Двухпараметрический температурный критерий начала криогенного влагопереноса для решения задач регулирования влагонакопления промерзающих грунтов

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-1а 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.

1. Золотарь И. А., Пузаков Н. А., Сиденко В. М. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. Москва : Транспорт, 1971. 416 с.

2. Орлов В. О., Дубнов Ю. Д., Меренков Н. Д. Пучение промерзающих грунтов и его влияние на фундаменты сооружений. Ленинград : Стройиздат, Ленинградское отделение, 1977. 184 с.

3. ЦПИ-24. Технические указания по устранению пучин и просадок железнодорожного пути : утверждены Департаментом пути и сооружений МПС 29.05.1997. Москва : Транспорт, 1998. 76 с.

4. Исаков А. Л., Лаврова А. Ю. Расчетное обоснование использования пенополистирола в конструкции дорожной одежды автомобильных дорог // Политранспортные системы : материалы VIII Международной научно-технической конференции в рамках года науки Россия – ЕС «Научные проблемы реализации транспортных проектов в Сибири и на Дальнем Востоке», Новосибирск, 20–21 ноября 2014 г. Новосибирск : Издательство Сибирского государственного университета путей сообщения, 2015. С. 163–167. EDN TYXJQD.

5. Principles for positioning a capillary barrier made of injected mortar in the earth bed / D. A. Razuvaev, A. L. Lanis, M. G. Chakhlov, E. I. Nagaev // E3S Web of Conf. 2023.0020. Vol. 402. Р. 12010. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202340212010.

6. Ананян А. А. Исследование процессов перемещения влаги и образование сегрегационного льда в замерзающих и мерзлых горных породах // Труды Гидропроекта. Москва, 1960. Сб. 3. С. 121–148.

7. Чеверев В. Г. Физико-химическая теория формирования массообменных и тепловых свойств криогенных грунтов : специальность 04.00.07 «Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение» : диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук / Чеверев Виктор Григорьевич. Москва, 1999. 373 с.

8. Кудрявцев С. А., Сахаров И. И., Парамонов В. Н. Промерзание и оттаивание грунтов (практические примеры и конечно-элементные расчеты). Санкт-Петербург : Геореконструкция, 2014. 262 с.

9. Чистотинов Л. В. Миграция влаги в промерзающих неводонасыщенных грунтах. Москва : Наука, 1973. 142 с.

10. Лыков А. В., Михайлов Ю. А. Теория тепло- и массопереноса. Москва ; Ленинград : Госэнергоиздат, 1963. 536 с.

11. Геворкян С. Г. Влияние температуры замораживания грунта на процесс его морозного пучения // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2018. № 8. С. 23–27. EDN UVJHGQ.

12. Разуваев Д. А., Чахлов М. Г. Экспериментальное определение двухпараметрического температурного критерия начала интенсивного криогенного влагопереноса в различных видах глинистых грунтов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. 2024. № 1. С. 35–44. DOI 10.46973/0201–727X_2024_1_35.

13. Методика назначения противопучинных мероприятий и выбора их параметров на железных и автомобильных дорогах на базе программного комплекса «Freeze-1». URL: http://freeze-1.stu.ru/index.htm (дата обращения: 25.03.2024).

14. Modeling the operation of road pavement during the thawing of soil in the subgrade of highways / A. Isakov, D. Razuvaev, I. Gudkova, M. Chakhlov // MATEC : Web of Conferences. Novosibirsk : EDP Sciences, 2018. Vol. 239. P. 05008. DOI 10.1051/matecconf/201823905008. EDN WTVMML.

15. ГОСТ 25358–2020. Грунты. Метод полевого определения температуры : (с поправкой). Москва : Стандартинформ, 2021. 11 с.