Статья ' Глубина зоны теплового влияния автомобильных дорог' - журнал 'Урбанистика' - NotaBene.ru
по
Меню журнала
> Архив номеров > Рубрики > О журнале > Авторы > О журнале > Требования к статьям > Редакция и редакционный совет > Порядок рецензирования статей > Политика издания > Ретракция статей > Этические принципы > Политика открытого доступа > Оплата за публикации в открытом доступе > Online First Pre-Publication > Политика авторских прав и лицензий > Политика цифрового хранения публикации > Политика идентификации статей > Политика проверки на плагиат
Журналы индексируются
Реквизиты журнала

ГЛАВНАЯ > Вернуться к содержанию
Урбанистика
Правильная ссылка на статью:

Глубина зоны теплового влияния автомобильных дорог

Галкин Александр Фёдорович

ORCID: 0000-0002-5924-876Х

доктор технических наук

профессор, главный научный сотрудник Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН

677010, Россия, г. Якутск, ул. Мерзлотная, 36, ИМЗ СО РАН. Лаборатория геотермии криолитозоны

Galkin Aleksandr

Doctor of Technical Science

Professor, Chief Researcher of the Melnikov Permafrost Institute SB RAS

677010, Russia, Yakutsk, ul. Merzlotnaya, 36, IMZ SO RAN. Laboratoriya geotermii kriolitozony

afgalkin@yandex.ru
Другие публикации этого автора
 

 

DOI:

10.7256/2310-8673.2022.4.38879

EDN:

HCXRIZ

Дата направления статьи в редакцию:

04-10-2022


Дата публикации:

30-12-2022


Аннотация: Тепловой режим дорожных одежд и оснований является важным фактором, определяющим их надежную и безопасную эксплуатацию в криолитозоне. Целью исследований являлась количественная оценка возможности замены слоистой среды грунтового основания дороги эквивалентным однородным грунтом со средним коэффициентом температуропроводности при расчете глубины зоны теплового влияния дороги. Рассмотрены два способа усреднения теплофизических свойств слоистой среды: средневзвешенный и среднеарифметический. Получены зависимости для определения степени отклонения свойств и толщин слоев грунтового основания, при которых оба способа являются приемлемыми для инженерных расчетов. В качестве примера, рассмотрена двухслойная среда дорожного основания. Для анализа использовалась классическая формула глубины теплового влияния, полученная из решения интегральным методом одномерного уравнения нестационарной теплопроводности.   Приведены простые инженерные формулы для относительной ошибки определения значений глубины теплового влияния при использовании в расчетах эквивалентного слоя дорожной одежды. Рассмотрен конкретный пример расчета глубины зоны теплового влияния в двухслойном грунте дорожного основания. Получено уравнение функциональной связи между параметрами, характеризующими степень отклонения толщины и теплофизических свойств отдельных слоев друг от друга, которое обеспечивает ошибку в расчетах глубины зоны теплового влияния меньше допустимого значения. Результаты численных расчетов представлены в виде 2D и ЗD графиков, которые позволяют наглядно оценить влияние диапазона изменения значений коэффициентов температуропроводности отдельных слоев грунта на правомерность использования различных способов построения эквивалентной однослойной конструкции дорожного основания.


Ключевые слова:

автомобильная дорога, многолетняя мерзлота, тепловой режим, прогноз, коэффициент, слой, эквивалентный, теплопроводность, ошибка, расчет

Abstract: The thermal regime of road surface and basements is an important factor determining their reliable and safe operation in the cryolithozone. The aim of the research was to quantify the possibility of replacing the layered environment of the road's soil base with an equivalent homogeneous soil with an average coefficient of thermal conductivity when calculating the depth of the road's thermal influence zone. Two methods of averaging the thermophysical properties of a layered medium are considered: weighted average and arithmetic average. Dependences are obtained for determining the degree of deviation of the properties and thicknesses of the layers of the soil base, in which both methods are acceptable for engineering calculations. As an example, the two-layer medium of the road base is considered. For the analysis, the classical formula of the depth of thermal influence was used, obtained from the solution by the integral method of the one-dimensional equation of unsteady thermal conductivity. Simple engineering formulas are given for the relative error in determining the values of the depth of thermal influence when using an equivalent layer of pavement in calculations. A concrete example of calculating the depth of the zone of thermal influence in the two-layer soil of the road base is considered. The equation of the functional relationship between the parameters characterizing the degree of deviation of the thickness and thermophysical properties of individual layers from each other is obtained, which provides an error in the calculations of the depth of the zone of thermal influence less than the permissible value. The results of numerical calculations are presented in the form of 2D and 2D graphs, which allow us to visually assess the influence of the range of changes in the values of the thermal conductivity coefficients of individual soil layers on the legality of using various methods of constructing an equivalent single-layer road foundation structure.



Keywords:

road, permafrost, thermal regime, forecast, coefficient, layer, equivalent, thermal conductivity, error, calculation

Введение.

Тепловой режим дорожных одежд и оснований является важным фактором, определяющим их надежную и безопасную эксплуатацию в криолитозоне [1,2,3,4,5].Особенно, негативное влияние теплового фактора сказывается при строительстве и эксплуатации дорог, когда в зоне теплового влияния дороги, в грунтах дорожного основания присутствуют крупные ледяные включения [6,7,8,9]. В обычных природных условиях тепловой режим гелиотермозоны (зоны годовых теплооборотов) достаточно устойчив и, практически, не изменяется столетиями [10,11,12]. При антропогенном воздействии, к которым относится строительство автомобильных дорог, тепловой и влажностный режим зоны годовых теплооборотов существенно изменяется[13,14,15,16]. Это приводит к развитию негативных криогенных процессов, таким как пучение грунтов, морозобойное растрескивание дорожных одежд и оснований, кавернообразование и т.п. [17,18,19,20]. Даже при отрицательной температуре ледяные включения и льдонасыщенные дисперсные породы изменяют свои прочностные характеристики, что сказывается на надежности и безопасности эксплуатации дорог в криолитозоне [21,22,23,24]. В связи с этим, прогноз теплового режима дорожных оснований является обязательным и важным элементом обоснования проектных решений для строительства и реконструкции автомобильных дорог в зонах распространения сплошной и островной мерзлоты [25,26,27,28,29]. Одним из расчетных параметров, которые определяют выбор технических решений и технологию строительства дорог, является глубина зоны сезонного теплового влияния дороги. Глубина зоны теплового влияния зависит от многих факторов, главным из которых является температуропроводность грунтов дорожного основания. При этом, как правило в зоне теплового влияния грунты неоднородны, как за счет естетвенной слоистой текстуры и теплофизических свойств, так и за счет сезонного изменения их льдистости (влажности) в пределах деятельного слоя. Целью настоящих исследований являлась количественная оценка возможности замены в тепловых расчетах слоистой среды грунтового основания дороги эквивалентным однородным грунтом со средним коэффициентом температуропроводности.

Метод расчета.

Глубина теплового влияния автомобильной дороги может быть определена, используя известное решение одномерного нестационарного уравнения Фурье при граничных условиях первого рода, полученное интегральным методом для однородной среды, по формуле[30]:

(1)

Где: H- глубина зоны теплового влияния дороги, м; а – температуропроводность грунта, м2/с; τ – время,с.

Такая запись формулы не совсем удобна в инженерных расчетах, где время протекания исследуемых тепловых процессов исчисляется неделями, иесяцами или годами. Поэтому, воспользовавшись зависимостью, приведенной в [7], формулу (1) преобразуем к виду:

(2)

Где: N – время, месяцы.

Запись в такой форме является очень удобной, так как коэффициент температуропроводности большинства грунтов имеет порядок «Р·10-6».

Коэффициент температуропроводности слоистого грунта может быть определен как:

а) среднеарифметическое значение

(3)

б) средневзвешенное значение

(4)

Известно, что среднеарифметическое значение параметра является частным случаем средневзвешенного, и справедливо, в данном случае, при равенстве толщин отдельных слоев грунтового основания дороги. Действительно, если принять, что = , то выражение (4) преобразуется к виду

= = (5)

Как видим, формулы (3) и (5) для определения эквивалентного коэффициента температуропроводности грунта совпадают.

Для оценки степени влияния способа усреднения коэффициента температуропроводности грунта на конечный результат (глубину зоны теплового влияния дороги) определим расчетную ошибку по формуле

= (1

Где Н1 и Н2 это глубина теплового влияния дороги, определенная по формуле (1) при вычислении коэффициента температуропроводности грунта по формулам (3) и (4), соответственно.

В инженерных расчетах приемлемой относительной ошибкой считается ошибка, не превышающая 10%. Используя это допущение можно определить допустимое соотношение коэффициентов температуропроводности, вычисленных по формулам (3) и (4).

β ≥ (ава) ≥ 0,81 (6)

Где ав и аа это коэффициенты температуропроводности грунта, определенные по формулам (4) и (3), соответственно.

Для примера рассмотрим простое двухслойное грунтовое основание дороги. В этом случае, подкоренное отношение, входящее в выражение (5), можно записать в следующем виде

β = (ава) =2(а1δ12δ2)/(а12) (δ12) (7)

Введем параметр «k », характеризующий степень неравенства коэффициентов температуропроводности материалов отдельных слоев, т.е. а2 = k ·а1. Аналогично, отношение отдельных толщин слоев примем равным равным некоторому параметру «m », т.е. δ2 = m ·δ1.

В этом случае формула (7) преобразуется к следующему виду

β = (8)

Легко проверить, что в случае, когда «k » или «m » равны единице, отношение «ав/аа» также равно единице. Это значит, что два способа усреднения дают одинаковый результат. Иначе можно сказать, что средневзвешенное и среднеарифметическое значения коэффициента температуропроводности грунта равны между собой. Используя выражения (6) и (8) после несложных преобразований можно получить уравнение функциональной связи между параметрами «k » и «m », которое обеспечит ошибку меньше допустимой

(9)

Результаты и обсуждение.

Для достижения цели, по приведенным выше формулам были проведены вариантные расчеты, результаты, которых представлены в виде 2D и 3D графиков на рисунках 1-4. На рисунке 1 представлена зависимость отношения усредненных коэффициентов температуропроводности двухслойного грунтового основания «β » (формула 8) от степени отклонения толщины и теплофизических свойств отдельных слоев друг от друга, которые характеризуются параметрами «k » и «m ».

Рис.1. Отношение усредненных коэффициентов температуропроводности двухслойного грунтового основания в зависимости от степени отклонения толщины и теплофизических свойств отдельных слоев друг от друга

Как видно из графиков на рисунке эта зависимость имеее явно нелинейный характер. Причем, в точке равенства параметров (m = k = 1) характер кривых качественно изменяется. Если раньше при увеличении параметра «m» параметр «β» увеличивался, то после точки равенства он уменьшается. Это характерно для всех значений параметра «k». Но, в количественном плане, темп изменения параметра «β» с увеличением параметра «k» уменьшается во всей рассматриваемой области изменения параметра «m».

На рис.2 приведены в графической форме результаты расчетов ошибки определения глубины зоны теплового влияния при замене средневзвешенного коэффициента температуропроводности среднеарифметическим.

Рис.2. Процентная ошибка в определении глубины зоны теплового влияния при разных соотношениях параметров «m » и «k », характеризующих степень отклонения свойств и толщин отдельных слоев друг от друга

Анализ графиков на рисунке показывает, что при определенных соотношениях параметров «m » и «k », характеризующих степень отклонения свойств и толщин отдельных слоев друг от друга, ошибка расчета может превышать допустимую в инженерной практике. В то же время, область допустимой ошибки (e ≤ 10%) достточно большая, и охватывает широкий диапазон изменения параметров «m » и «k ». Для наглядности, на рис.3 приведен 3D график изменения процентной ошибки в определении глубины зоны теплового влияния при разных соотношениях параметров «m » и «k ».

Рис.3. Зависимость абсолютного значения ошибки усреднения

от значений параметров «k» и «m»,

Из рисунка видно, что область соотношения параметов «k» и «m» для значения ошибки меньше 10% значительно больше, чем область превышения значений ошибки больше допустимой. То есть, на практике вероятность попасть в допустимый диапазон ошибки при определении глубины зоны теплового влияния дороги при двухслойном грунтовом основании значительно выше.

На рис. 4 приведены графики, полученные в результате вариантных расчетов по формуле (9), которые позволяют определить соотношение параметров «k» и «m», обеспечивающее ошибку меньше допустимой величины.

Рис.4. Соотношение параметров «k» и «m», обеспечивающее ошибку

меньше допустимой величины.

Как видно из рисунка, кривые являются зеркальным отображением друг друга. То есть, можно было просто поменять обозначения на осях, не прибегая к расчетам. Собственно, это следует из простого анализа формулы (9 ), выражающей функциональную зависимость между параметрами «m» и «k». Если выразить параметр «m» как функцию от «k» ( поменять обозначение функции и аргумента), то вид функциональной зависимости не изменится.

Заключение. Получены простые инженерные зависимости для определения ошибки, возникающей при расчете глубины зоны теплового влияния дороги путем замены слоистой конструкции дорожного основания на эквивалентную однослойную со средним коэффициентом температуропроводости. Для наглядности использован простой пример расчета термического сопротивления двухслойной конструкции грунтового основания. Для комплексной оценки введены промежуточные параметры, характеризующие степень отклонения теплофизических свойств и толщин отдельных слоев друг от друга. Рассмотрен конкретный пример расчета глубины зоны теплового влияния в двухслойном грунте дорожного основания. Получено уравнение функциональной связи между параметрами, характеризующими степень отклонения толщины и теплофизических свойств отдельных слоев друг от друга, которое обеспечивает ошибку в расчетах глубины зоны теплового влияния меньше допустимого значения. Результаты численных расчетов представлены в виде 2D и ЗD графиков, которые позволяют наглядно оценить влияние диапазона изменения значений коэффициентов температуропроводности отдельных слоев грунта на правомерность использования различных способов построения эквивалентной однослойной конструкции дорожного основания. Статья имеет прежде всего методическое значение и позволяет на конкретном примере детально проследить пути качественного и количественного анализа влияния усреднения исходных параметров на конечный результат при проведении инженерных расчетов. Статья может быть полезна как инженерам-проектировщикам и практикам дорожной отрасли, так и научным работникам в области инженерной геокриологии. В методическом плане статья может представлять интерес для аспирантов, обучающимся по различным специальностям направления 1.6. «Науки о Земле», а также студентам, обучающимся по специальности 08.02.05 «Строительство и эксплуатация автомобильных дорог и аэродромов». Дальнейшие исследования должны быть направлены на оценку влияния усреднения исходных параметров на точность расчета таких важных при проектировании дорог в криолитозоне величин как, например, глубина оттаивания или промерзания дорожного основания.

Библиография
1.
Шац М.М. Современное состояние городской инфраструктуры г. Якутска и пути повышения ее надежности// Геориск. 2011. №2. С. 40–46.
2.
Сериков С.И., Шац М.М. Морозобойное растрескивание грунтов и его роль в состоянии поверхности и инфраструктуры г. Якутска// Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. 2018. №1. С. 56–69. DOI: 10.15593/2409-5125/2018.01.04.
3.
Шестернев Д.М., Литовко А.В. Комплексные исследования по выявлению деформаций на автомобильной дороге «Амур» //Материалы докладов XIV Общероссийской научно-практической конференции и выставки «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации».М.: «Геомаркет», 2018. С.309-314.
4.
Железняк М.Н., Шестернев Д.М., Литовко А.В. Проблемы устойчивости автомобильных дорог в криолитозоне//Материалы докладов XIV Общероссийской научно-практической конференции и выставки «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» М.: «Геомаркет», 2018. С.223-227.
5.
Кондратьев В.Г., Кондратьев С.В. Как защитить федеральную автодорогу «Амур» Чита – Хабаровск от опасных инженерно-геокриологических процессов и явлений // Инженерная геология. 2013. № 5. С. 40-47.
6.
Галкин А.Ф. Программа исследований теплового режима грунтов при наличии крупных ледяных включений в породах гелиотермозоны // Энергобезопасность и энергосбережение. 2021. № 1. С.40-44. DOI 10.18635/2071-2219-2021-1-40-44
7.
Галкин А.Ф., Панков В.Ю. Влияние льдистости грунта на глубину оттаивания дорожного основания //Арктика и Антарктика, 2022, №2. С.13-19. DOI: 10.7256/2453-8922.2022.2.38103
8.
Шапран В. В., Фазилова З. Т. Факторы, оказывающие влияние на развитие продольных профильных деформаций земляного полотна в криолитозоне// Mир транспорта, 2020, том 18, № 2. С. 82–101
9.
Станиловская Ю. В., Мерзляков В. П., Сергеев Д. О., Хименков А. Н. Оценка опасности полигонально-жильных льдов для линейных сооружений // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология.Геокриология. – 2014. – № 4. – С. 367–378.
10.
Гречищев С.Е. Прогноз оттаивания и распределения вечной мерзлоты и изменения криогенного растрескивания грунтов на территории России при потеплении климата//Криосфера Земли. 1997. № 1. С. 59-65.
11.
Шур Ю.Л. Верхний горизонт толщи мерзлых пород и термокарст. Новосибирск: Наука, 1988.-213 с.
12.
Павлов А.В. Расчет и регулирование температурного режима почвы.¬-Новосибирск: Наука, 1980.-240с.
13.
Варламов С.П., Жирков А.Ф., Находкин Д.А. Температурный режим почвогрунтов при нарушении покровов в современных климатических условиях Центральной Якутии//Наука и образование. 2017. № 4 (88). С. 65-71.
14.
Жирков А.Ф., Варламов С.П., Железняк М.Н. Результаты годичного цикла наблюдений температурного режима грунтов в естественных условиях и при нарушении покровов//В сборнике: Материалы пятой конференции геокриологов России. Часть 5-7. 2016. С. 52-58.
15.
Калиничева С.В., Федоров А.Н. Прогноз изменения температуры мерзлотных ландшафтов при удалении напочвенного покрова//В сборнике: География и краеведение в Якутии и сопредельных территориях Сибири и Дальнего Востока. Якутск, 2022. С. 40-44
16.
Жирков А.Ф., Железняк М.Н., Шац М.М., Сивцев М.А. Численное моделирование изменения мерзлотных условий взлётно-посадочной полосы аэропорта Олекминск// Маркшейдерия и недропользование. 2021. № 5 (115). С. 22-32.
17.
Фазилова З. Т., Шапран В. В., Скворцов О. В. Профильные деформации земляного полотна в условиях вечной мерзлоты // Путь и путевое хозяйство. –2018. – № 11. – С. 22–24.
18.
Galkin A.F., Pankov V.Yu. Thermal Protection of Roads in The Permafrost Zone // Journal of Applied Engineering Science. 2022. Vol.20, №2. Р.395-399.DOI: 10.5937/jaes0-34379
19.
Панков В.Ю., Бурнашева С.Г. Анализ способов защиты автомобильных дорог от негативных криогенных процессов//В сб. «Лучшая студенческая статья 2020».МЦНС «Наука и просвещение». 2020. С.52-55.
20.
Бессонов И. В., Жуков А.Д., Боброва Е.Ю., Говряков И.С., Горбунова Э.А. Анализ конструктивных решений в зависимости от типа изоляционных материалов в дорожных покрытиях в многолетнемерзлых грунтах// Транспортное строительство. 2022.№1. С.14-17. DOI: 10.18635/2071-2219-2020-4-24-28
21.
Вотяков И.Н. Физико-механические свойства мерзлых и оттаивающих грунтов Якутии. – Новосибирск: Наука, 1975.-176 с.
22.
Teng J, Shan F, He Z, Zhang S, Sheng D (2018) Experimental study of ice accumulation in unsaturated clean sand. Géotechnique. https://doi.org/10.1680/jgeot.17.P.208
23.
Guofang Xu, Jilin Qi, Wei Wu. Temperature Effect on the Compressive Strength of Frozen Soils: A Review. Recent Advances in Geotechnical Research, Springer Series in Geomechanics and Geoengineering. 2019, рр. 227-236.
24.
Гречищев С. Е. Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз.-М.: Недра, 1980. 383 с.
25.
Галкин А.Ф., Железняк М.Н., Жирков А.Ф. Повышение тепловой устойчивости дорожных одежд в криолитозоне//Строительные материалы. 2021. № 7. С. 26-31.
26.
Galkin, A.F. Controlling The Thermal Regime of the Road Surface in the Cryolithic Zone. Transportation Research Procedia. 2022. V.63, pp. 1224-1228. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.128
27.
Завьялов А.М., Бедрин Е.А., М.А. Завьялов М.А., Лонский В.Н. Моделирование температурного поля массива многолетнемерзлых грунтов/ //Вестник СибАДИ. 2010. № 3(17). С.49-52.
28.
Галкин А.Ф. Определение допустимой глубины оттаивания дорожного полотна в криолитозоне//Энергобезопасность и энергосбережение. 2021. № 5. С. 18-22. DOI: 10.18635/2071-2219-2021-5-18-22
29.
Давыдов В.А., Бондарева Э.Д. Изыскания и проектирование автомобильных дорог на многолетнемёрзлых грунтах. Омск: ОГПИ, 1989.-183 с.
30.
Гудмен Т.Р. Применение интегральных методов в нелинейных задачах нестационарного теплообмена // Сборник статей: Проблемы теплообмена. — М.: Атомиздат, 1967.— С. 41-95.
References
1.
Shats, M.M. (2011).The current state of the urban infrastructure of Yakutsk and ways to improve its reliability. Georisk, 2, 40–46.
2.
Serikov, S.I., Shats, M.M. (2018). Frost cracking of soils and its role in the state of the surface and infrastructure of Yakutsk. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'nogo politeknologii universiteta. Applied ecology. Urban studies,1, 56–69. doi: 10.15593/2409-5125/2018.01.04.
3.
Shesternev, D.M., Litovko, A.V. (2018). Comprehensive studies to identify deformations on the Amur highway. In. Proceedings of the XIV All-Russian Scientific and Practical Conference and Exhibition "Prospects for the development of engineering surveys in construction in the Russian Federation". M .: Geomarket, 309-314.
4.
Zheleznyak, M.N., Shesternev, D.M., Litovko, A.V.(2018). Problems of stability of roads in the permafrost zone. In. Proceedings of the XIV All-Russian Scientific and Practical Conference and Exhibition "Prospects for the development of engineering surveys in construction in the Russian Federation" M .: Geomarket, 223-227.
5.
Kondratiev, V.G., Kondratiev, S.V. (2013). How to protect the federal highway "Amur" Chita-Khabarovsk from dangerous engineering and geocryological processes and phenomena. Engineering Geology, 5, 40-47.
6.
Galkin, A.F. (2021). Program of research of the thermal regime of soils in the presence of large ice inclusions in the rocks of the heliothermozone. Energy safety and energy saving, 1, 40-44. DOI 10.18635/2071-2219-2021-1-40-44
7.
Galkin, A.F., Pankov, V.Yu.(2022) Influence of soil ice content on the depth of thawing of the road base. Arctic and Antarctica, 2, 13-19. DOI: 10.7256/2453-8922.2022.2.38103
8.
Shapran, V. V., Fazilova, Z. T.(2020). Factors influencing the development of longitudinal profile deformations of the roadbed in the cryolithozone. Mir transport, 18(2), 82–101
9.
Stanilovskaya, Y. V., Merzlyakov, V. P., Sergeev, D. O., Khimenkov, A. N.(2014). Assessment of the danger of polygonal-zhilnykh ice for linear structures. Geoecology. Engineering geology. Hydrogeology.Geocryology, 4, 367–378.
10.
Grechishchev S.E.(1997). Forecast of thawing and distribution of permafrost and changes in cryogenic cracking of soils on the territory of Russia during climate warming. Cryosphere of the Earth, 1, 59-65.
11.
Shur, Yu.L. (1988). Upper horizon of the thickness of frozen rocks and thermokarst. Novosibirsk: Nauka.
12.
Pavlov, A.V.(1980). Calculation and regulation of the temperature regime of the soil.Novosibirsk: Nauka.
13.
Varlamov, S.P., Zhirkov, A.F., Nakhodkinб D.A. (2017). Temperature regime of soils in violation of covers in modern climatic conditions of Central Yakutia. Science and education, 4 (88), 65-71.
14.
Zhirkov, A.F., Varlamov, S.P., Zheleznyak, M.N.(2016). Results of the annual cycle of observations of the temperature regime of soils in natural conditions and in case of violation of covers. In. Materials of the fifth conference of geocryologists of Russia, ( 5-7), 52-58.
15.
Kalinicheva, S.V., Fedorov, A.N. (2022). Forecast of temperature changes of permafrost landscapes during the removal of ground cover. In. Geography and local history in Yakutia and adjacent territories of Siberia and the Far East, Yakutsk, 40--44
16.
Zhirkov, A.F., Zheleznyak, M.N., Shats, M.M., Sivtsev, M.A. (2021). Numerical modeling of changes in permafrost conditions of the airport Olekminsk. Surveying and subsoil use, 5 (115), 22-32.
17.
Fazilova, Z. T., Shapran, V. V., Skvortsov, O. V.(2018). Profile deformations of the earth's cloth in the conditions of permafrost. Putevoye khozyaistvo,11, 22–24.
18.
Galkin, A.F., Pankov, V.Yu. (2022). Thermal Protection of Roads in The Permafrost Zone. Journal of Applied Engineering Science, 20(2), 395-399, doi: 10.5937/jaes0-34379
19.
Pankov, V.Yu., Burnasheva, S.G.(2020). Analysis of ways to protect roads from negative cryogenic processes. In. The best student article 2020.ICNS "Science and Enlightenment", 52-55.
20.
Bessonov, I.V., Zhukov, A.D., Bobrova, E.Yu., Govryakov, I.S., Gorbunova, E.A.(2022). Analysis of constructive solutions depending on the type of insulating materials in road surfaces in permafrostnye soils. Transport construction, 1, 14-17, doi: 10.18635/2071-2219-2020-4-24-28
21.
Votyakov, I.N. (1975). Physical and mechanical properties of frozen and thawing soils of Yakutia. Novosibirsk: Nauka.
22.
Teng J, Shan F, He Z, Zhang S, Sheng D. (2018). Experimental study of ice accumulation in unsaturated clean sand. Géotechnique. https://doi.org/10.1680/jgeot.17.P.208
23.
Guofang Xu, Jilin Qi, Wei Wu.(2019). Temperature Effect on the Compressive Strength of Frozen Soils: A Review. Recent Advances in Geotechnical Research, Springer Series in Geomechanics and Geoengineering, 227-236.
24.
Grechishchev, S. E. Chistinov, L.V., Shur, Yu.L.(1980). Cryogenic physical and geological processes and their forecast. M.: Nedra.
25.
Galkin, A.F., Zheleznyak, M.N., Zhirkov, A.F.(2021). Increasing the thermal stability of road clothes in cryolithozone. Building materials, 7, 26-31.
26.
Galkin, A.F. (2022). Controlling The Thermal Regime of the Road Surface in the Cryolithic Zone. Transportation Research Procedia. 63, 1224-1228. https://doi.org/10.1016/j.trpro.2022.06.128
27.
Zavyalov, A.M., Bedrin, E.A., Zavyalov, M.A., Lonsky, V.N. (2010). Modeling of the temperature field of the massif of permozllykh grunts. Vestnik SibADI, 3(17), 49-52.
28.
Galkin, A.F.(2021). Determination of the permissible depth of thawing of the roadway in cryolithozone. Energy safety and energy saving, 5, 18-22. DOI: 10.18635/2071-2219-2021-5-18-22
29.
Davydov, V.A., Bondareva, E.D.(1989). Research and design of roads on perennial frozen soils. Omsk: OGPI.
30.
Goodman T.R. (1967). Application of integral methods in nonlinear problems of non-stationary heat transfer. In. Problems of heat exchange, M.: Atomizdat, 41-95.

Результаты процедуры рецензирования статьи

В связи с политикой двойного слепого рецензирования личность рецензента не раскрывается.
Со списком рецензентов издательства можно ознакомиться здесь.

Предметом исследований являлась количественная оценка возможности замены в тепловых расчетах слоистой среды грунтового основания дороги эквивалентным однородным грунтом со средним коэффициентом температуропроводности. Методология исследований включала сравнительный анализ расчета по двум формулам, которые по-разному учитывали расчетное значение среднего коэффициента температуропроводности грунта в пределах зоны теплового влияния. Актуальность исследований обосновывалась кратким обзором литературных источников по теме исследований, из которого сделан вывод о важности теплового фактора при эксплуатации автомобильных дорог в криолитозоне. на основе анализа показано, что при антропогенном воздействии, к которым относится строительство автомобильных дорог, тепловой и влажностный режим зоны годовых теплооборотов существенно изменяется. Это приводит к развитию негативных криогенных процессов, таким как пучение грунтов, морозобойное растрескивание дорожных одежд и оснований, кавернообразование и т.п. Даже при отрицательной температуре ледяные включения и насыщенные льдом дисперсные породы изменяют свои прочностные характеристики, что сказывается на надежности и безопасности эксплуатации дорог в криолитозоне. В связи с этим, прогноз теплового режима дорожных оснований является обязательным и важным элементом обоснования проектных решений для строительства и реконструкции автомобильных дорог в зонах распространения сплошной и островной мерзлоты. научная новизна работы заключается в следующем. Получены зависимости для определения ошибки, возникающей при расчете глубины зоны теплового влияния дороги путем замены слоистой конструкции дорожного основания на эквивалентную однослойную со средним коэффициентом температуропроводности. Для наглядности использован простой пример расчета термического сопротивления двухслойной конструкции грунтового основания. Для комплексной оценки введены промежуточные параметры, характеризующие степень отклонения теплофизических свойств и толщин отдельных слоев друг от друга. Получено уравнение функциональной связи между параметрами, характеризующими степень отклонения толщины и теплофизических свойств отдельных слоев друг от друга, которое обеспечивает ошибку в расчетах глубины зоны теплового влияния меньше допустимого значения. Результаты численных расчетов представлены в виде 2D и ЗD графиков, которые позволяют наглядно оценить влияние диапазона изменения значений коэффициентов температуропроводности отдельных слоев грунта на правомерность использования различных способов построения эквивалентной однослойной конструкции дорожного основания. Стиль и структура статьи соответствуют современным требованиям, предъявляемым к публикации результатов научных исследований. Содержание статьи достаточно полно отражают цель и задачи исследований. рисунки информативны. Список литературы актуален и отвечает требованиям журнала. На все источники есть ссылки в тексте статьи. Статья будет полезна как инженерам-проектировщикам и практикам дорожной отрасли, так и научным работникам в области инженерной геокриологии. В методическом плане статья может представлять интерес для аспирантов, обучающимся по различным специальностям направления 1.6. «Науки о Земле», а также студентов строительных специальностей.
Ссылка на эту статью

Просто выделите и скопируйте ссылку на эту статью в буфер обмена. Вы можете также попробовать найти похожие статьи


Другие сайты издательства:
Официальный сайт издательства NotaBene / Aurora Group s.r.o.