автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Прогноз и учет температурного режима земляного полотна автомобильных дорог, построенного с использованием мезлых грунтов в условиях Западной Сибири

На правахфукописи

РГБ ОД

Панова Марина Владимировна

ПРОГНОЗ И УЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ПОСТРОЕННОГО С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ В УСЛОВИЯХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

05.23.11 - Строительство автомобильных дорог и аэродромов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень 2000 г.

Работа выполнена в Тюменской государственной архитектурно-строительной академии

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор Шуваев А.Н. Научный консультант - доктор физико-математических наук,

профессор Аксенов Б.Г. Официальные оппоненты: доктор технических наук

Кретов В.А. кандидат технических наук Пшеничникова Е.С.

Ведущая организация - ГУЛ ПИИ Тюменьдорпроект

Защита состоится «28» июня 2000 г. в 14— ч на заседании диссертационного совета при Государственном дорожном научно-исследовательском институте (Союздорнии) по адресу: Московская область, Балашиха-6, Союздорнии.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке

Союздорнии.

Просим принять участие в работе совета или направить отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью, по адресу: 143900, Московская область, Балашиха-6, шоссе Энтузиастов, 79, Союздорнии.

Диссертационный совет 133.02.01 при ВАК Российской Федерации.

Справки по телефону: (095) 524-03-65 Факс: (095) 521-18-92.

Автореферат разослан « ¿4» 2000 г.

Б.С.Марышев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Главной энергетической базой России была и остается Западная Сибирь, которая является основным районом страны по добыче нефти и газа. Разведка новых и обустройство разведанных месторождений в этом районе - задача всероссийского масштаба.

Между тем, уровень развития сети дорог здесь крайне низок. Одна из основных проблем - низкие темпы строительства промысловых/ автомобильных дорог - задерживает на несколько лет добычу полезных ископаемых. Основной причиной такого отставания являются суровые климатические и сложные грунтово-геологические условия (очень короткий теплый период года, когда можно вести большинство строительных работ в более или менее нормальных условиях; суровые длинные зимы (до 7-9 мес.) с очень низкими отрицательными температурами воздуха (до -60°С); наличие огромных территорий, занятых многолетнемерзлыми фунтами; практически повсеместное отсутствие каменных материалов и распространение пылеватых, тонкодисперсных глинистых переувлажненных грунтов), значительная удаленность от экономически развитых районов страны и слабое развитие транспортной сети (менее 0,2 км на 100 км2 территории). Наибольшие сложности возникают из-за крайнего дефицита талых и дренирующих грунтов, пригодных для использования в насыпи земляного полотна автомобильных дорог по традиционным технологиям, на которые ориентированы нормативные документы.

Один из основных путей решения указанной проблемы - переход к нетрадиционным способам возведения насыпи, где в качестве исходного материала применяются местные мерзлые переувлажненные грунты.

В случае использования мерзлых грунтов для возведения земляного полотна основной проблемой является прогнозирование времени стабилизации деформаций фунтов с целью заблаговременного принятия мер для обеспечения устойчивости и долговечности земляного полотна на основе конструктивно - технологических и организационных решений, которые позволили бы управлять режимом деформации во времени всей дорожной конструкции в целом.

Эта проблема - наиболее сложная и пока еще недостаточно изучена. Последнее обусловлено, с одной стороны, необходимостью соответствующего учета температурного фактора при разработке конструкций насыпей в сложных мерзлотно-фунтовых условиях, так как устойчивость указанных линейных сооружений всецело зависит от водно-теплового режима насыпи. С другой стороны - крайней недостаточностью, противоречивостью, а часто и малой достоверностью опубликованных в

специальной технической литературе фактических данных, освещающих закономерности теплового взаимодействия различных конструкций земляного полотна как с атмосферой, так и с толщей вечномерзлых пород.

Исследования проводились в рамках научных тематических планов МВО РФ - программа «Строительство» и Министерства топливной промышленности РФ - программа «Нефть и газ Западной Сибири».

Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка аппарата по прогнозированию теплового режима земляного полотна, отсыпанного из мерзлых переувлажненных грунтов.

Задачи исследования:

1. Разработать математическую модель, алгоритм и компьютерную программу для реализации расчета теплового режима при формировании насыпи, возведенной из мерзлых переувлажненных грунтов.

2. Установить основные закономерности температурных процессов во времени и в пространстве, определяющих характер и величину изменений температуры грунта в насыпи и в основании.

3. Установить факторы, влияющие на формирование температурного поля насыпи и его основания.

4. Разработать способы управления тепловым режимом насыпи, возведенной из мерзлых грунтов.

5. Апробировать результаты научных исследований путем строительства опытных участков и обследования ранее построенных.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) установлено, что тепловой режим грунтов насыпи нестационарный, резко изменяющийся в первые годы после возведения земляного полотна; стабилизация температурного режима насыпи является окончанием формирования земляного полотна;

2) развиты теоретические положения в области температурного режима земляного полотна с использованием мерзлых грунтов;

3) выявлены факторы, влияющие на стабилизацию положения границы мерзлоты по окончании оттаивания, основными из которых являются: изменение теплофизических свойств грунтов от его состояния (агрегатного или дисперсного), изменение влажности грунтов во времени и в разных точках насыпи, геометрические параметры насыпи земляного полотна; предложены способы управления и регулирования температур-

ным режимом грунтов насыпи организационно-технологическими и конструкционными приемами.

Практическая ценность работы. Предлагаемый метод прогноза основных закономерностей температурных процессов во времени и в пространстве позволяет обосновать возможности и условия использования переувлажненных мерзлых грунтов нарушенной структуры для возведения насыпей в районах распространения вечной мерзлоты. Разработанные способы управления по формированию земляного полотна сокращают сроки строительства.

Реализация результатов. Результаты исследований включены в разрабатываемые в настоящее время нормы по проектированию, строительству и эксплуатации автомобильных дорог в Ямало-Ненецком национальном округе, а также внедрены на объектах ОАО «Уренгойдорстрой» и ОАО «Надымдорстрой».

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на научно-методичесХих конференциях и совещаниях в Росдорнии, Суздале, ТюмГАСА, ОАО «Уренгойдорстрой», ПИО «Тюменьдорпроект», АО «Гипротюменьнефтегаз» ОАО «Надымдорстрой".

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из

введения, четырех глав; содержит_страниц машинописного текста, в том

числе_ рисунков и_ таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности выполненной работы, ее важности для решения одной из проблем народного хозяйства страны.

В первой главе представлено состояние вопроса, приведен обзор научных исследований в области проектирования и строительства земляного полотна в районах распространения мерзлых фунтов, цели и задачи исследования.

Более 11 млн.км2 или почти 61% территории России' занято многолетнемерзлыми породами. Эти районы отличаются уникальными по сложности и разнообразию условиями, создающими значительные трудности в строительстве. К строительству в районах вечной мерзлоты предъявляются исключительно жесткие требования, наиболее сложной проблемой является обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна.

Исследования в области проектирования и строительства земляного полотна в условиях вечной мерзлоты проводились с первых лет транспорт-

но го освоения Сибири. Фундаментальной базой многих научных направлений послужили работы Н.А.Цытовича, М.Н.Гольдпггейна, М.И.Сумгина, И.А.Золотаря, В.А.Кудрявцева, П.И.Мельникова.

Строительство БАМа и создание транспортной сети в Восточной Сибири позволило накопить как положительный, так и отрицательный опыт. К этому времени относятся крупные работы в железнодорожном строительстве (Г.С.Переселенков, Н.А.Перетрухин, В.П.Титов, А.А.Цернант и др.).

В автодорожной строительстве наиболее крупные исследования, послужившие основой для нормативных документов, выполнялись в СоюзДорНИИ и его Омском филиале (В.Д.Казарновский, И.Е.Евгеньев, В.И.Рувинский, кЗ.МЛьвович, Э.К.Кузахметова, Е.С.Пшеничникова, В.А.Давыдов, Н.И.Тупицин, Н.Ф.Савко и др.), а также в СибАДИ (А.В.Смирнов, В.Н.Шестаков) и ТюмИСИ (А.Н.Шуваев, В.А.Кретов).

Действующие нормы по проектированию и строительству а/д в условиях вечной, мерзлоты предусматривают, в основном, использование фунтов только в талом виде при традиционных методах и способах отсыпки. Однако для рассматриваемого района это почти невозможно ввиду наличия сухо- и сыпучемерзлых грунтов в районах строительства не более 15% от требуемых объемов. Реально при строительстве дорог в этих условиях практикуют использование мерзлых связных грунтов в теле насыпи, но ни в одном из существующих нормативных документов, как общероссийского, так и ведомственного значения, регламентирующих принципы проектирования конструкций, технологию и организацию строительства автомобильных дорог в зоне вечной мерзлоты, не доведены до проектного уровня требования к твердомерзлым грунтам, как к материалу д ля возведения земляного полотна.

Наиболее полный из разработанных документов - ВСН 84-89 "Изыскания, проектирование и строительство автомобильных;' дорог в условиях вечной мерзлоты", однако некоторые научные исследования, представленные в них, требуют дальнейшего продолжения. Использование твердомерзлых грунтов для отсыпки насыпи - важная область исследования, а наиболее острая проблема, возникающая при этом - прогнозирование времени и величины осадки грунта для обеспечения устойчивости, которая в свою очередь, зависит от температурного режима. Поэтому одной из важных областей исследования является продолжение работ по тепловому режиму конструкций в этих условиях.

В предложенной методике прогнозирования глубины оттаивания грунта в насыпи на основе теплофизического расчета по-"ВСН 84-89 не учитываются закономерности изменения теплофизических и деформационных характеристик грунта насыпи (дисперсность, температура,

влажность, геометрические параметры насыпи и т.д.) в процессе оттаивания.

Теплотехнический расчет заключается в определении глубины и времени оттаивания грунтов земляного полотна. Это, в свою очередь, требует решения ряда задач, каждая из которых достаточно сложная.

К настоящему времени известно около 70 методик теплотехнических расчетов грунтового массива. Существенный вклад в разработку теории теплопередачи внесли ученые В.С.Лукьянов, В.Г.Меламед, Р.М.Фельдман, С.Д.Ершов, В.А.Кудрявцев, В.В.Пассек, А.М.Бродский и др. Применение ЭВМ позволило получить более точные решения на основе методов численного анализа.

Но существующие методики прогнозирования температурного поля имеют следующие недостатки:

1. Применимы в основном для оснований инженерных сооружений, т.е. рассматриваются грунты ненарушенной структуры.

2. Решаются одномерные задачи.

3. Не учитываются факторы, влияющие на процесс теплопередачи в грунтовом массиве, что, в свою очередь, не может дать прогноза оттаивания грунтов во времени.

4. Отсутствие информации о факторах, влияющих на температурное поле, не позволяет достаточно полно проводить работы по управлению тепловым режимом.

В связи с этим весьма актуальной стала задача - исследовать особенности теплового режима земляного полотна, отсыпанного из мерзлого грунта и разработать аппарат по его прогнозированию. Решение этой задачи неразрывно связано с изучением изменения температурного поля во времени, выявлением основных закономерностей теплового режима, прогнозирование расчетных параметров с учетом региональных особенностей. Анализ состояния вопроса позволил сформулировать задачи диссертационного исследования.

Во второй главе в результате теоретических исследований разработана математическая модель, которая позволяет рассчитывать изменение во времени и в пространстве температуры Т(х, у, мерзлых и оттаявших грунтов в плоской постановке решения задачи.

Принципиальным моментом, отличающим, предлагаемую модель от известных, является достаточно подробный учет взаимного влияния на температурное поле изменения теплофизических характеристик, влажности, параметров насыпи, состояния грунта. Такое влияние является существенным в целом ряде случаев, имеющих важное значение на практике.

Земляное полотно с действующими на него внешними силами рассматривается как термодинамическая система, параметры которой связаны между собой определенными соотношениями.

Насыпь, отсыпанная из мерзлых грунтов в условиях, когда температура грунта меняется, будет давать те или иные деформации, т.е. оказывается нестабильной. С точки зрения практической задачи создания насыпи степень нестабильности будет, в конечном итоге, определяться величиной возникающих деформаций. Однако, применительно к условиям сравнительно невысоких насыпей (высотой 1,5-3 м) наиболее широко применяемым за окончание нестабильного периода в первом приближении может быть принят момент условий стабилизации температурного режима насыпи с учетом влияния фаз грунта на этот режим. Отсюда прогноз стабилизации земляного полотна может быть сведен к решению соответствующей теплофизической задачи. В работе рассматривается задача о теплофизической стабилизации насыпи, отсыпаемой из мерзлого грунта на мерзлое основание. На рисунке 1 представлена конструкция насыпи.

ВГМ в

расчетный период

Внешние факторы - температура и влажность - задаются функцией по времени, а теплофизические характеристики грунта - функцией от влажности и состояния грунтовой массы. Определяется: время и местоположение формирования нового горизонта вечной мерзлоты. Поскольку горизонт будет колебаться, то устанавливается изменение его положения за заданный период времени и время сохранения на каждом горизонте с заданной вероятностью.

Для расчета температурного поля в плоской области Р (0 (рис.2) поперечного сечения земляного полотна используется задача нестационарной теплопроводности в постановке Стефана для области с меняющейся конфигурацией.

Рис.2. Расчетная схема по расчету температурного поля

Уравнение, описывающее данный процесс, имеет вид (1):

[с+х§ (I -Г*)] — = сИу( X ета|ВД)+ со, <в>0, (х,у) еИ, (1)

дт

где 1(х, у, т) - искомое поле температур,

1* - температура фазового перехода воды, \

с=с(х, у, 1) - теплоемкость,

X = Х(к, у ,1) - коэффициент теплопроводности,

X = Х(х> У) " теплота фазового перехода, со=А[х, у, т) - плотность тепловых источников, 5 - дельта-функция Дирака.

Уравнение (1) необходимо дополнить начальными t(x, у, 0)=to (х, у) и граничными условиями

St

-Л(х,у,т)—=h(x,y,T)t - Т(т) (2)

дп

(Х,у)е Г(х),

где Г (т), - подвижная граница расчетной области F (т), п - внешняя нормаль к Г, h - коэффициент теплоотдачи, Т(т) - поле температур.

Учет фазовых переходов влаги преодолевается тем, что 5-функция аппроксимируется 6-образной функцией 5 (t) . Это не только упрощает задачу, но и соответствует физической природе фазовых переходов влаги в дисперсных материалах.

Расчет осуществляется по численной схеме чередующихся направлений. На каждом временном шаге производится корректировка вычисленных значений температуры с учетом теплоты фазовых превращений. Эта коррекция позволяет избежать численной неустойчивости, которая неизбежно возникает в таких задачах при малых величинах интервала фазовых переходов. Точность получаемого решения по формуле (3) контролируется уравнением баланса тепла на каждом временном слое х = х*.

Я (С(х, у, t)+ Х° (t)) t(x, у, т) dxdy + D

т дп (3)

+/(\ - X (х, у, £) — d £)ds = const, r 0 5T

t

где a (t) = 15*( ^ )dE,

Наиболее экономичным способом решения (1)-(3) является метод сеток, в котором производные заменяются их конечно-разностными аналогами.

При реализации решения на ЭВМ схема записывается в развернутом виде следующим образом:

х _ _ т

-[ 4Х (tL;j - X (tLi+1,j) ] ti;.,,j - 2-MtLu )+ •

4h2xj h2xj

--+ = - ; (4)

4Ь2хи .

Ьх21

т _ _ т _

-[2-X + С(11У +-[АХ (1,а) +

Ь2х21 4Ь2Х21

+ X - X (1,ь}+.)] = [С(Ц ) + ^ )]1ь+1ио+1 (5)

Эта разностная задача сводится к решению системы с трехдиагональной матрицей и решается методом прогонки последовательно вдоль строк и столбцов.

Таким образом, используя вышеописанный метод и задавая необходимые характеристики материала, а также начальное поле температур, в произвольный момент времени можно получить распределение температуры в рассматриваемой области.

При вводе и выводе данных широко используются возможности видеомонитора, в частности, все оттенки цветов. На экране линии уровня поля температур получаются как пересечения областей разного цвета. Расчет процесса длительностью 10 лет требует 8-10 минут машинного времени. Программа построена с использованием современных принципов создания программных средств и может быть рекомендована всем, кто заинтересован в решении подобных задач. »

Третья глава диссертации посвящена результатам теоретических и экспериментальных исследований.

Общая методика исследований состояла из проведения теоретических исследований, лабораторных исследований - на моделях в специальной установке и полевых обследований существующих проектных и экспериментальных участков автомобильных дорог.

Результаты теоретических исследований реализованы в виде программного продукта. Весь процесс расчета от ввода данных до выдачи результатов протекает с использованием графического режима, что позволяет визуально наблюдать формирование температурного поля на поперечном профиле земляного полотна.

На рис. 3 представлен пример расчета температурного поля по разработанной методике.

Как видно из рисунка 3 образование мерзлотного ядра и неравномерное оттаивание фунта существенно влияет на фильтрацию влаги. Вышеуказанные явления способствуют переувлажнению нижней части насыпи, которая практически не имеет несущей способности и является основной причиной образования недопустимых деформаций всего земляного полотна.

Анализируя процессы замораживания-оттаивания во времени, можно констатировать, что первый летний период, в течение которого происходит переход мерзлого комковатого фунта в сплошное состояние, наиболее ответственный с точки зрения ускорения формирования насыпи.

Month - август

________________ ___________ 8Е1

ПВЖЗ ЕВ353 ^SBS ЕЯ^ШЕ В i пягашчваш^шдаа^Е^ЯШЙк ES3SS) ЕЕШа ЕШЗЗ foa^S 8IВ v ВВШЗВШ^!^ ВИВ».

ияваиЕавзвшвшЕивваввривиь

ВУГгЯВТЯ tfdirWI ИУЯЯ ВИПУЙЯРу

шюзтевзвшшинщявввеааш

^аиившавщаав5вд8вввв1чзвииЕ______________ .. _„.__,,_._,

еятяя ИИДИИВЯ111 i IBB ВВВШЕЗЕЗ Ш Ш Ш Ш ШШШ

ишиюивмяшшшвввввввюашшшюшшЕаваш

¡вшашта№тм8ваав№втв8а1шшлш^штшЕатзшт

— 1швдтввввввгш^1шпшшвшшзшш

гшшштшттпшштттшшжжжшйшшш

1ваш!1В1ВВВВВЕВ1Е31заишетЕЗШ12аЕашз

Ж) г I СИ] llIj LiJO COL

Рис.3. Пример расчета температурного поля

Это указывает на недопущение оттаивания не только фунтов основания, но и нижних слоев земляного полотна.

Одним из основных факторов, влияющих на теплофизические процессы, являются геометрические параметры насыпи. Результаты расчетов по определении) глубины и времени оттаивания суглинистых грунтов для насыпей высотой 1, 2 и 3 м (рис. 4) показывают, что процесс оттаивания продолжается и при отрицательной температуре воздуха и происходит за счет аккумуляции тепла слоем грунта, оттаявшего в летний период. Таким образом, при наступлении морозного периода, одновременно с замораживанием верхних слоев насыпи происходит оттаивание по глубине до момента времени I ^ < ^^ I < ^

где I отт - средняя температура грунта оттаявшего слоя в летний

период;

*пром - средняя температура грунта верхнего промораживаемого слоя;

- средняя температура слоя грунта основания. Для представленного конкретного примера оттаивание насыпи высотой 1 м заканчивается 05.11; высотой2 м -04,12; высотой 3 м-08.01.

Имеющиеся в настоящий период справочные данные по теплофизическим характеристикам представлены в основном мерзлыми и талыми грунтами ненарушенной структуры. Необходимо было уточнение этих параметров для грунтов нарушенной структуры. Кроме того, в процессе формирования насыпи исходный мерзлый комковатый грунт в первый летний период переходит в талое состояние, меняя зернистую среду на сплошную. А это в свою очередь меняет физические свойства фунта: плотность, влажность, пористость и другие параметры, влияющие на теплофизические характеристики.

Для определения теплофизических характеристик мерзлого сплошного и комковатого фунтов нарушенной структуры проведены лабораторные исследования, где использовался метод сравнения.

Коэффициент теплопроводности мерзлого комковатого суглинка в конструкции в 3-4 раза больше коэффициента теплопроводности суглинка сплошного состояния. Это связано с характерной только для комковатого фунта открытой пористой структурой, образующейся в процессе отсыпки фунта в насыпь без уплотнения. В этом случае передача тепла происходит за счет конвекции и теплового излучения. Кроме того, образовавшаяся в процессе оттаивания вода, являясь теплоносителем, беспрепятственно проникает в нижние мерзлые слои, способствуя быстрому оттаиванию фунта.

Среднемесячная температура воздуха

Нн =

1,0м 20.05

Нн = 2,0м 20.05

Нн

: 3,0М 20.05

О = СГ" + О™

^^ОТТ ^ 0ТТ ^ отт

О*" т = К О"" ш , К - коэффициент пропорциональности

20.05

Рис .4. Эпюры оттаивания и замерзания грунтов в насыпи

ч-

находятся в прямопропорциональной зависимости от влажности и плотности грунтов. Характерна незначительная разница до 5% между значениями мерзлого и талого состояния фунтов.

Объемная теплоемкость фунтов и скрытая теплота фазовых превращений зависят от влажности, плотности и, в меньшей мере, от состояния - мерзлое или талое.

Исследования температурного режима земляного полотна на модельных насыпях производились на основе геометрического и механического подобия.

В процессе исследований определялись следующие параметры: суммарная влажность, плотность и температура мерзлого фунта в различных точках модельной насыпи при оттаивании.

Для создания стационарных температурных режимов применялась морозильная камера марки КХН 2-6. Внутренний объем камеры 8 м3, диапазон регулирования температуры от -34 °С до 36° С.

Установка разработана на кафедре "Автомобильные дороги" Тюменской государственной архитектурно-строительной академии.

Для определения температуры в различных точках фунтового массива, а также температуры воздуха использовались: электронный термометр ТЦ-1 и датчики типа ЭЧМ-50.

Подготовленные комья фунта без уплотнения укладывались в модельной насыпи с одновременной закладкой термодатчиков. Исследуемые параметры снимались через каждые четыре часа. По окончании эксперимента отбирались контрольные пробы для определения плотности и влажности оттаявшего фунта.

Для проверки результатов теоретических и лабораторных исследований были проведены натурные полевые эксперименты на объектах ОАО «Уренгойдорстрой». В зимний период 1995-1998 гг. было построено в две стадии 2 опытных участка с использованием твердомерзлых фунтов. На первой стадии возведение земляного полотна производилось из твердомерзлых фунтов без уплотнения. На второй стадии проводилась досыпка насыпи сухомерзлым фунтом до проектных отметок с уплотнением.

Параметры опытных участков были приняты по расчету в соответствии с теоретическими предпосылками, изложенными в главе 2.

Для определения температурного режима фунтов земляного полотна в процессе строительства опытных участков были заложены термометры сопротивления ТСМ, объединенные в горизонтальные и вертикальные косы. Концы выводились на пункт измерения, расположенный за пределами полосы отвода.

16

,Песок

Суглинок

3" 1

с;

.......... к.......>

>

12 3 4

Время, в годах

W - влажность грунта а расчетный период УУ, = 12%; \Л/, = 8%; \Л/,= 5%

......... Нн= 1.0 и

______ Ни = 2,0 и

_ _ Нн = 3,0 И

_____Нотт по стацд. методике

О + X Натурные данные

3" с

-

О ':

-----"Ч ......

3

Время,

4

а годах

\/У - влажность грунта в расчетный период. V/, = 26%; \Л/, = 20%; W,= 15%

Нн = 1.0 и Нн - 2,0 и Нн = 3,0 м

Нотт по станд методиге{Н=2-Зи) Нотт по станд методииеН=1 м)

Примечание: 1-ыйгод • грунт иоыковатый; последующие - грунт сплошной

Рис.5. Изменение толщины оттаивания грунта по времени

Теоретические предпосылки по прогнозированию температурного поля подтверждаются результатами натурных экспериментов. На рис.5 представлена динамика глубины оттаивания суглинка при различной высоте насыпи. В отличие от ВСН 84-89, где глубина оттаивания постоянна, Нол по предлагаемой методике изменяется по годам и зависит от высоты насыпи. Причем стабилизация положения ВГМ для связных грунтов на 3-4 года больше, чем для несвязных.

Для всех видов грунтов значительные изменения происходят в первые 2-3 года. Это объясняется переходом мерзлых грунтов из зернистого состояния в сплошное и изменением влажности в течение этого периода как по высоте, так и по ширине земляного полотна.

Стабилизация температурного режима, т.е. установившаяся в расчетный период глубина оттаивания, аналогична по времени стабилизации основных физико-механических характеристик грунтов насыпи -плотности и влажности.

Оценивая общее состояние грунтов относительно влажности, можно констатировать, что в течение 5 лет эксплуатации автомобильной дороги не достигается стабильная влажность грунтов земляного полотна ввиду наличия зоны грунта с влажностью, превышающей оптимальную в

з

2

1,2-1,5 раза (нижняя часть насыпи под проезжей частью), т.е. процессы консолидации грунта за указанный период не заканчиваются и значительные колебания влажности грунта, приводящие к необратимым деформациям грунта насыпи, не обеспечивают требуемую устойчивость и прочность.

Таким образом, исходя из вышесказанного, можно сделать следующие выводы:

- положение верхней границы мерзлого грунта, являющейся основополагающей при выборе принципа проектирования автомобильной дороги в зоне вечной мерзлоты, зависит от геометрических параметров насыпи и теплофизических характеристик;

- значения теплофизических характеристик грунта изменяются от его состояний - агрегатного или дисперсного, а также от его значений влажности и плотности в построечный и послепостроечный периоды;

- для твердомерзлых песчаных грунтов стабилизация их влажности и плотности достигается в течении 3-х лет, для твердомерзлого суглинка -10 лет и более;

- для ускорения стабилизации необходимо создание условий для полного оттаивания мерзлых комьев грунта и их переход из агрегатного состояния в дисперсное в первый летний период после отсыпки насыпи;

- выявленные факторы позволяют установить закономерности изменения температуры, влажности и плотности грунтов в теле насыпи в зависимости от использования различных видов материалов (грунтов, геотекстиля, пенопласта и др.) и регулировать процесс стабилизации положения границы мерзлого грунта или в насыпи, или в ее основании, а вместе с этим - обеспечение прочности и устойчивости всей дорожной конструкции.

В четвертой главе «Практические рекомендации по регулированию теплового режима» приводятся разработанные на основе теоретических и экспериментальных исследований организационно-технические способы и методы управления тепловым режимом с целью ускорения сроков формирования насыпей из мерзлых грунтов.

По результатам исследований, представленных в 3 разделе, при использовании мерзлых связных грунтов в насыпи применим только первый принцип проектирования. Причем грунты нижней части насыпи должны -находиться в мерзлом состоянии.

Для нас наиболее важным является вопрос ускорения стабилизации положения ВГМ. Занимая свое постоянное положение, она будет способствовать установлению постоянной толщины деятельного слоя грунта в верхней части насыпи.

Существующие способы возведения земляного полотна предусматривают предварительное осушение твердомерзлого грунта в карьере в течение нескольких лет с последующей транспортировкой и укладкой в тело насыпи. Как правило, толщина нижнего слоя насыпи из мерзлого грунта назначается без учета температурного режима грунтов основания. Вследствие этого в зависимости от вида грунта и его влажности нулевая изотерма может находиться в течение нескольких лет как в теле насыпи, так и в основании. В этом случае при отсутствии стабилизированной границы вечной мерзлоты возникают вертикальные необратимые деформации, приводящие к разрушению дорожной одежды.

Как показал анализ существующих методов управления тепловым режимом земляного полотна, наиболее распространенными способами являются устройства для управления теплооборотами в грунтовом массиве. Это - тепловые амортизаторы, диоды и трансформаторы. Использование их не всегда может быть экономически и технически оправдано.

В процессе исследований были разработаны и апробированы организационно-технологические методы, в задачу которых входит ускорение процессов формирования насыпей. Предлагаемый автором один из способов возведения насыпи разработан исходя из следующих условий:

- предварительное осушение грунта производится не в карьере, а в

насыпи;

- при укладке твердомерзлого грунта его толщина соответствует глубине оттаивания в первый летний период;

- нулевая изотерма в первый летний период должна проходить по подошве насыпи.

В процессе производства работ возможны три варианта (Рис.6):

1) Нптм ^ Нотт

2) Нптм < Нотт

3) ^ШМ Ногг

где Н,™ - проектная толщина слоя твердомерзлого грунта; Нотт -расчетная толщина оттаивания твердомерзлого грунта в насыпи в первый летний период.

В первом случае когда Нтап < Ногг мерзлый грунт отсыпается не на проектную высоту, а на расчетную толщину оттаивания. В конце первого летнего периода производится разработка лишнего грунта и его перемещение на новое место устройства нижнего слоя. После этого производится доведение насыпи до проектных отметок из сыпуче- или сухомерзлых грунтов. Во втором случае когда Нтап > Нотг мерзлый грунт укладывается на толщину Нотг. Второй этап соответствует досыпке твердо-

При условии Нптм < Нотт

I ЭТАП Нртм = Нотт

II ЭТАП Перемещаемый грунт

III ЭТАП

I ЭТАП Нртм = Нотт

При условии Нптм > Нотт

II ЭТАП Нртм = Нптм

Нртм - рабочий слой

твердомерзлого грунта Нотт - толщина оттаивания

твердомерзлого грунта в первый летний период

III ЭТАП

Нптм - проектная толщина

твердомерзлого грунта

Нд - толщина досыпки

Нем - толщина сухомерзлого грунта

Рис.6. Схема возведения насыпи из твердомерзлого грунта

мерзлого грунта до проектных размеров после первого летнего периода. На третьем этапе производится отсыпка верхней части насыпи из сыпуче- или твердомерзлых грунтов.

Предлагаемые способы позволяют:

- сократить сроки стабилизации верхней границы мерзлых фунтов в 2-3 раза по сравнению с традиционными;

- ускорить осушение твердомерзлых фунтов в средней части

насыпи;

- исключить эрозионные процессы, возникающие при осушении фунта в буртах;

- сократить затраты на пофузо-разфузочные работы.

ВЫВОДЫ

1. Решена научно-техническая задача, имеющая важное практическое значение, заключающаяся в обосновании возможности и условий использования переувлажненных мерзлых глинистых фунтов нарушенной структуры для возведения насыпей в районах распространения вечномерзлых фунтов на основе установления основных закономерностей температурных процессов во времени и пространстве, определяющих характер и величину изменений температуры фунтов в насыпи и основании.

2. Установлено, что тепловой режим фунтов насыпи не стационарный, резко изменяющийся в первые годы "после возведения земляного полотна. Выявлены факторы, влияющие на стабилизацию положения фаницы мерзлоты по окончании оттаивания,. основными из которых являются: изменение теплофизических свойств фунтов от его состояния (афегатного или сплошного), изменение влажности фунтов во времени в разных точках насыпи и геометрических параметров земляного полотна.

3. Предложена и разработана математическая модель для прогнозирования параметров температурного режима мерзлых фунтов нарушенной структуры в насыпи и ненарушенной структуры в основании. Модель основана на решении задачи Стефана о фазовом переходе в области неправильной формы с переменными коэффициентами, отражающими теплофизические свойства среды - неоднородного фунтового массива в плоской области.

На основе модели температурного поля предложен и обоснован способ управления положением верхней фаницы мерзлоты в насыпи, являющейся основополагающим фактором устойчивости . и прочности конструкции.

4. Разработан алгоритм и компьютерная программа, реализующая расчет тепловых нестационарных процессов в теле насыпи.

Алгоритм позволяет проводить расчеты по прогнозированию температурного поля, что дает возможность разрабатывать и обосновывать решения по обеспечению устойчивости и прочности насыпи из мерзлых комковатых глинистых грунтов, основанные:

на методах управления тепловым режимом грунтовых массивов путем регулирования составляющих внешнего и внутреннего (в грунтовых массивах) теплообмена с целью сохранения вечной мерзлоты в теле насыпи или ограничения глубины ее протаивания;

на применении конструкций грунтовых сооружений, приспособленных к знакопеременным перемещениям, возникающим при сезонном промерзании-оттаивании грунтов.

5. Разработанные в процессе исследований рекомендаций использованы при строительстве сети промысловых автомобильных дорог на Ямбургской группе месторождений I ДКЗ а/д Н-Уренгой - Ямбург-280, Тундра-Песцовое, Н-Уренгой - Коротчаево.

Результаты выполненной работы могут быть использованы для решения задачи снижения стоимости земляных работ на широко распространенных территориях с переувлажненными мерзлыми глинистыми грунтами.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих

работах:

1. Шуваев А.Н., Панова М.В. Температурное поле земляного полотна, возведенного из мерзлых переувлажненных грунтов. - Кемерово: Сборник научных трудов "Совершенствование методов проектирования и строительства автомобильных дорог горнодобывающих предприятий", 1997, с.72-77.

2. Шуваев А.Н., Панова М.В. Стабилизация земляного полотна, возведенного из мерзлых грунтов. - Кемерово: Сборник научных трудов "Совершенствование методов проектирования и строительства автомобильных дорог горнодобывающих предприятий", 1997, с.77-82.

3. Шуваев А.Н., Панова М.В. Экспериментальные исследования осадки земляного полотна, возведенного из мерзлых грунтов при их оттаивании. - Кемерово: Сборник научных трудов "Совершенствование методов проектирования и строительства автомобильных дорог горнодобывающих предприятий", 1997, с.82-87.

4. Панова М.В. Способы укладки мерзлого грунта в насыпи. Тезисы докладов Всероссийского семинара-совещания руководителей дорожных научных и проектных организаций. - Суздаль, 1998.

5. Панова М.В. Формирование земляного полотна, возведенного на мерзлых фунтах. Тезисы докладов Всероссийского семинара-совещания руководителей дорожных научных и проектных организаций. - Суздаль, 1998.

6. Шабаров А.Б., Шуваев А.Н., Панова М.В. К вопросу о водно-тепловом режиме земляного полотна, возведенного из мерзлых фунтов. -Тюмень: Сборник научных трудов «Обустройство нефтяных месторождений Западной Сибири», 1999, с.182-184.

7. Панова М.В. Анализ действующих нормативных документов, используемых при строительстве земляного полотна на вечномерзлых фунтах. - Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 10-14.

8. Смолин В.И., Шуваев А.Н., Панова М.В. Полевые осадки насыпей из мерзлых грунтов при их оттаивании. — Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 14-17.

9. Шуваев А.Н., Краев Ю.В., Панова М.В. Технология возведения земляного полотна с использованием торфг в нижней части насыпи. -Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 20-25.

Подписано к печати 03.05.2000 Формат 60x84/16 Печать офсетная. Бумага офсетная №1. 1,1 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ 16-8

Типофафия ТюмГАСА 625001, г.Тюмень, ул.Луначарского, 2.

Введение.

1. Состояние вопроса. Цель и задачи исследований.

1.1. Земляное полотно насыпей автомобильных дорог с использованием мерзлых грунтов.

1.2. Исследования по вопросам использования мерзлых грунтов.

1.3. Анализ действующих нормативных документов, используемых при строительстве насыпей дорог на вечномерзлых грунтах.

1.4. Цели и задачи исследования.

2. Разработка математической модели и методики прогнозирования температурного режима насыпи земляного полотна из мерзлых переувлажненных грунтов.

2.1. Исходные теоретические предпосылки по расчету теплового режима земляного полотна

2.2. Расчетная схема теплового режима насыпи с использованием мерзлых грунтов.

2.3. Математическая модель расчета теплового режима насыпи с использованием мерзлых грунтов.

2.4. Реализация математической модели.,.

3. Результаты исследований.

3.1. Инженерно-геологические особенности грунтов севера Западной Сибири.

3.2. Результаты теоретических исследований.

3.3. Результаты лабораторных исследований.

3.4. Результаты стендовых исследований.

3.5. Результаты полевых исследований.

4. Рекомендации по регулированию теплового режима.

5. Оценка технико-экономической эффективности при оптимальном процессе формирования насыпей из мерзлых грунтов.

Выводы.

В настоящее время основой экономического потенциала России являются природные ресурсы России, и прежде всего Тюменской области, которая является основным регионом страны по добыче нефти и газа.

Разведка новых и обустройство разведанных месторождений в этом районе - задача всероссийского масштаба.

Так, развитие добычи нефти и газа в Западной Сибири потребовало создания сети автомобильных и железных дорог. Между тем, уровень развития сети дорог здесь крайне низок. Низкие темпы строительства промысловых автомобильных дорог задерживают на несколько лет добычу полезных ископаемых. Основной причиной такого отставания являются суровые климатические и сложные грунтово-геологические условия, которые не позволяют использовать традиционные методы строительства автомобильных дорог и, в частности, земляного полотна - одного из основных элементов дорожной конструкции.

Действующие нормы по проектированию и строительству земляного полотна автомобильных дорог предусматривают в основном использование грунта в конструкциях в талом виде. Однако в.естественных условиях существует период с отрицательными температурами и грунт в конструкциях земляного полотна обязательно оказывается в течение того или иного времени в мерзлом состоянии. При последующем переходе грунтов в талое состояние возникают соответствующие деформации грунтов земляного полотна. При определенных условиях эти деформации могут быть настолько значительны, что неучет их может повлиять на транспортно-эксплуатационные характеристики доооги, в * частности на ровность.

Реально эта проблема может возникнуть при использовании мерзлых грунтов для возведения насыпи (например, при производстве работ в зимнее время или при отсутствии сыпуче- или сухомерзлых грунтов). И конечно всегда такая ситуация возникает при строительстве дорог и в зимнее, и в летнее время в районах распространения много-летнемерзлых грунтов

Обширный регион в России занят многолетнемерзлыми грунтами (более 11 млн.км2, что составляет почти 61 % территории) с уникальными по сложности и разнообразию условиями, создающими значительные трудности при проектировании и строительстве как автомобильных, так и железных дорог. Сложность условий определяется: наличием огромных территорий, занятых многолетнемерзлыми грунтами; практически повсеместным отсутствием каменных материалов и широким распространением пылеватых, тонкодисперсных глинистых переувлажненных грунтов; наличием предпосылок для переувлажнения местности над-мерзлотными грунтовыми водами; очень коротким теплым периодом года, когда можно вести большинство строительных работ в более или менее нормальных условиях; суровыми длинными зимами (до 7-9 мес.) с очень низкими отрицательными температурами воздуха (до -60°С); значительной удаленностью от экономически развитых районов страны и слабым развитием транспортной сети (менее 0,2 км на 100 км2 территории); отдаленностью от экономически развитых районов страны, в результате чего дорожное строительство требует больших материальных затрат (в 3, а в отдельных районах - в 5-6 раз выше, чем в центральных областях России.

Долговременная программа комплексного освоения ЗападноСибирского нефтегазоносного района является одной из важнейших со-0 циально-экономических программ актуальность которой, начиная с 1964 года, постоянно возрастает. В обеспечении требуемых темпов освоения месторождений ЗСНГК особая роль отводится опережающему развитию транспортных коммуникаций, из которых важнейшее значение имеют региональные магистральные и местные автомобильные дороги.

Основной фронт нового строительства автомобильных дорог перемещается на север, в Заполярье, где особенно неблагоприятны инженерно-геологические и погодно-климатические условия.

В субарктической и арктической тундре природные условия становятся все более суровыми.

Безморозный период уменьшается до 90 суток в году. В зимний период - пурга и метели, температура воздуха ниже -30°С держится длительное время, в том числе при средней скорости ветра 9-10 м/ с, что практически не позволяет людям выполнять работы, связанные с длительным пребыванием на открытом воздухе.

Наибольшие сложности возникают из-за крайнего дефицита талых и дренирующих грунтов, пригодных для использования в насыпи по традиционным технологиям, полного отсутствия каменных материалов, сплошного распространения вечномерзлых и избыточно увлажненных грунтов.

Обеспечение устойчивости и прочности земляного полотна, возводимого на просадочных (при оттаивании) грунтах и близко залегающих к дневной поверхности подземных льдах - одна из наиболее сложных и пока еще недостаточно разработанных проблем строительства дорог в этих условиях и по этой причине действующие нормативные документы требуют, чтобы при решении практических задач в этом случае осуществлялось индивидуальное проектирование. Однако методика его остается недостаточно разработанной.

Наиболее эффективными путями снижения стоимости и повышения темпов строительства промысловых дорог в рассматриваемых районах следует считать расширение объемов применения местных грунтов для сооружения земляного полотна при условии всестороннего учета специфических особенностей рассматриваемой зоны при проектировании дорожных конструкций с целью обеспечения их длительной прочности и устойчивости.

Острой проблемой в случае использования мерзлых грунтов в теле насыпи является прогнозирование процесса формирования земляного полотна из этих грунтов с целью заблаговременного принятия мер для обеспечения устойчивости и долговечности земляного полотна на основе конструктивно - технологических и организационных решений.

Эти проблемы - наиболее сложные и пока еще недостаточно изучены. Последнее обусловлено, с одной стороны, необходимостью соответствующего учета температурного фактора при разработке конструкций насыпей в сложных мерзлотно-грунтовых условиях, так как устойчивость указанных линейных сооружений всецело зависит от водно-теплового режима насыпи. С другой стороны - крайней недостаточностью, противоречивостью, а часто и малой достоверностью опубликованных в специальной технической литературе фактических данных, освещающих закономерности теплового взаимодействия различных конструкций земляного полотна как с атмосферой, так и с толщей веч-номерзлых пород в различных природно-климатических районах зоны вечной мерзлоты.

Союздорнии совместно с его Омским филиалом были разработаны методические рекомендации ВСН 84-89 по дорожному строительству на вечномерзлых грунтах, однако некоторые научные исследования, представленные в них, требуют дальнейшего развития, как с точки зрения теоретических обоснований, так и на основе данных практики.

Представленная работа состояла из проведения теоретических исследований, лабораторных - на моделях в специальной установке и 8 полевых обследований существующих проектных и экспериментальных участков автомобильных дорог.

Полевые работы проводились в течение с 1993 по 1998 гг. в Заполярной части Западной Сибири на Ямбургском месторождении газа, на автомобильных дорогах "Новый Уренгой - Ямбург-280", "Новый Уренгой - Коротчаево" и "Тундра-Песцовое" после первой и второй стадии строительства.

В процессе натурных исследований проводилась отработка технологии производства работ и обследование ранее построенных и опытных участков автомобильных дорог.

Автор благодарит специалистов, оказавших помощь в проведении работ на разных ее этапах: доктора физико-математических наук, профессора Б.Г.Аксенова, академика РАЕН, доктора физико-математических наук, профессора А.Б.Шабарова, главного инженера треста Уренгойдострой A.B. Ситникова, управляющего трестом На-дымдорстрой В.Д. Блинова, сотрудников кафедры А.А.Девяткова, В.В.Фомину.

ВЫВОДЫ

1. Решена научно-техническая задача, имеющая важное практическое значение, заключающаяся в расширении возможности и обоснования условий использования переувлажненных мерзлых глинистых грунтов нарушенной структуры для возведения насыпей в районах распространения вечномерзлых грунтов на основе установления основных закономерностей температурных процессов во времени и пространстве, определяющих характер и величину изменений температуры грунтов в насыпи и основании.

2. Установлено, что тепловой режим грунтов насыпи не стационарный, резко изменяющийся в первые годы после возведения земляного полотна. Выявлены факторы, влияющие на стабилизацию положения границы мерзлоты по окончании оттаивания, основными из которых являются: изменение теплофизических свойств грунтов от его состояния (агрегатного или сплошного), изменение влажности грунтов во времени в разных точках насыпи и геометрических параметров земляного полотна.

3. Предложена и разработана математическая модель для прогнозирования параметров температурного режима мерзлых,грунтов нарушенной структуры в насыпи и ненарушенной структуры в основании. Модель основана на решении задачи Стефана о фазовом переходе в области неправильной формы с переменными коэффициентами, отражающими теплофизические свойства среды - неоднородного грунтового массива в плоской области.

На основе модели температурного поля предложен и обоснован способ управления положением верхней границы мерзлоты в насыпи, являющейся основополагающим фактором устойчивости и прочности конструкции.

4. Разработан алгоритм и компьютерная программа, реализующая расчет тепловых нестационарных процессов в теле насыпи.

Алгоритм позволяет проводить расчеты по прогнозированию температурного поля, что дает возможность разрабатывать и обосновывать решения по обеспечению устойчивости и прочности насыпи из мерзлых комковатых глинистых грунтов, основанные: на методах управления тепловым режимом грунтовых массивов путем регулирования составляющих внешнего и внутреннего (в грунтовых массивах) теплообмена с целью сохранения вечной мерзлоты в теле насыпи или ограничения глубины ее протаивания; на применении конструкций грунтовых сооружений, приспособленных к знакопеременным перемещениям, возникающим при сезонном промерзании-оттаивании грунтов.

5. Установлено, что управление тепловым режимом, осуществляемое с помощью выявленных факторов, позволяет уменьшить срок формирования насыпей с использованием мерзлых грунтов от 5-10 лет до 23 лет.

6. При использовании мерзлых грунтов для условий севера Западной Сибири возможен только первый принцип проектирования. При начальной влажности грунта свыше 1,35 в долях от оптимальной, необходимо сохранение грунта в мерзлом состоянии в нижней части насыпи.

7. Разработанные в процессе исследований рекомендаций использованы при строительстве сети промысловых автомобильных дорог на Ямбургской группе месторождений I ДКЗ а/д Н-Уренгой - Ямбург-280, Тундра-Песцовое, Н-Уренгой - Коротчаево.

Результаты выполненной работы могут быть использованы для решения задачи снижения стоимости земляных работ на широко распространенных территориях с переувлажненными мерзлыми глинистыми грунтами.

1. Аксёнов Б.Г. Оценки решения одномерной задачи Стефана.-Теплофиз. выс. температур, 1989, т.27, N5, с.900-906.

2. Аксёнов Б.Г. Численное решение одномерных многофронтовых задач Стефана,-Изв.СО АН СССР, серия техн.наук, 1987, N18, вып.5, с.120-123.

3. Аксенов Б.Г., Шуваев А.Н. Механизм влагопереноса при консолидации промерзающих грунтов.- Известия вузов. Строительство, N4, 1994г., с. 57-61.

4. Аксенов Б.Г.,Даниэлян Ю.С. Исследование теплообмена в мерзлых грунтах и массивах льда.- Сб."Инженерно-геокриологическое обеспечение строительства сооружений'УСб. научных трудов,- Новосибирск: Наука, 1989, с.43-52.

5. Аксенов Б.Г.,Даниэлян Ю.С. Приближенное решение нелинейной одномерной задачи теплопроводности при выделении тепла в некотором интервале температур,- Теплофизика высоких температур, т.21, N5, 1983г., с.23-29. .

6. Андерсленд О., Андерсон Д. Геотехнические вопросы освоения Севера,- М.: Недра, 1983.-454с.

7. Бабенко К.И. Основы численного анализа,- М.:Наука, 1986,744с.

8. Базаров И.П. Термодинамика. Учеб.пособие для ун-тов. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.:Высшая школа, 1976,-447с.

9. Бакакин В.П. Опыт управления теплообменом деятельного слоя мёрзлых горных пород в целях повышения эффективности их разработки,- М.:Изд- во АН СССР, 1955,- 88с.

10. Балобаев В.Т. Сезонное протаивание мёрзлых горных пород,-В кн.: Геотеплофизические исследования в Сибири.- Новоси-бирск:Наука, 1978, с.4-32.

11. Балобаев В.Т. Протаивание мёрзлых горных пород при взаимодействии с атмосферой.- В кн.:Тепло-и массообмен в мёрзлых толщах земной коры. М.:Изд-во АН СССР, 1963, с.105-116.

12. Беляев Н.М.,Рядно A.A. Методы теории теплопроводности.-М.:Высшая школа, 1982,- ч.1: 327с., ч.2: 304с.

13. Бирюков Н.С., Казарновский В.Д., Мотылев Ю.Л. Методическое пособие по определению физико-механических свойств грунтов. М.: Недра, 1975, -175с.

14. Богословский В.Н. Строительная теплофизика,- М.: Высшая школа, 1970 ,-376с.

15. Бондарик Г.К. Классификация инженерно-геологических прогнозов и перспектива развития методов прогнозирования.- В кн.Современные методы изучения физико-механических свойств горных пород. Ротапринт. ВСЕГИНГЕО, М., 1972, с.4-12.

16. Будак Б.М.,Васильев Ф.П.,Успенский А.Б. Разностные методы решения некоторых краевых задач типа Стефана,- В кн.: Численные методы в газовой механике, т.4: Изд-во Моск. ун-та, 1965а, с. 139-183.

17. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд/ H.A. Пузаков, И.А. Золотарь, В.М. Сиденко и др.; Под ред. И.А. Золотаря, H.A. Пузакова, В.М. Сиденко. М.: Транспорт, 1971.410 с.

18. Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мёрзлых и оттаивающих грунтов Якутии,- Новосибирск: Наука, 1975,- 176с.

19. Вялов С.С.,Мельников П.И.,Порхаев Г.В.,Снежко О.В., Цытович H.A. Мерзлотоведение и опыт строительства на вечномёрзлыхt>грунтах в США и Канаде.- М.:Изд-во лит-ры по строит-ву, 1968,- 96с.

20. ГОСТ 24586-81. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости мерзлых грунтов. Введ. 01.01.82. М.: 1981.

21. Давыдов В.А. Особенности изысканий и проектирования автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты,- Учебное пособие .- Омск: СибАДИ, 1979,- 79с.

22. Давыдов В.А., Бржезицкий Б.Ф. К методике определения глубины сезонного оттаивания (промерзания) грунтов. Колыма, 1972, №11, с.34-36.

23. Даниэлян Ю.С.,Яницкий П.А. Приближённое решение нелинейных задач Стефана.- В сб.:Проблемы нефти и газа Тюмени.1979,N43, с.79-82.

24. Достовалов Б.Н.,Кудрявцев В.А. Общее мерзлотоведение.-Изд-во Моск. ун-та, 1967,-403с.

25. Ершов Э.Д. Физико-химия и механика мерзлых пород. М.: Изд. МГУ, 1986,-336с.

26. Заболотник С.И.,Голубых Л.П. Условия формирования и динамика сезонной криолитозоны в Средней Сибири.- В кн.:Мерзлотные исследования в осваиваемых районах СССР. Новосибирск: Наука,1980, с.113-120.

27. Зарецкий Ю.К. Теория консолидации грунтов,- М.:Наука, 1967, 270с.

28. Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности." М.:Энергоатомиздат, 1983,- 328с.

29. Зельдович Я.Б.Машкис А.Д. Элементы математической физики,-М.:Наука, 1973,-348с.

30. Золотарь И.А. Расчёт промерзания и величины пучения грунта с учётом миграции влаги,- В сб.:Процессы тепло-и массообмена з мёрзлых горных породах,- М.:Наука,1965. с.19-25.

31. Золотарь И.А. и др. Автомобильные дороги Севера.-М.¡Транспорт, 1981.- 247с.

32. Иванов Н.С.,Гаврильев Р.И. Теплофизические свойства мёрзлых пород. Справочное пособие,- М.:Наука, 1964.- 73с.

33. Технические указания по изысканиям, проектированию и постройке железных дорог в районах вечной мерзлоты. ВСН 61-61. М.: Оргтрансстрой, 1962,-147с

34. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты. ВСН 84-89. М.: Минтрансстрой СССР, 1990,-271 с.

35. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближённые методы высшего анализа.- М.-Л.:Физматгиз., 1962.- 676с.

36. Колесников А.Г.,Мартынов Г.А. О расчёте глубины промерзания и оттаивания грунтов,- В кн.: Материалы по лабораторным исследованиям мёрзлых грунтов. Сб.1. М.:Изд-во АН СССР, 1953,,с. 13-36.

37. Лыков A.B. Тепломассообмен (Справочник).- М.:Энергия, 1978,- 480с.

38. Лыков A.B. Теория теплопроводности,- М.:Высшая школа, 1967,- 599с.

39. Маликов Ю.К.,Лисиенко В.Г. Численный метод решения задачи теплопроводности для двухмерных тел сложной формы.- Инж.-физ. журнал, 1981, т.40, N3, с.503-509.

40. Меламед В.Г. Тепло- и массообмен в мёрзлых горных породах при фазовых переходах,- М.:Наука, 1980, 228с.

41. Никитенко H.H. Исследование нестационарных процессов те-пло-и массобмена методом сеток.- Киев: Наукова думка, 1971,- 265с.

42. Исследовать конструкции и технологии возведения земляного полотна для скоростного строительства железных дорог в Заполярье. Отчет о НИР, СибЦНИИС. Руководитель А.А.Цернант. Новосибирск, 1987.-222 с.

43. Общее мерзлотоведение. / Под ред. П.И.Мельникова, Н.И. Толстихина. Новосибирск: Наука, 1974,- 292с.

44. Обоснование рациональных дорожных конструкций земляного полотна для северных районов Западной Сибири. Отчет о НИР, НД-XI-I-85, СибАДИ. Руководитель В.А.Давыдов-Омск, 1986. 142 с.

45. Павлов A.B. Расчёт и регулирование мерзлотного режима почвы,- Новосибирск: Наука, 1980,-240с.

46. Павлов A.B. Теплообмен почвы с атмосферой в северных и умеренных широтах территории СССР,- Якутск, 1975,- 302с.

47. Панова М.В. Формирование земляного полотна, возведенного на мерзлых грунтах. Тезисы докладов Всероссийского семинарасовещания руководителей дорожных научных и проектных организаций. -Суздаль, 1998.

48. Панова М.В. Способы укладки мерзлого грунта в насыпь. Тезисы докладов Всероссийского семинара-совещания руководителей дорожных научных и проектных организаций. Суздаль, 1998.

49. Панова М.В. Анализ действующих нормативных документов, используемых при строительстве земляного полотна на вечномерзлых грунтах. Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 10-14.

50. Пассек В.В. Расчет температурного режима оснований и тела транспортных сооружений. М.: Транспорт, 1982, -38с.

51. Перетрухин H.A., Потатуева Т.В. Взаимодействие земляного полотна и вечномерзлых грунтов. -Томск: изд-во Томского университета, 1987. 160с.

52. Пригожин Л.Б.,Булгач A.A. Численное решение одномерных задач Стефана в теплопроводности и диффузии,- Числ. методы механики сплошной среды, 1981, т. 12, N2, с.285-291.

53. Пузаков H.A. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог. - М. Автотрансиздат, 1960.

54. Пшеничникова Е.С. Прогноз осадок оттаивающих, оснований насыпей,-Автомобильные дороги, N1, 1993, с.23-24.

55. Рувимский В.И. Оптимальные конструкции земляного полотна. Москва,Транспорт, 1982.

56. Саккаев Ю.Г., Казарновский В.Д. Расчет устойчивости основания насыпи в процессе его консолидации,- М.: СоюздорНИИ, 1974,-44с.

57. Смолин В.И., Шуваев А.Н., Кретов В.А. Панова М.В. Полевые осадки насыпей из мерзлых грунтов при их оттаивании. Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 14-17.

58. Справочник по строительству на вечномёрзлых грунтах./Под ред. Ю.А.Велли, В.И.Докучаева, Н.Ф.Фёдорова.- Л.:Стройиздат, Ле-нингр. отделение, 1977.-552с.

59. СНиП 2.02.04-89. Основания и фундаменты на вечномерз-лых грунтах. Госстрой СССР, М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990, 56с.

60. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. -М.:ЦИНТП Госстроя СССР ,1986.-56 с.

61. СНиП 2-18-76. Основания и фундаменты на вечномёрзлых грунтах.

62. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР,-М.:ЦИНТП Госстроя СССР, 1986. 111 с.

63. Тихонов А.Н.Самарский A.A. Уравнения математической физики. 4-е изд., испр,- М.:Наука, 1966,- 735с.

64. Фельдман Г.М. Методы расчета температурного режима мерзлых грунтов. М.: Изд. Наука, 1973,-254 с.

65. Фельдман Г.М. Прогноз температурного режима грунтов и развития криогенных процессов,-Новосибирск: Наука, 1977,- 192с.

66. Цытович H.A. Механика мерзлых грунтов. М.: Выршая школа, 1973,-445с.

67. Цытович H.A. Механика мерзлых грунтов. М.: Гос. изд. литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, 1963,-636с.

68. Шуваев А.Н. Исследование водно-теплового режима автомобильных дорог на севере Тюменской области. Тюмень: Сборник трудов ТюмИСИ, 1990, с.

69. Шуваев А.Н. Алгоритм расчета времени консолидации насыпи частично построенной из мерзлого грунта. М., НТС, ВНИИОЭНГ, 1990, с.

70. Шуваев А.Н. Расчет осадки нижнего слоя насыпи из льдистых грунтов в обойме из геотекстиля. Тюмень: Сборник трудов ТюмИСИ, 1992, с.

71. Шуваев А.Н., Аксенов Б.Г. Алгоритм и програмные средства для прогноза процесса консолидации насыпи автомобильных дорог, построенных из мерзлых грунтов. М.,НТС, ВНИИОЭНГ, 2 выпуск, 1992, с.

72. Шуваев А.Н., Аксенов Б.Г., Фатгахов Б.Р. Моделирование процесса консолидации насыпи автомобильной дороги, отсыпанной из мерзлых грунтов,-Новосибирск:Изв. вузов. Строительство, N10, 1993, с. 99-104.

73. Шуваев А.Н., Аксенов Б.Г. Механизм влагопереноса при консолидации промерзающих грунтов. Новосибирск: Изв. вузов. Строительство, N4, 1994, 67-71 с.

74. Шуваев А.Н. Разработка конструкции и технологии строительства автодорог с использованием ресурсосберегающих местных дорожно-строительных материалов. Омск: Совершенствование методов проектирования и строительства автомобильных дорог России, 1994, с.

75. Шуваев А.Н., Панова М.В. Стабилизация земляного полотна, возведенного из мерзлых грунтов. Кемерово: Сборник научных трудов "Совершенствование методов проектирования и строительства автомобильных дорог горнодобывающих предприятий", 1997, с.

76. Шуваев А.Н. Земляное полотно из мерзлых грунтов. М.: Недра, 1997, с. 155.

77. Шабаров А.Б., Шуваев А.Н., Панова М.В. К вопросу о водно-тепловом режиме земляного полотна, возведенного из мерзлых грунтов. Тюмень: Сборник научных трудов «Обустройство нефтяных месторождений Западной Сибири», 1999, с. 182-184.

78. Шуваев А.Н., Краев Ю.В., Панова М.В. Технология возведения земляного полотна с использованием торфа в нижней части насыпи. -Тюмень: Сборник научных работ «Проблемы строительства автомобильных дорог в Западной Сибири», 1999, 20-25.