mirtrМир транспортаWorld of Transport and Transportation1992-3252Russian University of Transport (RUT)10.30932/1992-3252-2024-22-2-3mirtr-2707Research ArticleНАУКА И ТЕХНИКАSCIENCE AND ENGINEERINGТехнологическое регулирование и мониторинг сооружения земляного полотна в АрктикеTechnical Regulation and Monitoring of Subgrade Construction in the Arctichttps://orcid.org/0000-0002-4785-1625ШепитькоТ В.ShepitkoT. V.

Шепитько Таисия Васильевна – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры проектирования и строительства железных дорог РУТ, директор Института пути, строительства и сооружений.

Москва

Scopus Author ID 57200189585

Taisiya V. Shepitko - D.Sc. (Eng), Professor at the Department of Design and Construction of Railways of Russian University of Transport, Director of Institute of Track, Construction and Structures.

Moscow

Scopus Author ID 57200189585

shepitko-tv@mail.ruЛуцкийС. Я.LutskyS. Ya.

Луцкий Святослав Яковлевич – доктор технических наук, профессор.

Москва

Svyatoslav Ya. Lutsky - D.Sc. (Eng), Professor.

Moscow

lsy40@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7749-9626АртюшенкоИ. А.ArtyushenkoI. A.

Артюшенко Игорь Александрович – кандидат технических наук, доцент кафедры проектирования и строительства железных дорог РУТ (МИИТ).

Москва

Web of Science Researcher ID AAT-5175-2020; Scopus Author ID 57214076962

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

Moscow

Web of Science Researcher ID AAT-5175-2020; Scopus Author ID 57214076962

tywka351@mail.ruРоссийский университет транспортаРоссияRussian University of TransportRussian Federation2024030120252222633Copyright © Шепитько Т.В., Луцкий С.Я., Артюшенко И.А., 20252025Шепитько Т.В., Луцкий С.Я., Артюшенко И.А.Shepitko T.V., Lutsky S.Y., 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/2707

Изложена технология повышения несущей способности основания дорожного земляного полотна на высокотемпературных многолетнемерзлых грунтах в Арктической зоне. Целью исследования является разработка технологических режимов упрочнения слабого основания насыпей, допускающих регулирование нагрузок при строительстве объектов на многолетнемерзлых грунтах. В качестве методов исследования в статье использовались методы организации строительства в криолитозоне, метод системного анализа и системного подхода. Методика заключается в поэтапном моделировании и расчете параметров геотехнического мониторинга состояния земляного полотна для определения максимально допустимых технологических нагрузок.

Определены задачи и функции системы регулирования и мониторинга технологических операций для направленного повышения прочностных характеристик слабых оснований в строительный период. Установлены основные факторы, влияющие на функционирование нового природно-технического комплекса в период строительства на мерзлоте, а именно изменение температурного поля, нагрузок строительных машин и физико-механических характеристик грунтов. Показана целесообразность организации комплексных оценок и взаимного контроля деформативности грунтов средствами геотехнического мониторинга и АСУ ТП машин и строительного оборудования. Технологический режим глубинного упрочнения слабого основания геотехнических объектов должен включать регулирование параметров строительных нагрузок и контроль качества процессов при виброуплотнении верхней зоны и устройстве свайного поля. Изложены особенности опытного применения комплексной технологии для обеспечения проектной несущей способности грунтов при реконструкции и строительстве участков Северного широтного хода и железной дороги Обская – Бованенково.

The study outlines the technology for increasing the bearing capacity of the subgrade foundation on high-temperature permafrost soils in the Arctic zone with the objective to develop technological regimes for strengthening the weak foundation of embankments, allowing for regulation of loads during construction of facilities on permafrost soils. The research methods included system analysis and the methods specific for organising construction in the permafrost zone. The described methodology consists of step-by-step modelling and calculation of parameters for geotechnical monitoring of the condition of the subgrade to determine the maximum permissible technological loads.

The tasks and functions of the system for regulating and monitoring technological operations are determined to specifically increase the strength characteristics of weak foundations during the construction period. The main factors influencing functioning of a new natural-technical complex during construction on permafrost have been established, namely changes in the temperature field, loads of construction machines and physical and mechanical characteristics of soils. The study highlights feasibility of organising comprehensive assessments and mutual control of soil deformability using geotechnical monitoring and automated process control systems for machines and construction equipment. The technological regime for deep strengthening of weak foundations of geotechnical objects should include regulation of the parameters of construction loads and quality control of processes during vibration compaction of the upper zone and construction of a pile field.The article outlines the features of the experimental application of the complex technology to ensure the design bearing capacity of soils during reconstruction and construction of sections of the Northern Latitudinal Railway and Obskaya – Bovanenkovo railway.

многолетнемерзлые грунтыземляное полотнорегулированиемониторингнесущая способностьстабильностьтехнологияpermafrost soilssubgraderegulationmonitoringbearing capacitystabilitytechnologyИсследование проведено в рамках гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в форме субсидии на выполнение крупного научного проекта по приоритетному направлению научно-технологического развития, соглашение № 075-15-2024-559 от 24.04.2024 года.The study was conducted within the framework of a grant from the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation in the form of a subsidy for implementation of a large scientific project in the priority area of scientific and technological development, agreement No. 075-15-2024-559 dated April 24, 2024.ReferencesШепитько Т. В., Луцкий С. Я., Артюшенко И. А. Технологическое регулирование и мониторинг сооружения земляного полотна в криолитозоне // TRANSOILCOLD 2023: Материалы 6-го Международного Симпозиума по строительному инжинирингу грунтовых сооружений на транспорте в холодных регионах, Москва, 02–05 октября 2023 года / под общей редакцией Т. В. Шепитько. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2023. – С. 185–188. EDN: RCIZKN.Shepitko, T. V., Lutsky, S. Ya., Artyushenko, I. A. Technological regulation and monitoring of construction of subgrade in the permafrost zone [Tekhnologicheskoe regulirovanie i monitoring sooruzheniya zemlyanogo polotna v kriolitozone]. TRANSOILCOLD 2023: Proceedings of the 6th International Symposium on Construction Engineering of Ground Structures in Transport in Cold Regions, Moscow, October 02–05, 2023. Gen. editorship by Shepitko, T. V. Moscow, Dashkov and K publ. and trad. corp., 2023, pp. 185–188. EDN: RCIZKN.Брушков А. В., Харрис С. А., Чэн Г. Геокриология. Характеристики и использование вечной мерзлоты. Том 1. – М.: Директ-Медиа, 2020. – 437 с. ISBN 978-5-4499-1199-5.Brushkov, A. V., Harris, S. A., Cheng, G. Geocryology. Characteristics and use of permafrost. Volume 1. Moscow, Direct-Media publ., 2020, 437 p. ISBN 978-5-4499-1199-5.Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. – М.: Транспорт, 1987. – 479 с.Shakhunyants, G. M. Railway track [Zheleznodorozhniy put]. Moscow, Transport publ., 1987, 479 p.Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов. – М.: Либроком, 2009. – 445 с. ISBN 978-5-397-00966-9.Tsytovich, N. A. Mechanics of frozen soils [Mekhanika merzlykh gruntov]. Moscow, Librokom publ., 2009, 445 p. ISBN 978-5-397-00966-9.Ашпиз Е. С. Мониторинг земляного полотна при эксплуатации железных дорог. – М.: Путь-Пресс, 2002. – 112 с. ISBN 5-88332436-3/7.Ashpiz, E. S. Monitoring of roadbed during railway operation [Monitoring zemlyanogo polotna pri ekspluatatsii zheleznykh dorog]. Moscow, Put-Press publ., 2002, 112 p. ISBN 5-88332436-3/7.Li, Guoyu; Li, Ning; Quan, Xiaojuan. The temperature features for different ventilated-duct embankments with adjustable shutters in the Qinghai–Tibet railway. Cold Regions Science and Technology, 2006, Iss. 44, pp. 99–110. DOI: 10.1016/j.coldregions.2005.08.002.Li, Guoyu; Li, Ning; Quan, Xiaojuan. The temperature features for different ventilated-duct embankments with adjustable shutters in the Qinghai–Tibet railway. Cold Regions Science and Technology, 2006, Iss. 44, pp. 99–110. DOI: 10.1016/j.coldregions.2005.08.002.Jiankun, Liu; Liyun, Peng. Experimental Study on the Unconfined Compression of a Thawing Soil. Cold Regions Science and Technology, 2009, Vol. 58, pp. 92–96. DOI: 10.1016/j.coldregions.2009.03.008.Jiankun, Liu; Liyun, Peng. Experimental Study on the Unconfined Compression of a Thawing Soil. Cold Regions Science and Technology, 2009, Vol. 58, pp. 92–96. DOI: 10.1016/j.coldregions.2009.03.008.Lutskiy, S. Ya., Shepitko, T. V., Cherkasov, A. M. Composite technology of earthwork construction on taliks in cryolithic zones. Cold Regions Science and Technology, 2013, Vol. 5, pp. 577–581. DOI: 10.3724/SP.J.1226.2013.00577.Lutskiy, S. Ya., Shepitko, T. V., Cherkasov, A. M. Composite technology of earthwork construction on taliks in cryolithic zones. Cold Regions Science and Technology, 2013, Vol. 5, pp. 577–581. DOI: 10.3724/SP.J.1226.2013.00577.Луцкий С. Я., Шепитько Т. В., Токарев П. М., Дудников А. Н. Строительство путей сообщения на севере: Научно-практическое издание. – М.: ЛАТМЕС, 2009. – 286 с. ISBN 978-5-93271-529-1.Lutsky, S. Ya., Shepitko, T. V., Tokarev, P. M., Dudnikov, A. N. Construction of railways in the North: Scientific and practical publication [Stroitelstvo putei soobshcheniya na severe: Nauchno-prakticheskoe izdanie]. Moscow, LATMES, 2009, 286 p. ISBN 978-5-93271-529-1.Луцкий С. Я., Ашпиз Е. С., Долгов Д. В. Дорожное полотно и способ его возведения // Патент № 2005104907/09(006247). – М.: ФИПС. – 2005. [Электронный ресурс]: https://patents.google.com/patent/RU2273687C1/ru. Доступ 17.12.2023.Lutsky, S.Ya., Ashpiz, E. S., Dolgov, D. V. Roadbed and method of its construction [Dorozhnoe polotno i sposob ego vozvedeniya]. Patent № 2005104907/09(006247). Moscow, FIPS, 2005. [Electronic resource]: https://patents.google.com/patent/RU2273687C1/ru. Last accessed 17.12.2023.Луцкий С. Я., Роман Л. Т. Технологическое регулирование характеристик многолетнемерзлых грунтов в основании дорог // Основания, фундаменты и механика грунтов. – 2017. – № 3. – С. 26–30. EDN: ZSSKCL.Lutsky, S. Ya., Roman, L. T. Technical regulation of the characteristics of permafrost soils in the foundation of roads [Tekhnologicheskoe regulirovanie kharakteristik mnogoletnemerzlykh gruntov v osnovanii dorog]. Foundations, basements and soil mechanics, 2017, Iss. 3, pp. 26–30. EDN: ZSSKCL.Хархута Н. Я., Васильев Ю. М. Прочность, устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1975. – 285 с.Kharkhuta, N. Ya., Vasiliev, Yu. M. Strength, stability and soil compaction of highway roadbeds [Prochnost, ustoichivost i uplotnenie gruntov zemlyanogo polotna avtomobilnykh dorog]. Moscow, Transport publ., 1975, 285 p.Луцкий С. Я., Сакун Б. В. Теория и практика транспортного строительства. – М.: Первая образцовая типография, 2018. – 304 с. ISBN 978-5-98585-219-6.Lutsky, S. Ya., Sakun, B. V. Theory and practice of transport construction [Teoriya i praktika transportnogo stroitelstva]. Moscow, The first exemplary printing house, 2018, 304 p. ISBN 978-5-98585-219-6.Shepitko, T. V., Lutskiy, S. Ya., Landsman, A. Ya., Artyushenko, I. А. Features of the Construction of the Roadbed in the Areas of High-Temperature Permafrost of the Northern Latitudinal Passage. AIP Conf. Proceedings, 2023, Vol. 2476, Iss. 1, art. 020025. DOI: 10.1063/5.0103111.Shepitko, T. V., Lutskiy, S. Ya., Landsman, A. Ya., Artyushenko, I. А. Features of the Construction of the Roadbed in the Areas of High-Temperature Permafrost of the Northern Latitudinal Passage. AIP Conference Proceedings, 2023, Vol. 2476, Iss. 1, art. 020025. DOI: 10.1063/5.0103111.Лычковский А. А., Луцкий С. Я. Особенности геотехнического мониторинга сооружения земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах // Вестник СГУПС. – 2022. –№ 3 (62). – С. 23–30. DOI: 10.52170/1815-9265_2022_62_23.Lychkovsky, A. A., Lutsky, S. Ya. Features of geotechnical monitoring of roadbed construction on permafrost soils [Osobennosti geotekhnicheskogo monitoring sooruzheniya zemlyanogo polotna na mnogoletnemerzlykh gruntakh]. Vestnik SGUPS, 2022, Iss. 3 (62), pp. 23–30. DOI: 10.52170/1815-9265_2022_62_23.Shepitko,T.V., Lutsky, S.Y., Nak, G. I., Cherkasov,A. M. Technological Features of Construction and Reconstruction of Geotechnical Structures in the Arctic Zone. Designs, 2022, Vol. 6, Iss. 2, 34. DOI: 10.3390/designs6020034.Shepitko, T. V., Lutsky, S. Y., Nak, G. I., Cherkasov, A. M. Technological Features of Construction and Reconstruction of Geotechnical Structures in the Arctic Zone. Designs, 2022, Vol. 6, Iss. 2, 34. DOI: 10.3390/designs6020034.Луцкий С. Я., Артюшенко И. А. Методы и модели организации строительства железных дорог. – М.: Изд-во «Перо», 2022. – 147 с. ISBN 978-5-00204-783-3.Lutsky, S. Ya., Artyushenko, I. A. Methods and models for organizing construction of railways [Metody i modeli organizatsii stroitelstva zheleznykh dorog]. Moscow, Pero publ., 2022, 147 p. ISBN 978-5-00204-783-3.Floss, R. Verdichtungstechnik im Erdbau und Verkehrswegebau. Deutschland, Koblenz: BOMAG GmbH & Co. OHG, 2001. – 148 p. ISBN 978-3433007068.Floss, R. Verdichtungstechnik im Erdbau und Verkehrswegebau. Deutschland, Koblenz: BOMAG GmbH & Co. OHG, 2001, 148 p. ISBN 978-3433007068Дмитриев С. А. Инновационные волоконные технологии для железнодорожного транспорта // Транспорт Российской Федерации. – № 1–2016. – С. 26–27. EDN: VXESQHDmitriev, S. A. Innovative fibre technologies for railway transport [Innovatsionnie volokonnie tekhnologii dlya zheleznodorozhnogo transporta]. Transport of the Russian Federation, Iss.1, 2016, pp. 26–27. EDN: VXESQH.Шепитько Т. В., Нак Г. И., Черкасов А. М., Луцкий С. Я. Технологические особенности строительства и реконструкции геотехнических сооружений в криолитозоне // В сб.: Современные исследования трансформации криосферы в Арктике. Салехард, 2021. – С. 484–486. DOI: 10.7868/9785604610848130.Shepitko, T. V., Nak, G. I., Cherkasov, A. M., Lutsky, S. Ya. Technological features of construction and reconstruction of geotechnical structures in the permafrost zone [Tekhnologicheskie osobennosti stroitelstva i rekonstruktsii geotekhnicheskikh sooruzhenii v kriolitozone]. In: Modern studies of transformation of the cryosphere in the Arctic. Salekhard, 2021, pp. 484–486. DOI: 10.7868/9785604610848130.

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