Стабилизация температурного режима мерзлых грунтов тела и основания железнодорожной насыпи с помощью теплоизоляции откосов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.08, кандидат наук Чжан Андрей Антонович

• Чжан Андрей Антонович
• кандидат наук
• 2020

Оглавление диссертации кандидат наук Чжан Андрей Антонович

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПЫТА СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В КРИОЛИТОЗОНЕ

1.1 Историческая справка

1.2 Насыпи в криолитозоне

1.2.1 Тепловое влияние железнодорожной насыпи на многолетнемерзлые грунты основания

1.2.2 Стабилизационные мероприятия

1.3 Теплоизоляция как метод стабилизации температурного режима

1.3.1 Использование экструдированного пенополистирола в качестве теплоизоляционных покрытий

2. СТАБИЛИЗАЦИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ОТКОСОВ НАСЫПИ35

2.1 Теоретические представления о тепловом взаимодействии насыпи с вечномерзлыми основаниями

2.2 Влияние уложенной на поверхность откоса дорожной насыпи теплоизоляции на расчетную температуру поверхности

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ ОТКОСОВ НАСЫПИ

3.1 Природные условия в пределах железнодорожной магистрали Томмот-Якутск и экспериментального участка

3.1.1 Орогидрография, климат и растительность

3.1.2 Геологическое строение и гидрогеологические условия

3.1.3 Геокриологические условия

3.2 Математическое моделирование теплового взаимодействия насыпи с многолетнемерзлыми грунтами

3.2.1 Описание вариантов

3.2.2 Исходные данные для моделирования

3.2.3 Определение краевых условий

3.1.4 Результаты моделирования

3.3 Натурное обследование экспериментального участка

3.3.1 Термометрические измерения

3.3.2 Георадиолокационные исследования

4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА ПОЛОЖЕНИЯ ВЕРХНЕЙ

ГРАНИЦЫ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ В ТЕЛЕ И ОСНОВАНИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ

5. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ОХЛАЖДЕНИЯ ОТКОСОВ НАСЫПИ

5.1 Определение объема материала (на 10 п.м длины железной дороги)

5.2 Определение стоимости материала (на 10 п.м ж/д)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований

На сегодняшний день повышение надежности транспортных сетей, возводимых на многолетнемерзлых грунтах, является актуальной задачей современной инженерной геокриологии и транспортной строительной отрасли. Железная дорогая является одним из наиболее приоритетных транспортных сооружений при освоении северных регионов из-за низкой себестоимости грузовых и пассажирских перевозок. В настоящее время протяженность эксплуатируемых железных дорог в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов в России составляет около 8 тысяч километров.

Железная дорога имеет значительную протяженность, при которой происходит пересечение зон с различными климатическими условиями. В зоне распространения многолетнемерзлых пород (криолитозоне) она существенно влияет на мерзлотные условия. При этом верхняя поверхность земляного полотна (основная площадка) усиливает охлаждение грунта зимой за счет искусственного удаления с ее поверхности снега, а откосы, наоборот, уменьшают его за счет накопления на них снега, счищаемого с основной площадки и в результате ветрового переноса снега с сопредельной территории. На откосах также увеличивается отепление грунта летом за счет лучистой энергии, приход которой возрастает из-за уменьшения отражательной способности поверхности откоса и ее наклона к горизонту.

Таким образом, влияние дороги на грунты основания зависит от соотношения ширины основной площадки и длины откосов. При низких насыпях она оказывает охлаждающее влияние, при высоких - отепляющее. Охлаждение приводит к многолетнему промерзанию талых грунтов основания и их пучению, отепление - к многолетнему оттаиванию мерзлых грунтов и осадкам. В районах с большой мощностью снежного покрова и сильными ветрами этот эффект усиливается.

В настоящей работе рассматриваются только высокие насыпи, наличие которых приводит к деградации многолетнемерзлых пород.

Для обеспечения надежности инженерных сооружений в криолитозоне используют два принципа строительства. Первый принцип заключается в сохранении мерзлого состояния грунтов основания в процессе строительства и эксплуатации, а второй - в оттаявшем или в оттаивающем состоянии. Такие же принципы используются при строительстве дорог. Это означает, что при первом принципе оттаивание грунтов допускается только в пределах теплозащитного слоя земляного полотна (однако, если насыпь представлена кондиционным грунтом, то в пределах всей насыпи), при втором - в пределах всей насыпи, а также в ее основании. При этом многолетнее оттаивание допускается только в грунтах первой категории. Выбор принципа осуществляется на стадии проектирования на основе технико-экономического сравнения вариантов. При этом важно учитывать не только строительные, но и эксплуатационные затраты, при которых происходит обеспечение необходимого уровня надежности и безопасности движения.

При строительстве по первому принципу часто для сохранения мерзлого состояния грунтов в теле и основании насыпи помимо конструкционных решений используют дополнительные мероприятия, к которым относятся: установка вдоль пути горизонтальных и вертикальных термосифонов, наброска на откосы насыпи камня, устройство солнце- и снегозащитных экранов, прокладка в теле насыпи вентиляционных труб, установка на откосах вентиляционных коробов, покраска откосов насыпи белой краской.

Наиболее современным решением защиты мерзлого основания насыпи от оттаивания является решение, предложенное Е.С. Ашпизом, М.П. Лукиным, Л.Н. Хрусталевым и В.В. Шолиным в 2008 году, на что был получен патент (Ашпиз и др., 2008). Суть способа заключается в укладке на откосы насыпи теплоизоляции, которая увеличивает соотношение между глубиной сезонного промерзания грунтов насыпи и их сезонным оттаиванием, что вызывает охлаждающий эффект. Теоретическая разработка этого нового

способа и его практическая апробация на действующей железнодорожной магистрали является содержанием диссертации.

Цель исследований заключается в теоретическом обосновании и практической апробации нового способа защиты мерзлого основания высокой железнодорожной насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на ее откосы.

Задачи:

1. Исследовать формирования температурного поля в теле и основании железнодорожной насыпи, откосы которой покрыты теплоизоляцией.

2. Разработать метод расчета необходимой толщины теплоизоляции для защиты мерзлого основания насыпи от оттаивания.

3. Оценить область применения в криолитозоне нового способа защиты мерзлого основания железнодорожной насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на ее откосы.

4. Оценить экономическую целесообразность применения нового способа защиты мерзлого основания железнодорожной насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на ее откосы.

Объектом исследования являются железнодорожная насыпь с откосами, покрытыми теплоизоляционным материалом, эксплуатируемая в криолитозоне.

Предметом исследования является температурное поле грунтов тела и основания железнодорожной насыпи, сформированное в результате взаимодействия её с окружающей средой в условиях криолитозоны.

Научная новизна

1. Экспериментально показана эффективность нового способа защиты мерзлого основания железнодорожной насыпи от оттаивания.

2. Разработан аналитический метод расчета термического сопротивления теплоизоляции, укладываемой на откосы железнодорожной насыпи для защиты ее основания от оттаивания.

3. Произведена теплотехническая оценка применимости нового способа защиты мерзлого основания высокой железнодорожной насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на ее откосы, в разных районах криолитозоны.

4. На примере Амуро-Якутской железнодорожной магистрали показано экономическое преимущество нового способа защиты мерзлого основания железнодорожной насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на ее откосы, по сравнению с известными способами защиты.

Защищаемые положения:

1. На основе моделирования и экспериментального исследования в натурных условиях на действующей железной дороге обоснован новый способ защиты мерзлого состояния насыпи от оттаивания с помощью теплоизоляции, укладываемой на её откосы.

2. Разработан аналитический метод расчета термического сопротивления теплоизоляции, укладываемой на откосы железнодорожной насыпи для защиты её основания от оттаивания.

3. Дана приближенная экономическая оценка и определена область применения нового способа защиты мерзлых грунтов основания железнодорожной насыпи в криолитозоне.

Практическая значимость работы

1. Апробирован новый способ защиты мерзлого основания насыпи от оттаивания, предусматривающий укладку на откосы насыпи

синтетического теплоизолятора, что при наличии на откосах снега вызывает охлаждающий эффект.

2. Показано, что новый способ имеет следующие преимущества перед известными: большая долговечность способа; его высокая надежность; низкая стоимость реализации; простота монтажа и ремонтопригодность строительных конструкций.

3. Предложен аналитический метод расчета толщины теплоизоляции дорожных откосов, позволяющий добиться указанных преимуществ нового способа.

Личное участие автора

1. Организовал и лично принял участие в оборудовании и проведении исследований на действующем участке железнодорожной магистрали АЯМ (участок Томмот-Н. Бестях, 695 км), где был применен способ теплоизоляции откосов, с целью формирования мерзлого состояния грунтов основания.

2. Разработал аналитический метод определения толщины теплоизоляционного материала на поверхности откоса, при котором не будет происходить многолетнее оттаивание основания железнодорожной насыпи.

3. Дал оценку применимости исследуемого способа в разных районах криолитозоны.

Достоверность полученных результатов

Данные, полученные с помощью математического моделирования, были проверены на действующей железной дороге Беркакит-Якутск, на участке Томмот - Н. Бестях (695 км), где были проведены натурные исследования теплового режима грунтов тела и основания железнодорожной насыпи, с использованием скважинной термометрии и геофизического профилирования методом георадиолокации. В результате проверки было установлено, что

кровля многолетнемерзлых грунтов не выходит за пределы тела насыпи, на откосах которой находится теплоизолятор.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Стабилизация температурного режима мерзлых грунтов тела и основания железнодорожной насыпи с помощью теплоизоляции откосов»

Апробация работы

Промежуточные результаты работы, а также основные положения диссертации докладывались на российских и международных научных конференциях: X Международном симпозиуме по проблемам инженерного мерзлотоведения (Харбин, 2014); IV Всероссийском научном молодежном геокриологическом форуме, посвященном 200-летию со дня рождения академика А.Ф. Миддендорфа (Якутск, 2015); Пятой конференции геокриологов России (Москва, 2016); Всероссийской конференции научной молодежи "ЭРЭЛ" (Якутск, 2014, 2016); XIV международной научно-практической конференции «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути» (Москва, 2017); XI Международном симпозиуме по проблемам инженерного мерзлотоведения (Магадан, 2017).

По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из которых 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации

Работа состоит из введения, 5 глав, заключения. Объём диссертации составляет 128 страниц машинописного текста, включающего 39 графических иллюстраций, 25 таблиц и список литературы из 1 24 наименований, 26 из которых иностранные источники.

Благодарности

Автор выражает благодарность своему научному руководителю -профессору, д.т.н. Л.Н. Хрусталеву - за всестороннюю помощь в проведении исследования; ст. препод., к.г.-м.н. Л.В. Емельяновой, доценту, к.г.-м.н. Г.И. Гордеевой, в.н.с., к.г.-м.н. В.З. Хилимонюк, доценту, к.г.-м.н. С.Н. Булдовичу,

профессору, д.г.-м.н. И.А. Комарову, зав. кафедрой, д.г.-м.н. А.В. Брушкову, к.г.-м.н. В.С. Исаеву, к.т.н. Г.П. Пустовойту, вед. инж. А.Ю. Гунару и другим сотрудникам кафедры геокриологии МГУ имени М.В. Ломоносова за ценные советы и замечания. Большая признательность сотрудникам лаборатории инженерной геокриологии Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН за помощь в проведении полевых исследований и методических: профессору, д.т.н. Д.М. Шестерневу, с.н.с. А.В. Литовко, в.н.с., к.т.н И.И. Христофорову, с.н.с., д.т.н. Л.Г. Нерадовскому, А.М. Кожевникову.

Отдельную благодарность автор выражает д.т.н. Р.В. Чжану, Т.Р. Чжан, сотрудникам Главной государственной лаборатории инженерной геокриологии Северо-Западного института экологии и природных ресурсов КАН, Ланьчжоу, КНР (SKLFSE) в лице профессора В. Ма и доцента, к.г.-.м.н. Ц. Чжана и доктора наук Я. Чжана за методическую помощь и обсуждение промежуточных результатов работы на всех ее этапах.

1. ОБЗОР НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОПЫТА СТРОИТЕЛЬСТВА ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ В КРИОЛИТОЗОНЕ

Обеспечение стабильной эксплуатации железных дорог в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов в течение многих десятилетий является одной из важнейших задач инженерного мерзлотоведения и дорожного строительства. Обычно на стадии разработки проекта дороги отбирают и используют технологические решения, которые учитывают региональные особенности ее расположения. В сложных климатических, физико-географических и инженерно-геологических условиях земляное полотно сооружается по индивидуальным проектам, которые разрабатываются для каждого объекта в отдельности и обосновываются соответствующими инженерными расчетами, а в отдельных случаях и экспериментально. Однако на практике мероприятия, предусмотренные проектом для сохранения мерзлых грунтов основания, не были осуществлены в производственных масштабах ни на одной из дорог, построенных в криолитозоне, или реализация проходила на недостаточно качественном уровне.

Современные исследования по данному вопросу нацелены на совершенствование технических решений, которые будут предотвращать деградацию многолетнемерзлых грунтов основания в процессе эксплуатации.

1.1 Историческая справка

Большой опыт приобретен при строительстве Байкало-Амурской магистрали (1974 -1984 гг.). Задолго до ее строительства в этом регионе была построена Забайкальская железная дорога (1885-1900 гг.), которая являлась частью Транссибирской магистрали. Благодаря строительству этой железной дороги появилась первая мерзлотная станция в Сковородино в 1910 г. Тогда начались первые размышления о влиянии протяженных транспортных объектов на многолетнемерзлые грунты. Первый опыт был получен в

результате натурных исследований, которые показали, что он был не всегда успешным, и эксплуатация дороги обходилась государству в крупные суммы на ремонтные мероприятия. Среди ученых и специалистов, занимающихся этими вопросами, можно выделить Н.С. Богданова (1912), А.В. Львова, И.В. Мушкетова, Н.И. Прохорова, М.И. Сумгина (1939), П.И. Колоскова, В.В. Еленевского и Г.А. Низовкина (1936), И.Д. Белокрылова (1931), А.В. Горинова (1937).

Предлагаемые в этот период конструктивно-технологические решения, направленные «на сохранение мерзлоты», составлялись, главным образом, на основе логических построений из-за малого количества и недостаточной информативности опубликованных фактических материалов. Систематическая и целенаправленная работа по исследованию и получению обобщенных результатов, которые можно было использовать при строительстве железных дорог в сложных инженерно-геологических и природно-климатических условиях, была начата в 50-е г.г. (ВНИИ транспортного строительства, Тындинская мерзлотная станция). В 1962 году вышел первый нормативный документ, посвященный вопросам изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в районах вечной мерзлоты ВСН 61-61 (Технические указания по изысканиям..., 1962). В 70-80-х гг. вышли публикации, где особое внимание было уделено усовершенствованию технологий работ по организации водоотведения (Рекомендации по методике прогноза., 1975; Рекомендации по проектированию и постройке., 1986; Рекомендации по проектированию и постройке., 1986). В этих работах было четко установлено, что основной причиной возникновения деформаций является нарушение естественного теплового режима многолетнемерзлых грунтов основания.

Обновленный нормативный документ ВСН 61-89 (Изыскания, проектирование., 1990), так же как и предыдущий документ, не содержал рекомендации по прогнозу деформаций земляного полотна. Отсутствие в то время методических указаний по оценке устойчивости и надежности

железнодорожных насыпей привели к значительным проблемам на участках БАМ, расположенных на высокотемпературных мерзлых грунтах.

Исследования деформаций восточного участка БАМ, проведенные сотрудниками МИИТ, ВНИЖТ, ЦНИИС, ТМС и ХабИИЖТ в 80-е годы прошлого века, показало, что применяемые на этом участке противодеформационные мероприятия в условиях высокотемпературных мерзлых грунтов экономически не обоснованы и недостаточны для обеспечения устойчивости земляного полотна. Используемый подход к проектированию и строительству земляного полотна, водоотводов и малых водопропускных сооружений на восточном участке БАМ И АЯМ, который не учитывает особенности ММГ основания, привел к тому, что весомая часть прилегающей к пути территории оказывалась обводненной, а четверть земляного полотна подвержена осадкам в результате оттаивания ММГ (Жданова, 1995; Жданова, Дыдышко, 2005; Изыскания и проектирования..., 1977; Рекомендации по рациональным конструкциям., 1985; Основные положения по проектированию., 1987; Кондратьев, 2008; Оспенников, 2008).

В 1993 г. после комплексного обследования этого участка БАМ были разработаны «Технические указания по стабилизации деформирующихся насыпей железных дорог, расположенных на протаивающих основаниях их вечномерзлых грунтов». Данный документ распространяется на БАМ, Восточно-Сибирскую и Забайкальскую железные дороги и является наиболее объемлющим при выборе противодеформационных мероприятий. В работе А.И. Белозерова (1993) также освещается эта тема.

Профессор Е.С. Ашпиз в книге (Полярная магистраль, 2007) пишет, что дальнейшая практика хозяйственного освоения районов распространения мерзлых пород предопределила, что результаты изысканий являются основой проектирования. В качестве основных параметров, определенных по результатам инженерно-геологических и геокриологических исследований, можно выделить: наличие ММГ, положение их верхней границы, температуру, льдистость и осадка ММГ при оттаивании. При этом особое

внимание стоит уделять прогнозу изменения мерзлотных условий (температурный режим и развитие деформаций), вызванных криогенными процессами после возведения полотна железной дороги не менее чем на 50 лет вперед.

Наиболее современным нормативным документом является СП 447.1325800.2019 (Железные дороги., 2019), включающий в себя пункты с прогнозом теплового режима грунтов основания и теплофизическим мониторингом.

1.2 Насыпи в криолитозоне

Насыпи являются наиболее распространённым конструктивным решением земляного полотна в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

Конструкция насыпей проектируется с учетом управляемого новообразования мерзлоты в теле и в основании насыпей на талых основаниях и регулирования положения верхней границы мерзлоты на многолетнемёрзлых грунтах.

Для трассирования дорог и выбора способа обеспечения их устойчивости на многолетнемерзлых грунтах последние разделяют в зависимости от их относительной осадки при оттаивании на четыре категории (таблица 1).

Таблица 1 - Дорожно-мерзлотная классификация многолетнемерзлых грунтов (СП 32-104-98, 1999)

Категория и название многолетнемерзлого грунта Максимально возможная относительная осадка при оттаивании ¿¿, д.е. Основные виды и состояние грунтов основания земляного полотна

I ёг< 0,03 скальные породы, крупнообломочные и песчаные фунты без включений льда; грунты твердые и полутвердые

Категория и название многолетнемерзлого грунта Максимально возможная относительная осадка при оттаивании ¿¿, д.е. Основные виды и состояние грунтов основания земляного полотна

прочный

II 0,03 <ёг< 0,1 глинистые грунты от туго до текуче-пластичных, а также песчаные и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при наличии в них прослоев или линз льда суммарной толщиной до 0,1 м в слое мерзлоты мощностью 1 м

недостаточно прочный

III 0,1 <ё1< 0,4 глинистые и торфяные грунты текуче-пластичные и текучие, а также песчаные и крупнообломочные грунты при наличии в них линз или отдельных прослоев льда суммарной толщиной до 0,4 м в слое мерзлоты мощностью 1 м

слабый

IV ¿¿>0,4 глинистые грунты текучие и торфяные отложения, а также грунты всех видов с наличием подземного льда суммарной толщиной более 0,4 м в слое мерзлоты мощностью 1 м

просадочный

В конструкции железной дороги выделяют рельсошпальную клетку, балластную призму и земляное полотно (рисунок 1).

Рисунок 1 - Пример конструкции железной дороги: 1 - защитный слой земляного полотна из дренирующих материалов; 2 - насыпь; 3 - растительный покров; 4 - рельсошпальная клетка; 5 - балластная призма (50 см); 6 -гравийно-галечная отсыпка (20 см); 7 - железобетонная плита кювета (5 см); 8 - торф (20 см) (Хрусталев, 2005)

На железных дорогах роль покрытия земляного полотна выполняет рельсошпальная клетка и балластная призма, толщина которой принимается 40-50 см, а ширина - в зависимости от категории дороги. Для I и II категорий она составляет 3,85 м, для III - 3,65 м, для IV - 3,45 м. Для железных дорог категории выделяются по грузонапряженности перевозок: I - 30-50, II - 1530, III - 8-15, IV - до 8 млн. т/год.

Земляное полотно состоит из защитного слоя и насыпи. Защитный слой земляного полотна возводят из непучинистых дренирующих материалов с коэффициентом фильтрации более 0,5 м/сутки - гравийно-галечных, дресвяно-щебнистых и песчаных грунтов с содержанием пылеватых и глинистых частиц не более 15 % (в том числе глинистых не более 2 %), а также рваного камня. Для тела насыпи используют дренирующие и глинистые грунты (последние в случае отсутствия карьеров крупноскелетных грунтов). Глинистые грунты должны содержать не более 50 % пылеватых и глинистых частиц и иметь консистенцию не более 0,5.

При устройстве насыпи предусматривают запас по высоте на ее последующую осадку. Последний в зависимости от состава насыпных грунтов изменяется от 0,5 до 3% от высоты насыпи.

Отсыпку насыпи рекомендуется производить зимой. В случае, когда отсыпка проводится в летнее время, работы выполняются в один, либо в два или три этапа (рисунок 2). Выбор схемы отсыпки зависит от климатических условий района строительства и обеспечения минимальных затрат при земляных работах. Одноэтапная схема подразумевает возведение земляного полотна до проектных отметок за один сезон. При этом грунт предварительно заготавливают и осушают в летний период. В процессе двухэтапной отсыпки сначала в зимний период возводят нижнюю часть насыпи твердомерзлыми грунтами, верхнюю часть - подсушенными песками. Летом происходит доуплотнение и планировка нижней оттаявшей части. Трехэтапная схема возведения обычно применяется в районах с переувлажненными грунтами.

Верхнюю и среднюю части насыпи возводят аналогично двухэтапной схеме, а верхнюю отсыпают гравийно-песчаной смесью.

а) I ^ .2

Рисунок 2 - Конструкции насыпей, возводимых по одно- (а) и двухэтапной (б) организационно-технологической схеме (ОТС): 1 - сухомёрзлый песок; 2 -твердомерзлый грунт в обойме из геотекстиля; 3 - геотекстиль; 4 - граница сезонного оттаивания

Откосам земляного полотна, выполненного из крупноскелетного материала, придают уклон 1:1.5, из дисперсного материала - 1:3. При высоте земляного полотна более 6 м на откосах железных дорог устраиваются бермы. Откосы укрепляют травянистой растительностью, дерном или слоем гравийно-галечного грунта толщиной 20 см.

Для отвода от основания земляного полотна поверхностных вод устраивают кюветы, представляющие собой трапецеидальные выемки глубиной 50-60 см, шириной по дну 40 см и крутизной 1:1,5 или 1:2. Кюветы укрепляют железобетонными или армоцементными плитами, которые укладывают по слою торфа или мха толщиной 10-15 см. Иногда крепление кюветов осуществляют нетканым материалом, который пришпиливают к их стенкам и дну. Кюветы располагают на расстоянии 3-5 м от подошвы земляного полотна и им придают продольный уклон к выпускам 3-5%. На бессточных территориях, где трудно обеспечить такой уклон, вместо кюветов устраивают подземный дренаж, уклон которого создают за счет изменения глубины заложения дрен. Дрены выполняют из нетканого материала, свернутого в рулон из полосы шириной 1 м. Иногда дополнительно к

нетканому материалу применяют перфорированные полимерные трубы. Трубчатая дрена погружается в нарезанную щель вместе с полосой нетканого материала, располагаемой симметрично относительно трубы. Нетканый материал заполняет после погружения щель, обеспечивая дренирование поверхностной воды (СП 447.1325800.2019).

Устойчивость насыпей на ровных участках и косогорах с крутизной менее 1:5 обеспечивается приданием им определенного профиля (рисунок 3).

На участках с грунтами III и IV категорий железнодорожные насыпи имеют упорные призмы (ширина 3-4 м, высота 1-1,5 м), которые уменьшают глубину сезонного оттаивания грунта вблизи подошвы откоса. Во избежание распространения оттаивания под кюветом в основание насыпи на участках с грунтами II и III категорий кюветы отодвигают от подошвы откоса на 3-5 м, на участках с грунтами IV категории они заменяются водоотводными валиками (ширина 3 м, высота 0,5-0,6 м), которые относят от подошвы откоса на расстояние 15-20 м. При расположении насыпи на косогоре кюветы и валики делают только с ее нагорной стороны. На марях и торфяниках насыпи возводят преимущественно из дренирующего материала.

Для предотвращения сползания насыпи по крутому косогору (более 1:5) у ее низового откоса отсыпают каменную призму (рисунок 4а) врезают насыпь в косогор (рисунок 4б) или его террасируют (рисунок 4в).

Многолетнее оттаивание допускается только в грунтах 1 категории, включая скальные; сезонное - в грунтах НИ категорий. В грунтах IV категории, а также на крутых косогорах (крутизна более 1:5) с грунтами III категории оттаивание не допускается. Выполнение перечисленных условий обеспечивается отсыпкой рабочего (защитного) слоя земляного полотна высотой hwo (hwo - толщина слоя, при котором осадка дорожной одежды или рельсошпальной клетки не будет превосходить допустимой величины).

Рисунок 3 - Поперечные профили насыпей: а, б - автомобильные и железные дороги на грунтах, соответственно, I и II категорий; в - автомобильные дороги на грунтах III категории; г - железные дороги на грунтах III категории; д -автомобильные дороги на грунтах IV категории; е - железные дороги на грунтах IV категории: 1 - кювет; 2 - земляное полотно; 3 - упорная призма; 4 - водоотводный валик (Хрусталев, 2005)

Рисунок 4 - Поперечные профили насыпей и выемок на крутых косогорах: а -насыпь с низовой упорной призмой; б - насыпь, врезанная в косогор; в -полунасыпь-полувыемка: 1 - кювет; 2 - земляное полотно; 3 - каменная упорная призма; 4 - местный грунт; 5 - замененный грунт (Хрусталев, 2005)

Если по условиям продольного профиля земляное полотно не может иметь высоту Им>0, то заменяют грунт в основании насыпи. В этом случае высота насыпи меньше Им>0, и насыпь называется низкой, высокой - высота больше Им>0. Кроме того, грунт заменяют на нулевых местах и в выемках. Глубина замены и высота надземной части всегда в сумме составляют Им>0.

Проектирование продольного профиля дороги начинают с разбивки трассы на участки, сложенные грунтами одной категории. Далее для каждого участка определяют НМ00 и, откладывая ее вверх от отметок рельефа (линия черных отметок), получают профиль контрольных отметок. При этом аномальные возвышения или понижения не учитываются. Профиль дороги (линия красных отметок) на участках с грунтами III и IV категорий наносят по методу обертывающей проектировки так, чтобы красная линия прошла возможно ближе к контрольным отметкам. На участках с грунтами I и II категорий красную линию наносят по методу секущей проектировки, стремясь к тому, чтобы объемы срезки возвышений и объемы засыпки понижений были примерно равны.

1.2.1 Тепловое влияние железнодорожной насыпи на многолетнемерзлые грунты основания

Расположение трассы считается наилучшим по мерзлотно-грунтовым условиям в следующих случаях:

1) большая ее часть проходит по участкам с грунтами I и II категорий;

2) трасса обходит места расположения наледей, термокарста, бугров пучения, солифлюкции и оползней;

3) протяженность трассы в пределах бессточных территорий и участков с подземными льдами минимальна.

С точки зрения теплового баланса поверхностей насыпи наибольшее тепловое влияние оказывают откосы насыпи. Этому способствует повышенное накопление снежного покрова на откосе в результате его

перемещения с поверхности основной площадки и ветрового переноса с сопредельной территории, а также повышенная инсоляция в летний период. При этом основная площадка за счет удаления с ее поверхности снежного покрова оказывает охлаждающий эффект. Таким образом, тепловое воздействие насыпи на мерзлое основание зависит от соотношения длины откосов и ширины основной площадки в линии профиля - высокие насыпи оказывают большее тепловое влияние, чем низкие. Данное наблюдение было получено по результатам исследований, проведенных в Большеземельской тундре в 60-х годах прошлого столетия (Канаев, 1994).

При сооружении земляного полотна существенно меняются тепловые характеристики природных массивов грунта. Для принятия и реализации эффективных решений при проектировании, строительстве и эксплуатации железнодорожного пути необходимо умение управлять этими изменениями, являющимися результатом взаимодействия сооружаемой и природной частей грунтового массива земляного полотна. Такими изменениями в сооружаемой части земляного полотна, как известно, являются осадки, просадки, пучины, сплывы, сдвиги, оползни, размывы, трещины, обрушения и т.п., а в природной части грунтового массива земляного полотна - осадки, термокарстовые просадки и провалы, размывы, пучины, наледи, солифлюкционное течение, оползни и т.п. (Справочник., 1977).

При возведении железнодорожных насыпей на грунтах III и IV категории согласно дорожно-строительной классификации, как правило, рекомендуется использовать I принцип строительства с сохранением мерзлого состояния грунтов основания. В него включен следующий комплекс технических решений:

- сохранение растительного покрова;

- организация водоотвода до и в процессе строительства;

- искусственное понижение температуры грунтов с помощью ряда мероприятий;

Принцип II используют при наличии легкоосушаемых грунтов, неглубоком залегании скальных пород, островном распространении многолетнемерзлых пород и при наличии фильтрующих в талом состоянии твердомерзлых или пластично-мерзлых грунтов. Особенно стоит обратить внимание на целесообразность сохранения мерзлых грунтов в основании земляного полотна по экономическим и технологическим соображениям. При выборе принципа II обычно производят:

- предварительное оттаивание;

- срезку и удаление высокольдистых отложений;

- удаление с полосы отвода растительного покрова и торфа; Эти работы ведутся в летний период.

1.2.2 Стабилизационные мероприятия

На таких участках, где типовые решения не могут предотвратить оттаивание мерзлого основания, следует использовать специальные охлаждающие мероприятия. Поэтому сравнение разных технических решений должно проводиться не только по первоначальной стоимости строительства, а с учетом расходов при эксплуатации. В диссертационной работе Д.В. Долгова (2006) отмечено, что при строительстве земляного полотна на слабых грунтах широко распространено «индивидуальное строительство», которое включает в себя:

- Назначение параметров насыпи, исходя из условий обеспечения её устойчивости и исключения недопустимых вертикальных деформаций по величине и интенсивности в случае полного или частичного сохранения слабых грунтов в основании.

- Назначение дополнительных мероприятий для обеспечения этих условий и принятия соответствующих технологических регламентов.

Способ стабилизации температурного режима назначается в зависимости от причины, вызвавшей оттаивание мерзлых грунтов, конструкции земляного полотна, прогнозируемой величины деформации и

величины расходов (увеличение расходов на тягу, ограничение скорости движения составов).

В качестве наиболее распространенных методов предотвращения развития оттаивания мерзлого основания можно выделить:

- покрытие откосов насыпей крупнообломочным грунтом;

- установка вдоль пути вертикальных и горизонтальных парожидкостных термосифонов;

- устройство на откосах солнце- и снегозащитных экранов, и навесов;

- покраска откосов светлой или светоотражающей краской;

- размещение длинномерных термосифонов;

- укладка на откосы вентиляционные коробов;

- теплоизоляция откосов с помощью экструдированного пенополистирола.

Настоящая работа посвящена последнему способу стабилизации, а также его сравнению с некоторыми из вышеперечисленных способов.

В работах А.А. Цернанта представлена классификация методов управления тепловым режимом в грунтовых массивах, ранее разработанная В.А. Кудрявцевым и Э.Д. Ершовым в 1969 г. (Цернант, 2002). Ее анализ также представлен в диссертационной работе И.В. Нака (2003). В ней все методы разделены на 4 группы, наименования которых приняты в соответствии с аналогами из теории автоматического регулирования и теории управления. Каждая из групп включает в себя три типа методов и устройств, позволяющих сохранить либо ускорить деградацию мерзлоты.

Таблица 2 - Классификация методов управления тепловым режимом в грунтовых массивах (Цернант, 2002)

Наименование метода Обозначение Конструктивное решение

Тепловые экраны ТЭ-1 инвентарные навесы над поверхностями грунтовых массивов; нанесенные на поверхность светоотражающие покрытия.

Наименование метода Обозначение Конструктивное решение

ТЭ-2 пленочные или пенопластовые покрытия, выполняемые в виде полостей, заполняемых двухатомным газом или паром.

ТЭ-3 препятствия, регулирующие скорость ветра в приземном слое: растительный покров, покрытия из геотекстиля.

Тепловые амортизаторы ТА-1 пенопласты, в том числе прессованные с замкнутыми порами; торф; снег и др. теплоизоляционные материалы.

ТА-2 прослойки или блоки материала с большой теплоемкостью.

ТА-3 замкнутые емкости или полости, наполненные жидкостью (вода, вводно-спиртовые растворы).

Тепловые диоды ТД-1 прослойки, призмы и др. конструктивные элементы грунтового массива из связного влагоемкого грунта;

ТД-2 полости, по которым под действием силы тяжести может циркулировать теплоноситель;

ТД-3 крупнопористые скальные призмы и обсыпки; сложные инженерные устройства с замкнутыми полостями, заполненными хладагентами с низкой температурой испарения (фреон, пропан, аммиак).

Тепловые трансформаторы ТТ-1 одноконтурные теплообменники, в которых роль теплоносителя могут выполнять вода, рассолы, антифризы, керосин

ТТ-2 комбинация ТТ-1 и теплообменника, который служит для охлаждения грунтового массива путем отвода тепла

ТТ-3 системы и устройства, основанные на отводе из грунтового массива тепла путем введения в его полости или каналы сжиженного газа или твердой углекислоты.

Охлаждение поверхности откоса с помощью покрытия его поверхности сортированным камнем было предложено Г. П. Минайловым (1971, 2001). Под его руководством в течение 30 лет систематически производились опытно-конструкторские и технологические разработки и внедрение этих разработок в практику строительства. Наброску на откос выполняют из отборного камня размером не менее 0,3 м слабовыветривающихся пород. Толщина наброски 0,9-1,2 м. Охлаждающий эффект достигается за счет: 1) циркуляции холодного воздуха в зимний период в межкаменном пространстве наброски;

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чжан Андрей Антонович, 2020 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Алексеева О.И. Создание и совершенствование противофильтрационных мерзлотных завес: автореферат дис. канд. техн. наук: 25.00.08 / Алексеева Ольга Ивановна ; Академия наук СССР, Сиб. Отд-ние, Ин-т мерзлотоведения. - Якутск, 1988. 22 с.

2. Ашпиз Е.С. Научные принципы проектирования и методические рекомендации по строительству земляного полотна в зоне распространения «Ледового комплекса» // Обеспечение надежности строящихся сооружений железнодорожной линии Томмот-Кердем на участке «ледового комплекса»: материалы семинара-совещания, Якутск, 11-12 сентября 2007 г. - М.: Изд-во ООО «Центр Трансстройиздат», 2007. - С. 63-89.

3. Патент 2324032 Российская федерация, МПК E02D 17/18. Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах / Ашпиз Е.С., Лукин М.П., Хрусталев Л.Н. и др.; заявитель и патентообладатель ОАО «Проекттрансстрой». -2006133640/03; заявл. 21.09.2006; опублик. 10.05.2008, Бюл. № 13. 9 с.

4. Ашпиз Е.С., Хрусталев Л.Н. Предупреждение многолетнего оттаивания мерзлоты в основании насыпи с применением теплоизоляции // Тр. 6-й научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна железных дорог». - М.: МИИТ, 2009. - С. 123-125.

5. Ашпиз Е.С., Хрусталев Л.Н. Предупреждение оттаивания мерзлоты в основании насыпей // Дороги. - 2013. -Т. 1, № 25. - С. 32-34.

6. Ашпиз Е.С., Хрусталев Л.Н., Емельянова Л.В., Ведерникова М.А. Использование синтетических теплоизоляторов для сохранения мерзлотных условий в основании железнодорожной насыпи // Криосфера Земли. - 2008. - Т. X, № 2, - С. 84-89.

7. Белозеров А.И. Деформации земляного полотна на Байкало-Амурской магистрали // Транспортное строительство. - 1993. № 5-6. - С. 11-14.

8. Белокрылов И.Д. Вечная мерзлота и железнодорожный транспорт // Вечная мерзлота и железнодорожное строительство. - М.: Центр. Ин-т науч. исслед. и реконстр. ж.д. пути НКПС, 1931. - С. 11-51.

9. Белых В. А., Дмитриев Е. М., Довгополик А. И. и др. Отчет о результатах комплексной гидрогеологической и инженерно-геологической съемки масштаба 1:200 000 территории строительства железной дороги Беркакит-Якутск на участке Томмот-Якутск на площади листов Р-52-XXII, XXVII, XXVIII, XXXII, XXXIII, 0-52-1, II по работам трассовой партии №10/81 в 1981-85 гг. т. I, текст отчета.: пос. В. Бестях, 1985 г.

10. Богданов Н. С. Вечная мерзлота и строительство на ней. - Санкт-Петербург, 1912. 220 с.

11. Вабищевич П.Н., Варламов С.П., Васильев В.И, Васильева М.В., Степанов С.П. Численное моделирование температурного поля многолетнемерзлого грунтового основания железной дороги // Матем. моделирование. - 2016, Т. XXVII, №10, - С. 110-124.

12. Вабищевич П.Н., Варламов С.П., Васильев В.И. и др. Математическое моделирование теплового режима железнодорожного полотна в условиях криолитозоны // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. - 2013, Том 10, №5, - С. 5-11.

13. Варламов С.П. Температурный режим грунтов мерзлотных ландшафтов Центральной Якутии / С.П. Варламов, Ю.Б. Скачков, П.Н. Скрябин ; [отв. ред. Н.И. Шендер]; Рос. акад. наук, Сиб. отд-ние, Ин-т мерзлотоведения им. акад. П.И. Мельникова. - Якутск : Изд-во Ин-та мерзлотоведения СО РАН, 2002. 216 с.

14. Васильев И.С., Варламов С.П., Федоров А.Н., Железняк М.Н. Мерзлотно-ландшафтное районирование трассы строящейся железной дороги Томмот-Кердем // Криосфера Земли. - 2007, Т. XI, № 3, - С. 2934.

15. Технические указания по изысканиям, премированию и постройке железных дорог в районах вечной мерзлоты. ВСН 61-61. - М.: Оргтранссрой, 1962. 147 с.

16. Изыскания, проектирование и строительство железных дорог в районах вечной мерзлоты. ВСН 61-89. - М.: Минтрансстрой СССР, 1990. 207 с.

17. Гаврилова М.К. Климат Центральной Якутии. - Якутск: Як. кн. изд-во, 1973. 120 с.

18. Горинов А.В. Изыскание, проектирование и постройка железных дорог, том II. - М.: Трансжелдориздат, 1937. 47 с.

19. Далбаева Е.К., Ноговицын В.Д., Старостин Е.Г., Степанов А.В. Применение эффективной теплоизоляции под автомобильными дорогами // Труды I Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2002. -С. 55-61.

20. Дедова Н.П. Проектные решения по земляному полотну на участках «Ледового комплекса» // Обеспечение надежности строящихся сооружений железнодорожной линии Томмот-Кердем на участке «Ледового комплекса»: Материалы семинара-совещания, Якутск, 11-12 сентября 2007 г. - М.:ООО «Центр Трансстройиздат», 2007. - С. 39-59.

21. Долгов Д.В. Выбор интенсивных технологических режимов строительства армированных земляных сооружений в сложных инженерных условиях: дис. канд. техн. наук : 05.23.11 / Долгов Денис Владимирович ; МГСУПС (МИИТ). - М., 2006. - 169 с.

22. Дыдышко П.И. Деформации земляного полотна железнодорожного пути и их устранение в условиях вечной мерзлоты // Криосфера Земли. - 2017, Т. XXI, № 4, - С. 43-57.

23. Дыдышко П.И. Земляное полотно железнодорожного пути : справочник / П. И. Дыдышко ; [ред.: М. А. Малахова, А. Ю. Ефремов]. - М.: Интекст, 2014. 416 с.

24. Дыдышко П.И. Расчетные основы современных способов стабилизации земляного полотна // Прогрессивные способы и технологические процессы повышения стабильности земляного полотна и балластного слоя. Сборник научных трудов. Сер. "Труды ВНИИЖТ" Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта. -М: Транспорт. - 1989. - С. 57-80.

25. Дыдышко П.И., Ольхина С.В., Пассек В.В., Митин А.В., Золотов Ю.М., Русаков Н.Л., Дашинимаев З.Б. Стабилизация земляного полотна теплоизоляционными дисперсными материалами // Путь и путевое хозяйство. - 2018, № 12. - С. 15-19.

26. Дыдышко П.И., Ольхина С.В., Пассек В.В., Митин А.В., Золотов Ю.М., Русаков Н.Л., Дашинимаев З.Б. Стабилизация земляного полотна теплоизоляционными дисперсными материалами // Путь и путевое хозяйство. - 2018, № 11. - С. 25-29.

27. А.с. 1506966 СССР. Теплоизолирующее покрытие для сохранения вечномерзлых грунтов / П.И. Дыдышко, В.В. Пассек, Н.А. Цуканов и др.; Бюл. №33, - 1989.

28. Еленевский В.В., Железнодорожное строительство в условиях мерзлоты. Новые методы строительства в районах мерзлоты и глубокого промерзания / В.В. Еленевский, Г.А. Низовкин. - М.:Трансжелдориздат, 1936. 235 с.

29. Емельянов Н.В., Хрусталев Л.Н., Пустовойт Г.П., Яковлев С.В. Программа расчета теплового взаимодействия инженерных сооружений с вечномерзлыми грунтами «WARM» // Свидетельство № 940281. РосАПО, 1994.

30. Жданова С.М. К вопросу о рациональном применении способов и средств для обеспечения стабильности земляного полотна новых железнодорожных линий на высокотемпературных вечномерзлых грунтах // Повышение эффективности работы ж.-д. тр-та ДВ региона:

тез. докл. науч.-тех. конф. по проблеме. - Хабаровск: ДВГАПС, 1995. -С. 98.

31. Жданова С.М. Усиление земляного полотна на оттаивающих вечномерзлых грунтах: монография / С.М. Жданова, П.И. Дыдышко. -Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. 135 с.

32. Иванов В.Н., Кравчук И.И. Применение пенопластов в строительстве на вечномерзлых грунтах // Инженерное мерзлотоведение. Новосибирск: Наука. 1970. С. 100-104.

33. Иванов В.П., Кравчук И.И. Высокоэффективная теплоизоляция дорожных и аэродромных конструкций на вечномерзлых грунтах // Вопросы проектирования аэродромных покрытий аэропортов Крайнего Севера. М., 1974. С. 3-17.

34. Иванов М.С. Криогенное строение четвертичных отложений Лено-Алданской впадины. - Новосибирск: Наука, 1984. 127 с.

35. Изыскания и проектирование трассы Байкало-Амурской магистрали: справочно-методическое пособие / под ред. Д.И. Федорова. М.: Транспорт, 1977. 280 с.

36. Климат Якутской АССР (атлас). Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 32 с.

37. Кондратьев В.Г. Активные способы укрепления основания земляного полотна на вечномерзлых грунтах. Чита: Забтранс, 2001. 98 с.

38. Кондратьев В.Г. Вековая, но не вечная же проблема железных дорог на вечной мерзлоте // Транспорт Российской Федерации. - 2008, № 3-4 (1617). - С. 58-61.

39. Кондратьев В.Г. Концепция системы инженерно-геокриологического мониторинга строящегося железнодорожного пути Беркакит - Томмот -Якутск / В.Г. Кондратьев, В.А. Позин. - Чита: Изд-во «Забтранс», 2000. 84 с.

40. Кондратьев В.Г. Новые методы и технологии управления состоянием грунтов тела и основания земляного полотна железной дороги в криолитозоне // Геотехника. - 2011, № 2. - С. 28-40.

41. Кондратьев В.Г. Стабилизация земляного полотна на вечномерзлых грунтах. - Чита: Авторская редакция, 2011. 176 с.

42. Кондратьев В.Г. Цинхай-Тибетская железная дорога - грандиозная попытка решить проблему обеспечения стабильности земляного полотна на вечной мерзлоте // Геотехника. - 2011. № 1. С. 4-11.

43. Кондратьев В.Г., Позин В.А., Шолин В.В. Об эксплуатационной надежности земляного полотна железнодорожной линии Беркакит -Томмот - Якутск на вечномерзлых грунтах // Транспортное строительство. - 1997, №11. - С. 3-6.

44. Коротков Е.А., Константинов А.О., Мельникова А.А., Иванов К.С. "Диатомик" - новый теплоизоляционный материал для дорожного строительства в условиях криолитозоны // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. - Омск: Изд-во Сибирского государственного автомобильно-дорожного университета (СибАДИ). - 2015, №1. - С. 55-61.

45. Кудрявцев С.А., Вальцева Т.Ю., Берестяный Ю.Б., Коннов Ю.Н. Конструкции земляного полотна на слабых оттаивающих основаниях // Путь и путевое хозяйство. - М.: Российские железные дороги. - 2008, № 4. - С. 34-36.

46. Кудрявцев С.А., Кажарский А.В. Численное моделирование процесса промерзания и оттаивания вечномерзлого основания конструкций железнодорожного земляного полотна // Современные проблемы науки и образования. - 2013. № 5.

47. Кудрявцев С.А., Кажарский А.В., Котенко Ж.И., Вальцева Т.Ю. Расчетное обоснование устройства земляного полотна железных дорог на вечномерзлых грунтах // Новые идеи нового века: материалы международной научной конференции ФАД ТОГУ. - Хабаровск: Тихоокеанский государственный университет, 2018, Т.3. - С. 364-367.

48. Кулакова И.В. О применении пенопластов как средства борьбы с пучением на дорогах // Особенности строительства в условиях

Восточной Сибири. Выпуск II. Основания и фундаменты. - Иркутск. -1969. - С. 90-93.

49. Макаров В.И. Термосифоны в северном строительстве. - Новосибирск: Наука, 1985. 169 с.

50. Минайлов Г.П. Способы понижения температуры вечномерзлых грунтов на железных и автомобильных дорогах путем применения каменной наброски : автореф. дис. канд. тех. наук: 05.23.11 / Минайлов Гавриил Павлович ; ОАО Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС) - М., 2003. - 38 с.

51. Минайлов Г.П. Температурный режим насыпей из крупнообломочного материала на вечномерзлых породах // Транспортное строительство. -1971, № 12. - С. 32-33.

52. Моисеев И.С. Расчет температурного режима земляных плотин в районах распространения многолетней мерзлоты // Туды МИСИ. - 1969, №29. - С. 42-51.

53. Нак И.В. Методы организации и технологии строительно--путевых работ в условиях Заполярья: дис. канд. техн. наук : 05.23.11 / Нак Игорь Владимирович. - Москва, 2003. 179 с.

54. Научно-технический отчет (обзор) по теме «Использование высокоэффективных теплоизоляционных материалов для регулирования температурного режима мерзлых грунтов». - Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО АК СССР, 1991. 68 с.

55. Научно-технический отчет по х/д № 4/05 «Научное инженерно-геокриологическое обеспечение проектно-изыскательских и строительных работ по трассе Томмот - Кердем - Н. Бестях». - Якутск: Издательство Института мерзлотоведения СО РАН, 2006.

56. Основные положения по проектированию земляного полотна и малых искусственных сооружений на вечномерзлых грунтах железнодорожной линии Беркакит - Томмот - Якутск. - М.: Проектно-изыскательский институт Мосгипротранс, 1987.

57. Основы геокриологии. Ч. 5. Инженерная геокриология ; [под ред. Э.Д Ершова]. - М.: Изд-во МГУ, 1999. 526 с.

58. Оспенников Е.Н. Геокриологический мониторинг железных дорог. // В книге: Основы геокриологии. Ч.6. Геокриологический прогноз и экологические проблемы в криолитозоне ; [под ред. Э.Д. Ершова]. - М.: Изд-во МГУ, 2008. - С. 717-735.

59. Павлов А.В. Применение пенопластовых теплоизоляционных покрытий для управления сезонным протаиванием грунта // Теплофизические исследования в Сибири. - Новосибирск: Наука, 1978.

- С. 95-102.

60. Парфенов Л.М., Прокопьев А.В., Спектор В.Б. Рельеф земной поверхности и история его формирования // Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). - М.: МАИК "Наука/Интерпериодика". - 2001. - С. 12-32.

61. Пассек В.В. Расчет на ЭВМ трехмерных температурных полей в транспортных сооружениях // Транспортное строительство. - 1978, №10.

- С. 37-38.

62. Пассек В.В. Расчет температурного режима оснований и тела трансортных сооружений. - М.: Транспорт, 1982. 38 с.

63. Пассек В.В. Совершенствование методики расчета температурного режима грунтов // Теплофизические исследования транспортных сооружений. Вып. 72. М.: ЦНИИС, 1974. - С. 11-47.

64. Пассек, В. В., Минайлов Г. П., Цуканов Н. А. Пути регулирования теплообмена на поверхности земляного полотна железных и автомобильных дорог на вечномерзлых грунтах. // Трансп.: наука, техника, упр. - 2005, № 9. - С. 27-29.

65. Патент 1540345 Российская Федерация, МПК Е02В 3/18. Покрытие откоса земляного сооружения / Минайлов Г.П., Волков А.Н.; заявитель и патентообладатель Тындинская мерзлотная станция Всесоюзного

научно-исследовательского института транспортного строительства. -№ 4249136/33; заявл. 25.05.1987; опубл. 30.04.1995.

66. Поляков Б.Н. Некоторые особенности аппроксимации функций двух переменных в алгоритме «Метод Брандона» // Прикладная информатика. - 2008, №6. - С. 103-105.

67. Полярная магистраль ; [под общ. ред. Т.Л. Пашковой]. - М.: Вече, 2007. 448 с.

68. Пособие по проектированию и устройству теплоизоляционных слоев дорожной одежды из пенополнстирольных плит «ПЕНОПЛЭКС». ФГУП «СОЮЗДОРНИИ, 2000 г.

69. Проектирование и строительство земляного полотна железной дороги Томмот-Кердем в сложных инженерно-геокриологических условиях. Итоги инженерных изысканий в 2005 г. // Материалы научно-технического совета (Якутск, 7-8 дек. 2005 г.). - М., 2005. 118 с.

70. Рекомендации по методике прогноза изменений мерзлотно-грунтовых условий при строительстве и эксплуатации сооружений на трассе БАМ. М.: ЦНИИС, 1975.

71. Рекомендации по проектированию и постройке железнодорожных и автодорожных мостов на вечномерзлых грунтах. М.: ЦНИИС, 1986. 91 с.

72. Рекомендации по рациональным конструкциям земляного полотна, водоотводных устройств и малых искусственных сооружений железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск. ЦНИИС Минтрансстроя. - М.: Транспорт, 1985.

73. СП 121.13330.2019. Аэродромы. - М.: Минстрой, 2019. 155 с.

74. СП 32-104-98. Проектирование земляного полотна железных дорог

колеи 1520 мм. - М.: Госстрой, 1999. 54 с.

75. СП 447.1325800.2019. Железные дороги в районах вечной мерзлоты. Основные положения проектирования. - М.: Стандартинформ, 2019. 51 с.

76. Справочник по строительству на вечномерзлых грунтах ; [под ред. Ю.Я. Велли, В.В. Докучаева, Н.Ф. Федорова]. - Л.: Стройиздат, 1977. 552 с.

77. Степанов А.В. Основы инженерной защиты объектов строительства в криолитозоне / А.В. Степанов, Ф.Е. Попенко, И.И. Рожин. -Новосибирск: Наука, 2014. 448 с.

78. Степанов А.В., Иванов В.А., Малышев А.В., Степанов А.А., Солдатов С.Н. Исследование теплопроводности материалов, применяемых для теплоизоляции, на основе природных и искусственных компонентов // Естественные и технические науки. - М.: ООО «Издательство «Спутник+», 2019. - С. 41-45.

79. Степанов А.В., Старостин Е.Г., Далбаева Е.К. Конструирование автомобильных дорог с применением эффективной теплоизоляции в условиях севера / Наука и образование. - Якутск: ГБУ «Академия наук Республики Саха (Якутия)», 2014, №1. - С. 58-61.

80. Сумгин М.И. Водоснабжение железных дорог в районах вечной мерзлоты. - М.: 1939.

81. Технические указания по стабилизации деформирующихся насыпей железных дорог, расположенных на протаивающих основаниях из вечномерзлых грунтов. - М.: Главное управление пути МПС, 1993. 97 с.

82. Технические указания по устранению пучин и просадок железнодорожного пути/ МПС России. - М.: Транспорт, 1998. 74 с

83. Христофоров И.И., Чжан А.А., Омельяненко П.А., Литовко А.В. Опыт применения метода георадиолокации при исследовании основания железнодорожной насыпи в условиях криолитозоны // материалы Всероссийской конференции научной молодежи ; [под ред. А.Г. Федорова и др.]. - Якутск: Издательский дом СВФУ, 2016. - С. 169-173.

84. Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне. - М.: Изд-во МГУ, 2005. 542 с.

85. Хрусталев Л.Н., Черкасова Л.Н. Численный метод решения задачи промерзания-оттаивания грунта // Изв. Сибирского отд. А.Н. СССР, серия техн. наук. 1966, Т.6, № 2. - С. 12-24.

86. Цернант А.А. Сооружение земляного полотна в криолитозоне / Диссертация в форме научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. - М: МИИТ, 1998. 97 с.

87. Цернант А.А. Функциональная классификация методов и устройств для управления тепловым режимом грунтовых массивов в криолитозоне // Труды ЦНИИС, вып. 213 «От гидравлического интефатора к современным компьютерам», - М.: ВНИИ транспортного строительства, 2002, - С. 55-67.

88. Цернант А.А., Лобанов В.И., Большакова Н.И. Геокриологический прогноз при сооружении земляного полотна // Транспортное строительство. 1990, №9. - С. 7-9.

89. Цуканов Н.А. Регулирование глубины оттаивания грунтов земляного полотна с помощью пенопластовой теплоизоляции // Транспортное строительство. 1981, №6. - С. 4-6

90. Цытович Н.А. К вопросу расчета фундамента сооружений, возводимых на вечной мерзлоте. Л.: Гипромез, 1928. 27 с.

91. Чжан А.А. Расчет положения верхней границы многолетнемерзлых грунтов в теле и основании земляного полотна при наличии теплоизоляции на откосах // Криосфера Земли. 2019, Т.23, № 4. - С. 5459.

92. Чжан А.А., Ашпиз Е.С., Хрусталев Л.Н., Шестернев Д.М. Новый способ защиты мерзлых грунтов основания насыпи от оттаивания // Криосфера Земли. 2018, Т.22, № 3, С. 67-71.

93. Шендер Н.И., Бойцов А.В., Скрябин Л.Н., Варламов С.П. Мерзлотно-инженерно-геологические проблемы проектирования, строительства и

эксплуатации АЯМа // Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера: докл. науч. техн. конф. Т.1. Хабаровск, ДВГУПС, 1997, - С. 8793.

94. Шестернев Д.М., Литовко А.В., Чжан А.А. Опыт проектирования и строительства на участке ледовый комплекс Амуро-Якутской железнодорожной магистрали // Наука и образование. 2017, № 2, - С. 28-33.

95. Шестернев Д.М., Чащина М.К. Опыт освоения территории при линейном строительстве // Геокриология СССР. Горные страны юга СССР. - М.: «Недра», 1989. - С. 151-154

96. Шестернев Д.М., Шендер Н.И., Варламов С.П., Литовко А.В., Слепцова Ю.Г. Геокриологические условия и их изменения при строительстве железной дороги АЯМ на участках «Ледового комплекса» // Проблемы инженерного мерзлотоведения: материалы IX Международной симпозиума, 3-7 сентября 2011 г., г. Мирный, России / [отв. ред. Р.В. Чжан]; Рос. акад. наук, Сиб. отделение, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова. - Якутск: Изд-во ИМЗ СО РАН, 2011. - С. 267-272.

97. Ярцев, В.П. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений: учебное пособие / В.П. Ярцев, К.А. Андрианов, Д.В. Иванов. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. 120 с.

98. Berg R.L., Aitken G.W. Some Passive Methods of Controlling Geocryological Conditions in Roadway Construction // Proceedings of the North American contribution, 2nd International Conference on Permafrost, Yakutsk, USSR, 1973, pp. 581 - 596.

99. Brandon D.B. Developing mathematical models for computer control //Instrument Societу of America (ISA) Journal, 1959, V. 6, № 7, pp. 70-73.

100. Chen J., Sheng Y., Chou Y., Liu L., Zhang B. Cooling Effect of Crushed Rock-Based Embankment along the Chaidaer-Muli Railway //

Advances in Materials Science and Engineering. 2015. V. 2015, Article ID 182437, 8 pages.

101. Cheng G., Wu Q., Ma W. Innovative designs of permafrost roadbed for the Qinghai-Tibet Railway // Science in China Series E: Technological Sciences, 2009, №52(2), pp. 530-538.

102. Cheng G., Zhang J., Sheng Y., Chen J. Principle of thermal insulation for permafrost protection // Cold Regions Science and Technology. 2004, №40 (1), pp.71-79.

103. Dorman K.R., Gooch A.E. Spray-applied polyurethane foam to insulate heated rooms excavated in permafrost. U. S. Bur. Mines, Rep. Invest. 7392. 1970.

104. Esch D.C. Insulation performance beneath roads and air-fields in Alaska. Cold Region Engineering. Proceedings of 4th International Specialty Conference, ASCE, New York, 1986, pp. 713-722.

105. Esch D.C. Roadway embankments on warm permafrost: problems and remedial treatments. Proceeding of the 5th International Conference on Permafrost, Trondheim, Norway. 1988, pp. 2-5.

106. Hayley D. W. Maintenance of a Railway Grade over Permafrost in Canada // Proceedings of the 5th International Conference on Permafrost. 1988, pp. 43-48.

107. Johnston G. Performance of an insulated roadway on permafrost, Inuvik, NWT. 2010.

108. Li N., Kang J.M., Quan X.J. Study on cooling mechanism of a new type ripped stone embankment in high temperature area // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2007, №29 (3), pp. 425-429.

109. Liu J., Qian Z., Liu F. Analysis of the effectiveness of Thermosiphon, Awning and Insulation Board on Permafrost Roadbed // Engineering sciences. 2006, №4, pp. 117-127.

110. Liu J., Li D., Ma W., Zhang L. Modeling of the sun-precipitation shed in protection roadbed-cut on permafrost in Tibet, China. Permafrost Engineering. Proceedings of the Fifth International Symposium on Permafrost Engineering. - Yakutsk: Permafrost Institute Press, 2002, Vol. 2.

111. Long E.L. Long thermohile // Proc. Intern. Permafrost Conf. USA, 1965, pp. 487-491.

112. Ma H., Liu J., Zhang M. Frozen soil problems in Qinghai-Tibet railway construction and engineering measures //China Civil Engineering Journal. 2007, №39, pp. 85-92.

113. Ma L., Liu J., Li Q. Measures for roadbed problems of railways in permafrost regions of Northeast China //Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2009, №31. pp. 475-479.

114. Ma W., Cheng G., Wu Q. Construction on permafrost foundations: lessons learned from the Qinghai-Tibet railroad // Cold Regions Science and Technology, 2009, №59(1), pp. 3-11.

115. Nurmikolu A. Degradation and frost susceptibility of crushed rock aggregates used in structural layers of railway track. - Tampere, Tampere University of Technology, 2005. 325 p.

116. Nurmikolu A., Kolisoja P. Extruded polystyrene (XPS) foam frost insulation boards in railway structures // In Proceedings of the 16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Osaka, Japan, September 12-16, 2005.

117. 0iseth E., Aab0e R., Hoff I. Field test comparing frost insulation materials in road construction // In Proceedings of the 13th International Conference on Cold Regions Engineering, Orono, Maine. 2006.

118. Olson M.E. Synthetic insulation in arctic roadway embankments. 1984.

119. Tai B., Fang J., Liu L., Xu A., Liu J., Tian Y. Temperature monitoring of the XPS board insulated subgrade along the newly constructed Gonghe-Yushu Highway in permafrost regions // Sciences in Cold and Arid Regions. 2015, №7. p. 520.

120. Tai B., Liu J., Yue Z., Liu J., Tian Y., Wang T. Effect of sunny-shady slopes and strike on thermal regime of subgrade along a high-speed railway in cold regions, China // Engineering Geology. 2017, V. 232. pp. 182-191.

121. Tian Y., Liu J., Shen Y. (). 3-D finite element analysis of cooling effect of Qinghai-Tibet Railway embankment with thermosyphons in permafrost regions //Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2013, №35, pp. 113119.

122. Wu Z. et al. Roadbed engineering in permafrost regions. Lanzhou, Gansu Province, China: Lanzhou University, 1988.

123. Yu W., Lai Y., Zhang X., Zhang S., Xiao J. Laboratory investigation on cooling effect of coarse rock layer and fine rock layer in permafrost regions // Cold Regions Science and Technology. 2004, №38(1), pp. 31-42.

124. Zhang L., Liu J. Numerical investigation of experimental roadbed thermal stability on Fenghuoshan permafrost in Tibet. Proceedings International symposium on Geocryological Problems of Construction in Eastern Russia and Northern China. Vol. 2. - Yakutsk: SB RAS Publishers, 1998.