и других путей регулирования температурного режима грунтов оснований

- разработка систем водоотвода и водопропускных сооружений для насыпей малой высоты (до 1 м) Введение нового элемента классификации искусственных сооружений - водопропускные микросооружения,

- разработка конструкций и технологий возведения и сохранения автозимников и ледовых переправ,

- разработка конструкций пешеходных подземных переходов для городских дорог,

- разработка методов глубинного охлаждения с использованием термоопор ЦНИИС

По этим направлениям предложен ряд принципиальных схем

6 Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект) для проектировщиков

Во-вторых, разработанные технические решения, использованы в проекте железной дороги Якутск - Томмот

В-третьих, установленные закономерности формирования температурного режима широко использованы при сооружении земляного полотна и труб-мостов из гофрированных стальных элементов, в том числе мост ч р Тырын, ч р Татта, ч р Нимидэ и др

7 Технические решения с применением оголенных от снега поверхностей позволяют получить экономический эффект 700 - 900 тыс руб на 1 км за счет повышения длительности межремонтных сроков Применение водопропускных микросооружений дает возможность снизить стоимость строительства 1 км дороги на 10 - 12 млн руб

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 Вербух Н.Ф. К вопросу сокращения стоимости и сроков работ при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог - В сб Научно-практическая конференция «Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия)» Правительство РС(Я), Министерство транспорта, связи и информатизации РС(Я), ОАО Корпорация «Трансстрой», Академия транспорта РФ, отделение транспортное строительство Я , 2003, с 16—18

2 Вербух Н.Ф., Петров А Ф Инженерно-экологические проблемы дорожного строительства в республике Саха (Якутия) - В сб Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 100-летию со дня рождения доктора технических наук, профессора К А Артемьева 23 - 25 ноября 2004 г , Омск, издательство СибАДИ, 2005, с 250 - 255

3 Пассек В В , Цуканов Н А , Михайловский Л Е , Вербух Н.Ф. Применение металлических гофрированных труб большого диаметра при строительстве дорожных водопропускных сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов — В сб Материалы третьей конференции геокриологов России МГУ им М В Ломоносова, М , 2005, с 207 - 209

4 Вербух Н.Ф. Натурные измерения температуры воздуха в полостях водопропускных труб на дорогах в условиях вечномерзлых грунтов Центральной Якутии Научные труды ОАО ЦНИИС, вып № 228 «Молодые ученые в транспортной науке», М , 2005, с 100 - 104

5 Пассек В В , Вербух Н.Ф. Натурные обследования снежных отложений у искусственных сооружений на дорогах Центральной Якутии Научные труды ОАО ЦНИИС, вып № 228 «Молодые ученые в транспортной науке», М, 2005, с 89-94

6 Попов С Н, Старостин Н П , Кондаков А С , Герасимов А И, Вербух Н.Ф. Разработка методов интенсификации нарастания толщины ледяного покрова на реках для создания ледяных переправ // ЕиНАЗТИЕЙСОЬО-2006 Труды III евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата Часть V Тепломассо-перенос и термомеханика дисперсных сред (Рег № 0320601278), 2006, с 81-87

7 Цернант А А, Пассек В В , Переселенков Г С , Позин В А, Вербух Н.Ф. Особенности конструкций земляного полотна, малых искусственных сооружений и мостов в климатических и мерзлотно-грунтовых условиях Центральной Якутии - В сб Научный труды ОАО ЦНИИС, вып 242, М , 2007, с 44-50

8 Михайловский Л Е , Беляев В С , Вербух Н.Ф., Пассек В В Применение конструкций из стальных гофрированных элементов на вечной мерзлоте

- В сб Научные труды ОАО ЦНИИС, вып № 242, М , 2007, с 81-98

9 Пассек В В , Цуканов Н А, Орлов Г Г, Вербух Н.Ф. Применение навесов для управления температурным режимом вечномерзлых грунтов оснований земляного полотна - В сб Научные труды ОАО ЦНИИС, вып № 242, М, 2007, с 99-107

10 Пассек В В , Вербух Н.Ф. Исследование температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований земляного полотна и малых искусственных сооружений с целью разработки новых принципиальных схем конструктивных решений для климатических и мерзлотно-грунтовых условий Центральной Якутии - В сб Материалы семинара-совещания 11 -12 сентября 2007 г в г Якутске ОАО корпорация «Трансстрой», 2007, с 122-127

11 Вербух Н.Ф. Применение местных навесов для сохранения вечномерзлых грунтов оснований на автомобильных дорогах Центральной Якутии

- Объединенный научный журнал, № 15 (203), 2007, с 79-81

12 Попов С Н , Старостин Н П , Герасимов А И , Вербуя Н.Ф. Интенсификация нарастания толщины ледяного покрова на реках для создания ледяных переправ Журнал «Наука и образование», 2008, № 1 (49), с 40-42

13 Пассек В В , Цуканов Н А , Вербух Н.Ф. Глобальное потепление и автомобильные дороги в Центральной Якутии Транспортное строительство, №6, 2008, с 15-19

14 Патент РФ № 50230 на полезную модель «Переход дороги через микроводоток» Пассек В В , Вербух Н.Ф., Дробышевский Б А , Лазарев С В , опубл в бюл № 36, 2005

15 Патент РФ № 51044 на полезную модель «Подземный пешеходный переход дороги на вечной мерзлоте» Пассек В В , Вербух Н.Ф., опубл в бюл № 3, 2006

16 Патент РФ № 2277612 на изобретение «Плитное пролетное строение автодорожного моста» Дробышевский Б А , Пассек В В , Мазур В Н , Вербух Н Ф., опубл в бюл № 16,2006

17 Патент РФ № 60546 на полезную модель «Насыпь дороги на вечномерз-лых грунтах» Пассек В В , Цуканов Н А , Цернант А А , Переселенков Г С , Позин В А , Орлов Г Г , Вербух Н.Ф., Володин В В , Шолин В В , Дедова Н П, опубл в бюл № 3,2007

18 Патент РФ № 58132 на полезную модель «Выемка дороги на вечномерз-лых грунтах» Пассек В В , Цуканов Н А , Переселенков Г С , Цернант А А , Пассек В В , Позин В А , Орлов Г Г Вербух Н.Ф., Челобитченко С А, Шолин В В , Дедова Н П, опубл в бюл №31, 2007

19 Патент РФ № 68534 на полезную модель «Покрытие откоса земляного сооружения на вечномерзлых основаниях» Вербух Н.Ф., опубл в бюл № 33,2007

20 Патент РФ № 69884 на полезную модель «Дорожная выемка на высокольдистых вечномерзлых грунтах» Пассек В В , Цуканов н А, Позин В А , Вербух Н.Ф , Цернант А А , Малеев А И, Переселенков Г С , Орлов Г Г , Лукин И П , Володин В В , Дедова Н П , Баннова Н Н , опубл в бюл № 1,2008

21 Патент РФ № 69883 на полезную модель «Откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте» Пассек В В , Цернант А А , Орлов Г Г , Вербух Н.Ф., Малеев А И , Переселенков Г С , Шолин В В , Поз Г М , Дедова Н П, Лукин И П, Величко В П, Володин В В , Челобитченко С А , опубл в бюл № 1, 2008

22 Патент РФ № 70268 на полезную модель «Откосная часть дорожного земляного полотна на вечной мерзлоте» Пассек В В , Цуканов Н А , Позин В А , Вербух Н.Ф., Цернант А А, Малеев А И, Переселенков Г С , Орлов Г Г , Лукин И П, Володин В В , Дедова Н П, Баннова Н Н , опубл в бюл № 2, 2008

23 Патент РФ № 70267 на полезную модель «Откосная часть земляного сооружения на вечной мерзлоте» Пассек В В , Вербух Н.Ф., Цуканов Н А , Цернант А А , Дробышевский Б А, Пассек Вяч В , Позин В А, Шолин В В , Орлов Г Г , Переселенков Г С , опубл в бюл № 2,2008

24 Патент РФ № 72491 на полезную модель «Водопропускное сооружение в дорожной насыпи на вечной мерзлоте» Пассек В В , Цернант А А , Позин В А , Вербух Н.Ф., Шолин В А , Цуканов Н А , Филяева Л И , Орлов Г Г , Володин В В , опубл в бюл № 11,2008

25 Решение о выдаче патента на изобретение с приоритетом 26 02 2006 г Заявка № 2006106045 (006541) «Способ создания ледяной переправы» Вербух Н.Ф., Герасимов А И , Кулагин В А , Попов С Н , Старостин Н П

Подписано в печать 05 08 2008 Формат 60 г 84 '/16 Объем 2,25 п л Тираж 80 экз Заказ 16

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС

129329, Москва, Кольская 1 Тел (495) 180-94-65

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ, ЦЕЛЬ,

ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Состояние и проблемы развития транспортной системы, стратегические направления и задачи развития транспортной системы Республики Саха (Якутия). Актуальность работы.

1.2. Природные условия Центральной Якутии. Цель и задачи работы.

1.3. Методика исследований.

2. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

СРЕДЫ.

2.1. Постановка задачи и методика работы.

2.2. Температура наружного воздуха и воды в водотоке.

2.3. Приведенные температуры воздуха с учетом солнечной радиации и испарения для поверхностей с естественным растительным покровом.

2.4. Приведенные температуры воздуха с учетом солнечной радиации и испарения для оголенных от растительности поверхностей.

2.5. Температура воздуха в полости водопропускной трубы.

2.6. Выводы по главе 2.

3. ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕРМИЧЕСКИХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ НА ПОВЕРХНОСТИ.

3.1. Постановка задачи и методика работы.

3.2. Термические сопротивления на поверхностях с ненарушенным растительным покровом.

3.3. Снегоотложения в пределах земляного полотна и искусственных сооружений.

3.4. Термические сопротивления в зонах с нарушенным снежным или нарушенным растительным покровом.

3.5. Расчетные схемы расположения зон с различными граничными условиями.

3.6. Выводы по главе 3.

4. ОБОСНОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИНЦИПА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ОГОЛЕННЫХ ОТ СНЕГА ПОВЕРХНОСТЕЙ.

4.1. Постановка вопроса.

4.2. Температурный режим насыпи в неблагоприятных температурных условиях без конструктивных мероприятий.

4.3. Исследование работы навесов.

4.4. Исследование охлаждающего влияния труб в теле земляного полотна.

4.5. Исследование эффекта ступенчатости распределения снежных отложений по откосу.

4.6. Выводы по главе 4.

5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ, ОСНОВАННЫХ НА ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРИНЦИПА ОГОЛЕННОЙ ОТ СНЕГА ПОВЕРХНОСТИ.

5.1. Местные и внутренние навесы.

5.2. Применение вертикальных поверхностей и крутых откосов.

5.3. Другие возможные схемы формирования оголенных от снега поверхностей.

5.4. Выводы по главе 5.

6. ПЕРСПЕКТИВЫ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ВНЕДРЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗРАБОТОК.

6.1. Возможные пути управления температурным режимом грунтов оснований и перспективы использования сделанных разработок.

6.2. Новые конструктивные решения по перспективным направлениям управления температурным режимом грунтов основания.

6.3. Внедрение разработок.

6.4. Перспективы дальнейшего внедрения разработок и экономическая эффективность.

Работа посвящена одной из актуальных проблем Республики Саха (Якутия).

Дороги - один из главных факторов развития региона и страны в целом. Социально-экономическое развитие и жизнедеятельность республики с ее огромной территорией, на тысячи километров удаленной от крупных промышленных центров России, во многом определяется состоянием и эффективностью функционирования транспортной системы.

Высокая стоимость перевозок на самолетах и вертолетах, неразвитость сети железных и автомобильных дорог является сегодня реальным ограничивающим фактором в обеспечении свободы перемещения населения и решения жизненно важных социальных задач.

Саха - Якутия является по территории крупнейшим субъектом Российской Федерации (площадь территории составляет 3,2 млн. квадратных километров). В связи с тем, что она расположена в зоне активного влияния геокриологических процессов и вечной мерзлоты, республика имеет протяженность всего 30,2 тысяч километров автомобильных дорог, из которых более половины представлены временными (сезонными) дорогами -автозимниками, а сеть регулярных автомобильных дорог общего пользования республики составляет 19,8 тысяч км.

На территории Республики Саха (Якутия) протекает 500 тыс. рек и речек общей протяженностью 1,5 млн. км. Густота речной сети Якутии составляет около 0,5 км на 1 кв. км площади. По тем же причинам -сложности геокриологических условий, из имеющихся в республике 520 мостов более 70% находятся в неудовлетворительном состоянии. Из имеющихся 3730 труб более 50% находятся также в неудовлетворительном состоянии.

Таким образом, актуальность данной работы определяется, с одной стороны, жизненной необходимостью массового строительства дорог, а, с другой, нерешенностью целого ряда проблем, в том числе, влияния изменения геокриологических условий территории на конструктивные решения земляного полотна и водопропускных сооружений с учетом обеспечения их устойчивости и экономической целесообразности.

Поэтому была поставлена следующая цель: разработать рекомендации по проектированию конструкций земляного полотна и искусственных сооружений, обеспечивающие повышение их надежности и снижение стоимости на основе учета и использования климатических и мерзлотно-грунтовых особенностей региона. Для достижения этой цели было намечено решить следующие задачи:

1) выявить зоны с различными условиями теплообмена, расположенные в пределах самого инженерного сооружения и на прилегающей территории, которая имеет тепловое влияние на это сооружение;

2) выявить особенности формирования расчетной температуры среды (наружного воздуха и воды) в различных зонах;

3) выявить особенности формирования термических сопротивлений на поверхности в различных зонах;

4) выявить закономерности формирования температурного режима грунта в различных зонах и на основании этого определить особенности конструкции сооружений для рассматриваемого региона; u/mc5) разработать конструктивно-технологические решения (искусственных! сооружений в соответствии с выявленными закономерностями формирования температурного режима;

6) определить перспективы и области применения различных разработанных технических решений и их экономическую эффективность.

Методика исследований базировалась на сочетании двух подходов: математического моделирования тепловых процессов на ЭВМ и натурных обследований построенных объектов в Якутии.

Научная^ новизна^"работы определяется выявленными новыми закономерностями формирования температурного режима грунтов тела и оснований земляного полотна и малых искусственных сооружений на автомобильных дорогах в климатических и мерзлотно-грунтовых условиях Центральной Якутии при рациональных конструктивных решениях этих сооружений.

Эти закономерности выражаются следующим:

- выявлены особенности влияния различных видов поверхностных покровов (лес, поле, граница между лесом и полем, оголенная от растительности поверхность) на формирование температурного режима грунтов в естественных (ненарушенных) условиях теплообмена;

- определен характер снегоотложений в пределах водопропускных труб, мостов и тела земляного полотна; - получены зависимости величины снегоотложений на откосе выемки или насыпи от крутизны откоса; получены зависимости изменения основных параметров температурного режима грунтов оснований и тела насыпей от ширины и вида солнце- и осадкозащитных навесов; выявлен эффект понижения температуры грунтов при устройстве навеса с разрядкой;

- получена зависимость изменения в течение года температуры воздуха в полости водопропускных труб от температуры наружного воздуха вне трубы; сформулированы расчетные значения среднемесячных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарения и термических сопротивлений теплообмену на поверхности для различных расчетных зон;

- разработаны расчетные схемы расположения зон различных граничных условий для проведения прогнозных мерзлотных расчетов;

- выявлен эффект понижения температуры грунтов при применении ступенчатого профиля откосов земполотна;

- сформулирован и всесторонне обоснован один из основных принципов рационального использования климатических и мерзлотно-грунтовых условий Центральной Якутии при разработке конструктивных мер по обеспечению устойчивости земляного полотна и малых искусственных сооружений - принцип формирования оголенных от снега поверхностей.

Практическая значимость. На основании выполненных автором исследований разработаны научные основы осуществления прогноза и регулирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований земляного полотна и искусственных сооружений автодорог применительно к климатическим и мерзлотно-грунтовым условиям Центральной Якутии: разработаны схемы расположения зон граничных условий и для каждой из них даны расчетные значения приведенных температур воздуха и коэффициентов теплопередачи. Сформулированы основные принципы подхода к разработке конструктивных мероприятий для рассматриваемого региона. Разработан комплекс конструктивных мероприятий.

В результате созданы предпосылки для снижения стоимости и повышения надежности автомобильных дорог.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на секции «Комплексные проблемы транспортного строительства (изыскание, проектирование, строительство и реконструкция дорог, систем энергоснабжения, гидротехнических и защитных сооружений, обследования и испытания, экологическая безопасность, чрезвычайные ситуации)» Ученого совета ОАО ЦНИИС (2007 г.), на Третьей конференции геокриСщогов России (МГУ, Москва, 2005 г.), на научно-практической конференции «Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия) (Якутск, 2003 г.), на III евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2006 г.), на семинаре-совещании «Обеспечение надежности строящихся сооружений ж. д. линии Томмот — Кердем на участке «Ледового комплекса» (Якутск, 2007 . г.). Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов численных расчетов и непосредственных измерений в натуре.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе получено 12 патентов на изобретение и полезные модели. Результаты работы автора отражены кроме того в 11 научных отчетах ОАО ЦНИИС, где диссертант являлся соисполнителем, а также в проектах строительства или ремонта более чем 2000 км автомобильных дорог Центральной Якутии, выполненных с участием или под руководством диссертанта.

5.4. Выводы по главе 5

1. Разработано несколько конструктивных решений земляного полотна, использующие сформированные искусственно оголенные от снега поверхности. Применение этих конструкций позволяет существенно понизить температуру грунтов оснований и предотвратить деградацию мерзлоты даже при возможном глобальном потеплении.

2. Проведенные опытно-конструкторские работы показали, что технические решения, отраженные в главе 5, являются лишь начальной стадией целого направления, по которому может быть получен еще целый ряд решений.

3. Ряд технических решений, отраженных в главе 5, использован при проектировании ж. д. линии Якутск - Томмот.

6. ПЕРСПЕКТИВЫ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ВНЕДРЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗРАБОТОК 6.1. Возможные пути управления температурным режимом грунтов оснований и перспективы использования сделанных разработок

Для успешного развития транспортного строительства Якутии необходима разработка комплекса направлений строительства.

В рамках данной работы произведено изучение и обоснование принципа использования оголенных от снега поверхностей при разработке конструкции земляного полотна и искусственных сооружений. Само по себе использование оголенных от снега поверхностей известно. В данной работе качественно и количественно доказано, как и какими средствами этого можно достигнуть применительно к автодорогам в Центральной Якутии. Это выражается в следующем:

- показано, что при возможном потеплении в естественных условиях возможно существенное растепление грунтов, вплоть до деградации. Поэтому автодороги должны быть рассчитаны в тепловом отношении таким образом, чтобы была возможность формирования локальной мерзлоты;

- показано, что оголенная от снега поверхность может с большим запасом формировать мерзлоту, несмотря на потепление. Применение элементов поверхностей частично в пределах общей поверхности теплового влияния может существенно улучшить температурный режим грунтов оснований. Для получения количественных характеристик соотношения указанных площадей нужны теплофизические расчеты;

- натурными обследованиями выявлены зоны поверхности в пределах г земляного полотна и искусственных сооружений, где естественным путем обеспечивается оголенная от снега поверхность или' поверхность с уменьшенным снежным покровом. Такими зонами являются: проезжая часть дороги, подмостовое пространство, полость водопропускных труб, вертикальная поверхность или поверхность с крутым уклоном;

- разработаны принципиальные схемы технических решений, обеспечивающих искусственно создаваемые оголенные поверхности: навесы различных схем и ступенчатые поверхности откосов с вертикальными или крутыми поверхностями. Исследованы эти принципиальные схемы и выявлены закономерности, определяющие области применимости и правила применения этих решений;

- обоснованы исходные данные для проведения подобных расчетов (расчетные температуры воздуха и расчетные коэффициенты теплопередачи);

- разработаны некоторые предложения по обеспечению оголенных поверхностей технологическим путем, в частности, путем расчистки снега на проезжей части;

- по выявленным принципиальным схемам технических решений разработан комплекс конкретных конструкций навесов и откосов насыпей и выемок с элементами вертикальных и крутых откосов;

- осуществлено опытное внедрение разработанных конструкций в проектах.

Кроме этого в постановочном плане выявлена необходимость разработки также других направлений:

1) Значительная часть длины автодорог в Центральной Якутии имеют малую высоту насыпи (до 1 м). Особенно это касается различных местных дорог, подъездных путей и др. В этих условиях непосредственно температурный режим грунтов и прочностные свойства грунтов насыпи существенно зависят от условий обводненности территории и непосредственно тела земляного полотна. В зоне полотна проезжей части, которая не защищена от летних тепловых воздействий растительным покровом имеет место повышенная глубина протаивания, при этом подошва протаявшего под дорогой слоя зачастую расположена ниже подошвы деятельного слоя в соседней с дорогой зоне. Это приводит к избыточному водонасыщению грунтов, снижению их прочности, размягчению и «выдавливанию» их в сторону под колесами транспорта. Все это приводит к существенному нарушению эксплуатационных характеристик дороги. Таким образом, проблему можно сформулировать следующим образом: Разработка систем водоотвода и особенно расположенных непосредственно в пределах земляного полотна на вечномерзлых грунтах оснований.

Основными требованиями для этих систем являются, с одной стороны, сохранение необходимых для устойчивости дороги мерзлотных условий, с другой стороны - обеспечение необходимых прочностных свойств грунтов тела земляного полотна. Следует отметить, что нормами минимальный диаметр водопропускных труб ограничен величиной 1,5 м, т. е. когда возможен осмотр труб изнутри. Такие трубы не могут быть устроены при малых насыпях. Поэтому нужно ввести специальный класс искусственных сооружений - микросооружения. Одной из основных характеристик таких сооружений - возможность их осмотра сверху. Одна из схем таких сооружений разработана автором в коллективе [81]. Схема описана в разделе 6.2. Кроме того к этому виду можно отнести фильтрующие прорези. Одна из схем таких прорезей разработана коллективом с участием автора [82];

2) Не менее значительной частью дорог в условиях Якутии являются автозимники и ледовые переправы. Однако далеко не всегда достигаются нужные скорости их ввода в эксплуатацию в осенний период и их сохранности в весенний период. Поэтому важной проблемой является разработка конструкций и технологий возведения и сохранения автозимников и ледовых переправ. Диссертантом сделан ряд разработок по ледовым переправам, в частности, получен патент;

3) Движение по городским дорогам существенно усложняется в связи с трудностью создания подземных пешеходных переходов. Объясняется это обводненностью в летнее время деятельного слоя, что затрудняет существенно их эксплуатацию. Поэтому одной из важных проблем является разработка конструкции пешеходных переходов для условий Якутии. Диссертантом в этом направлении сделан ряд разработок [80]. Техническое решение приведено в разделе 6.2.

4) Хотя системы поверхностного охлаждения и используются широко в условиях Якутии (проветриваемые подполья, пространства под пролетными строениями мостов и т. п.), в ряде случаев этого оказывается недостаточно, и необходимо переходить к глубинному охлаждению. В этом отношении целесообразно в дальнейшем направление следующее: разработка методов глубинного охлаждения с использованием термоопор ННИИС. 1

6.2. Новые конструктивные решения по перспективным направлениям управления температурным режимом грунтов основания

В данном разделе рассмотрены два технических решения по направлениям, охарактеризованным в разделе 6.1:

- конструктивное решение микросооружения;

- конструктивное решение пешеходного перехода на вечной мерзлоте.

Конструктивное решение микросооружения [81]. Переход дороги через микроводоток (рис. 6.1) содержит водопропускной лоток 1, подходные части 2 насыпи и полотно 3 проезжей части. Водопропускной лоток 1 и подходные части 2 насыпи расположены на грунтах оснований 4, а полотно 3 проезжей части расположено на водопропускном лотке 1 и подходной части 2 насыпи. Водопропускной лоток 1 состоит из одного или расположенных параллельно друг другу нескольких трубчатых элементов 5, в поперечном сечении содержащих полость 6, не замкнутую снизу, и опертых на опорную подушку 7. Трубчатые элементы 5 могут быть выполнены раздельно, но лучше, если они объединены в единую конструкцию. Опорная подушка выполнена бетонной или железобетонной, но может быть выполнена и из уплотненного песчано-гравийного грунта или другого материала. Полость 6 целесообразно выполнять в поперечном сечении в форме полукруга, хотя возможно прямоугольное и другое сечение. Общая высота полости 6 предусматривается порядка 20 — 40 см.

Водопропускной лоток может быть выполнен в продольном направлении из отдельных, стыкуемых друг с другом звеньев 8, при этом каждое звено в плане в продольном для лотка направлении с одной стороны содержит паз 9, а с другой - выступ 10, заходящий в паз смежного звена. Звенья 8 содержат строповочные петли 11, расположенные в выемках 12. Полотно 3 проезжей части может быть выполнено из асфальтобетона или из слоя песчано-гравийной смеси.

Переход дороги через микроводоток работает следующим образом. Вода проходит сквозь полости 6, которые в смежных по длине звеньях совмещены. Поскольку высота полости незначительная, периодически возможно засорение отверстий. В этом случае (ориентировочно — раз в несколько лет) полотно 3 проезжей части разбирают, за строповочные петли 11 поднимают звенья и осуществляют прочистку. После этого снова монтируют на опорной подушке 7 звенья 8 и укладывают полотно 3 проезжей части.

Предлагаемая конструкция не требует увеличения высоты подходной насыпи, устойчива на динамические воздействия, поскольку тело лотка расположено не под легкой крышкой, а над ней. Устойчивость к динамическим воздействиям обеспечивается также большей массивностью в а)

А-А а . i.w"*'»VK 'i е а 'Л'1 * • i i ■ ipw^f

Li-с-:--— *

Ж/>/у////л

Б-Б

6)

Рис. 6.1. Переход дороги через микроводоток: а-разрез А-А, б - разрез Б-Б

S.01 связи с возможностью устройства круглых отверстий: при подъеме тела лотка во время чистки грязь остается на подушке 7 и легко убирается.

Эффективность предлагаемой конструкции определяется большей ее долговечностью по сравнению с существующими лотками и простотой содержания. Это позволяет отказаться от дорогостоящих конструкций водопропускных труб. Область рационального применения предлагаемого технического решения - насыпи малой высоты, различные съезды и т. п.

Конструктивное решение пешеходного перехода на вечной мерзлоте [80]. Подземный пешеходный переход под дорогой на вечной мерзлоте (рис. 6.2, 6.3, 6.4) содержит земляное полотно 1, полотно 2 проезжей части, подземный тоннельный участок 3 перехода, входные сооружения 4. В прилегающем к переходу участке выполнена теплозащита, которая представляет собой слой теплоизоляции 5, уложенный на глубине 20-60 см от поверхности. Для механической защиты теплоизоляции необходима засыпка ее грунтом. По физической сущности (с точки зрения эффективности работы) засыпка должна стремиться к нулю, но из технологических соображений она не может быть меньше определенной величины. При ручной укладке грунта глубина засыпки составляет 20-30 см, а при механической — слой грунта должен быть не меньше 60 см. Слой теплоизоляции в плане представляет собой кольцеобразную фигуру замкнутого очертания постоянной ширины «с», внутренний контур 6 которой в плане совпадает с внешним контуром подземного тоннельного участка вместе с входными сооружениями. Таким образом, внешний контур теплоизоляции ограничен линией 7. Указанный слой теплоизоляции 5 размещен в пределах дороги в земляном полотне 1, а по краям дороги для этого отсыпана площадка 8, хотя могут быть и другие решения. Для предотвращения попадания дождевых вод в подземный переход предусмотрена гидроизоляция, содержащая навес 9 над входными сооружениями 4 и слой гидроизоляции 10, уложенный непосредственно над

Рис. 6.3. Подземный переход (разрез Б~Б) на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Подземный переход (план). Разрез А-А на рис. 6.3. ттт

Рис. 6.4. Подземный переход (сечение В-В на рис. 6.2). подземным пешеходным переходом и в пределах территории теплоизоляционного слоя 5. Поверхность слоя гидроизоляции 10 и поверхность площадки 8 должны иметь уклон во внешнюю сторону. Для снижения глубины летнего протаивания грунта под подземным тоннельным участком 3 может быть предусмотрена теплоизоляция И, устанавливаемая по расчету. Положение верхней границы вечной мерзлоты в момент окончания теплого периода года показано позицией 12. Вход и спуск в переход показаны соответственно позициями 13 и 14. Теплоизоляция может быть выполнена в виде слоя пенопласта или слоя керамзита, или каким-либо другим способом. Гидроизоляция при наличии гидравлических напоров далеко не всегда надежна, в результате чего происходит попадание вод в подземный переход и резко снижаются его эксплуатационные качества. В данном техническом решении теплоизоляционный слой 5 позволяет обеспечить перемычку из мерзлого грунта, защищающую от попадания грунтовых вод в подземный переход с внешней стороны.

6.3. Внедрение разработок

Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям.

Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект), которым проектировщики могут пользоваться в дальнейшем.

Во-вторых, технические решения, охарактеризованные в главе 5, использованы в проекте при проектировании ж. д. линии на участках Томмот - Кердём, Кердём - Якутск особенно в зоне ледового комплекса.

В-третьих, выявленные в главе 4 закономерности формирования температурного режима широко использованы при проектировании и сооружении конструкций подходной части и конструкций труб-мостов из гофрированных стальных элементов: мост через р. Тырын, р. Татта 3x12,6 м, р. Нимидэ 4,3 м, р. Негюэттэ 4,9м, р. М. Кетеме 5,9 м.

Запроектированы и находятся в стадии реализации водопропускные микросооружения на улично-дорожной сети на объектах в г. Якутске, п. Моксоголлох.

6.4. Перспективы дальнейшего внедрения разработок и экономическая эффективность

Экономический эффект в автомобильные дороги имеет многосторонний характер ввиду широкого круга отраслей народного хозяйства, предприятий, организаций и групп населения, получающих выгоды и преимущества в результате улучшения дорожной сети или ее отдельных звеньев. Наиболее точный экономический эффект определяется путём сравнения вариантов по критерию минимума приведённых затрат, учитывающих расходы на их строительство и содержание, а также потери на транспорте и в социальной сфере в период строительства.

Внедрение разработанных технических решений позволит получить значительный экономический эффект, который рассматривается в данной главе лишь как единовременный и ежегодный для видения резервов улучшения состояния существующей сети дорог и эффективного освоения денежных средств на перспективу.

Во-первых, технические решения, связанные с применением местных навесов в насыпи и выемке, и внутренних навесов в качестве несквозных труб в откосной части увеличивают межремонтный сроков автомобильной дороги c-f,4 до 8 лет. При стоимости 1 км. дороги в среднем 30 млн.руб (в ценах 2008г.), затратах на дополнительные технические мероприятия 8 млн.руб. на 1 км. и затратах на ремонт/ (восстановление) 15 млн.руб. прямой экономический эффект (Эн) составит:

Э„ = 30 + 15-30 + 8 =7 млн.руб. на 1 км.

Во-вторых, технические решения, связанные с применением вертикальных откосов дают прямой экономический эффект (Э в.о.) при сокращении протяжённости трассы используя заболоченные участки местности на 25%, стоимости 1 км. дороги в среднем 30 млн.руб (в ценах 2008г.) и затратах на дополнительные технические мероприятия 8 млн.руб. на 1 км. прямой экономический эффект составит:

Эв.о. = 30- (30 + 8) х 0,75 = 1,5 млн.руб. на 1 км. Соответственно при условии нового строительства автодорог протяжённость 100 кмдв год прямой экономический эффект составит 150 млн.руб. в год.

В-третьих, технические решения, связанные с применением микросооружений на микроводотоках дают прямой экономический эффект от устройства одного сооружения (Эм):

20

Эм =-х 2400 = 1,92 млн. руб. м 25000 ™ где 20 - затраты на реконструкцию 1 км. дороги, млн.руб. (без учета стоимости сооружения и дорожной одежды);

25000 — объем земляных масс на 1 км дороги, м3;

2400 - объем земляных масс на 1 км дороги, м3 (требуемый для устройства подходов).

Для обеспечения необходимых прочностных свойств грунтов и соответственно сохранности низких насыпей, а при определённых условиях и уменьшения высоты земляного полотна только на ремонтируемых ежегодно 90 км дорог территориальной сети - 25% от всей протяжённости можно эффективно отремонтировать с применением микросооружений прямой экономический эффект составит 43,2 млн.руб. в год.

Соответственно при новом строительстве автодорог протяжённость 100 км. в год с применением в возможных условиях одного микросооружения на 2 км прямой экономический эффект составит 96 млн. руб. в, год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обобщение опыта проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции автомобильных дорог Республики Саха (Якутия) позволили установить следующее.

Вечномерзлые грунты в основаниях дорожных сооружений на значительной территории Центральной Якутии являются высокольдистыми, просадочными при оттаивании, а зачастую содержат погребенные льды. Протаивание грунтов оснований приводит к нарушению эксплуатационных характеристик дороги, а иногда может привести к крупным авариям. Тем не менее среднегодовые температуры воздуха достаточно низкие и даже в случае глобального потепления могут обеспечить вечномерзлое состояние грунтов оснований, но при соблюдении комплекса требований при строительстве и эксплуатации. Разработка этих требований, и задача учета и использования температурного фактора при проектировании автомобильных дорог является одной из главных задач транспортного строительства Якутии.

2. В результате многолетних натурных обследований существующих в Центральной Якутии автомобильных дорог выявлены закономерности формирования снежных отложений и растительного покрова в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, а также температуры грунтов в различных условиях. Выявлен характер изменения температурного режима фунтов оснований в пределах прилегающей к дороге территории, но влияющей на температурный режим грунтов непосредственно под дорогой. В результате была разработана расчетная схема расположения зон различных граничных условий для указанных сооружений, которая рекомендуется для прогнозирования температурного режима грунтов и для разработки новых конструктивно-технологических решений.

3. На основании анализа особенностей теплообмена в каждой зоне определены численные значения расчетных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарений и численные значения расчетных коэффициентов теплопередачи на поверхности. Это позволило обеспечить необходимые исходные данные для проведения математического моделирования процессов теплообмена и прогнозирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований сооружений.

4. Исследование природных условий Якутии с учетом возможного глобального потепления позволило выявить основные пути регулирования температурного режима грунтов оснований.

Показано, что под оголенной от снега поверхностью формируется устойчивая мерзлота, несмотря на потепление. Применение элементов таких поверхностей частично в пределах общей поверхности теплового влияния может существенно улучшить температурный режим грунтов оснований.

Натурными обследованиями выявлены зоны поверхности в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, где в условиях Центральной Якутии естественным путем обеспечивается оголенная от снега поверхность или поверхность с уменьшенным снежным покровом. Такими зонами являются: проезжая часть дороги, подмостовое пространство, полость водопропускных труб, вертикальная поверхность или поверхность с крутым уклоном.

Разработаны принципиальные схемы технических решений, обеспечивающих искусственно создаваемые оголенные поверхности: навесы различных схем и ступенчатые поверхности откосов с вертикальными или крутыми поверхностями. Исследованы эти принципиальные схемы и выявлены закономерности, определяющие области применимости и правила применения этих решений.

По выявленным принципиальным схемам технических решений разработан комплекс конкретных конструкций навесов и откосов насыпей и выемок с элементами вертикальных и крутых откосов. Осуществлено опытное внедрение разработанных конструкций.

5. В постановочном плане выявлена необходимость разработки также и других путей регулирования температурного режима грунтов оснований:

- разработка систем водоотвода и водопропускных сооружений для насыпей малой высоты (до 1 м). Введение нового элемента классификации искусственных сооружений - водопропускные микросооружения;

- разработка конструкций и технологий возведения и сохранения автозимников и ледовых переправ;

- разработка конструкций пешеходных подземных переходов для городских дорог;

- разработка методов глубинного охлаждения с использованием термоопор ЦНИИС.

По этим направлениям предложен ряд принципиальных схем.

6. Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям. Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект) для проектировщиков.

Во-вторых, разработанные технические решения, использованы в проекте железной дороги Якутск - Томмот.

В-третьих, установленные закономерности формирования температурного режима широко использованы при сооружении земляного полотна и труб-мостов из гофрированных стальных элементов, в том числе мост ч. р. Тырын, ч. р. Татта, ч. р. Нимидэ и др.

7. Технические решения с применением оголенных от снега поверхностей позволяют получить экономический эффект 700 - 900 тыс. руб. на 1 км за счет повышения длительности межремонтных сроков. Применение водопропускных микросооружений дает возможность снизить стоимость строительства 1 км дороги на 10 - 12 млн. руб.

1. Автомобильные дороги Севера, под ред. И.А. Золотаря, Транспорт, 1981,247 с.

2. Ароманович И.Г., Левин В.И. Уравнения математической физики. -М.3 Наука, 1964, 288 с.

3. Ашпиз Е.С. Мониторинг эксплуатируемого земляного полотна. Теоретические основы и практические решения. Автореферат диссертации на соискание уч. степени докт. техн. наук. М., МИИТ, 2002.

4. А.с. СССР № 1358502 на изобретение «Водопропускное сооружение под насыпью», Оршанский Е.В., Клейнер Р.С., Романов А.П., Потапов А.С., Нарусов Ю.В., Пассек В.В., Седлецкий Л.Б.

5. Балобаев В.Т., Павлов В.А. Динамика криолитозоны в связи с изменениями климата и антропогенным воздействием (в Западной Сибири). В кн.: Проблемы геологии, М., Наука, 1983, с. 184 + 194.

6. Балобаев В.Т. Геотермия мерзлой зоны литосферы севера Азии. Новосибирск, Наука, Сиб. отд., 1991, 194 с.

7. Бирюкбаев Т.У. Развитие транспортной структуры как основа подъема экономики Республики Саха (Якутия). // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). -Якутск, 2003, с. 26 34.

8. Биянов Г.Ф. Плотины на вечной мерзлоте. М., Энергия, 1975.

9. Босиков Н.П. Термокарст вдоль грунтовых дорог Лено-Амгинского междуречья. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). Якутск, 2003, с. 64 - 68.

10. Быков Н.И., Каптерев П.Н. Вечная мерзлота и строительство на ней. -М., Трансжелдориздат, 1940, 372 с.

11. Временные технические условия на проектирование земляного полотна ж.д. линии Улак Эльга с сохранением мерзлого состояния грунтов основания. МПС, М., 2001, с. 51.

12. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. Институт мерзлотоведения Северного отделения АН СССР. Якутск, 1973.

13. Гапеев С.И. Укрепление мерзлых оснований охлаждением. Л., Стройиздат, 1984. - 154 с.

14. Глотов Н.М., Пассек В.В., Дробышевский Б.А. и др. Рекомендации по проектированию и постройке опор автодорожных и железнодорожных мостов на вечномерзлых грунтах. М, ЦЬЖИС, 1988. - 107 с.

15. Давыдов В.А. и др. Проектирование и устройство теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистирола "styrofoam" на автомобильных дорогах России. Стандарт организации. Дау Кемикал Компании. Москва, 2006.

16. Достовалов Б.Н., Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение. Учебное пособие для студентов спец. вузов. М: МГУ, 1967, 403 с.

17. Дубина М.М., Красовицкий Б.А., Лозовский А.С., Попов Ф.С. Тепловые и механические взаимодействия инженерных сооружений с мерзлыми грунтами. -Н: Наука, 1977, 144 с.

18. Дыдышко П.И., Дубнов Ю.Д., Цуканов Н.А. Криогенные деформации земляного полотна и пути их предупреждения. В кн.: Линейные сооружения на вечномерзлых грунтах. - М: Наука, 1990, с. 14-^25.

19. Дыдышко П.И., Амбросимов А.И. Нормы проектирования железных дорог в районах вечной мерзлоты. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). Якутск, 2003, с. 114-123.

20. Евдокимов-Рокотовский М.Н. Постройка и эксплуатация инженерных сооружений на вечной мерзлоте. Томск, 1931, 294 с.

21. Ершов Э.Д. Основы геокриологии, ч. 5. Инженерная геокриология. М., Изд-во МГУ, 1999, 526 с.

22. Жинкин Г.Н., Грачев Н.А. Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот. Учебное пособие. М., УМК МПС России, 2001, 420 с.

23. Земляное полотно автомобильных дорог в северных условиях. Под ред. А.А. Малышева. Изд. «Транспорт», 1974, 288 с.

24. Изаксон В.Ю., Петров Б.Е. Численные методы прогнозирования и регулирования теплового режима горных пород области многолетней мерзлоты. Якутск, ЯФСО АН СССР, 1986, 94 с.

25. Изыскания, проектирование и строительство железных дорог в районах вечной мерзлоты (ВСН 61-89). Минтрансстрой СССР. М., 1990, 207 с.

26. Инженерная геокриология. Справочное пособие. Ершов Э.Д., Хрусталев Л.Н., Дубиков Г.И., Пармузин С.Ю. Под ред. Ершова Э.Д. М., Недра, 1991, 439 с.

27. Инженерное мерзлотоведение. Под ред. Мельникова П.И., Вялова С.С. -М., Наука, 1979, 208 с.

28. Инструкция по содержанию земляного полотна на вечномерзлых грунтах БАМ ж.д., МПС, Тында, 1993, 82 с.

29. Коломыц Э.Г. Снежный покров горно-таежных ландшафтов Севера Забайкалья, изд. «Наука», 1966.

30. Кондратьев В.Г., Лю Цзянкунь. Оценка влияния солнцеосадкозащитного навеса на температурный режим вечномерзлых грунтов основания ж. д. насыпи. Ж. д. транспорт, сер. «Стр-во. Проектирование», ЭИ/ЦНИИТЭИ МПС, 1996, вып. 1.

31. Кондратьев В.Г. Цинхай-Тибетская железная дорога: новый опыт сооружения земляного полотна на вечной мерзлоте. Транспортное строительство, 2005, № 4.

32. Кондратьев В.Г. Научно-технический отчет по теме «Обоснование применения солнцеосадкозащитных навесов для предотвращения деградации сильнольдистых многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна ж. д. линии Томмот Курдем», ТрансИГЭМ, М., 2007.

33. Константинов И.П. Исследование криогенных процессов на трассах газо- и нефтепроводов Якутии и вопросы геоэкологии. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). — Якутск, 2003, с. 212-219.

34. Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С. и др. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. -М.: МГУ, 1974, 430 с.

35. Куницкий В.В. К характеристике мерзлотно-грунтовых условий трассы проектируемой Амуро-Якутской железной дороги. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). — Якутск, 2003, с. 225 237.

36. Лобанов В.И., Гадилев Е.О. Земляное полотно как основа транспортного развития в районах распространения вечной мерзлоты. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). Якутск, 2003, с. 238 - 239.

37. Лукьянов B.C., Головко М.Д. Расчет глубины промерзания грунтов. -М., Государственное транспортное железнодорожное издательство, 1957, 164 с.

38. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М: Гос. изд. техн. теор. лит., 1952,392 с.

39. Мазур В.Н. Взаимозаменяемость ресурсов при формировании транспортных систем Якутии. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). Якутск, 2003, с. 239-252.

40. Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. Н., Наука, 1985, 168.

41. Малышев А.А., Попов Б.И., Давыдов В.А. Проектирование и сооружение земляного полотна автомобильных дорог в южных районах зоны вечной мерзлоты. Тр. Союздорнии, вып. 43, М., 1970.

42. Мандаров А.А., Скрябин П.Н. Теплопроводность грунтов севера Тюменской области и ее сезонная динамика. В сб. «Геотеплофизические исследования в Сибири». Изд. «Наука», Сиб. отд., Новосибирск, 1978, с. 74-82.

43. Мандаров А.А. и др. Теплопроводность некоторых типов мерзлотных почв Центральной Якутии. В сб. «Термика почв и горных пород в холодных регионах». Якутск, 1982, с. 69 - 80.

44. Меренков Н.Д. О глубине протаивания вечномерзлых грунтов в основании насыпей. Транспортное строительство, 1981, № 11, с. 9, 10.

45. Меренков Н.Д., Перетрухин Н.А., Цвелодуб Б.И., Гулецкий В.В., Минайлов Г.П., Соколов B.C., Пассек В.В. Рекомендации по совершенствованию и уточнению проектных решений и методики расчета и учета осадки насыпей на марях. М., ЦНИИС, 1978, 107 с.

46. Мерзлотные исследования в осваиваемых районах СССР. Сб. статей. Под ред. Павлова А.В., Некрасова И.А. Н., Наука, 1980, 182 с.

47. Мерзлотоведение: Краткий курс. Учебник для вузов. Под ред. Кудрявцева В.А., Полтева Н.Ф., Романовского Н.Н. и др. М., МГУ, 1981, 239 с.

48. Мерзлотоведение и опыт строительства на вечномерзлых грунтах в США и Канаде (По данным Межд. конференции по мерзлотоведению в США). Под ред. Вялова С.С. М., Стройиздат, 1968, 95 с.

49. Мерзлые породы и снежный покров. Сб. статей. М: Наука, 1977,187 с.

50. Методические рекомендации по применению разных способов охлаждения грунтов оснований опор мостов, возводимых на вечномерзлых грунтах. М., ЦНИИС Минтрансстроя, 1984.

51. Минайлов Г.П. Температурный режим насыпей из крупнообломочного материала на вечномерзлых породах. Транспортное строительство, № 12, 1971, с. 32-33.

52. Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. Укрепление водоотводных канав в вечномерзлых грунтах. «Путь и путевое хозяйство», № 11, 2002.

53. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М., Энергия, 1973, 320 с.

54. Новиков Н.П., Моисеев Б.В. Термоинерционные свойства растительных покровов, типичных для пойм рек севера Западной Сибири. Тр. ПНИИИС, т. XVIII, М., 1972, с. 149 157.

55. Павлов А.В. Теплофизика ландшафтов. Новосибирск, Наука, Сиб. отд., 1979.

56. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. Новосибирск, Наука, 1980, 239 с.

57. Пассек В.В. Расчет на ЭВМ трехмерных температурных полей в транспортных сооружениях. Транспортное строительство, 1978, №10, с. 37+38.

58. Пассек В.В., Пассек Вяч.В. Совершенствование алгоритма расчета на ЭВМ температурного режима вечномерзлых грунтов оснований транспортных сооружений. В кн.: Сборник научных трудов ЦНИИСА. М., 1996, с. 91-97.

59. Пассек В.В. Научные основы эффективного учета и использования тепловых процессов при строительстве мостов и железных дорог. Дисс. на соискание уч. степени доктора техн. наук. М., 1998.

60. Пассек В.В., Цуканов Н.А., Цернант А.А. Научно технический отчет ЦНИИСа по теме «Исследование конструкций тоннельного типа дляпересечения выемок железной дороги в условиях полуострова Ямал». ЦНИИС, М., 2005.

61. Патент РФ № 1740555 на изобретение «Железнодорожный путь на сильнольдистых вечномерзлых грунтах». Кондратьев В.Г., Королев А.А., Карлинский М.И., Позин В.А., Розанов А.С., опубл. в бюл. № 22, 1992.

62. Патент РФ № 2275472 на изобретение «Тоннель мелкого заложения на вечной мерзлоте». Цернант А.А., Пассек В.В., Дацковский А.Х., Линник В,А., опубл. в бюл. № 12, 2006.

63. Патент РФ № 60546 на полезную модель «Насыпь дороги на вечномерзлых грунтах». Пассек В.В., Цуканов Н.А., Цернант А.А., Переселенков Г.С., Позин В.А., Орлов Г.Г„ Вербух Н.Ф., Володин В.В., Шолин В.В., Дедова Н.П., опубл. в бюл. № 3, 2007.

64. Патент РФ № 68534 на полезную модель «Покрытие откоса земляного сооружения на вечномерзлых основаниях». Вербух Н.Ф., опубл. в бюл. № 33, 2007.

65. Патент РФ № 51044 на полезную модель «Подземный пешеходный переход под дорогой на вечной мерзлоте». Пассек В.В., Вербух Н.Ф., опубл. в бюл. № 3, 2006.

66. Патент РФ № 50230 на полезную модель «Переход дороги через микроводоток». Пассек В.В., Вербух Н.Ф., Дробышевский Б.А., Лазарев С.В., опубл. в бюл. № 36, 2005.

67. Патент РФ № 72491 на полезную модель «Водопропускное сооружение в дорожной насыпи на вечной мерзлоте». Пассек В.В., Цернант А.А., Позин В.А., Вербух Н.Ф., Шолин В.В., Цуканов Н.А., Филяева Л.И., Орлов Г.Г., Володин В.В., опубл. в бюл. № 11, 2008.

68. Порхаев Г.В. Щелоков В.К. Влияние застройки на термовлажностный режим многолетнемерзлых грунтов. В сб. «Материалы косновам учения о мерзлых зонах земной коры». Вып. VII. Теоретические вопросы геокриологии. Изд. АН СССР, М., 1961.

69. Потапов А.С. и др. Научно-технический отчет ЗАО «СибЦНИИТС» по теме «Обследования малых искусственных сооружений (труб) на ж. д. линии Обская — Бованенково», Новосибирск, 2003.

70. Потапов А.С., Казначеева Е.Ф., Палькина З.М., Гадилев Е.О. Водопропускные трубы в районах с суровым климатом. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). -Якутск, 2003, с. 297 298.

71. Потатуева Т.В. О влиянии дорожного строительства на температурный режим вечномерзлых грунтов. В сб. № 14. Строительство в районах Восточной Сибири и Крайнего Севера. Красноярск, 1970, с. 164-170.

72. Проблемы геокриологии. Сб. статей к 4 Международной конф. по мерзлотоведению, Фербенкс, Аляска, июль 1983. Под ред. Мельникова П.И. -М: Наука, 1983. 280 с.

73. Рекомендации по методике прогноза изменений мерзлотно-грунтовых условий при строительстве и эксплуатации сооружений на трассе БАМ. Проект, ЦНИИС, М., 1976.

74. Рекомендации по проектированию и постройке железнодорожных и автодорожных мостов на вечномерзлых грунтах. М., ЦНИИС, 1986, 91 с.

75. Рекомендации по рациональным конструкциям земляного полотна, водоотводных устройств и малых искусственных сооружений железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск. ЦНИИС Минтрансстроя. М., Транспорт, 1985.

76. Романовский Н.Н. О новом методе создания мерзлотных поясов для борьбы с наледями при помощи навесов. В сб. «Мерзлотные исследования», вып. III. Изд-во МГУ, 1963.

77. Савко Н.Ф. Особенности прогноза изменений мерзлотно-инженерно-геологических условий при строительстве автомобильных дорог. В кн.: Методика инженерно-геологических исследований в области вечной мерзлоты. Якутск, 1978, с. 123-132.

78. Скрябин П.Н., Сергеев В.П. Тепловой режим грунтов Енисейского Севера. Якутск, 1989, 176 с.

79. СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М., ЦИТП Госстроя СССР, 1990, 52 с.

80. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. М., Стройиздат, 1983, 136 с.

81. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология и геофизика. Госстрой РФ. М., 2006.

82. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах. Под ред. Ю.Я. Велли, В.И. Докучаева, Н.Ф. Федорова. Л., Стройиздат, 1977, 552 с.

83. Стаценко В.П. Части зданий. Спб, 1912.

84. Технические указания по стабилизации деформирующихся насыпей железных дорог, расположенных на протаивающих основаниях из вечномерзлых грунтов. Главное управление пути МПС. М., 1993, 97 с.

85. Титов В.П., Дыдышко П.И., Цуканов Н.А., Аверочкина М.В. Об исследованиях различных проявлений мерзлотных процессов на транспорте. -В кн.: II Международная конф. по мерзлотоведению, вып. 8, Якутск, 1975, с. 264ч-267.

86. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. -М., Наука, 1977, 735 с.

87. Фельдман Г.М. Прогноз температурного режима грунтов и развития криогенных процессов. -Н., Наука, 1977, 191 с.

88. Хрусталев JI.H. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М., Наука, 1971, 167 с.

89. Цернант А.А. Управление тепловым режимом и напряженно-деформированным состоянием земляного полотна в криолитозоне. В кн.: Материалы 1 научно-практ. Конференции AT РФ "Транспорт России. Проблемы и пути решения", Суздаль, 1992, с. 39*42.

90. Цернант А.А. Сооружение земляного полотна в криолитозоне. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. М., 1998.

91. Цернант А.А., Лобанов В.И., Большакова Н.И. Геокриологический прогноз при сооружении земляного полотна. Транспортное строительство, 1990, №9, с. 7*9.

92. Цуканов Н.А. Расчет температурного режима железнодорожных насыпей и их оснований в условиях залегания многолетнемерзлых грунтов. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., ЦНИИС, 1966, с. 233.

93. Цуканов Н.А. Регулирование глубины оттаивания грунтов земляного полотна с помощью пенопластовой теплоизоляции. Транспортное строительство, 1981, № 6, с. 4*6.

94. Цуканов Н.А., Паталеев В.А. К исследованию некоторых инженерных методов воздействия на температурный режим многолетнемерзлых грунтов в основании насыпей. Сб. трудов ХабИИЖТа, вып. 41. Хабаровск, 1970.

95. Цуканов Н.А., Пассек В.В., Герасимова Е.И. Методические рекомендации по проектированию теплоизолирующих слоев в железнодорожных выемках, пересекающие льдонасыщенные вечномерзлые грунты, неустойчивые при остывании. М., ЦНИИС, 1978, 31 с.

96. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. — М., Высшая школа, 1973.-448 с.

97. Чернядьев В.П., Чеховский A.JL, Стремяков А.Я., Пакулин В.А. Прогноз теплового состояния грунтов при освоении северных районов. — М., Наука, 1984. 137 с.

98. Чернядьев В.П., Абрамов Б.А. Термический режим грунтов на экспериментальных площадках. В сб. «Геокриологический прогноз и совершенствование инженерных изысканий». Сб. науч. тр. ПНИИИС, М., Стройиздат, 1980, с. 5 31.

99. Чернядьев В.П. Прогноз геокриологической обстановки в связи с нарушением природных условий. В сб. «Геокриологический прогноз и совершенствование инженерных изысканий». Сб. науч. тр. ПНИИИС, М., Стройиздат, 1980, с. 38 54.

100. Шахунянц Г.М. О некоторых особенностях земляного полотна Байкало-Амурской магистрали. Тр. МИИТ, 1977, вып. 581, с. 50 58.

101. Юсупов С.Н. Проектирование и строительство железных дорог с использованием льдистых вечномерзлых грунтов оснований по принципу I. // Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия). Якутск, 2003, с. 335 - 343.

102. Юсупов С.Н. Обеспечение устойчивости водоотводных канав в вечномерзлых, льдонасыщенных грунтах.- В сб.: «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта в новых условиях развития дальневосточного региона». ХабИИЖТ, 1995 г.

103. Barrg R.G. Snow cover, sea ice and permafrost. Glaciers, ice sheets and sea leval: Eff. CO indue. Clim. Change. Report Workshop, Seattle, Wash., Sept. 1315, 1984. Washington, D.C., 1985, 241+247.

104. Bliss L.C. Vegetation and revegetation within permafrost terrain. Proc. 3rd Int. Conf. Permafrost, Edvonton, 1978, vol. 2 Ottava, 1979.

105. Bliss L.C., Wein R.W. Changes to the active layer caused by surface disturbance. "Tehn. Memorandum. Nat. Res. Counc. Canada". 1971, N 103, 37-47.

106. Brown R.J.E., Johnston G.H. Permafrost and Related Engineering Problems. V. 23, N 89, May, 1964. Ottawa.

107. Brown R.J.E. Permafrost Investigation in Saskatchewan and Manitoba, Ottawa, 1965. p. 74.

108. Esch D.C. Control of Permafrost degradation beneath a roadway by subgrade insulation. "Permafrost 2nd Int. Conf. Jakutsk, 1973. Washington, D. C., 1973,608-622 pp.

109. Jusheng Li, Zhugui Wang, e. a. Permafrost study and railroad constraction in permafrost areas of China. "Permafros: 4th Int. Conf. Pros., july 17 22, 1983: Washington, D. C., 1983, 707 - 714 p.

110. List of Publications on Permafrost and Building in the North. Ottawa, 1967, p. 33.

111. Mayer H. The vertical distribution of the net radiation budget within a spruce forest in summer. "Archiv Meteorol., Geophys. And Bioclimatol.", 1981, B29, N4,381 -392.

112. Nicholson F.H. Permafrost modification by changing the natural energy budget. "Proc. 3rd Int. Conf. Permafrost, Edmonton, 1978. vol. 1" Ottawa, 1978, 61 -67.

113. Osterkamp Т.Е. Freezing and thawing of soils and permafrost containing unfrozen water or brine. Water Resources Research, 1987, v. 23, №12. pp. 2279+2285.

114. Permafrost: Second Inter. Conf., July 13-28. 1973. Jakutsk, USSR. -Washington, National Acad, of sciences. 783 p.

115. Permofrost: 4th Inter. Conf., July 17-22. 1983. Proceedings. Organized by Univ. of Alaska and Nat. Acad, of Science. Washington, D.C. Nat. Acad. Press, 1983.-1524 pp.

116. Pissart A. Colloque International de Gemerphelegie Liego-Caen, 1971, p. 21.

117. Proceedings of the Third International Conference on Permafrost, Edmonton, July 10-13, 1978. v. 1, Ottawa, Nat. Res. Counc. Can., 1978. 974 pp.

118. Proceedings of the Third International Conference on Permafrost, Edmonton, July 10-13, 1978. v. 1, Ottawa, Nat. Res. Counc. Can., 1978. 255 pp.

119. Reil R.L., Evans A.L. Heat transfer in an air thermosyphon permafrost protection device. "Trans. ASME. j. Energy Resour. Technol.", 1982, v. 104.

120. Sieber O. A preview of the North Slope Acaess-Road. "Alaska Constr. and Oil Report", 1971, v. 12, №3, pp. 38, 40, 42, 44.

121. Smith M.W., Riseborough D.W. Permafrost sensitivity to climatic change. Permofrost: 4th Int. Conf. Proc., July 17-22, 1983. Washington, D.C., 1983, 1178-5-1183.

122. Wallace A.J., Williams P.J. Problems of building roads in the north. Canadien Geogr. J., 1974, v. 89, №1-2, p. 40+47.

123. Zarling J.P. and Breley A.W. Thaw stabilization of roadway embankments constructed over permafrost. Report NO FHWA-AK-RD-81-20, 1986.

124. Zarling John P., Connor Billy, Goering Douglas J. Air dust systems for roadway stabilization over permafrost areas. "Permafrost: 4th Int. Conf. Pros., july 17 -22, 1983". Washington, D. C., 1983, 1463 1468.