DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25027

Аннотация: Статья посвящена результатам экспериментальных исследований тепломассообменных свойств техногенных грунтов Якутии, подвергнутых циклам промерзания-протаивания. Приводится определение техногенных грунтов согласно ГОСТ 25100-95. Приводится установленный факт значительного оличия коэффициента фильтрации грунтов сезонного слоя протаивания в условиях естественного залегания от значений полученных в лабораторных условиях. Обосновывается необходимость исследования тепломассобменных свойств техногенных грунтов с учетом циклического воздействия низких температур и изменения криогенной структуры для более полного соответствия северным условиям. Произведен анализ полученных данных, аппроксимация экспериментальных данных методами статистической обработки, сравнение с данными других источников. В результате проведенного исследования получены зависимости теплофизических свойств песчано-глинистых техногенных грунтов от их влажности, температуры и содержания глинистой составляющей. установлено уменьшение теплопроводности песчано-глинистых техногенных грунтов до 30%, увеличение коэффициента фильтрации до значений 10-6 м/с, а коэффициента диффузии – на 2-3 порядка в результате влияния циклов замораживания-оттаивания.

DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25035

Аннотация: Статья посвящена экспериментальным исследованиям влияния добавок поверхностно - активных веществ на прочность мерзлых дисперсных грунтов. Затронута проблема поиска новых теоретических подходов к механическим свойствам дисперсных грунтов, учитывающих наличие свободной поверхностной энергии и влияние физико - химических факторов на поведение и свойства грунтов. Обоснован физико - химический подход как наиболее перспективный в данном направлении. Представлен механизм упрочнения талых грунтов посредством воздействия на них поверхностно активных веществ, изученный и предложенный П. А. Ребиндером. Проведены экспериментальные исследования прочностных характеристик мерзлых дисперсных грунтов с добавлением ПАВ и без добавок. Для определения прочности использовался метод шарикового штампа при действии постоянной нагрузки. В результате проведенного исследования были получены экспериментальные кривые зависимости предельной прочности от времени для мерзлого песка и суглинка с добавкой ПАВ и без добавок. Также получены зависимости незамерзшей воды в суглинке с добавкой ПАВ и без добавок от температуры. Полученные данные позволяют сделать вывод, что введение ПАВ оказывает влияние на важнейшие свойства мерзлых грунтов, независимо от их разновидности. Кроме того установлено, что увеличение прочности мерзлых грунтов как песков так и суглинков обусловлено структурными изменениями происходящими при введении ПАВ.

DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25036

Аннотация: В представляемой статье рассмотрена задача численного моделирования процесса оттаивания-промерзания массива грунтов для проектирования системы термостабилизации грунтов основания здания в условиях криолитозоны Республики Саха (Якутия). Цель работы заключается в изучении процесса формирования температурного поля массива грунтов под действием сезоннодействующих устройств. Исследуется процесс образования ледопородной завесы вследствие теплообмена грунта со сезоннодействующими охлаждающими устройствами (СОУ) и наружным холодным воздухом при уборке снежного покрова с площадки строительства. Методом исследования является вычислительный эксперимент на основе общей задачи Стефана, решаемой посредством разностной схемы сквозного счета Основными выводами проведенного исследования являются необходимость разработки математических моделей, учитывающие массообменные процессы в зоне влияния сезоннодействующих охлаждающих установок с учетом условий формирования криогенных текстур в ходе принудительного промораживания грунтов. Также необходимо математически описать явления конденсации и испарения хладона, происходящие внутри сезонноохлаждающего устройства. Важным в практическом плане также является определение расчетных температур и сроков их формирования, необходимых для принятия решений по загрузке фундаментов.

DOI: 10.7256/2453-8922.2017.4.25037

Аннотация: Предметом исследования является взаимодействие сезонно - действующих охлаждающих устройств (СОУ) с грунтами, процессы тепломассопереноса и образования криотекстур. Сезонно - действующие охлаждающие устройства нашли широкое применение в северном строительстве при усилении фундаментов зданий и их оснований, сложенных пластичномерзлыми и талыми дисперсными грунтами; при устройстве противофильтрационных экранов и мерзлотных завес. Эффективность работы сезоннодействующих охлаждающих установок оценивается по скорости формирования расчетного температурного режима в основаниях инженерных сооружений. Исследования произведены на примере объекта "Спортивный комплекс "Триумф" в г. Якутске". Для регистрации температурного режима грунтов на объекте обустроены скважины - термотрубки, в которых размещаются шлейф - регистраторы на базе термологгеров iBDL Основными выводами данного исследования являются то, что понижение температуры в основании объектов с висячими сваями до расчетных значений может быть получено только методами принудительного охлаждения. Приведенные данные формирования температур грунтовых оснований, охлаждаемых сезоннодействующими установками парожидкостного типа, отражают закономерности, характерные для дисперсных грунтов любого вида, при различных значениях влажности и засоленности для зданий с проветриваемыми подпольями. Формирующиеся в результате принудительного охлаждения температурные поля не являются стационарными. Их пространственно- временная изменчивость обусловлена сезонными изменениями температуры воздуха в проветриваемом подполье, условиями теплообмена на дневной поверхности под зданием, теплофизическими свойствами грунтов оснований, режимом работы охлаждающих установок и, в значительной степени, климатическими факторами.