mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2023-1-2mirtr-2419Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGОценка влияния сезонно-действующих охлаждающих устройств на теплофизические процессы грунтов основания железнодорожной насыпиEvaluation of Influence of Seasonally Operating Cooling Devices on Thermophysical Processes of Soils of Railway Embankment FoundationШепитькоТ. В.ShepitkoT. V.

Шепитько Таисия Васильевна - Д.т.н., профессор, Директор Института пути, строительства и сооружений

Москва

Shepitko, Taisia V., D.Sc. (Eng), Professor, Director of the Institute of Track, Civil Engineering and Structures 

Moscow

shepitko-tv@mail.ruАртюшенкоИ. А.ArtyushenkoI. A.

Артюшенко Игорь Александрович - к.т.н., Доцент кафеДры проектирования и строительства железных Дорог 

Москва

Artyushenko, Igor A., Ph.D. (Eng), Associate Professor at the Department of Design and Construction of Railways 

Moscow

tywka351@mail.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian Federation2023070820232111421Copyright © Шепитько Т.В., Артюшенко И.А., 20232023Шепитько Т.В., Артюшенко И.А.Shepitko T.V., Artyushenko I.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://mirtr.elpub.ru/jour/article/view/2419

Строительство в районах Крайнего Севера характеризуется большим количеством естественных природных преград, наличием многолетнемёрзлых грунтов в основаниях сооружений, отсутствием инфраструктуры и экстремальными природно-климатическими условиями. Таким образом наиболее актуальной задачей как при проектировании и строительстве, так и при дальнейшей эксплуатации путей сообщения в районах Заполярья является обеспечение надёжности основания сооружения.Для обеспечения надёжности сооружений, проектируемых на многолетнемёрзлых грунтах, необходимо проведение теплофизических расчётов и составление прогнозов влияния температурных процессов на грунты основания.Территория распространения многолетнемёрзлых грунтов (ММГ) занимает большую часть России, поэтому расширение возможностей использования этих регионов для развития сети путей сообщения является важной стратегической задачей для государства. На сегодняшний день, в соответствии со Стратегией пространственного развития Российской Федерации на период до 2025 года, приоритетным регионом, с точки зрения экономического роста и стратегического влияния, является Арктическая зона Российской Федерации.В данной статье проанализировано влияние технологии сезоннодействующих охлаждающих устройств на грунты основания участка Салехард–Надым железнодорожной линии «Северный широтный ход» (ПК 2825+00 – ​ПК 2830+00). Показана эффективность работы сезонно-действующих охлаждающих устройств на многолетнемёрзлые грунты основания железнодорожной насыпи в совокупности степлоизолирующим материалом. Сделан вывод о достоинствах и недостатках сезонно-действующих охлаждающих устройствах

Construction in the regions of the Far North is characterised by numerous natural barriers, the presence of permafrost soils in the foundations of structures, the lack of infrastructure and extreme natural and climatic conditions. Thus, the most urgent task both in design and construction, and in further operation of transport infrastructure in the Arctic regions is to ensure reliability of the foundation of the structure.

To ensure reliability of structures designed on permafrost soils, it is necessary to carry out thermophysical calculations and make forecasts of the influence of temperature processes on the foundation soils.

The territory of the permafrost soils (PFS) occupies a large part of Russia, therefore, expanding the possibilities of using these regions for development of the transportation network is an important strategic task for the state. Today, in accordance with the Strategy for Spatial Development of the Russian Federation for the period up to 2025, the Arctic zone of the Russian Federation is a priority region in terms of economic growth and strategic impact.

The article analyses the impact of the technology of seasonally operating cooling devices on the foundation soils of Salekhard- Nadym section of the Northern Latitudinal Railway line (Kilometre points 2825+00 - PK 2830+00). The effectiveness of seasonally operating cooling devices on permafrost soils of the railway embankment foundation is shown in combination with heat­insulating material. The advantages and disadvantages of seasonally operating cooling devices are summarised.

транспортмноголетнемёрзлые грунтыземляное полотнокриолитозонаtransportpermafrost soilsroadbedearthworkscryolithic zoneReferencesШепитько Т. В., Артюшенко И. А., Долгов П. Г. Армирование грунтов основания вертикальными столбами из щебня в криолитозоне // Мир транспорта. – 2019. – Т. 17. – № 4. – С. 68–78. DOI: https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-68-78.Shepitko, T. V., Artyushenko, I. A., Dolgov, P. G. Base Soil Reinforcement with Vertical Crushed Stone Columns in Cryolithozone. World ofTransport and Transportation, 2019, Vol. 17, Iss. 4, pp. 68-78. DOI: https://doi.org/10.30932/1992-3252-2019-17-68-78.Шепитько Т. В., Артюшенко И. А. Влияние вертикальных столбов из щебня на криогенные процессы грунтов основания земляного полотна // Интернет-журнал «Транспортные сооружения». – 2019. – Т. 6. – № 4. – 11 с. DOI: http://dx.doi.org/10.15862/10SATS419.Shepitko T. V., Artyushenko I. A. The influence of vertical columns of crushed stone on the cryogenic processes of the soil base of the subgrade. Russian Journal ofTransport Engineering, 2019, Vol. 6, Iss. 4, 11 p. DOI: http://dx.doi.org/10.15862/10SATS419.Железняк И. И. Надёжность мёрзлых оснований сооружений. – Новосибирск: Наука, 1990. – 174 с. ISBN 5-02-029655-4.Zheleznyak, I. I. Reliability of frozen foundations of structures [Nadezhnost merzlykh osnovanii sooruzhenii]. Novosibirsk, Nauka publ., 1990, 174 p. ISBN 5-02¬029655-4.Гречищев С. Е., Чистотинов Л. B., Шур Ю. Л. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. – М.: Недра, 1980. – 383 с.Grechishchev, S. E., Chistotinov, L. V., Shur, Yu. L. Cryogenic physical-geological processes and their forecast [Kriogennie fiziko-geologicheskie protsessy i ikh prognoz]. Moscow, Nedra publ., 1980, 383 p.Луцкий С. Я., Роман Л. Т. Технологическое регулирование характеристик многолетнемёрзлых грунтов в основании дорог // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2017. – № 3. – С. 26–30. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=30558316 [платный доступ].Lutskii, S. Y., Roman, L. T. Technological control of permafrost soil characteristics in roadbeds. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 2017, Iss. 3, pp. 26-30. [Electronic resource]: https://elibrary.ru/item.asp?id=30558316 [paid access].Цытович Н. А. Основания и фундаменты на мёрзлых грунтах. – Изд. АН СССР, 1958. – 168 с.Tsytovich, N. A. Bases and foundations on frozen soils [Osnovaniya i fundamenty na merzlykhgruntakh]. AS USSR publ., 1958, 168 p.Кондратьев В. Г. Новые методы и технологии управления состоянием грунтов тела и основания земляного полотна дорог в криолитозоне // Журнал «Геотехника». – М.: ООО «Геомаркетинг», 2011. – № 2. – С. 28–40. [Электронный ресурс]: https://elibrary.ru/item.asp?id=17649375 [ограниченный доступ].Kondratiev, V. G. New methods and technologies of managing the state of the body and foundation soils of a railway subgrade on permafrost. Geotekhnika journal. Moscow, LLC Geomarketing, 2011, Iss. 2, pp. 28-40. [Electronic resource]: https://elibrary.ru/item.asp?id=17649375 [restricted access].Кудрявцев С. А., Сахаров И. И., Парамонов В. Н. Промерзание и оттаивание грунтов (практические примеры и конечно-элементные расчёты). – СПб.: Геореконструкция, 2014. – 247 с. ISBN 978-5-9904956-3-0.Kudryavtsev, S. A., Sakharov, I. I., Paramonov, V. N. Freezing and thawing of soils (practical examples and finite element calculations) [Promerzanie i ottaivanie gruntov (prakticheskie primery i konechno-elementnie raschety)]. St. Petersburg, Georekonstruktsiya publ., 2014, 247 p. ISBN 978-5-9904956-3-0.Ашпиз Е. С., Хрусталев Л. Н. Предотвращение деградации многолетнемёрзлых грунтов в основании насыпей железных дорог // Криосфера Земли. – 2020. – Т. 24. – № 5. – С. 45–50. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-5(45-50).Ashpiz, E. S., Khrustalev, L. N. Prevention of degradation of permafrost soils at the base of railway embankments. Earth’s cryosphere, 2020, Vol. 24, Iss. 5, pp. 45-50. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-5(45-50).Jiankun, Liu; Yahu, Tian. Numerical studies for the thermal regime of a roadbed with insulation on permafrost. Cold Regions Science and Technology, 2002, No. 35, pp. 1–13. DOI: 10.1016/S0165-232X(02)00028-9.Jiankun, Liu; Yahu, Tian. Numerical studies for the thermal regime of a roadbed with insulation on permafrost. Cold Regions Science and Technology, 2002, Iss. 35, pp. 1-13. DOI: 10.1016/S0165-232X(02)00028-9.Золотарь И. А. Пузаков Н. А., Сиденко В. М. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. – М.: Транспорт, 1971. – 414 с.Zolotar, I. A., Puzakov, N. A., Sidenko, V. M. Water¬thermal regime of subgrade and pavement [Vodno-teplovoi rezhim zemlyanogo polotna i dorozhnykh odezhd]. Moscow, Transport publ., 1971, 414 p.Ибрагимов Э. В., Кроник Я. А., Куплинова Е. В. Экспериментальные исследования инновационных конструкций пологонаклонных конструкций термостабилизаторов грунта // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2014. – № 4. – С. 208–220. [Электронный ресурс]: https://www.elib.tomsk.ru/elib/data/2018/2018–1092/2018–1092.pdf. Доступ 21.02.2023.Ibragimov, E. V., Kronik, Ya. A., Kuplinova, E. V. Experimental Studies of Innovative Design of Soil Heat Stabilizers. Vestnik of TSUAB, 2014, Iss. 4, pp. 208-220. [Electronic resource]: https://www.elib.tomsk.ru/elib/data/2018/2018-1092/2018-1092.pdf. Last accessed 21.02.2023.Ибрагимов Э. В., Кроник Я. А., Пустовойт Г. П. Опыт использования тепловых насосов в качестве систем термостабилизации грунта в криолитозоне // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2015. – № 5. – С. 23–26. [Электронный ресурс]: https://www.nponorth.ru/nauchnaya-deyatelnost/publikacii/articleibragimov.pdf. Доступ 21.02.2023.Ibragimov, E. V., Kronik, Ya. A., Pustovoit, G. P Experience in the use of heat pumps as systems for thermal stabilisation of soil in permafrost [Opyt ispolzovaniya teplovykh nasosov v kachestve sistem termostabilizatsii grunta v kriolitozone]. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 2015, Iss. 5, pp. 23-26. [Electronic resource]: https://www.nponorth.ru/nauchnaya-deyatelnost/publikacii/articleibragimov.pdf. Last accessed 21.02.2023.Долгих Г. М., Окунев В. Н. Системы замораживания и температурной стабилизации грунтов в зоне многолетнемёрзлых пород, применяемые ООО НПО «Фундаментстройаркос» // Материалы IX научнотехнической конференции «Моделирование технологий замораживания искусственным холодом». – 2003. – С. 123–129.Dolgikh, G. M., Okunev, V. N. Freezing and temperature stabilisation systems for soils in the permafrost zone, used by LLC NPO Fundamentstroyarkos. Proceedings of IX scientific-technical conference «Simulation of artificial cold freezing technologies», 2003, pp. 123-129.Ковальков В. П., Проняева Т. И. Интенсификация замораживания грунтов в нефтегазовом строительстве. – М.: Информнефтегазстрой, 1981. – 51 с.Kovalkov, V. P., Pronyaeva, T. I. Soil freezing intensification in oil and gas construction [Intensifikatsiya zamorazhivaniya gruntov v neftegazovom stroitelstve]. Moscow, Informneftegazstroy publ., 1981, 51 p

The authors declare that there are no conflicts of interest present.