Разработка методики выявления растепления многолетнемерзлых грунтов основания опор мостов на основе вибродиагностики

В настоящее время остро стоит вопрос развития северных регионов России за счет расширения сети железных и автомобильных дорог. Однако нормативная база по проектированию, строительству и эксплуатации мостов не в полной мере учитывает воздействие природно-климатических изменений, а также процессов деградации мерзлых грунтов на искусственные сооружения в течение всего их жизненного цикла. Для совершенствования строительных норм необходимо проводить исследования, направленные на изучение проблем, возникающих в процессе эксплуатации сооружений в условиях Крайнего Севера.
Создание методов решения этих проблем позволит повысить эксплуатационную надежность существующих мостов. Для этого необходимо развивать систему мониторинга и содержания искусственных сооружений, в том числе совершенствовать и методы надзора за техническим состоянием мостов. В рамках данного исследования для обследования мостов, построенных в криолитозоне, были использованы такие методы, как вибродиагностика, электротомография, электропрофилирование и георадарное зондирование. Исследования проведены на полигоне из 21 автодорожного моста, которые расположены на автомобильных дорогах Сургут – Салехард и Лабытнанги – Харп. Сравнение рассмотренных методов свидетельствует о перспективности метода вибродиагностики. В качестве основного контролируемого параметра принята собственная частота колебаний конструкции. Изменение частоты колебаний опор будет свидетельствовать об изменении жесткости основания опор мостов и растеплении мерзлых грунтов. Для лучшей обоснованности результатов исследования планируется организовать мониторинг температуры грунтов, а также выполнить геологические изыскания с уточнением характеристик грунтов основания.

1. СП 32-101–95. Проектирование и устройство фундаментов опор мостов в районах распространения вечномерзлых грунтов : принят и введен в действие корпорацией «Трансстрой» 22.12.1996 / разработан Научно-исследовательским институтом транспортного строительства. Москва : Трансстрой, 1996. 95 с.

2. Павлов А. В. Мерзлотно-климатический мониторинг России: методология, результаты наблюдений, прогноз // Криосфера Земли. 1997. Т. I, № 1. С. 47–58.

3. Павлов А. В., Малкова Г. В. Современные изменения климата на севере России. Новосибирск : Гео, 2005. 80 с.

4. Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе российской Арктики / А. А. Васильев, А. Г. Гравис, А. А. Губарьков [и др.] // Криосфера Земли. 2020. Т. 24, № 2. С. 15–30. DOI 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(15-30).

5. Деградация мерзлоты в ЯНАО. Результаты многолетнего мониторинга / А. А. Васильев, Д. С. Дроздов, А. Г. Гравис, К. А. Никитин // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике : сборник трудов конференции (Салехард, 8–12 ноября 2021 г.). Салехард, 2021. С. 78–80. DOI 10.7868/9785604610848018.

6. Пространственная и временная изменчивость мерзлых толщ в западном секторе российской Арктики – результаты комплексного мониторинга на геокриологических стационарах / Г. В. Малкова, А. А. Васильев, А. Г. Гравис [и др.] // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике : сборник трудов конференции (Салехард, 8–12 ноября 2021 г.). Салехард, 2021. С. 279–282. DOI 10.7868/9785604610848075.

7. Changes in the 1963–2013 shallow ground thermal regime in Russian permafrost regions / D. A. Streletskiy, A. B. Sherstiukov, O. W. Frauenfeld, F. E. Nelson // Environ. Res. Lett. 2015. Vol. 10. P. 125005.

8. Мельников В. П., Дроздов Д. С., Малкова Г. В. Климатические и криогенные факторы обустройства северных территорий // Известия высших учебных заведений. Геология и разведка. 2009. № 6. С. 75–83.

9. Яшнов А. Н., Кузьменков П. Ю., Иванов Е. О. Развитие мониторинга технического состояния мостов // Путь и путевое хозяйство. 2021. № 7. С. 14–18.

10. Яшнов А. Н., Снежков И. И. Опыт диагностики искусственных сооружений методом малых воздействий // Транспортные сооружения. 2019. Т. 6, № 3. С. 21.

11. Васильчук Л. А., Яшнов А. Н. Диагностика подмывов опор мостов по динамическим параметрам // Мосты и тоннели: теория, исследования, практика. 2020. № 18. С. 18–27.

12. Патент № 2778277 Российской Федерации, МПК G 01 M 7/00. Способ мониторинга технического состояния мостовых опор в процессе их эксплуатации : № 2021122624 : заявлен 28.07.2021 : опубликован 17.08.2022 / Л. А. Васильчук, И. В. Чаплин, А. Н. Яшнов, П. Н. Стрекаловский ; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО СГУПС. 2 с.

13. Яшнов А. Н., Снежков И. И. Развитие систем диагностики и мониторинга мостов // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. 2020. № 3 (54). С. 6–13.

14. Электротомография: аппаратура, методика и опыт применения / Е. В. Балков, Г. Л. Панин, Ю. А. Манштейн [и др.] // Геофизика. 2012. № 6. C. 54–63.

15. Электротомография методом сопротивлений и вызванной поляризации / А. А. Бобачев, А. А. Горбунов, И. Н. Модин, В. А. Шевнин // Приборы и системы разведочной геофизики. 2006. № 2. C. 14–17.