автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Способы понижения температуры вечномерзлых грунтов на железных и автомобильных дорогах путем применения каменной наброски

^ооз-А

2-о754

На правах рукописи

Минайлов Гавриил Павлович

СПОСОБЫ ПОНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НА ЖЕЛЕЗНЫХ И АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ КАМЕННОЙ НАБРОСКИ

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

тоннелей

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2003

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

Научный руководитель: доктор технических наук Пассек Вадим Васильевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Переселенков Георгий Сергеевич

кандидат технических наук Яковлева Елена Викторовна

Ведущее предприятие: ОАО Дальгипротранс

Защита состоится 19.12.03 в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 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.

Автореферат разослан 19 ноября 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Петрова Ж.А.

.НАЦИОНАЛЬНАЯ вНЬЛИОТЕКА

с о»

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. Обеспечение устойчивости и

стабильности земляного полотна железных дорог, возводимых в районах распространения вечномерзлых пород на слабых просадочных при оттаивании вечномерзлых грунтах и близко залегающих к дневной поверхности подземных льдах, было и пока еще остается одной из актуальнейших проблем инженерного мерзлотоведения. Впервые в мировой практике строительства железных дорог с необходимостью решения этой проблемы столкнулись строители Транссибирской магистрали в процессе сооружения Забайкальской (1885 - 1900 гг.) и Амурской (1910 -1916 гг.) железных дорог. Следует отметить, что специальными исследованиями устойчивости транспортных сооружений в районах вечной мерзлоты в годы, предшествовавшие строительству восточной части Транссиба, да и 10 - 15 лет после завершения ее строительства, ни в России, ни за ее пределами никто серьезно не занимался. Систематические исследования начались в 20-е - 30-е годы. В XX в. разворачивается строительство дорог на вечной мерзлоте за рубежом, в частности, на Аляске. Однако на момент начала строительства БАМа, к которому относится начало данной работы, актуальность разработки мер по стабилизации температурного режима была бесспорной, поскольку приходилось сталкиваться с совершенно новыми природными условиями. Одним из известных принципов понижения температуры вечномерзлых грунтов является создание отрицательной температурной сдвижки в сезонно-деятельном слое путем устройства каменной наброски. Однако применительно к дорожному строительству необходимых конструктивно-технологических решений и методов расчета параметров каменной наброски не было.

Целью работы является повышение эффективности систем, регулирующих температурный режим вечномерзлых грунтов оснований насыпей и выемок на железных и автомобильных дорогах в районах вечной мерзлоты.

Методы исследований - натурные многолетние наблюдения за температурным режимом вечномерзлых грунтов

тела и оснований земполотна в сочетании с математическим моделированием тепловых процессов на ЭВМ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлена основная сущность работы каменной наброски, характеризующаяся летним и зимним охлаждающим влиянием. Определены характеристики указанных процессов;

- выявлены закономерности влияния на температурный режим подстилающих грунтов:

размеров (толщины, ширины, длины) каменной отсыпки;

ориентации в пространстве массивов каменной отсыпки (величины наклона, характера расположения по отношению к инженерному сооружению, степени врезки в основной массив земполотна и др.);

суточных, месячных, сезонных колебаний температуры наружного воздуха;

солнечной радиации, осадков, ветра;

толщины снежного покрова;

состава каменной наброски (крупность камня, наличие различных включений и т.п.).

Практическая значимость. На основании выполненных автором исследований разработаны методы расчета температурного режима грунтов тела и оснований земполотна, новые конструктивно-технологические решения каменной наброски, практические рекомендации по регулированию температурного режима, позволяющие снизить стоимость и трудоемкость возведения и дальнейшей эксплуатации земполотна.

Реализация результатов работы. Всего с использованием скальных набросок, примененных в качестве основного мероприятия по консервации мерзлоты в основании земляного полотна и конусов мостов на трассах БАМ и АЯМ, построено и длительное время (15-20 лет) эксплуатируется более 250 объектов. Материалы использованы при составлении 15 нормативно-рекомендательных документов.

Апробация работы. Основные положения работы более 20 раз докладывались на различных семинарах, отечественных и международных конференциях (см. раздел «Опубликованные работы»). Достоверность полученных результатов подтверждает-

ся сравнением результатов теоретических расчетов и натурных измерений.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе получено 13 патентов и авторских свидетельств. Кроме того, результаты исследований автора изложены в более чем 50 научных отчетах, где диссертант являлся либо руководителем, либо ответственным исполнителем отдельных разделов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников. Она содержит 130 страниц текста, 52 рисунка, 20 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассмотрено состояние вопроса, обоснована актуальность, сформулирована цель, определена методика исследований и намечены задачи, которые следовало решить.

Обеспечение устойчивости и долговечности земляного полотна железных дорог, возводимых в районах распространения вечномёрзлых пород на слабых просадочных при оттаивании вечномёрзлых грунтах и близко залегающих к дневной поверхности подземных льдах, было и пока ещё остаётся одной из актуальнейших проблем инженерного мерзлотоведения.

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 Минтранстроя, ВНИИЖТ, Мосгипротранс, Ленгипротранс, Дальгипротранс, Томгипротранс, а также ряд ВУЗов, входивших в систему МПС - МИИТ, ЛИИЖТ, НИИЖТ, ХабИИЖТ и др. Большой вклад в развитие инженерного мерзлотоведения в части проектирования, строительства и эксплуатации железных 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, B.C. Лукьянов, Г.М. Шахунянц, Б.И. Цвелодуб, H.A. Перетрухин, Н.Д.

Меренков, С.М. Большаков, Г.Н. Жинкин, Г.С. Пересенков, Б.И. Солодовников, С.А. Замолотчикова, Г.З. Перлыптейн, A.A. Цернант, Ю.С. Палькин, H.A. 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, JI.H. Хрусталев, Е.С. Ашпиз, И.И. Бахарев, E.H. Румянцев, В.А. Дербас, С.М. Жданова.

Много ценных предложений по проектированию земляного полотна в экстремальных мерзлотно-грунтовых условиях БАМ и АЯМ было внесено также специалистами Главтранспроекта, принимавшими непосредственное участие в решении различных аспектов проблемы обеспечения устойчивости линейных сооружений на БАМ и АЯМ -А.П. Кудрявцевым, A.A. Бойцовым, В.В. Шолиным, C.B. Моргаевым, Н.И. Хвостиком, Г.И. Курковой, В.А. Позиным, Э.А. Прицем, Н.П. Мурованным, Л.Б. Седлецким.

Большая научно-исследовательская работа, проведенная в период, предшествовавший началу строительства БАМ, позволила проектировщикам этой магистрали применить скальные наброски в опытном порядке на участках, сложенных грунтами III и IV категории просадочности, а также на участках, отличающихся близким залеганием к дневной поверхности подземного льда. Такие конструктивно-технологические решения земляного полотна и ИССО оказались оптимальными как с точки зрения их стоимости, так и эксплуатационной надежности. Вместе с тем последующая эксплуатация БАМ и других железных дорог, построенных в юго-восточной части криолитозоны России, со всей очевидностью показывает на необходимость дальнейшего совершенствования способов повышения устойчивости линейных транспортных сооружений в криолитозоне. Особенно это касается южных районов распространения вечномерзлых грунтов, где краткопериодные потепления климата способствуют не только недопустимому по условиям эксплуатации земляного полотна растеплению вечномерзлых грунтов в его основании, но и деградации мерзлоты. Сказанное выше, собственно, и определяет актуальность работы по научному обоснованию охлаждающего влияния небольших по мощности (0,8 —1,2 м) скальных

набросок, устраиваемых на откосах земляного полотна (насыпи, выемки) и конусах мостов, на температурный режим подстилающих грунтов.

Одним из наиболее простых в исполнении и в то же время достаточно эффективным и надёжным способом сохранения и понижения первоначальной температуры вечномёрзлых грунтов в основании насыпей, выемок, конусов мостов и оголовков труб, является устройство на их поверхности набросок из природного камня определенного фракционного состава и мощности.

Целью данной работы является повышение эффективности систем, регулирующих температурный режим вечномерзлых грунтов оснований насыпей и выемок на железных и автомобильных дорогахв районах вечной мерзлоты.

Эта работа проводилась автором самостоятельно и в составе творческих коллективов около 40 лет. В результате были решены следующие задачи:

- проведены многолетние экспериментальные исследования каменных набросок в условиях опытных полигонов с целью выявления основных закономерностей протекания тепловых процессов;

- проведены многолетние натурные обследования на строящихся и построенных объектах с применением каменной наброски с целью выявления эффективности работы различных конструктивно-технологических решений;

- разработана методика прогнозирования температурного режима грунтов тела и оснований земполотна при различных конструктивно-технологических решениях каменной наброски;

- разработаны различные конструктивно-технологические решения земполотна с использованием каменной наброски.

Методика исследований базировалась на сочетании двух подходов: многолетних натурных обследований построенных объектов на действующих железнодорожных линиях в сочетании с методами математического моделирования с применением ЭВМ.

Обследование объектов содержало две основные составляющие: визуальный осмотр сооружений (деформаций, общих, местных разрушений и т.п.) с необходимыми инструментальными измерениями и наблюдений за

температурным режимом грунтов оснований. Для наблюдений за температурным режимом намечались поперечники, бурились термоскважины и в определенные моменты года производились температурные замеры. Для замеров температур была разработана методика и оборудование.

Задача промерзания-протаивания грунта описывается тремя уравнениями:

законом распределения тепла в мерзлой п < п3 (г), зоне:

Си = {х,у,г)^-) +...,

от ох ох

то же, в талой: п > п3 (г), (1)

д

Ст (х, у, 2) — = — (Лг (х, у, 2) —-) +...,, ОТ ох ох

законом перемещения фронта промерзания-протаивания:

я.

дп

— Ат

дп

= в

йт

п = п3(т),

где

1м >1т>1з~ соответственно температура в мерзлой зоне, в талой зоне, температура замерзания;

Ли, Лт - коэффициенты теплопроводности

соответственно мерзлого и талого грунта;

См, Ст - объемные теплоемкости соответственно мерзлого и талого грунта; п3 (г) - координата фронта промерзания;

¡21 - скрытая теплота при фазовых переходах влаги.

Для расчетов был использован комплекс алгоритмов, разработанных в Центральной лаборатории инженерной теплофизики и основанных на методе элементарных балансов. В

соответствии с этим методом дифференциальные уравнения (1) заменяются разностными:

(с,мл-gJ■ • /,)"= "+ "+.... (2)

' к' аг л/+1,

- объемная теплоемкость материала блока

А,, , - размеры блока () в трех направлениях; ит.д. - средние температуры блоков (1у+14) и

т.д.;

и т.д. - термическое сопротивление между блоками (и-и)и (,.;.*) ит-д-:

я - |

(3)

Л _1 , К

(4)

где

коэффициент теплопроводности блока (, уЛ);

а - коэффициент теплоотдачи.

Расчетные схемы по методу элементарных балансов составляются следующим образом:

область исследования вписывается в параллелепипед; осуществляется разбивка его двумя взаимоперпендикулярными рядами параллельных между собой плоскостей на элементарные блоки;

при помощи полученных блоков осуществляется аппроксимация области исследования.

Автор выражает благодарность коллективу Тындинской мерзлотной станции, коллективу Центральной лаборатории инженерной теплофизики ОАО ЦНИИС и научному консультан-

ту доктору технических наук Цернанту A.A. за большую помощь при проведении работы.

Во второй главе обобщены исследования основных особенностей работы каменной наброски и выявлены общие качественные закономерности этой работы.

Для исследования закономерностей были созданы два опытных объекта на Сковородинской и Тындинской мерзлотных станциях. Кроме того, проведены многолетние наблюдения за построенными объектами.

В первой половине 70-х гг. на Сковородинской мерзлотной станции автором были начаты экспериментальные исследования по выявлению влияния скальных набросок различного фракционного состава и мощности на температуру поверхности подстилающих грунтов. Для этой цели на территории Сковородинской мерзлотной станции в 1972 году была отсыпана опытная шлаковая насьшь (рис. 1) высотой 2,0 м, шириной 3,0 м и длиной 12,0 м. На южном откосе этой насыпи были сделаны две прорези глубиной 1,0 м, шириной 3,0 м с метровой шлаковой перемычкой между ними. Одна прорезь была заполнена рваным камнем со средним размером 0,2 м, вторая -песчано-галечниковым грунтом. Температуры измерялись термометрами и термографами.

Другой эксперимент был осуществлен в Тынде в 19811985 гг. На южном откосе трехметровой по высоте насыпи, отсыпанной из щебенистой супеси, были устроены три врезных подушки мощностью 0,8 м и шириной 3,0 м. Одна из этих подушек состояла из камней, средний диаметр которых был равен 0,2 м, другая - из камней диаметром 0,4 м. Между ними находилась подушка из щебенистой супеси. Подушки были разделены керамзитом. Замеры грунта производились термометрами сопротивления.

Наблюдения также производились за всеми построенными объектами в натуре. Эти наблюдения позволили выявить следующее.

Охлаждающее действие каменных набросок выражается в том, что температуры поверхности грунта под ними оказываются ниже, чем на поверхности тех же элементов без наброски. Такое не может иметь место при одном только кондуктивном виде

Рис 1. Опытная насыпь, отсыпанная из котельного шлака на полигоне Сковородинской НИМС для изучения влияния скальной наброски на термику подстилающих грунтов-(а); изменение во времени температуры воздуха и температуры грунта на глубине 1,5 м в сечениях по центру откоса с наброской (скв.1) и по центру откоса с песчано-галечниковой подушкой (скв.2)-(б)

теплообмена наброски с атмосферой. Данные измерений (рис. 2) показывают довольно быстрое и глубокое проникновение в наброску суточных температурных волн, что может иметь место за счет преобладающего влияния конвекции в теплопередаче внутри наброски. Проанализированы закономерности изменения суточных, декадных, месячных, сезонных колебаний температуры каменной наброски в зависимости от различных факторов.

Общий за год охлаждающий эффект каменной наброски суммируется из охлаждающего влияния в летний период и из охлаждающего влияния в зимний период.

В зимний период охлаждающий эффект достигается за

счет:

- усиленной конвекции воздуха в пределах толщины каменной наброски;

- разрыва сплошного снежного покрова неровностями внешней поверхности каменной наброски;

- проницаемости снежного покрова «продухами» (рис. 3).

В летний период охлаждающий эффект достигается за

счет:

- дополнительной теплоизоляции, каковой является тело каменной наброски;

- конвекции воздуха в наброске в ночное время суток.

Причем в периоды потепления внутрь наброски попадает

именно наружный воздух атмосферы, а не нагретый солнцем воздух приповерхностного слоя, о чем, например, свидетельствует факт наиболее близкой корреляции температуры воздуха верхних пор с температурой наружного воздуха (рис. 4).

Ряд исследователей указывают на возможное отепление камненабросных сооружений за счет инфильтрации дождевых осадков. Однако рассматриваемая нами ограниченной толщины наброска на откосах насыпей существенно отличается по условиям взаимодействия с атмосферными осадками от мощных камненабросных сооружений, которые имеют в виду упомянутые выше исследователи. Главное отличие состоит в том, что летние осадки, полностью пронизывая слои наброски, лишь в некоторой степени успевают проникнуть в ее грунтовое основание - насыпь - при стекании по откосу и, следовательно, лишь частично

*2 *6 ' >8

Среднесуточная температура: =+8.2 ,

•ж

наружного воздуха £, =+8.2® С

— обсыпки ь. = "то п г

поверхности на глубине 0.5 м на глубине 1.0 м

'С

£=+0.2° С

Амплитуда температуры в суточном цикле:

наружного воздуха А, =21.0°С — обсыпки А, =21 .{3 С А,,»6.0° С Л«=0.9 С

поверхности на глубине 0. на глубине 1.0 м

на глубине 0.5 м С

10-11 мая 1973 год .потепление

*« *го СС

Цифры у кривых- время наблюдения,час.

>днесуточная температура:

наружного воздуха £., =+13.4?С поверхности обсыпки =+20.8|:С

на глубине 0,5 м + ,=+12.7гС

на глубине 1,0 м и. =+8.8 °с

Амплитуда температуры в суточном цикле:

1ружного воздуха =18.8?С

»верхности обсыпки а. =29.0^С

на по' —

наглубине 0^5 м на глубине 1,0 м

12-13 июня 1973 год , потепление-

Рис. 2. Изменение температуры порового воздуха по глубине^ каменной наброски в суточном цикле на полигоне мерзлотной станции Сковородино

Рис. 3. Общий вид входных и выходных отверстий в снеговом покрове на каменной наброске отсыпанной на откосах насыпи: а — выходные отверстия вверху откоса; б - входные отверстия внизу откоса.

Условные обозначения: температура наружного воздуха

— температура воздуха приповерхностного слоя

— температура на глубине 0,5 м --температура на глубине I м

Рис. 4. Изменение средненедельной температуры воздуха и воздуха в наброске в годовом цикле 0октябрь 1972 г. - октябрь 1973 г.) на полигоне Сковородинской НИМС

непосредственно передать свое теплосодержание насыпи. Однако температуры летних осадков, как правило, ниже температуры воздуха и приземного слоя на 5 - 10 °С и более. В случае выпадения дождя на нагретую солнцем поверхность каменной наброски происходит интенсивное испарение влаги в верхних слоях наброски и связанное с этим поглощение тепла.

Эффективность работы набросок в режиме конвекции, прежде всего, определяется коэффициентом проницаемости К, который зависит от фракционного состава и плотности «упаковки». Наиболее эффективно работает наброска из достаточно крупных и близких по размеру камней. В результате обобщения натурных данных установлено, что наброска должна состоять из трех слоев камня, что соответствует общей толщине наброски, равной трехкратной величине среднего размера камня. Средний размер камней обсыпки рекомендуется 20 - 30 см. При этом толщина наброски составит порядка 80 см.

В третьей главе приведены результаты многолетних опытно-конструкторских и технологических разработок, внедрения этих разработок в ж.д. строительство, многолетних натурных наблюдений за объектами и выявлением количественных параметров охлаждающего эффекта камненабросных сооружений.

В течение последних 30 лет с участием автора систематически производились опытно-конструкторские и технологические разработки и внедрение этих разработок в практику строительства. В результате были разработаны следующие конструктивные технические решения:

- каменная (скальная) наброска на откосах насыпей и выемок малой толщины - до 0,5 м;

- то же, толщиной до 1,0 м и толщиной более 1,0 м;

- бермы из каменной (скальной) наброски;

- насыпи, тело которых состоит из скального грунта или фракционного камня;

- выемки, где местный грунт под балластной призмой на 2,5 - 3,0 м заменен фракционным камнем;

- специальные технические решения (водоотводные канавы, обсыпки конусов мостов, фильтрующие насыпи и др.).

В данной главе охарактеризована также технология возведения камненабросных сооружений, разработка которой велась с непосредственным участием автора.

Одной из основных особенностей организации натурных наблюдений за поведением камненабросных сооружений является обеспечение сопоставимости поведения объекта с наличием каменной наброски и при ее отсутствии. С этой целью объект либо делался парным, либо (если велось усиление уже действующего объекта) четко фиксировалось температурное состояние до и после устройства каменной наброски. Пример первого подхода приведен на рис. 5 и 6 (км 44 участка Бамовская —Тында Дальневосточной ж.д.), пример второго подхода - на рис. 7 (км 187 участка Бамовская - Беркакит Дальневосточной

ж.д.).

С целью определения количественных характеристик влияния каменной наброски на откосах насыпи на формирование температурного режима в ее теле и основании была проведена серия теплофизических расчетов с использованием методов математического моделирования и компьютерных программ. При проведении расчетов решалась плоская задача нестационарной теплопроводности с учетом изменения теплофизических характеристик грунтов и выделения теплоты при фазовых переходах (промерзании-оттаивании). Результаты расчета сопоставлялись с натурными данными.

Для построения математической модели были использованы два поперечника насыпи на 44 км ж.д. линии Бамовская-Тында. Первый из этих поперечников находится на ПК5+65 на участке с каменной наброской на откосе насыпи, второй на ПК5+95 на участке без каменной наброски. Устройство наброски было произведено в 1975г., результаты замеров температурного режима насыпи на этот момент имеются.

Задача была поставлена следующим образом. Произвести расчет нестационарного температурного режима в теле и основании насыпи на участке с устройством каменной наброски и на участке без каменной наброски, приняв начальное распределение температуры в соответствии с данными натурных измерений на апрель 1975г. и граничные условия на основной площадке, откосах насыпи и естественной поверхности на

Рис. 5. Первая опытная насыпь с терморегулирующей скальной наброской на откосах, предназначенной для снижения отепляющего влияния насыпи на температурный режим вечномёрзлых грунтов в её основании. Вид насыпи со стороны откоса восточной экспозиции (Дальневосточная ж.д., участок Бамовская-Тында, км 44 пк 5): а, б -вид в августе соответственно 1974 и 1984 г.г.

а*

4ГЫ +4 /к З.ЭЭ

• V

Рис. 6. Пятилетние скользящие среднегодовые температуры грунтов в различных точках тела и основания опытной насыпи (Дальневосточная ж.д., участок Бамовская-Тында): а - профиль насыпи с наличием наброски на её откосах мощностью 0,2 м (скв. 2) и 0,4 (скв. 4) м; б - контрольный профиль насыпи без скальной наброски; в -пятилетние скользящие среднегодовые температуры грунтов в различных точках тела насыпи с наброской на откосах; г - то же в основании насыпи; д - то же в теле насыпи без скальной наброски; е-то же в основании насыпи

чо

ачш.

масштаб

воем* устбОис**Ьа нвброаш маап-опоаа» ¿»Л

Рис. 7. Мерзлотно-литологический разрез насыпи, подвергшейся в послепостроечный период многолетней осадке, стабилизировавшейся спустя 3 года после устройства на юго-восточном откосе скальной наброски, а у подошвы северо-западного откоса скальной бермы (Дальневосточная ж.д., участок Бамовская-Беркакит, км 187 пк 1+30). Температурные поля в основании и теле насыпи на момент максимального сезонного промерзания-оттаивания грунтов в различные годы: а -сопоставление глубины протаивания в различные годы; б, в, г, д - положение соответственно на 6.04.1994 г., 26.10.1994 г., 19.04.1999 г., 24.09.1999 г.

основании данных многолетних наблюдений. Расчетный период составлял 10,5 лет. Результаты расчета выводились на 15 апреля и 01 октября 1985г. При расчетах варьировались граничные условия на откосе насыпи с целью определить такие значения эквивалентных термических сопротивлений, при которых распределение температуры в насыпи, полученное на математической модели, наилучшим образом совпадет с данными натурных измерений на 15 апреля и 01 октября 1985г. Таким образом, решалась, так называемая, обратная задача по подбору граничных условий, обеспечивающих формирование известного температурного режима.

Конечная цель заключалась в сопоставлении полученных значений для двух расчетных случаев - с каменной наброской и без нее для получения количественной оценки влияния каменной наброски. Сопоставление проводилось по данным измерений в скважине №4 на поперечнике ПК5+65 (участок с каменной наброской) и в скважине №11 на поперечнике ПК5+95 (участок без каменной наброски) на глубинах 4, 6 и 8м.

Моделирование скальной наброски производилось двумя способами.

В первом случае слой скальной наброски (летом) и, соответственно, слой скальной наброски вместе со снежным покровом (зимой) заменялся эквивалентным термическим сопротивлением. Величина этого термического сопротивления учитывалась вместе с коэффициентом теплоотдачи с поверхности в виде условного коэффициента теплоотдачи. Целью расчета был подбор такой величины этого коэффициента, который бы обеспечил наилучшее совпадение полученного температурного режима с натурными данными. В этом случае теплоемкость и скрытая теплота при промерзании-оттаивании скальной наброски игнорировались.

Во втором случае слой скальной наброски (летом) и, соответственно, слой скальной наброски вместе со снежным покровом (зимой) моделировался специальным материалом. Целью расчета был подбор такой величины коэффициента теплопроводности этого материала, который бы обеспечил наилучшее совпадение полученного температурного режима с натурными данными.

Коэффициенты теплопередачи подбирались из двух сезонов: с октября по март - одно среднее значение, с апреля по сентябрь включительно - другое. В первом случае эта величина была обозначена А3, во втором - Ал. Наилучшую сходимость для случая наличия каменной наброски дали следующие значения: А= 1,75 ккал/(м2-час-град), Ал = 2,2 ккал/(м2-час-град). При отсутствии каменной наброски соответственно А] и Ал равны

1,45 и 10,0 ккал/(м2-час-град). Полученные результаты показывают принципиально новую качественную закономерность: термическое сопротивление одного снежного покрова больше, чем суммы термических сопротивлений каменной наброски и снежного покрова. Это происходит потому, что снежный покров «разрывается» каменной наброской. Такое явление приводит к резкому улучшению условий охлаждения грунтов в зимний период. При таких условиях теплопередачи мы по существу имеем дело не с двумя последовательно уложенными слоями материала, а со смешанным материалом, который может быть назван как «снегокамень».

При моделировании теплообмена путем задания слоя каменной наброски как материала были получены следующие значения коэффициента теплопроводности в мерзлом состоянии каменной наброски А.м = 1,05 ккал/(м-ч-град), в талом состоянии Хт= 1,25 ккал/(м-ч-град).

Аналогичным образом было осуществлено решение обратной задачи для насыпи на км 187 участка Бамовская -Беркакит Дальневосточной железной дороги. Толщина каменной наброски уже была не 40, а 70 см. В этом случае были получены следующие результаты: коэффициенты теплоотдачи (ккал/(м2-час-град) А] = 0,4; А"л = 10,0; А'3 = 0,9; Ал = 1,4; коэффициенты теплопроводности (ккал/(м-час-град) = 0,9; Хт = 1,8.

Четвертая глава посвящена разработке методики расчета теплового влияния каменной наброски на откосах.

В результате статистической обработки результатов натурных наблюдений за температурным режимом насыпей, возведенных с применением каменной наброски удалось выявить

основные закономерности формирования температурного режима грунта на подошве каменной наброски. В результате были разработаны следующие рекомендации.

При выполнении теплофизических расчетов по прогнозу температурного режима грунтов в основании насыпей и выемок с наличием на поверхности образующих их элементов набросок из скального грунта мощностью 0,8 г 1,2 м охлаждающее влияние наброски в районах, где средняя мощность снегового покрова за ноябрь - февраль месяцы не превышает 45 50 см, учитывается заменой температуры воздуха /„ на расчетную температуру на подошве наброски:

+273,1(^-1),

где и - среднемесячная температура воздуха в °С, берется по данным ближайшей метеостанции;

Кк - коэффициент приведения температуры воздуха к температурена подошве наброски.

Значения коэффициента Кк для набросок из фракционного скального грунта, не содержащего дресвы и мелкозема при среднем диаметре скальных отдельностей в наброске 0,2 -г 0,5 м, а также для крупнопористых скальных покрытий, содержащих до 30% некондиционного материала в виде дресвы и щебня, приведены в таблице 1.

Уточняем, что определенные указанным способом расчетные параметры и характеризуют температуры поверхности грунтового массива под наброской. Эти температуры, собственно и являются верхними граничными условиями при расчетах нестационарных температурных полей в основании линейных сооружений со скальной наброской на их поверхности.

При применении программ, в которых используется понятие приведенного коэффициента теплоотдачи от поверхности грунтового массива, значение этого коэффициента в данных расчетах должно приниматься не менее 40 ккал/(м2-ч-°С).

Таблица 1

Значения коэффициента Кю полученного с 95 % уровнем вероятности, путем статистической обработки результатов многолетних температурных наблюдений на опытных объектах земляного полотна и ИССО, построенных в различных природно-климатических условиях на БАМ и АЯМ

Состав наброски Мощность снега, см Месяцы

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

Скальный грунт с содержанием дресвы и щебня до 30% 20-40 1,021 1,061 1,070 1,057 1,040 1,005 0,993 0,972 0,967 0,972 0,986 1,000

Скальный грунт с содержанием дресвы и щебня до 30% до 20 1,021 1,062 1,062 1,048 1,017 0,997 0,981 0,970 0,962 0,966 0,980 0,997

Фракционный камень, ёсгОД-О.бм 20-40 1,025 1,066 1,072 1,050 1,030 0,998 0,989 0,972 0,968 0,973 0,984 0,995

Фракционный камень, £^=0,2-0,5м до 20 1,015 1,046 1,052 1,034 1,011 0,933 0,986 0,976 0,970 0,979 0,989 0,999

После получения значений среднемесячных температур поверхности на подошве каменной наброски путем соответствующего пересчета были получены две группы параметров.

Первая группа - это коэффициенты теплопередачи с учетом термического сопротивления каменной наброски. В этом случае моделирование температурного режима насыпи может быть осуществлено заданием соответствующего коэффициента теплопередачи в летний и зимний периоды. При этом сама каменная наброска в расчетную схему не вводится.

Вторая группа - это условные коэффициенты теплопроводности каменной наброски в талом состоянии и условного материала «снегокамень» в мерзлом состоянии.

Далее была усовершенствована методика математического моделирования каменной наброски на ЭВМ.

Особенностью работы каменной наброски является наличие двух составляющих теплообмена - кондуктивного и конвективного.

В рамках алгоритмов, учитывающих только кондуктивный теплообмен имеется прием, позволяющий учесть конвекцию приближенно и заключающийся в том, что в зимний период задают повышенный коэффициент теплопроводности. Такая схема хорошо работает, если конвективный перенос происходит в одном направлении. Однако в ряде случаев конвективный перенос может происходить в двух, а иногда и в трех измерениях. Рассмотрим работу каменной наброски на откосе насыпи.

На рис. 8 приведен пример передачи тепловых потоков за счет конвекции в двух измерениях. В летний период, когда температура наружного воздуха выше температуры насыпи, воздух, охлаждаясь у поверхности тела насыпи, перемещается вниз по откосу и уходит к подошве откоса, при этом сверху вовлекаются новые массы (теплого) воздуха. Другими словами, имеет место дополнительный перенос тепла А<73.

В зимний период конвекция имеет место в двух измерениях: во-первых, происходит конвекция перпендикулярно поверхности откоса (перенос тепла Ад4), во-вторых, нагретый у поверхности тела насыпи воздух, устремляется вверх (Адн),

ЗИМА

Рис. 8. Направление дополнительных тепловых потоков за счет конвективного переноса тепла в каменной наброске: а — обозначение тепловых потоков по направлению; б, в- дополнительный перенос тепла конвекцией соответственно в летний и зимний периоды; 1 - тело насыпи; 2 - каменная наброска на откосе насыпи; 3 - естественная поверхность грунта

вовлекая при этом с противоположной стороны новые массы воздуха (холодного). Таким образом, в результате как зимней, так и летней конвекции у подошвы откоса формируется более низкая температура, чем на уровне верхней части насыпи.

Моделирование дополнительного конвективного переноса тепла путем корректировки коэффициента теплопроводности становится невозможным. Это объясняется тем, что при рассматриваемых ранее одномерных процессах направление тепловых потоков за счет кондуктивной и конвективной составляющих совпадало по знаку. В рассматриваемом примере каменной наброски на откосах в общем случае направление кондуктивной и конвективной составляющих не совпадает по знаку.

Был разработан прием, который в методе элементарных балансов предполагает вводить поправки к тепловым потокам для каждого блока расчетной области. Величины поправок предполагается получать экспериментальным путем.

В пятой главе приведены материалы по экономической эффективности применения скальных набросок и охарактеризованы результаты внедрения разработок.

Конструкции земляного полотна и конусов мостов, отличающиеся наличием на их поверхности небольших по мощности (0,8 -г 1,2) набросок, состоящих из скальных отдельностей диаметром 0,2 4- 0,5 м при проектировании БАМ и южной части АЯМ, были применены в опытном порядке с целью консервации мерзлоты в их основании и обеспечения эксплуатационной надежности таких сооружений. Кроме этого, в настоящее время скальные наброски на откосах насыпей и скальные бермы применяются для стабилизации осадок насыпей на Восточно-Сибирской, Забайкальской и Дальневосточной железных дорогах, деформирующихся по причине растепления и многолетнего оттаивания грунтов основания в связи с наблюдающимся, начиная со второй половины 70-х годов минувшего века, потеплением климата.

Следует отметить, что применение скальных набросок в качестве основного мероприятия по консервации мерзлоты в основании линейных транспортных сооружений требует

дополнительных единовременных затрат. Тем не менее практика строительства и эксплуатации железных дорог в юго-восточной части криолитозоны России со всей очевидностью показывает, что эти единовременные затраты в зависимости от стоимости 1,0 м3 фракционного камня окупаются при строительстве новых железных дорог в течение 4-5 лет, на эксплуатируемых дорогах - в течение 2-3 лет.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате многолетних научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ создано новое эффективное мероприятие по регулированию температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований транспортных сооружений - каменная наброска.

2. Выявлена основная сущность работы каменной наброски. Ее охлаждающее влияние на подстилающие грунты оснований складывается из двух составляющих: охлаждающих влияний в летний и в зимний период. В летний период каменная наброска

- является теплоизоляционным слоем, препятствующим поступлению тепла к поверхности сооружения;

за счет конвекции при суточных колебаниях температуры наружного воздуха сводит на-нет отепляющее влияние солнечной радиации.

В зимний период каменная наброска

- снижает отепляющее влияние снежного покрова за счет частичного или полного его «разрыва»;

- за счет конвекции воздуха из-за разности температур наружного воздуха и подстилающего грунта сводит на-нет утепляющее влияние материала наброски.

В связи с этим в зимний период каменную наброску нельзя рассматривать отдельно без взаимосвязи со снежным покровом. Поэтому для математического моделирования тепловых процессов целесообразно ввести понятие «снегокамень», характеризующееся общим термическим сопротивлением каменной наброски и частично или полностью «разорванного» снежного покрова.

3. Выявлены закономерности влияния на температурный режим подстилающих грунтов:

- размеров (толщины, ширины, длины) каменной отсыпки;

- ориентации в пространстве массивов каменной отсыпки (величины наклона, характера расположения по отношению к инженерному сооружению, степени врезки в основной массив земполотна и др.);

- суточных, месячных, сезонных колебаний температуры наружного воздуха;

- солнечной радиации, осадков, ветра;

- толщины снежного покрова;

- состава каменной отсыпки (крупность камня, наличие различных включений и т.п.).

4. В течение последних 30 лет с участием и под руководством автора систематически производились опытно-конструкторские и технологические разработки и внедрение этих разработок в практику строительства. В результате были разработаны и внедрены на конкретных объектах следующие конструктивные решения:

- каменная (скальная) наброска на откосах насыпей и выемок малой толщины - до 0,5 м;

- то же, толщиной до 1,0 м и толщиной более 1,0 м;

- бермы из каменной (скальной) наброски;

- насыпи, тело которых состоит из скального грунта или фракционного камня;

- выемки, где местный грунт под балластной призмой на 2,5 - 3,0 м заменен фракционный камнем;

- специальные технические решения (водоотводные канавы, обсыпки конусов мостов, фильтрующие насыпи и др.).

5. Статистический анализ многолетних натурных наблюдений за температурным режимом каменной наброски позволил разработать методику назначения среднемесячных значений температуры поверхности, расположенной на расстоянии 1,0 м от внешней поверхности каменной наброски. При этом в теплофизических расчетах насыпей полученные значения предполагается использовать как граничные условия первого рода.

6. Разработана методика расчета насыпей с каменной наброской на откосах с заданием на внешней границе граничных условий третьего рода. Для этого получены значения коэффициентов теплопередачи при моделировании каменной отсыпки дополнительным термическим сопротивлением и получены теплофизические характеристики тела каменной наброски при включении ее в расчетную схему как материал.

7. Разработаны основы методики расчета на ЭВМ каменной наброски с учетом конвекции воздуха вдоль откоса.

8. При оценке экономической эффективности применения камненабросных сооружений следует выделять три составляющие: стоимость строительная, стоимость ремонта за первые 10 лет эксплуатации и общая стоимость, как сумма двух первых позиций. За счет применения камненабросных сооружений общая стоимость снижается до 2 раз, а дополнительные строительные затраты окупаются за 3 - 4 года.

9. Выполненные разработки нашли широкое внедрение как на транспортных новостройках, так и на сети эксплуатируемых железных дорог, расположенных в юго-восточной части криолитозоны России. В частности, в настоящее время на Забайкальской, Дальневосточнойи Восточносибирской железных дорогах, а так же на ж. д. ветках Беркакит-Томмот, Чара-Чина и Улак-Эльга, запроектировано и постороено по I принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве основания с применением скальной наброски более 250 объектов земляного полотна и ИССО. Кроме того, на основании выполненных исследований -разработано (15) нормативных документов, посвященных решению различных аспектов проблемы управления температурным режимом грунтов при строительстве железных дорог в криолитозоне.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Минайлов Г.П. Состояние земляного полотна железнодорожной линии БАМ-Тында. - Совещание по обобщению опыта проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна железных и автомобильных дорог в сложных условиях

свера и востока. 19-24 сентября 1968 г. Тезисы докладов и сообщений, Гидростроитель, 1968.

2. Минайлов Г.П. Перетрухин H.A., Цвелодуб Б.И., Меренков Н.Д. Предложения по уточнению норм проектирования земляного полотна в районах вечной мерзлоты для использования при проектировании БАМ. - Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства, М., 1969.

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

4. Минайлов Г.П. Максимова Г.Н. Некоторые особенности многолетней динамики сезонного протаивания грунтов. - Труды ПНИИИСа, том XI, М., 1971, с 199-204.

5. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В., Меренков Н.Д. Осадки насыпей при залегании в основании пластично-мерзлых грунтов. -Транспортное строительство, 1973, № 11, с. 40-41.

6. Минайлов Г.П. Натурные исследования температурного режима грунтов в основании и теле насыпи из крупнообломочного материала. - Исследования и материалы по строительству и эксплуатации зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах, Рекомендационно-издательский сектор Филиала Географического общества СССР, Чита, 1973, с. 34-36.

7. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Миронов В.А. О сооружении фундаментов мостов в районах вечной мерзлоты с применением обсыпок из крупнообломочных материалов. -Исследования и материалы по строительству и эксплуатации зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах, Редакционнно-издательский сектор Филиала Географического общества СССР, Чита, 1973, с. 86-88.

8. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В., Меренков Н.Д. Сжимаемость высокотемпературных пластичномерзлых грунтов и осадки возводимых на них насыпей. - Исследования и материалы по строительству и эксплуатации зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах, Редакционно-издательский сектор Филиала Географического общества СССР, Чита, 1973, с. 39-40.

9. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Цвелодуб Б.И., Солодовников Б.И. О сооружении земляного полотна на марях по трассе БАМ. - Транспортное строительство, 1975, № 2, с. 4-5.

10. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Цвелодуб Б.И., Солодовников Б.И. Особенности проектирования земляного полотна на марях по трассе БАМ.- Транспортное строительство, 1975, №3, с. 44-45.

11. Минайлов Г.П. Мерзлотно-грунтовые условия центральной части БАМ. - Особенности проектирования и строительства Байкало-Амурской магистрали в сложных инженерно-геологических и климатических условиях, ДСП, Чита, 1975, с. 26-27.

12. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Пататуева Т.В., Солодовников Б.И. Закомерности изменения мерзлотно-грунтовых условий в результате строительства железных дорог в районах высокотемпературных вечномерзлых грунтов. - Охрана окружающей среды в связи с хозяйственным освоением области распространения многолетнемерзлых пород. Тезисы докладов, Якутск, 1975, с. 126-128.

13. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Меренков Н.Д. Вопросы устойчивости и прочности земляного полотна железных дорог в районах вечной мерзлоты. - Научно-техническая конференция. Повышение эффективности и качества транспортного строительства БАМа, а также в других районах Сибири и Дальнего Востока, М., 1979, с. 77.

14. Минайлов Г.П. О тепловом взаимодействии насыпей с вечномерзлыми породами в восточной части БАМ. - Научно-техническая конференция. Повышение эффективности и качества транспортного строительства БАМа, а также в других районах Сибири и Дальнего Востока, М., 1979, с. 73.

15. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В. Новые данные о закономерностях изменения первоначальной мерзлотно-грунтовой обстановки в основании насыпей, возводимых в региональных условиях восточной части БАМ. - Научно-технический семинар. Совершенствование методов проектирования и строительства железных дорог в суровых климатических условиях Сибири. Тезисы докладов. 20-22 ноября 1979, М., 1979, с. 123-124.

16. Минайлов Г.П. Экспериментальные исследования охлаждающего влияния скальной наброски на термику подстилающих грунтов. - Научно-технический семинар. Совершенствование методов проектирования и строительства

железных дорог в суровых климатических условиях Сибири. Тезисы докладов. 20-22 ноября 1979, М., 1979, с. 129-130.

17. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В. О послепостроечных осадках тела насыпей на БАМе. - Транспортное строительство, 1980, №5, с.

18. Минайлов Г.П., Миронов В.А., Орлов В.Ю., Опарин A.A. Применение мероприятий по охлаждению вечномерзлых грунтов, используемых в основании опор мостов. - Тезисы докладов и сообщений Всесоюзного совещания. Опыт строительства оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах, М., 1981, с. 128-130.

19. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В. Пути повышения устойчивости насыпей, возводимых на маревых участках БАМ. -Транспортное строительство, 1982, № 2, с. 6-7.

20. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В. Бермы в конструкциях низких насыпей на маревых участках - Транспортное строительство, 1984, № 4, с. 9.

21. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Миронов В.А. Мерзлотный прогноз при проектировании линейных транспортных сооружений на вечной мерзлоте. - Научно-практическая конференция (13-15 сентября 1984) «Опыт и задачи ускорения научно-технического прогресса в проектировании и строительстве железных дорог в Сибири». Тезисы докладов. ДСП, Новосибирск, 1984, с. 20-21.

22. Минайлов Г.П., Гулецкий В.В. Эффективность проектных решений земляного полотна на примерах опытного строительства Центрального БАМа. - Научно-практическая конференция (13-15 сентября 1984) «Опыт и задачи ускорения научно-технического прогресса в проектировании и строительстве железных дорог в Сибири». Тезисы докладов. ДСП, Новосибирск, 1984, с. 30.

23. Минайлов Г.П. Результаты многолетних исследований теплового взаимодействия дренирующих прорезей с вечномерзлыми породами на маревых участках БАМ. - Научно-практическая конференция (13-15 сентября 1984) «Опыт и задачи ускорения научно-технического прогресса в проектировании и строительстве железных дорог в Сибири». Тезисы докладов. ДСП, Новосибирск, 1984, с. 32

•»ос. НАЦИОНАЛЬНАЯ }

библиотека I 33

СЛ1ет*рфрг I оэ 300 мт I

24. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Миронов В.А., Гулецкий

B.В. - Тезисы докладов к предстоящей конференции «Проблемы геокриологии Забайкалья». Забайкальский филиал Географического общества СССР. Чита, 1984, с. 139-140.

25. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Асмолов A.A. Тезисы докладов и сообщений Всесоюзного совещания «Геокриологический прогноз при строительном освоении территории». ДСП, М., 1985, с. 238-240.

26. Минайлов Г.П. О влиянии прогнозируемого глобального потепления климата на устойчивость линейных сооружений в сложных мерзлотно-грунтовых условиях БАМ. -Тезисы докладов XXXVIII Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта в новых условиях развития Дальневосточного региона», Хабаровск, 1993, с. 97-98.

27. Минайлов Г.П., Опарин A.A. Результаты экспериментальных исследований по управлению термикой грунтов в основании линейных транспортных сооружений в районах вечной мерзлоты. - Материалы первой конференции геокриологов России. Книга 2. М., 1996, с. 170-178.

28. Минайлов Г.П., Миронов В.А., Юсупов С.Н. Опыт применения на Байкало-Амурской и Амуро-Якутской ж.д. магистралях конструкций земляного полотна, работающих в тепловом отношении по принципу самоохлаждающихся систем. - В сб. докладов: Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера. Том I. Хабаровск, 1997, с. 99-102.

29. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Миронов В.А., Юсупов

C.Н. Основные принципы проектирования и строительства водопропускных сооружений на многолетнемерзлых грунтах юга Якутии. Рекомендации. - В сб. докладов: Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера. Том I. Хабаровск, 1997, с. 108-115.

30. Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. К вопросу о рациональных способах перехвата и отвода поверхностной воды от земляного полотна автомобильных и железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты. - В сб.: Проблемы криологии Земли. М., РАН, 1998, с. 91.

(

31. Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. Стабилизация насыпей на вечномерзлых грунтах. - Путевое хозяйство, 2001, № 5, с. 32.

32. Минайлов Г.П., Хабибулин К.И., Черимосова А.Н., Чернышев Ю.Г. и др. Методические рекомендации по проектированию временных поселков для транспортных строителей БАМа. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1975, с. 21.

33. Минайлов Г.П., Лукьянов B.C. и др. Рекомендации по методике прогноза изменений мерзлотно-грунтовых условий при строительстве и эксплуатации сооружений на трассе БАМ (проект). ДСП. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1976, с. 217.

34. Минайлов Г.П., Меренков Н.Д., Перетрухин H.A., Цвелодуб Б.И., Гулецкий В.В. и др. Рекомендации по совершенствованию и уточнению проектных решений и методики расчета и учета осадки насыпей на марях. ДСП. ЦНИИС Минтрансстроя, 1978, с. 104.

35. Минайлов Г.П., Опарин A.A., Миронов В.А., Дмитриев Ю.В., Смышляев Б.Н., Перетрухин H.A. и др. Рекомендации по совершенствованию конструкций и норм проектирования искусственных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах с учетом природных условий БАМа. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1981, с. 54.

36. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Большаков С.М. и др. Рекомендации по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна на строящихся участках БАМ со сложными мерзлотно-грунтовыми условиями. ДСП. ЦНИИС, М., 1981, с. 23.

37. Минайлов Г.П., Опарин A.A. и др. Методические рекомендации по применению разных способов охлаждения грунтов оснований опор мостов на вечной мерзлоте. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1984,

38. Минайлов Г.П., Меренков Н.Д., Перетрухин H.A., Гулецкий В.В., Орлов Е.П., Цернант A.A. и др. Рекомендации по устранению деформаций и повышению устойчивости земляного полотна в сложных мерзлотно-грунтовых условиях. ДСП. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1985, с. 50.

39. Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Меренков Н.Д., Опарин A.A. Рекомендации по рациональным конструкциям земляного полотна водоотводных устройств и искусственных сооружений железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск. ДСП. М., 1985, с. 55.

40. Минайлов Г.П., Дубнов Ю.Д., Перетрухин H.A. и др. Методические рекомендации по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1986, с. 75.

41. Минайлов Г.П. Математическое моделирование процессов теплообмена в массивах, содержащих каменную наброску. - В сб.: Труды ЦНИИС, вып. № 213, М., 2002, с. 122-130.

42. Минайлов Г.П. О причине осадки высоких насыпей, возведенных на вечномерзлых грунтах в юго-восточной части криолитозоны России. - В сб.: Тезисы международной конференции «Криосфера Земли как среда жизнеобеспечения», Пущино, 26-28 мая 2003 г., с. 66-67.

43. Патент на изобретение № 1165099. Самоохлаждающаяся опорная конструкция сооружения. / Минайлов Г.П., Опарин A.A., Асмолов В.А., Волков А.Н., Чахлов B.C. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 03 июня 1993 г. Действует с 03 июня 1993 г.

44. Патент на изобретение № 1394756. Способ тепловой мелиорации маревых участков в зоне вечной мерзлоты. / Минайлов Г.П., Волков В.Н. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 03 июня 1993 г. Действует с 03 июня 1993 г.

45. Патент на изобретение № 1540345. Покрытие откоса земляного сооружения. / Минайлов Г.П., Волков В.Н. -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 03 июня 1993 г. Действует с 03 июня 1993 г.

46. Патент на изобретение № 1385715. Термометрическая скважина в вечномерзлых грунтах. / Минайлов Г.П., Луговой П.Н. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 03 июня 1993 г. Действует с 03 июня 1993 г.

47. Авторское свидетельство № 746052. Способ образования канав и устройство для его осуществления. / Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Недорезов И.А. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 14 марта 1980 г.

48. Авторское свидетельство № 1060761. Способ возведения насыпи. / Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Ткачевский И.Д., Миренков Н.Д., Буданов И.В., Иванов М.Н., Матючин С.К. -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 15 августа 1983 г.

49. Авторское свидетельство № 1095695. Земляное сооружение./ Казаков В.П., Минайлов Г.П., Опарин A.A. -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 01 февраля 1984 г.

50. Авторское свидетельство № 1319650. Защитное покрытие откосов. / Кулишь В.Н., Моисеев В.М., Минайлов Г.П. -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 22 февраля 1987 г.

51. Авторское свидетельство № 1098989. Водоотводная канава в вечномерзлых грунтах преимущественно в пределах мари. / Минайлов Г.П., Перетрухин H.A., Белопол B.C., Маслов В.А., Чернавский В.П., Гулецкий В.В. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 22 февраля 1984 г.

52. Авторское свидетельство № 1148936. Способ тепловой мелиорации земель в зоне вечной мерзлоты. / Минайлов Г.П., Волков В.Н. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 08 декабря 1984 г.

53. Авторское свидетельство № 1724814. Способ возведения насыпи. / Минайлов Г.П., Максимов A.B., Пустовалов A.A., Алексеев A.A. - Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений 08 декабря 1991 г.

54. Авторское свидетельство № 1803495. Способ сооружения противодеформационной конструкции. -Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 09 октября 1992 г. Минайлов Г.П., Алексеев A.A., Максимов A.B.

55. Авторское свидетельство № 1800877. Покрытие откоса земляного полотна. / Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 09 октября 1992 г.

Подписано в печать 14.11.2003. Формат 60 х 84 '/и. Печать офсетная. Объем 2,75 п.л. Тираж 80 экз. Заказ 108.

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС. Лицензия ПЛД № 53-510 от 22.10.1999 г.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (095) 180-94-65

>

ï

I

'

st

I

î

! t

I

I

!

t

i ! i

! t

I

i

)

2oo3~ /}

2o7Sj

» 2 О 7 5 4

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1. Особенности строительства железных дорог в юго-восточной части криолитозоны России. Актуальность работы.

1.2. Каменная наброска - одно из эффективных мероприятий по стабилизации температурного режима тела и оснований инженерных сооружений. Цель и задачи работы.

1.3. Методика исследований.

2. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ КАМЕННОЙ НАБРОСКИ.

2.1. Принцип работы и возможные конструктивные решения.

2.2. Экспериментальные исследования на полигонах в

Сковородино и Тынде.

2.3. Анализ общих особенностей работы каменной наброски.

2.4. Выводы по главе 2.

3. ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ РАЗЛИЧНЫХ КАМНЕНАБРОСНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ.

3.1. Разработка конструкций и технологии возведения камненабросных конструкций.

3.2. Многолетние наблюдения за температурным режимом тела и оснований сооружений, возведенных с использованием каменной наброски.

3.3. Математическое моделирование с использованием ЭВМ тепло-физических процессов в железнодорожной насыпи с каменной отсыпкой на откосах с толщиной отсыпки до 0,5 м.

3.4. Математическое моделирование с использованием ЭВМ тепло-физических процессов в железнодорожной насыпи с каменной отсыпкой на откосах толщиной 0,7 м.

3.5. Выводы по главе 3.

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ТЕМПЕРАТУРНОГО

РЕЖИМА СООРУЖЕНИЙ С КАМЕННЫМИ НАБРОСКАМИ.

4.1. Температура поверхности на откосах по подошве каменной наброски.

4.2. Учет каменной наброски на откосах корректировкой коэффициентов теплоотдачи. Условные коэффициенты теплопроводности каменной наброски.

4.3. Особенности изменения характера теплообмена при изменении толщины наброски.

4.4. Разработка основных положений расчета на ЭВМ каменной наброски на откосах с учетом тепловых потоков в наброске, направленных параллельно откосу.

4.5. Выводы по главе 4.

5. ВНЕДРЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СПОСОБОВ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ТЕЛА И ОСНОВАНИЙ ЗЕМПОЛОТНА С ПРИМЕНЕНИЕМ КАМЕННОЙ НАБРОСКИ.

5.1. Экономическая эффективность применения скальных набросок для повышения тепловой устойчивости земляного полотна и ИССО в районах вечной мерзлоты.

5.2. Реализация и апробация работы.

5.3. Выводы по главе 5.

Актуальность. Обеспечение устойчивости и стабильности земляного полотна железных дорог, возводимых в районах распространения вечномерзлых пород на слабых просадочных при оттаивании вечномерзлых грунтах и близко залегающих к дневной поверхности подземных льдах, было и пока еще остается одной из актуальнейших проблем инженерного мерзлотоведения. Впервые в мировой практике строительства железных дорог с необходимостью решения этой проблемы столкнулись строители Транссибирской магистрали в процессе сооружения Забайкальской (1885 - 1900 гг.) и Амурской (1910 - 1916 гг.) железных дорог. Следует отметить, что специальными исследованиями устойчивости транспортных сооружений в районах вечной мерзлоты в годы, предшествовавшие строительству восточной части Транссиба, да и 10 — 15 лет после завершения ее строительства, ни в России, ни за ее пределами никто серьезно не занимался. Систематические исследования начались в 20-е — 30-е годы. В XX в. разворачивается строительство дорог на вечной мерзлоте за рубежом, в частности, на Аляске. Однако на момент начала строительства БАМа, к которому относится начало данной работы, актуальность разработки мер по стабилизации температурного режима была бесспорной, поскольку приходилось сталкиваться с совершенно новыми природными условиями. Одним из известных принципов понижения температуры вечномерзлых грунтов является создание отрицательной температурной сдвижки в сезонно-деятельном слое путем устройства каменной наброски. Однако применительно к дорожному строительству необходимых конструктивно-технологических решений и методов расчета параметров каменной наброски не было.

Целью работы является повышение эффективности систем, регулирующих температурный режим вечномерзлых грунтов оснований насыпей и выемок на железных и автомобильных дорогах в районах вечной мерзлоты.

Методы исследований - натурные многолетние наблюдения за температурным режимом вечномерзлых грунтов тела и оснований земполотна в сочетании с математическим моделированием тепловых процессов на ЭВМ. Научная новизна работы заключается в следующем: выявлена основная сущность работы каменной наброски, характеризующаяся летним и зимним охлаждающим влиянием. Определены характеристики указанных процессов;

- выявлены закономерности влияния на температурный режим подстилающих грунтов: размеров (толщины, ширины, длины) каменной отсыпки; ориентации в пространстве массивов каменной отсыпки (величины наклона, характера расположения по отношению к инженерному сооружению, степени врезки в основной массив земполотна и др.); суточных, месячных, сезонных колебаний температуры наружного воздуха; солнечной радиации, осадков, ветра; толщины снежного покрова; состава каменной наброски (крупность камня, наличие различных включений и т.п.).

Практическая значимость. На основании выполненных автором исследований разработаны методы расчета температурного режима грунтов тела и оснований земполотна, новые конструктивно-технологические решения каменной наброски, практические рекомендации по регулированию температурного режима, позволяющие снизить стоимость и трудоемкость возведения и дальнейшей эксплуатации земполотна.

Реализация результатов работы. Всего с использованием скальных набросок, примененных в качестве основного мероприятия по консервации мерзлоты в основании земляного полотна и конусов мостов на трассах БАМ и АЯМ, построено и длительное время (15-20 лет) эксплуатируется более 250 объектов. Материалы использованы при составлении 15 нормативно-рекомендательных документов.

Апробация работы. Основные положения работы более 20 раз докладывались на различных семинарах, отечественных и международных конференциях (см. раздел «Опубликованные работы»). Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением результатов теоретических расчетов и натурных измерений.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 55 работ, в том числе получено 13 патентов и авторских свидетельств. Кроме того, результаты исследований автора изложены в более чем 50 научных отчетах, где диссертант являлся либо руководителем, либо ответственным исполнителем отдельных разделов.

Автор выражает благодарность коллективу Тындинской мерзлотной станции, коллективу Центральной лаборатории инженерной теплофизики ОАО ЦНИИС, научному руководителю доктору технических наук Пассеку В.В. и научному консультанту доктору технических наук Цернанту А.А. за большую помощь при проведении работы.

5.3. Выводы по главе 5

1. В результате многолетних научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ создано новое эффективное мероприятие по регулированию температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований транспортных сооружений — каменная наброска.

2. Разработан целый ряд конструктивных воплощений каменной наброски: каменная наброска на откосах различных вариантов, бермы, конструкции насыпи, выемки, нулевого места, фильтрующие насыпи и др.

3. Разработанные конструкции широко внедрены на железных и автомобильных дорогах в юго-восточной части криолитозоны, и многолетний опыт эксплуатации показал их высокую эффективность.

4. Анализ многолетней работы в натуре конструкций с применением каменной наброски показал широкую возможность их применения в регионах с другими климатическими и мерзлотно-грунтовыми условиями.

5. Экономический анализ показал высокую экономическую эффективность каменной наброски как мероприятия, позволяющего предотвратить в дальнейшем значительные деформации и разрушения земполотна и других инженерных сооружений на железных и автомобильных дорогах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В результате многолетних научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ создано новое эффективное мероприятие по регулированию температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований транспортных сооружений — каменная наброска.

2. Выявлена основная сущность работы каменной наброски. Ее охлаждающее влияние на подстилающие грунты оснований складывается из двух составляющих: охлаждающих влияний в летний и в зимний период. В летний период каменная наброска

- является теплоизоляционным слоем, препятствующим поступлению тепла к поверхности сооружения;

- за счет конвекции при суточных колебаниях температуры наружного воздуха сводит на-нет утепляющее влияние солнечной радиации.

В зимний период каменная наброска

- снижает утепляющее влияние снежного покрова за счет частичного или полного его «разрыва»;

- за счет конвекции воздуха из-за разности температур наружного воздуха и подстилающего грунта сводит на-нет утепляющее влияние материала наброски.

В связи с этим в зимний период каменную наброску нельзя рассматривать отдельно без взаимосвязи со снежным покровом. Поэтому для математического моделирования тепловых процессов целесообразно ввести понятие «снегокамень», характеризующееся общим термическим сопротивлением каменной наброски и частично или полностью «разорванного» снежного покрова.

3. Выявлены закономерности влияния на температурный режим подстилающих грунтов:

- размеров (толщины, ширины, длины) каменной отсыпки;

- ориентации в пространстве массивов каменной отсыпки (величины наклона, характера расположения по отношению к инженерному сооружению, степени врезки в основной массив земполотна и др.);

- суточных, месячных, сезонных колебаний температуры наружного воздуха;

- солнечной радиации, осадков, ветра;

- толщины снежного покрова;

- состава каменной отсыпки (крупность камня, наличие различных включений и т.п.).

4. В течение последних 30 лет с участием и под руководством автора систематически производились опытно-конструкторские и технологические разработки и внедрение этих разработок в практику строительства. В результате были разработаны и внедрены на конкретных объектах следующие конструктивные решения:

- каменная (скальная) наброска на откосах насыпей и выемок малой толщины - до 0,5 м;

- то же, толщиной до 1,0 м и толщиной более 1,0 м;

- бермы из каменной (скальной) наброски;

- насыпи, тело которых состоит из скального грунта или фракционного камня;

- выемки, где местный грунт под балластной призмой на 2,5 — 3,0 м заменен фракционный камнем;

- специальные технические решения (водоотводные канавы, обсыпки конусов мостов, фильтрующие насыпи и др.).

5. Статистический анализ многолетних натурных наблюдений за температурным режимом каменной наброски позволил разработать методику назначения среднемесячных значений температуры поверхности, расположенной на расстоянии 1,0 м от внешней поверхности каменной наброски. При этом в теплофизических расчетах насыпей полученные значения предполагается использовать как граничные условия первого рода.

6. Разработана методика расчета насыпей с каменной наброской на откосах с заданием на внешней границе граничных условий третьего рода. Для этого получены значения коэффициентов теплопередачи при моделировании каменной отсыпки дополнительным термическим сопротивлением и получены теплофизические характеристики тела каменной наброски при включении ее в расчетную схему как материал.

7. Разработаны основы методики расчета на ЭВМ каменной наброски с учетом конвекции воздуха вдоль откоса.

8. При оценке экономической эффективности применения камненабросных сооружений следует выделять три составляющие: стоимость строительная, стоимость ремонта за первые 10 лет эксплуатации и общая стоимость, как сумма двух первых позиций. За счет применения камненабросных сооружений общая стоимость снижается до 2 раз, а дополнительные строительные затраты окупаются за 3 — 4 года.

9. Выполненные разработки нашли широкое внедрение как на транспортных новостройках, так и на сети эксплуатируемых железных дорог, расположенных в юго-восточной части криолитозоны России. В частности, в настоящее время на Забайкальской, Дальневосточнойи Восточносибирской железных дорогах, а так же на ж. д. ветках Беркакит-Томмот, Чара-Чина и Улак-Эльга, запроектировано и постороено по I принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве основания с применением скальной наброски более 250 объектов земляного полотна и ИССО. Кроме того, на основании выполненных исследований разработано (15) нормативных документов, посвященных решению различных аспектов проблемы управления температурным режимом грунтов при строительстве железных дорог в криолитозоне.

1. Амиров Х.Х., Иванов М.И. Универсальный метод моделирования теплопередачи с применением ЭВМ. Строительство и архитектура, 1973, №2, с. 25-7-29.

2. Анализ состояния земляного полотна на сети железных дорог. Департамент пути МПС, 2001 , 37 с.

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

4. Балобаев В.Т., Павлов А.В. Динамика криолитозоны в связи с изменениями климата и антропогенным воздействием (в Западной Сибири). — В кн.: Проблемы геологии, М., Наука, 1983, с. 184-И94.

5. Бампроект. «Вечная мерзлота под насыпями». Научно-технический отчет конторы по изысканиям и проектированию Байкало-Амурской ж.д. магистрали. Архив ТМС, 1943.

6. Белокрылов И.Д. Вечная мерзлота и железнодорожный транспорт. Сборник № 8. Вечная мерзлота и железнодорожное строительство. — М., Изд. Центр. Институт научных исследований и реконструкции ж.д. пути. НКПС, 1931,с. 11-51.

7. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности, т.1 и 2. М: Высшая школа, 1982, 327 е., 304 с.

8. Бизюкин Д.Д., Ливеровский А.В., Гониг В.К. Постройка железных дорог. В кн.: Изыскание, проектирование и постройка железных дорог. Том III. -М., Трансжелдориздат, 1938, с. 201.

9. Богданов Н.С. Вечная мерзлота и сооружения на ней. С.-Петербург, 1912, с. 154.

10. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. М: Высшая школа, 1970,375 с.

11. Болбачан В.В. Разработка и внедрение перспективных методов измерения при геокриологических исследованиях. ЦНИИС, ТМС-88/90-2-160, 1990, 37 с.

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

13. Веденисов Б.Н. Устройство пути и способов его лечения, том. 1. М., Трансжелдориздат, 1938, с. 176.

14. Н.Вентцель Е.С., Овчаров Л.А. Теория вероятностей. М: Наука, 1973.-368 с.

15. Волков С.А. Численное решение двухфазной задачи Стефана. — В кн.: Вычислительные методы и программирование, вып. VI, М, МГУ, 1967, с. 217*230.

16. Временные технические условия на изыскания, проектирование и сооружение железных дорог в условиях вечной мерзлоты. М., Трансжелдориздат, 1939.

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

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

19. Гарагуля Л С. Применение математических методов в геокриологии: учебно-методич. пособие. -М: МГУ, 1987. 168 с.

20. Геокриологический прогноз при строительном освоении территорий. Под ред. Баулина В.В. М: Наука, 1987. - 104 с.

21. 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: ЦНИИС, 1988. - 107 с.

22. Годунов С.К., Рябенький B.C. Разностные системы. — М., Наука, 1977, 440 с.

23. Головко М.Д. Обзор современных математических моделей промерзающих влажных грунтов. В кн.: Термодинамические аспекты механики мерзлых грунтов, М, Наука, 1988, с. 30-1-45.

24. Горбунов А.П. Аномальное распространение вечной мерзлоты. Криология Земли, № 4, октябрь деаабрь, том VI, 2002, с. 25-29.

25. Горинов А.В. Изыскание, проектирование и постройка железных дорог, том II. М., Трансжелдориздат, 1937, с. 47.

26. Грязнов М.П. Раскопка княжеской могилы на Алтае. — В журн. Человек, № 2 4, 1928, с. 217-219.

27. Грязнов М.П. Пазырыкское княжеское погребение на Алтае. — Природа, № 11, ИздОво АН СССР, 1929, с. 974-984.

28. Дмитриев Ю.В. О положении вечной мерзлоты под малыми водотоками. Материалы VIII Международного совещания по геокриологии. Выпуск 2, Якутск, 1966.

29. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. М., Недра, 1975, с. 135166.

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

31. 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.

32. 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.

33. А.с. № 1506966 (СССР). Теплоизолирующее покрытие для сохранения вечномерзлых грунтов/Дыдышко П.И., Пассек В.В., Цуканов Н.А., Минайлов Г.П., Дербас В.А., Жданова С.М. Опубл. в Б.И., 1989, №33.

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

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

36. Жданова С.М. Особенности развития деформации насыпей на слабых при оттаивании вечномерзлых основаниях.Тезисы докладов XXXVII научно-технической конференции ХабИИЖТа. Хабаровск, 1991, с. 124-125.

37. 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.

38. Иванов В.Н. Высокоэффективная теплоизоляция в основаниях аэродромов и дорог. М: Транспорт, 1988., 134 с.

39. 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.

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

41. Инженерная геокриология. Справочное пособие. Ершов Э.Д., Хрусталев JI.H., Дубиков Г.И., Пармузин С.Ю. Под ред. Ершова Э.Д. М: Недра, 1991, 439 с.

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

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

44. Казаков В.П., Минайлов Г.П., Опарин А.А. Авторское свидетельство № 1095695. «Земляное сооружение» Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР от 01 февраля 1984 г.

45. Каптерев П.Н. Температурный режим верхнего Приамурья. М.,1946.

46. Карандин А.В., Вельский В.М. Устройство водоотводных канав в талых грунтах. Транспортное строительство, № 5, 1978.

47. Квашук С.В. Барьерные места на дальневосточной железной дороге. «Путь и путевое хозяйство», № 5, 2003, с. 33.

48. Кондратьев В.Г. Геокриологические исследования на переходах газопроводов через долины рек. Н: Наука, 1988, 190 с.

49. Костенко П.Н. Вопросы проектирования и строительства железнодорожных линий в районах вечной мерзлоты. М., Трансжелдориздат, 1938, 40 с.

50. Костенко Н.П. Вопросы трассирования и строительства железнодорожных линий в районах мерзлоты. М., Трансжелдориздат, 1938, с. 17.

51. Кудрявцев В.А., Гарагуля JI.C. и др. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. -М.: МГУ, 1974, 430 с.

52. Ливеровский А.К., Морозов К.Д. Строительство в условиях вечной мерзлоты.

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

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

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

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

57. Меренков Г.П., Пешков П.Г., Петров Б.Г., Цернант А.А., Бойцов Е.А. Конструкции насыпей из твердомерзлых песков с прослойками геотекстиля. Транспортное строительство, 1988, №5, с. 6V7.

58. 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.

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

60. Минайлов Г.П. Некоторые данные о сжимаемости высокотемпературных вечномерзлых суглинков. Проблемы строительства в условиях Забайкалья. Выпуск 2. Чита, Изд-во Забайкальского филиала географического общества СССР, 1970, с. 3-6.

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

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

63. 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.

64. Мерзлые породы и криогенные процессы. Сб. научн. тр. Под ред. Дудикова Г.И. М: Наука, 1991, 118 с.

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

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

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

68. Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. Патент № «Водоотводная канава на слабосточных марях».

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

70. Павлов А.Р., Пермяков П.П. Математическая модель и алгоритмы расчета на ЭВМ тепло- и массопереноса при промерзании грунта. ИФЖ, 1983, т. 44, №2, с. 311*316.

71. Палькин Ю.С. Расчет на ЭВМ теплового состояния оснований искусственных сооружений. Сб. научных трудов ЦНИИСа, вып. 41, М, ЦНИИС, 1971, с. 4-5-22.

72. Пассек В.В., Герасимова Е.И. Расчет температурных полей в грунтах вечномерзлых оснований гидротехнических сооружений с учетом переноса тепла фильтрующей водой. Госфонд алгоритмов и программ. П 001772. Алгоритмы и программы. Инф. Бюлл. № 2, 1976.

73. Пассек В.В. Расчет на ЭВМ трехмерных температурных полей в транспортных сооружениях. Транспортное строительство, 1978, №10, с. 37-5-38.

74. Пассек В.В. Совершенствование методики расчета температурного режима грунтов. В кн.: Теплофизические исследования транспортных сооружений, вып. 72, М, ЦНИИС, 1974, с. 11+47.

75. Пассек В.В., Пассек Вяч.В. Совершенствование алгоритма расчета на ЭВМ температурного режима вечномерзлых грунтов оснований транспортных соорнужений. В кни.: Сборник научных трудов ЦНИИС А. М., 1996, с. 91-97.

76. Пассек Вяч.В. Методика прогнозирования температурного режима вечномерзлых грунтов оснований мостовых переходов. — В кн.: Тепловые процессы при строительстве транспортных сооружений (учет, использование, управление). М., ЦНИИС, 1999, с. 28-37.

77. Перетрухин Н.А. Вопросы проектирования и возведения железнодорожного земляного полотна в районах вечной мерзлоты. — В кн.: Вопросы транспортного строительства в районах вечной мерзлоты. Сообщение № 21, ЦНИИС, 1958, с. 5-23.

78. Перетрухин Н.А., Меренков Н.Д., Цернант А.А. и др. Рекомендации по устранению деформаций и повышению устойчивости земляного полотна в сложных мерзлотно-грунтовых условиях. М., ЦНИИС, 1985, 51 с.

79. ЮЗ.Перетрухин Н.А., Минайлов Г.П. и др. Водоотводная канава в вечномерзлых грунтах, преимущественно в пределах марей. А.с. 1098989, 1984.

80. Потатуева Т.В. Исследование устойчивости земляного полотна железных дорог в районах Ангаро-Ленского бассейна. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук. М., 1974.

81. Потатуева Т.В. Проектирование земляного полотна железных дорог в южной части вечной мерзлоты. — В кн.: Труды V совещания семинара по обмену опытом строительства в суровых климатических условиях, том VII, выпуск 1. Тюмень, 1968, с. 227-238.

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

83. Ю7.Проблемы геокриологии. Сб. статей к 4 Международной конф. по мерзлотоведению, Фербенкс, Аляска, июль 1983. Под ред. Мельникова П.И. -М: Наука, 1983.-280 с.

84. Протокол заседания Президиума научно-технического совета Министерства путей сообщения Российской Федерации от 20 сентября 2001 г., №53.

85. Расчет температурный полей в грунтах вечномерзлых оснований гидротехнических сооружений с учетом переноса тепла фильтрующей водой. П001772. Пассек В.В., Герасимова Е.И., бюлл. № 2, М., 1976.

86. Рекомендации по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна на участках с наличием низкотемпературных вечномерзлых грунтов. ДСП. ЦНИИС Минтрансстроя. М., 1988, с. 33.

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

88. М.Рекомендации по устранению деформаций и повышению устойчивости земляного полотна в сложных мерзлотно-грунтовых условиях. ДСП. ЦНИИС Минтрансстроя. М., 1985, с. 50.

89. 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.

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

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

92. Солодовников Б.И. Проектирование земляного полотна на вечномерзлых грунтах восточного участка БАМ. В кн.: научные проблемы сооружения БАМ. Труды НИИЖТа, выпуск 170.

93. Солодовников Б.И. Сооружение земляного полотна с деградацией вечной мерзлоты. Транспортное строительство, № 5, 1969.

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

95. Сумгин М.И. Географическое распространение вечной мерзлоты в Амурской области. Брошюра. Благовещенск, 1914.

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

97. 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. 264+267.

98. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М: Наука, 1977, 735 с.

99. Турчак Л.И. Основы численных методов. М: Наука, 1987, 320 с.

100. Указание МПС и Минтрансстроя от 31.03.87 г., А-1932 У/Мо 354.

101. Фельдман Г.М. Прогноз температурного режима грунтов и развития криогенных процессов. Н: Наука, 1977, 191 с.131 .Хрусталев Л.Н. Температурный режим вечномерзлых грунтов на застроенной территории. М: Наука, 1971, 167 с.

102. 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.

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

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

105. Цуканов Н.А. Расчет температурного режима грунта в основании фильтрующих насыпей при использовании численных методов. — В сб.: «Теплофизические исследования транспортных сооружений». Труды ЦНИИСа, № 72. М., ЦНИИС.

106. 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.

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

108. Цуканов Н.А. Роль фильтрации поверхностных и надповерхно-стных вод и сезона строительства в формировании температурного режима насыпей, возводимых на многолетнемерзлых грунтах. — В кн.: Сб. научн. со-общ. ЦНИИСа, вып. 8, М., ЦНИИС, 1963, с. 101*122.

109. 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.

110. А.с. №1139176 (СССР). Покрытие откоса земляного полотна/Цуканов Н.А., Пассек В.В., Заковенко В.В., Дыдышко П.И., Евстигнеев Р.И. Опубл. в Б.И., 1995, №30.

111. Цыбульский В.А. Инженерная геология. Гос. научно-техн. горное изд-во (в двух частях), 1932, с. 203.

112. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М: Высшая школа, 1973.-448 с.

113. Чернядьев В.П., Чеховский А.Д., Стремяков А.Я., Пакулин В.А. Прогноз теплового состояния грунтов при освоении северных районов. М: Наука, 1984. - 137 с.

114. 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.

115. Aguirre-Puente J. Esetaint des Comptes rendus du XIII Congres International du Froid, 1971. V. 1, p. 759+764.

116. Barrg R.G. Snow cover, sea ice and permafrost. Glaciers, ice sheetsr*and sea leval: Eff. CO indue. Clim. Change. Report Workshop, Seattle, Wash., Sept. 13-15, 1984. Washington, D.C., 1985, 241+247.

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

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

119. Frost i Jord. Symposium. Norges teknisk naturvitenskapelige forskningsrads og statens vegvesens utvald for frost i jord. Oslo, 1971. №6, Apr. 1972.

120. Ground Freezing. Proceedings 4th Int. Symp., Sapporo, 5-7 Aug., 1985. Rotterdam; Boston, 1985.

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

122. Osterkamp Т.Е. Freezing and thawing of soils and permafrost containing unfrozen water or brine. Water Resources Research, 1987, v. 23, №12. pp. 22794-2285.

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

124. 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.

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

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

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

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

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

130. 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*1183.

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