ТЕХНОЛОГИИ
61 2024 / № 1 зарегистрировать изменения параметров теплообмена насыпи , основания и окружающей среды . Параметрическая часть включает : 1 ) измерения горизонтальных смещений грунтового массива при помощи сети инклинометрических скважин для наблюдения оползней , насыпей ; 2 ) периодические замеры и автоматические наблюдения уровня грунтовых вод и порового ( избыточного ) давления воды . В ходе работ необходим технологический мониторинг : — контроль и управление технологическими процессами ;
— лабораторные испытания грунтов ( модуля деформации , порового давления , осадки , температуры грунтов );
— прогноз изменения грунтовых характеристик основания и насыпи ;
— расчёт коэффициентов стабильности ;
— контроль вертикальных смещений грунтового массива при оползнях ,
— наблюдение температурного и влажностного режима грунтов . Контрольные функции мониторинга должны быть увязаны со сроками производства работ . Под нагрузкой деформация дисперсных пластично-мёрзлых грунтов ( особенно высокотемпературных ) может перейти в стадию ползучести , основание потеряет стабильность по переходной прослойке . Особенно опасно состояние подоткосной части насыпи весной при большом объёме незамерзающей воды , поскольку напряжения от нагрузки ( особенно длительной , динамической ) активизируют сдвигающие напряжения . При внешнем проявлении ( трещины и сползание откосов ) необходимо регулирование параметров вибрационной нагрузки . Важно не только определить расчётные характеристики механических свойств ( сжимаемость мёрзлых и оттаивающих грунтов , их сопротивление нормальному давлению и сдвигу ), но и прогнозировать изменения , которые могут произойти во время многолетнего строительства . Прогноз состояния сооружений в условиях криолитозоны выполняют в программном комплексе Frost 3D с трёхмерным моделированием процессов в многолетнемёрзлых грунтах . По результатам геокриологического ( теплотехнического ) прогноза , учитывающего состав и свойства грунта , метеорологические условия , температуру каждого слоя , определяют технологические режимы .
Рис . 8 . Сохранение мёрзлого состояния грунтов с применением СОУ
Практическое приложение результатов Геотехнический мониторинг был включён в технологический регламент , разработанный ИПСС РУТ ( МИИТ ) для строительства железнодорожной линии Обская — Бованенково — Карская . На участках вечной мерзлоты установлено наличие и потенциальная возможность появления таликовых зон . Для их ликвидации предложены композитные технологии с применением сезонно-действующих охлаждающих устройств ( СОУ ) в сочетании с теплоизоляцией из пенополистирола , устанавливаемых вдоль полотна железной дороги ( рис . 8 ).
На основе моделирования и контроля несущей способности определяют параметры технологических схем по одноэтапному и двухэтапному возведению насыпей , организации работ по постройке автозимников , заготовке и вывозу сухомёрзлого грунта из притрассовых карьеров . Анализ теплотехнических и физико-механических характеристик грунтов был выполнен при оценке деформируемости основания на строительстве автомобильной дороги Надым — Салехард ( табл . 1 , 2 ). Он позволил установить опасные участки на высокотемпературной мерзлоте , которые характеризуются переувлажнённым состоянием ( с влажностью выше 35 %), низким сцеплением и модулем деформации ( до 1,3 МПа ) грунтов . Температурный режим зависит от характеристик и теплопроводности грунта в талом и мёрзлом состоянии , температуры поверхности грунта , коэффициентов теплообмена и продолжительности летнего и зимнего периодов , термического сопротивления грунтов и снежного покрова . Характеристики грунтов позволяют рассчитать по методике СП 25.13330 глубины зимнего промерзания и летнего оттаивания в основании насыпи . Естественно , они меняются по трассе , определяя положение деятельного слоя относительно верхней границы ММГ , наличие или возможность возникновения таликовых зон ( рис . 9 ).
Таким образом , строительство путей сообщения в криолитозоне отличается чрезвычайными инженерногеологическими и геокриологическими особенностями производства работ и активизацией опасных природных процессов ( рис . 10 ).
Сооружение земляного полотна на мерзлоте целесообразно выполнять с применением разработанной интенсивной технологии и мониторинга механических и теплотехнических про-
Рис . 9 . Граница многолетнемёрзлых грунтов на продольном профиле основания земляного полотна