ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

В статье введен температурный функционал, аргументами которого являются температура грунта и ее градиент вдоль вертикальной оси промерзания глинистого грунта, с помощью которого сформулирован двухпараметрический критерий начала интенсивного криогенного капиллярно-пленочного влагопереноса применительно к решению задач регулирования влагонакопления в промерзающих грунтах.

Приведен алгоритм решения задачи по определению нижней границы зоны криогенного влагопереноса в грунтовом массиве на любом из этапов его промерзания с использованием специального модуля Freeze-^ в программном комплексе Freeze-1.

Показан пример определения в лабораторных условиях функциональной зависимости, используемой в двухпараметрическом критерии начала интенсивного криогенного влагопереноса, для эксплуатируемого участка земляного полотна, сложенного суглинком с числом пластичности 0,10.

Выполнена верификация расчетного алгоритма определения нижней границы зоны интенсивного криогенного влагопереноса по двухпараметрическому температурному критерию с использованием результатов мониторинга водно-теплового режима на участке эксплуатируемого земляного полотна. Полученные данные позволили сделать вывод о корректности предложенного подхода к определению уровня нижней границы зоны интенсивного криогенного влагопереноса. Кроме того, показали достаточную сходимость расчетные и фактические значения глубин промерзания грунтов земляного полота, что говорит об адекватности модели одномерного температурного поля, определяемого с использованием программного комплекса Freeze-1.

При строительстве транспортных объектов в криолитозоне кардинально нарушается температурный режим многолетнемерзлых грунтов. В процессе эксплуатации Байкало-Амурской магистрали в основании земляного полотна на отдельных участках в районах распространения высокотемпературных мерзлых грунтов образовались так называемые чаши протаивания. Они представляют собой зоны оттаявших многолетнемерзлых грунтов, расположенные непосредственно под железнодорожными насыпями, даже при соблюдении первого принципа строительства. Главным образом это касается насыпей, сложенных дренирующими грунтами. В этом случае формированию таких чаш в первую очередь способствует инфильтрация атмосферных осадков в тело земляного полотна. Расчетным путем оценить эффект от влияния атмосферных осадков на отепляющий эффект основания земляного полотна весьма проблематично в связи с хаотическим характером фильтрационных процессов, происходящих в теле земляного полотна.

В данной работе сделана попытка использования нетрадиционного подхода к решению этой проблемы, а именно предложено ввести поправку к летним значениям коэффициента теплопроводности, учитывающую теплообмен фильтрующихся теплых атмосферных вод с твердыми частицами дренирующего грунта. Для определения данной оправки был использован эмпирический подход. Он заключается в коррекции коэффициента теплопроводности в процессе численных расчетов с ориентацией на реальную глубину верхней границы многолетней мерзлоты под насыпью, полученную при инженерно-геологических изысканиях. Подобранный таким образом коэффициент теплопроводности можно использовать для дальнейших расчетов в схожих условиях. С помощью предложенного подхода обоснована эффективная конструкция насыпи из дренирующих грунтов. Также показано, что использование такого приема для предотвращения деградации грунтов основания насыпи является эффективным при строительстве земляного полотна под вторые пути в криолитозоне.