vfuzemlВестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Vestnik of North-Eastern Federal University. Серия «Науки о Земле». Earth SciencesVestnik of North-Eastern Federal University Series "Earth Sciences"2587-8751Северо-Восточный федеральный университет имени М.К.Аммосова10.25587/SVFU.2019.13.27555vfuzeml-94Research ArticleГЕОКРИОЛОГИЯТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ ГРУНТОВ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЯКУТИИTHE SOIL THERMAL PROPERTIES IN THE IMPACT ZONE OF RAILWAY IN CENTRAL YAKUTIAВарламовС. П.VarlamovS. P.Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАНРоссияMelnikov Permafrost Institute, SB RASRussian Federation201922042022013647Copyright © Варламов С.П., 20222022Варламов С.П.Varlamov S.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vnzsvfu.ru/jour/article/view/94

Рассматривается проблема тепловой реакции верхних льдистых горизонтов криолитозоны на техногенные воздействия линейных сооружений на примере железной дороги в экстремальных инженерно-геокриологических условиях на фоне современного потепления климата. Обоснованы актуальность, научная и практическая значимость исследуемой проблемы, кратко охарактеризованы особенности геокриологических условий участка работ. Рассмотрены методика и организация наблюдательной сети опытного полигона железнодорожного строительства. Представлены результаты инженерно-геокриологического мониторинга железнодорожной линии Томмот – Нижний Бестях на участке распространения пород ледового комплекса, где использовали инновационные проектирования. Количественно оценена динамика теплового состояния грунтов основания и тела земляного полотна железной дороги при широком применении вертикальных сезонно-охлаждающих устройств (СОУ) и теплоизоляционных материалов. Установлено поднятие верхней кровли многолетнемерзлых пород и охлаждения грунтов основания под высокими и низкими насыпями, увеличение мощности сезоннопротаивающего слоя и повышение среднегодовой температуры грунтов на просеках вдоль земляного полотна. Выявлено формирование многолетней чаши протаивания, угрожающее устойчивости земляного полотна при отсыпке нулевой насыпи с удалением сезонно-талого слоя в её основании. Отмечена деградация мерзлых пород ледового комплекса на откосах и днищах выемок. Оценена охлаждающая эффективность применения СОУ на бермах в сочетании теплоизоляционным материалом из пеноплекса на земляное полотно и верхнюю кровлю многолетнемерзлых пород. Конструкции консольных солнцезащитных навесов на откосах насыпи оказали должного охлаждающего эффекта на грунты основания земляного полотна. Экспериментальные данные являются информационной основой для прогноза термического режима грунтов основания земляного полотна и прилегающей территории в условиях изменяющегося климата.

The problem of the thermal reaction of the upper ice horizons of the cryolithozone on the technogenic impact of linear structures was considered on the example of the railway in extreme geotechnical conditions and modern climate warming. The relevance, scientific and practical significance of the problem under study are substantiated, the features of the geocryological conditions of the work site are briefly characterized. The technique and organization of the observation network of the experimental railway construction site are considered. The results of engineering-geocryological monitoring of the railway line Tommot – Nizhny Bestyakh on the area of distribution of rocks of the ice complex, where innovative design was used, are presented. The thermal dynamics of the subgrade and embankment soils were quantified associated with the wide use of thermosyphons and insulation materials. The observations indicated a rise in the permafrost table and cooling of the subgrade under high and low embankments, and increased seasonal thaw depths and ground temperature warming on the right-of-way along the railroad. Where a zero embankment was placed with removal of the active layer, perennial thaw bulbs developed in the subsoil. Degradation of ice-rich permafrost was observed on the cut slopes and ditches in the cut sections. Thermosyphons on the berms in combination with Penoplex insulation showed a cooling effect on the subgrade and permafrost table. Overhanging snow sheds on the embankment slopes proved to be beneficial for reducing subgrade temperatures. The experimental data serve an information basis for the forecast of the thermal regime of the soil of the base of the roadbed and the surrounding area in a changing climate.

ледовый комплексмноголетнемерзлые грунтыземляное полотнотемпература грунтамощность деятельного слоямониторингдинамикаice complexpermafrostroadbedsoil temperatureactive-layer thicknessmonitoringdynamicsReferencesВарламов С.П. Льдистость грунтов северного участка проектируемой железной дороги ТоммотКердем (ст. Олень – ст. Кердем) // Теория и практика оценки состояния криосферы Земли и прогноз ее изменения: Материалы Международной конференции (Тюмень, 29-31 мая, 2006 г.). – Тюмень, 2006. – Т. 2. – С. 212-214.Varlamov S.P. L’distost’ gruntov severnogo uchastka proektiruemoj zheleznoj dorogi Tommot-Kerdem (st. Olen’ – st. Kerdem) // Teoriya i praktika ocenki sostoyaniya kriosfery Zemli i prognoz ee izmeneniya: Materialy Mezhdunarodnoj konferencii (Tyumen’, 29-31 maya, 2006 g.). – Tyumen’, 2006. – T. 2. – S. 212-214.Позин В.А. «Ледовый комплекс» Центральной Якутии как опытный полигон железнодорожного строительства в экстремальных инженерно-геокриологических условиях / В.А. Позин, А.А. Королев, М.С. Наумов // Инженерная геология. – 2009. – № 1. – С. 12-18.Pozin V.A. «Ledovyj kompleks» Central’noj YAkutii kak opytnyj poligon zheleznodorozhnogo stroitel’stva v ehkstremal’nyh inzhenerno-geokriologicheskih usloviyah / V.A. Pozin, A.A. Korolev, M.S. Naumov // Inzhenernaya geologiya. – 2009. – № 1. – S. 12-18.Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты (ВСН 84-89). – М.: Министерство транспортного строительства СССР, 1990. – 271 с.Izyskaniya, proektirovanie i stroitel’stvo avtomobil’nyh dorog v rajonah rasprostraneniya vechnoj merzloty (VSN 84-89). – M.: Ministerstvo transportnogo stroitel’stva SSSR, 1990. – 271 s.Обеспечение надежности строящихся сооружений железнодорожной линии Томмот-Кердем на участке «ледового комплекса» // Материалы семинара-совещания (Якутск, 11-12 сент. 2007 г.). – Якутск, 2007. – 165 с.Obespechenie nadezhnosti stroyashchihsya sooruzhenij zheleznodorozhnoj linii Tommot-Kerdem na uchastke «ledovogo kompleksa» // Materialy seminara-soveshchaniya (Yakutsk, 11-12 sent. 2007 g.). – Yakutsk, 2007. – 165 s.Проектирование и строительство земляного полотна железной дороги Томмот-Кердем в сложных инженерно-геокриологических условиях. Итоги инженерных изысканий в 2005 г. // Материалы научнотехнического совета (Якутск, 7-8 дек. 2005 г.). – М., 2005. – 118 с.Proektirovanie i stroitel’stvo zemlyanogo polotna zheleznoj dorogi Tommot-Kerdem v slozhnyh inzhenernogeokriologicheskih usloviyah. Itogi inzhenernyh izyskanij v 2005 g. // Materialy nauchno-tekhnicheskogo soveta (YAkutsk, 7-8 dek. 2005 g.). – M., 2005. – 118 s.Варламов С.П. Натурные исследования температурного режима грунтов основания насыпей на участке развития ледового комплекса // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы Х научно-технической конференции памяти профессора Н.С. Иванова (7 декабря 2011 г., г. Якутск). – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2013. – С. 33-46.Varlamov S.P. Naturnye issledovaniya temperaturnogo rezhima gruntov osnovaniya nasypej na uchastke razvitiya ledovogo kompleksa // Sovremennye problemy teplofiziki i teploehnergetiki v usloviyah Krajnego Severa: materialy H nauchno-tekhnicheskoj konferencii pamyati professora N.S. Ivanova (7 dekabrya 2011 g., g. Yakutsk). – Yakutsk: Izdatel’skij dom SVFU, 2013. – S. 33-46.Варламов С.П. Тепловое состояние грунтов выемок железной дороги Томмот – Нижний Бестях на участке развития ледового комплекса // Современные проблемы теплофизики и теплоэнергетики в условиях Крайнего Севера: материалы ХI науч.-тех. конф., посвящ. памяти д.т.н., проф. Н.С. Иванова (Якутск, 7 декабря 2013 г.) [электронное издание]. – Якутск: Издательский дом СВФУ, 2016. – С. 90-98.Varlamov S.P. Teplovoe sostoyanie gruntov vyemok zheleznoj dorogi Tommot – Nizhnij Bestyah na uchastke razvitiya ledovogo kompleksa // Sovremennye problemy teplofiziki i teploehnergetiki v usloviyah Krajnego Severa: materialy HI nauch.-tekh. konf., posvyashch. pamyati d.t.n., prof. N.S. Ivanova (Yakutsk, 7 dekabrya 2013 g.) [ehlektronnoe izdanie]. – Yakutsk: Izdatel’skij dom SVFU, 2016. – S. 90-98.Варламов С.П. Трансформация мерзлотных компонентов экосистем под влиянием природно-технических систем / С.П. Варламов, П.Н. Скрябин // Успехи современного естествознания. – 2012. – № 11 – С. 74-76.Varlamov S.P. Transformaciya merzlotnyh komponentov ehkosistem pod vliyaniem prirodno-tekhnicheskih sistem / S.P. Varlamov, P.N. Skryabin // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. – 2012. – № 11 – S. 74-76.Варламов С.П., Скрябин П.Н., Шендер Н.И. О тепловом состоянии оснований насыпей железной дороги Томмот – Кердем на участке распространения пород ледового комплекса // Проблемы инженерного мерзлотоведения: материалы IX Международного симпозиума, 3-7 сентября 2011 г., г. Мирный. – Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И.Мельникова СО РАН, 2011. – С. 204-209.Varlamov S.P., Skryabin P.N., Shender N.I. O teplovom sostoyanii osnovanij nasypej zheleznoj dorogi Tommot – Kerdem na uchastke rasprostraneniya porod ledovogo kompleksa // Problemy inzhenernogo merzlotovedeniya: materialy IX Mezhdunarodnogo simpoziuma, 3-7 sentyabrya 2011 g., g. Mirnyj. – Yakutsk: Izd-vo Instituta merzlotovedeniya im. P.I.Mel’nikova SO RAN, 2011. – S. 204-209.Stepan Varlamov. Temperature study of railway embankments on ice-rich permafrost in Yakutia // Journal of Engineering of Heilongjiang University. Special Edition of the 10th International Symposium on Permafrost Engineering, 2014, vol. 5, No 3, pp. 90-99.Stepan Varlamov. Temperature study of railway embankments on ice-rich permafrost in Yakutia // Journal of Engineering of Heilongjiang University. Special Edition of the 10th International Symposium on Permafrost Engineering, 2014, vol. 5, No 3, pp. 90-99.

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