ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВОСТОЧНОГО ПОДХОДА СЕВЕРОМУЙСКОГО ТОННЕЛЯ Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

УДК 625.1

А. И. Богданов, С. В. Квашук

Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС), г. Хабаровск, Российская Федерация

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ВОСТОЧНОГО ПОДХОДА СЕВЕРОМУЙСКОГО ТОННЕЛЯ

Аннотация. В статье представлены результаты анализа материалов различных видов обследования деформаций земляного полотна станции Казанкам, полученные за значительный период времени (около 30 лет). Методология проведенной работы основана на многолетних визуальных осмотрах авторами, анализе данных термометрии, инженерно-геологического бурения и геофизического мониторинга деградации многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна Установлено, что причины многолетних, интенсивных деформаций земтяного полотна станции Казанкам обусловлены наличием чрезвычайно сложных сейсмотектонических, геологических и гидрогеологических условий. Наибольшее влияние на долголетнее развитие деформаций оказывают многолетнемерзлые грунты в основании земляного полотна, представленные супесями льдистыми текучей консистенции при оттаивании, наличие трещинных подземных вод, фильтрующих по тектоническим разломам отепляющее воздействие которых на многолетнемерзлые грунты вызывает проявление процессов термосуффозии. Активная тектоника приводит к закрытию старых и появлению новых трещин, что обусловливает собой блуждающий характер путей фильтрации подземных вод.

Все это вместе взятое не позволяет до настоящего времени определить комплекс причин проявления деформаций и, в свою очередь, не обеспечило стабилизацию деформаций за счет разработанных ранее большого количества проектов по капитальному ремонту земляного полотна

Цель статьи - показать, что дальнейшие изыскания и всевозможные проекты по капитальному ремонту не обеспечат прекращение деформаций земляного полотна Результаты статьи могут быть использованы при проектировании глубокого обхода станции Казанкан совместно с предлагаемым авторами ранее обходом Северомуйского тоннеля, что позволит исключить два самых опасных и барьерных места на сети железных дорог ОАО «РЖД»: станцию Казанкан и Северомуйский тоннель.

Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты, земляное полотно, деформации основания, деградация многолетнемерзлых грунтов, оползневые деформации, фильтрация подземных вод, термосуффозия, сейсмическое зондирование, GPS-съемка, сезонные охлаждающие установки, режимные наблюдения.

Andrei I. Bogdanov, Sergey V. Kvashuk

Far Eastern State Transport University (FESTU), Khabarovsk, the Russian Federation

DYNAMICS OF CHANGES IN GEOCRYOLOGICAL CONDITIONS OF THE EASTERN APPROACH OF THE SEVERO-MUYSKY TUNNEL

Abstract The article presents the results of the analysis of the materials of various types of deformation survey of the roadbed ofthe Kazankan station, obtained over a significantperiod oftime (about 30 years). The methodology of the work is based on many years of visual inspections by the authors, analysis of thermometry data, engineering and geological drilling and geophysical monitoring of the degradation ofpermafrost soils at the base of the roadbed The article shows that the causes of long-term intensive deformations of the roadbed of the Kazankan station are due- to the presence of extremely complex seismotec tonic and hydrogeological conditions. The greatest impact on the long-term development of deformations is exerted by permafrost soils at the base of the roadbed, represented by icy sandy loams of flowing consistency during thawing, the presence of fissured groundwater filtering along tectonic faults, the warming effect of which on permafrost soils causes the manifestation of the process of thermosuffusion. Active tecton-ics leads to the closure of old cracks and the appearance of new ones, which causes the wandering nature of ground-water filtration paths.

All this taken together does not allow us to determine the complex of causes of deformations and, in turn, did not ensure the stabilization of defofmatiom due to the previously developed large number ofprojects for the overhaul of the roadbed. The purpose of the article is to show that further surveys and all kinds ofprojects for major repairs will not ensure the cessation of deformations of the roadbed The results of the article can be used in the design of a deep bypass ofthe Kazankan station together with the previously proposed bypassing of the Severo-Muisky tunnel, which will eliminate the two most dangerous and barrier places on the railway network of Russian Railways: the Kazankan station and the Severo-Maysky tunnel.

Keywords: permafrost soils, roadbed, base deformations, degradation of permafrost soils, landslide deformations, groundwater filtration, thermosuffusion, seismic sounding, GPS surveying, seasonal cooling units, regime observations.

гзыскание и проектирование железных дорог

Земляное полотно станции Казанкан отсыпано зимой 1982 - 1983 гг. под два главных и два приемоотправочных пути шириной поверху 20 - 25 м в зоне распространения вечномерзлых грунтов.

Участок пути запроектирован по склону восточной экспозиции с уклоном от 12 до 17° (рисунок 1), сложенный главным образом отложениями флювиогляциального генезиса, такими как пески, супеси, суглинки, становящиеся пластичным при замачивании и приобретающие тиксотропные свойства. Некоторые участки верхней части склона лишены растительности.

Рисунок 1 - Схематичный поперечный профиль участка, отражающий залегание твердомерзлых, пластичномерзлых и талых грунтов: 1 - глубина залегания и граница перехода талого грунта в

пластичномерзлый, определенная температурными замерши; 2 - глубина залегания и граница перехода пластичномерзлого грунта в твердомерзлый, определенная температурными замерами

Здесь проявляются значительные деформации основания железнодорожного пути, причинами которых служат взаимосвязанные процессы:

- деградация многолетнемерзлых грунтов в районе исследований;

- термосуффозия оттаивающих многолетнемерзлых грунтов под отепляющим воздействием подземных вод:

- оползневые деформации склона.

Основную опасность в деформации железнодорожного пути, мостов и труб представляют оползневые подвижки.

Обследования земляного полотна с проведением комплекса инженерно-геологических, геокриологических и геофизических исследований с целью установления причин деформаций и назначения противодеформационных мероприятий проводились неоднократно ведущими ПИИ страны («Сибгипротрансом» (1984,1986,1993 гг.), «Мосгипротрансом» (1995 - 1996 гг.); Новосибирским филиалом «Гипротранспугь» (1998, 2001, 2008 гг.); «Иркутскжелдор-проектом» (2002 - 2005 гг.), Тындинекой мерзлотной станцией), которые завершались разработкой рекомендаций и мероприятий по стабилизации этого участка.

Ретроспективный анализ изменения инженерно-геологических и инженерно-геокриологических условий станции Казанкан. Земляное полотно станции Казанкан деформируется с начала эксплуатации и до настоящего времени на протяжении более 40 лет. Станционные пути деформировались один за другим и закрывались для движения поездов. Общий вид станции до и после разборки станционных путей в 1998 и 2002 гг. показан на рисунках 2 и 3.

Анализ фотоизображения показывает, что станционные пути, находящиеся в одном уровне после строительства, претерпели осадку в пределах 1 - 2 м, после чего были демонтированы.

В зимний период 1999 - 2000 гг. сооружен обходной путь, сдвинутый в нагорную сторону от II пути на 15 - 20 м. Движение поездов но этому пути открыто в мае 2000 г.

эо ИЗВЕСТИЯ Транссиба Ш ЗР

Проведенные инструментальные наблюдения установили наличие осадок обходного пути и опор мостов на этом участке величиной до 400 мм и продольного смещения западного устоя первого моста, что привело к защемлению пролетного строения [1 ].

Рисунок 2 - Вид станции Казанкан до разборки Рисунок 3 - Вид станции Казанкан после разборки путей.. 1998 г. путей и состояние земляного полотна, декабрь 2002 г.

Площадь оттаивания грунтов включает в себя тело насыпи с выполненными противодеформационными мероприятиями и затрагивает грунты основания, представленные супесью и суглинками, слабо льдистыми, пластично мерзлыми, переходящим в текучие состояния при оттаивании.

Отмеченные факторы создали благоприятные условия возникновения склоновых гравитационных процессов: сползания, сплыва, оползня и термосуффозии [5].

Теплотехнические расчеты показали необходимость применения охлаждающих мероприятий для предотвращения протаивания и понижения температуры мерзлых грунтов основания землян ого полотна до температуры их твердомерзл ого состояния, требуемого СП [3].

В 2001 г. были отсыпаны охлаждающие скальные бермы. В 2003 г. в целях ускорения стабилизации температурного режима в основании пути дополнительно к скальным конструкциям установили три ряда жидкостных сезонно-действующих охлаждающих установок (COY).

После выполнения комплекса противодеформационных мероприятий склоновые гравитационные процессы не затухали и не останавливались, а, наоборот, продолжали развиваться.

Убедительной иллюстрацией тому является оценка состояния земляного полотна в 2003 г. и по прошествии пяти лет после установки СОУ - рисунки 4 и 5, которые подтверждают, что устройство СОУ не привело к стабилизации деформаций земляного полотна.

Режимными геодезическими наблюдениями установлено, что деформации земляного полотна станции Казанкан продолжались в этот период, величина которых составила до 2,0 м.

В логу ниже второго моста в ходе визуального осмотра были обнаружены суффозионные воронки (рисунок 6), на месте которых под действием фильтрации подземных вод в течение трех лет образовался сплошной овраг (рисунок 7). Еще через два года - в 2010 г. - овраг заполнился суффозионными выносами и рост его прекратился, что указывает на блуждающий характер фильтрации подземных вод, обусловленный активной тектоникой.

В основании земляного полотна происходит фильтрация грунтовых вод, которая не перехватывается имеющимися дренажами и мерзлой зоной от работы СОУ и под воздействием которой в логу второго моста образовалась воронка глубиной 3 - 4 м. Наиболее

интенсивные фильтрационные потоки приурочены к первому мосту, где зимой 2004 - 2005 гг. с низовой стороны образовался значительного объема гидролакколит.

Рисунок 4 - Состояние главного пути Рисунок 5 - Просадка земляного полотна и скальной

на ст. Казанкан. Все СОУ после устройства охлаждающей конструкции на ст. Казанкан. Высота

находятся в одном уровне, их высота составляет СОУ у моста менее 1 м, октябрь 2008 г. около 3 м, октябрь 2003 г.

Рисунок 6 - «Пьяный» лес и воронки в районе Рисунок 7 - Овраг в районе второго моста в русле второго моста в русле ключа, образующиеся ключа, в котором откладываются продукты

в результате термосуффозии и солифлюкции, суффозии (показано стрелкой), мощность которых август 2005 г. достигает 1 м/год и более, сентябрь 2008 г.

Для выявления причинно-следственных связей между величинами деградации многолетней мерзлоты и деформациями в периоды 2008 - 2009 и 2011 - 2012 г.г. проведены режимные геодезические наблюдения.

На рисунках 8 и 9 показаны совмещенные карты-схемы глубин залегания верхней границы вечномерзлых грунтов (ВГВМ) и деформации земляного полотна в периоды 2008 -2009 и 2011 -2012 гг.

Шкала величин деформаций -0-20 мм; И-20-50 мм; -50 - 100 мм; ИИ|->100мм;

Шкала глубин залегания ВГВМ -1 - 2 м; Н-2-Зм; |^И-3-4м; Н-4-5м; ^Н>5м

Рисунок 8 - Карта-схема глубин залегания ВГВМ и Рисунок 9 - Карта-схема глубин залегания ВГВМ деформаций земляного полотна за 2008 - 2009 гг. деформаций земляного полотна за 2011 - 2012 гг.

Анализ показывает, что увеличение деформаций земляного полотна и синхронное ему увеличение глубин залегания ВГВМ происходит в юго-западном направлении с верховой (правой) в низовую (левую) сторону от земляного полотна.

На рисунке 10 приведены фото земляного полотна станции Казанкан в районе первого моста и карта-схема увеличения глубин залегания ВГВМ за период 2009 - 2012 гг.

Шкала глубин залегания ВГВМ

- 0-1 м; ИИ-1-2м; Н-2-Зм; ^Н-3-4м

Рисунок 10 - Земляное полотно в районе первого моста ПК 2+12 и карта-схема увеличения глубин залегания

ВГВМ за период 2009 - 2012 гг.

Направление наибольшего увеличения глубин залегания ВГВМ (стрелка на схеме) совпадает с направлением простиранием трещины отрыва левого откоса земляного полотна

эпм

(пунктир на фото показан стрелкой), которая затем пересекает ось пути и выходит на правый откос. Максимальные увеличения глубин залегания ВГВМ достигают значений 3 - 4 м.

Осадка СОУ, погруженных на глубину 7 - 9 м показывает, что причина деформаций земляного полотна на ст. Казанкан находится на больших глубинах, ниже зоны действия СОУ.

Верхняя граница многолетне мерзлых грунтов находится на глубинах порядка 17 м и является водоупором подземного водоносного горизонта, приуроченного к прослоям супесей, по которым формируются зоны скольжения. Кровля водоносных слоев не образует единого горизонта, имеет абсолютные отметки с перепадом 25 м.

При бурении скважинами вскрыты водоносные слои как в зоне сезонного промерзания-оттаивания от 4,7 м, так и на глубинах до 17 м от поверхности, их мощность колеблется от 0,3 до 1,3 м и дренирование по ним грунтовых и жильных вод создает отепляющий эффект для деградации вечномерзлых грунтов. На глубинах в интервале 10 - 17м встречаются грунты с вялой мерзлотой, отдельные водонасьпценные трещины и жилы, по которым возможна разгрузка глубинных вод, приводящая к обводнению склона.

По результатам изысканий, проведенных в период 1998 - 2008 гг. институтами «Сибгип-ротранс», «Мосгипротранс», Новосибирским филиалом «Гипротранспуть», «Иркутскжелдор-проектом» и Тындинской мерзлотной станцией, сделаны следующие выводы о причинах деформаций земляного полотна на ст. Казанкан:

развитие оползневых процессов обусловлено деградацией многолетней мерзлоты вследствие отепляющего эффекта дренирующих грунтовых и жильных вод по кровле многолетнемерзлых пород;

основные деформации земляного полотна представляют собой вертикальные и горизонтальные смещения, приуроченные к двум зонам, называемым «оползневыми цирками». Первый расположен в пределах западного (первого) моста (рисунок 11), а второй объединяет участок расположения среднего и восточного (второго и третьего) мостов (рисунок 12).

Рисунок 11 - Реконструкция объемного Рисунок 12 - Реконструкция объемного

представления оползневого процесса в районе представления оползневого процесса в районе

первого моста (по данным Института земной коры второго и третьего мостов (по данным Института

СО РАН) земной коры СО РАН)

Дополнительным негативным фактором проявления оползневых процессов явилась нагрузка от давления веса насыпных грунтов земляного полотна и от динамических

№ 2(58] 2024

воздействий при движении поездов на слабые при оттаивании подстилающие слои в основании.

По результатам инженерно-геологических изысканий, выполненных ООО «НИИ ГЕОТЕХ», кровля мерзлоты на профиле по данным электроразведки практически не выявлена из-за схожих сопротивлений маловлажных песков и валунно-галечниковых грунтов и тех же грунтов, находящихся в мерзлом состоянии. На итоговых геолого-геофизических разрезах кровля ВГВМ выносилась по данным сейсморазведки МПВ (метода преломленных волн).

На сейсмотомографических разрезах (рисунки 13 и 14) показано распределение значений скоростей распространения продольных волн [6].

Рисунок 13 - Профиль 1. Скоростной разрез Ур (по данным ООО «НИИ ГЕОТЕХ»), Справа - шкала скоростей продольных сейсмических волн

760 —

Ь, м

Рисунок 14 - Профиль 2. Скоростной разрез Ур (по данным ООО «НИИ ГЕОТЕХ»), Справа - шкала скоростей продольных сейсмических волн

В целом разрез характеризуется значительной изменчивостью по скоростным свойствам как по глубине, так и вдоль профиля, и если сравнивать его с профилем 3, можно отметить, что скорости на нем несколько ниже, что говорит о меньшей уплотненности грунтов, слагающих разрез вдоль профиля 2. В общей сложности было выделено четыре крупных зоны протаивания общей протяженностью 490 м.

рыскание и проектирование железных дорог

Один из участков протяженностью 70 м характеризуется отсутствием многолетнемерзлых пород, которые играли бы роль водоупорного горизонта, и относительно низкими значениями скоростей продольных волн (800 - 1000 м/с), характерным для влажных/маловлажных грунтов, на глубинах от 2 - 3 до 12 м. Все это свидетельствует о сильно выраженных фильтрационных процессах.

Реализованные в период 1998 - 2015 гг. технические решения для ликвидации деформаций земляного полотна на разъезде Казанкан по замене труб на мосты, устройству сезонных охлаждающих установок по левой и правой сторонам пути с применением крупно-обломочной скальной охлаждающей конструкции и креплением элементов водоотводных русел камнем не привели к стабилизации деформаций земляного полотна.

Затраты в период 2013 - 2017 гг. на капитальный ремонт земляного полотна ст. Казанкан в размере 1975 млн руб. в таких сложных геологических, гидрогеологических, геокриологических и сейсмотектонических условиях не привели к стабилизации деформаций земляного полотна ст. Казанкан.

В апреле 2015 г. в ОАО «РЖД» принято решение о производстве новых геологических изысканий по объекту «Разъезд Казанкан» с определением причин сползания склона.

В период 2019 - 2021 г.г. на участке деформаций земляного полотна проведены следующие работы:

- устройство охлаждающих скальных конструкций для сохранения многолетнемерзлых грунтов в мерзлом состоянии;

- демонтаж существующей нерабочей системы охлаждающих устройств и установка новых термостабилизаторов в количестве 1074 шт.;

- устройство сетчатого покрытия на скально-обвальном участке 1375 км ПК 3,50 -1375 км ПК 9,50;

- устройство водоотводных сооружений по двухэтапной технологии;

- устройство дренажей.

Обследования показали, что деформации основания земляного полотна на станции Казанкан продолжаются, имеют совершенно аналогичный характер тем деформациям, которые были изучены и описаны более 20 лет назад, а именно: в период снеготаяния и летних ливней, землетрясений происходят и будут происходить в дальнейшем оползание, осыпание и сплывы грунта в устроенные водоотводные сооружения, быстротоки, русла мостов, зарабатывая их и уменьшая их сечение и водопропускную способность, деградация многолетнемерзлых грунтов и термосуффозии и, как следствие, осадки земляного полотна.

На отдельных участках происходит обводнение земляного полотна и прилегающей территории, а в зимний период наблюдается образование наледи.

В ходе обследования выявлены осадки пути на участках протяженностью 465 м (рисунок 15).

За время эксплуатации разъезда Казанкан были вложены колоссальные средства для стабилизации деформаций. Тем не менее они продолжаются, и нормальная эксплуатация данного разъезда затруднена ввиду сложных геологических условий.

Наиболее эффективные мероприятия по ликвидации двух барьерных мест - ст. Казанкан и Северомуйского тоннеля - это изыскания, проектирование и строительство глубокого обхода неблагоприятных участков, приведенного на рисунке 16, что было предложено авторакш ранее [2].

-4;

Север омуйск

Рисунок 16 - Бестоннельные варианты пересечения Северо-Муйского хребта: 1 - трасса БАМа; 2 - Северомуйский тоннель; 3 - варианты бестоннельного пересечения Северомуйского хребта; 4 - существующий обход Северомуйского тоннеля; 5 - административная граница

Положение каждого варианта отличается длиной, использованием попутных долин для пересечения Северо-Муйского хребта, выходом в долину реки Ангаракан и на существующую трассу БАМ.

По предварительным оценкам, сделанным по топографическим картам из открытого доступа и космическим снимкам, длина предлагаемых вариантов обхода Северомуйского тоннеля будет находиться в пределах от 100 до 200 км.

По отчетным данным ЦУКСа ОАО «РЖД» ориентировочная стоимость строительства 1 км новых железных дорог в условиях Восточного полигона составляет от 100 до 250 млн руб./км. Таким образом, стоимость строительства предлагаемых вариантов обхода Северомуйского тоннеля составит от 10 до 50 морд руб.

Опасными обстоятельствами эксплуатации Северомуйского тоннеля и его подходов, определяющим его высокую уязвимость в случаях экстранеординарных, катастрофических событий, являются такие:

- высокая сейсмическая опасность района эксплуатации тоннеля и подходов к нему;

- сложные инженерно-геологические, геокриологические и гидрогеологические условия подходов к тоннелю и в пределах самого тоннеля;

- высокая опасность проявлений горного давления, деформации сводов тоннеля, интенсивные водопроявления в тоннеле;

- значительная уязвимость в случаях террористических атак и нарушений эксплуатации тоннельного перехода, таких как, например, произошедших 01.12.2023 [4].

гзвтскание и проектирование железных дорог

Выбор окончательного варианта должен быть сделан на основе уточнения их положения трассированием по картам с учетом характера геологических, гидрогеологических и геокриологических условий и технико-экономических показателей установленных вариантов.

На основе результатов, изложенных в статье, сделаны следующие выводы.

1. До настоящего времени основной причиной деформаций земляного полотна станции Казанкан являлась деградация многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна.

2. Деградация многолетнемерзлых грунтов достоверно проявляется через осадку СОУ, установка верха которых была выполнена в одном уровне (см. рисунок 4) и который позднее отличался на 1 - 2 м (см. рисунок 5). Последнее указывает на то, что причина деформаций лежит ниже зоны действия СОУ - по данным наблюдений до демонтажа сезонных охлаждающих установок.

3. В статье показано, что кроме деградации многолетнемерзлых грунтов одной из главных причин деформаций земляного полотна станции Казанкан является термосуффозия. Термосуффозия отчетливо проявилась в русле ручья второго моста с низовой стороны с образованием воронок и «пьяного» леса (см. рисунок 6) и затем полного оврага (см. рисунок 7). У подошвы насыпи образовалась воронка глубиной 3 - 4 м с «водопадом» поверхностной воды и верховодки. По дну воронки вытекала подземная вода белого цвета, что является доказательством проявления термосуффозии.

4. Еще одной причиной деформаций земляного полотна станции Казанкан является оползень коренного склона, зафиксированный данными вРБ-съемки и геодезических наблюдений. Наиболее активно оползневой процесс проявляется в районе второго и третьего мостов (см. рисунки 11 и 12).

5. Растепление многолетнемерзлых грунтов происходит под действием межмерзлотных и трещинных грунтовых вод с дальнейшим выносом мелкозернистых фракций и воронкообразными просадками земляного полотна, скальной охлаждающей конструкции с СОУ и прилегающей местности.

6. Еще одной неблагоприятной причиной деформаций является «блуждающий» характер путей фильтрации подземных вод, что может быть связано только с активной тектоникой и что также подтверждает прекратившийся поток подземных вод и рост оврага.

Таким образом, виды и сложность геокриологических, гидрогеологических и тектонических условий района расположения станции Казанкан и многолетние и разнообразные капитальные ремонты делают нецелесообразным следующие капитальные ремонты земляного полотна, которые, очевидно, не приведут к стабилизации деформаций земляного полотна.

Ранее авторами была показана нецелесообразность строительства второго Северомуйского тоннеля вблизи существующего, строительство которого продолжалось почти 30 лет и который в настоящее время испытывает серьезные деформации, вследствие чего актуален вопрос о его реконструкции.

Поэтому наиболее целесообразно проектирование бестоннельного глубокого обхода станции Казанкан и Северомуйского тоннеля (см. рисунок 16), предложенного авторам! [2], что позволит исключить сразу два самых неблагоприятных барьерных места на сети железных дорог ОАО «РЖД» - станцию Казанкан и Северомуйский тоннель.

Список литературы

1. Алексеев, А. Г. Прогнозирование температурного состояния мерзлых грунтов в связи с изменением климата / А. Г. Алексеев, Д. В. Зорин. - Текст : непосредственный // Вестник НИЦ «Строительство». - 2019. - № 4 (23). - С. 44—49.

2. Богданов, А. И. Проблемы эксплуатации и реконструкции Северо-Муйского тоннеля/ А. И. Богданов, С. В. Квашук. - Текст : непосредственный // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. - 2023. - № 3 (36). - С. 15-22.

ИЗВЕСТИЯ Транссиба

3. Геотехнический мониторинг несущей способности фундаментов транспортных сооружений при деградации многолетнемерзлого основания / С. А. Кудрявцев, А. В. Кажарский [и др.]. - Текст : непосредственный // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. - 2020. - № 4 (25). - С. 90-95.

4. К оценке рисков строительства тоннелей ТК № 1 совмещенной дороги Адлер -горноклиматический курорт «Альпика-Сервис» / Г. Н. Полянкин, А. Г. Полянкин, Д. А. Аношенко, Е. С. Бородина. - Текст : непосредственный // Вестник Сибирского государственного университета путей сообщения. - 2012. -№ 28. - С. 131-140.

5. Сахаров, И. И. Пространственные и деформационные расчеты при усилении оснований объектов криолитозоны / И. И. Сахаров. - Текст : непосредственный // Современные исследования трансформации криосферы и вопросы геотехнической безопасности сооружений в Арктике : сборник трудов конференции. - Салехард, 2021. - С. 370-373.

6. Сахаров, И. И. Современный подход к температурным и деформационным расчетам оснований объектов криолитозоны / И. И. Сахаров, В. Н. Парамонов, М. В. Парамонов. - Текст: непосредственный // Геотехника. - 2022. - Т. 14. - № 3. - С. 34-43.

7. СП 238.1326000.2015 Железнодорожный путь / Утв. приказом Минтранса России № 209 от 06.07.2015. - Москва, 2015. -71 с. -Текст : непосредственный.

8. Лабораторные методы определения тештофизических характеристик мерзлых и талых грунтов: аналитический обзор / В. Г. Чеверев, Е. В. Сафронов, А. Г. Алексеев, Э. С. Гречи-щева. - Текст : непосредственный // Инженерная геология. -2022. - Т. 17. -№ 1- С. 64-72.

References

1. Alekseev A., Zorin D. Prediction of the thermal state of frozen soils in connection with climate change. VestnikNTTs «Stroitel'stvo»-Bulletin of Science andResearch Center of Construction, 2019, no. 4 (23), pp. 44-49 (In Russian).

2. Bogdanov A.I., Kvashuk S.V. Problems of operation and reconstruction of the North Muisk tunnel. Transport Aziatsko-Tikhookeanskogo regiona -Pacific Rim countries transportation system, 2023, no. 3 (36), pp. 15-22 (In Russian).

3. Kudryavtsev S.A., Kazharskiy A.V., Faleeva E. V., Gavrilov I.I., Bugunov S.A., KotenkoZhL, Shemyakin V.Yu Geotechnical monitoring of carrying capacity of transport facilities during degradation of pennafrost. Transport Aziatsko-Tikhookeanskogo regiona - Pacific Rim countries transportation system, 2020, no. 4 (25), pp. 90-95 (In Russian).

4. Poliankin G.N., Poliankin A.G., Anoshenko D.A., Borodina E.S. To assess the risks of construction the tunnels of Tunnel Complex № 1 of the combined way Adler - Alpika-Service Mountain Climatic Resort. Vestnik Sibirskogo gosudorstvennogo universiteta.putei soobshcheniia — The Siberian Transport University Bulletin, 2012, no. 28, pp. 131-140 (In Russian).

5. Sakharov I.I. [Spatial and deformation calculations when strengthening the foundations of permafrost objects], Sovremennye issledovaniia transformatsii kriosfery i voprosy geotekhnicheskoi bezopasnosti sooruzhenii v Arktike: sbornik trudov konferentsii [Modern studies of cryosphere transformation and issues of geotechnical safety of structures in the Arctic: proceedings of the conference], Salekhard, 2021, pp. 370-373 (In Russian).

6. Sakharov 1.1., Paramonov V.N., Paramonov M.V. A modern approach to the temperature and deformation calculations of the bases of objects in the cryolithozone. Geotekhnika - Geotechnics, 2012, vol. 14, no. 3, pp. 34-43 (In Russian).

7. SP 238.1326000.2015 Railway track / Approved by Order of the Ministry of Transport of the Russian Federation No. 209 dated 06.07.2015. Moscow, 2015, 71 p. (In Russian).

8. Cheverev V.G., Safronov E.V., Alekseev A.G., Grechishcheva E.S. Laboratory methods for determining the thermophysical characteristics of frozen and thawed soils: analytical review. Inzhenernaia geologiia - Engineering Geology World, 2022, vol. 17, no. 1, pp. 64-72 (In Russian).

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

Богданов Андрей Иванович

Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).

Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.

Кандидат технических наук, доцент кафедры «Изыскания и проектирование железных и автомобильных дорог», ДВГУПС.

Тел.:+7 (914) 413-01-36.

E-mail: [email protected]

Квашук Сергей Владимирович

Дальневосточный государственный университет путей сообщения (ДВГУПС).

Серышева ул., д. 47, г. Хабаровск, 680021, Российская Федерация.

Доктор геолого-минералотческих наук, профессор кафедры «Мосты, тоннели и подземные сооружения», ДВГУПС.

Тел.:+7 (914) 544-34-21.

E-mail: [email protected]

БИБЛИОГРАФИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СТАТЬИ

INFORMATION ABOUT THE AUTHORS

Bogdanov Andrey Ivanovich

Far Eastern State University of Railway Engineering (FESTU).

Setyshev st., 47, Khabarovsk, 680021, the Russian Federation.

Ph. D. in Engineering, associate professor of the department of Survey and Design of Railways and Highways (FESTU).

Phone: +7(914)413-01-36.

E-mail: [email protected]

Kvashuk Sergey Vladimirovich

Far Eastern State University of Railway Engineering (FESTU).

Seryshev st., 47 Khabarovsk, 680021, the Russian Federation.

Doctor of Geological and Mineralogical Sciences, professor of the department of Bridges, Tunnels and Underground Structures, FESTU.

Phone: +7 (914) 544-34-21.

E-mail: [email protected]

BIBLIOGRAPHIC DESCRIPTION

Богданов, А. И. Динамика изменения геокриологических условий восточного подхода Северомуйского тоннеля / А. И. Богданов, С. В. Квашук. - Текст непосредственный//Известия Транссиба. - 2024. - № 2 (58). - С. 89 - 100.

Bogdanov A.I., Kvashuk S.V. Dynamics of changes in the geocryological conditions of the eastern approach of the Severo-Muysky tunnel. Journal of Trcmssib Railway Studies, 2024, no. 2 (58), pp. 89-100 (In Russian).

УДК 621.6.03

Е. Н. Слободина, А. М. Парамонов, И. А. Степашкин, А. Г. Михайлов

Омский государственный технический университет (ОмГТУ), г. Омск, Российская Федерация

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ НАНОЖИДКОСТЕЙ

Аннотация. Традиционные теплоносители обладают определеннььш ограничениями в применении из-за их относительно низких теплофизичгских свойств. Добавление наноразмерных частиц в базовую жидкость вызывает улучшение данных свойств теплоносителей и является импульсом к развитию исследований свойств те/ыоносителей следующего поколения - наножидкостей. В статье рассмотрены методы получения наножидкостей - одностадийный, который заключается в одновременном синтезе и диспергировании наночастиц в базовой жидкости, и двухстадийный метод, основанный на раздельном синтезе и диспергировании наночастщ в базовой жидкости. В рассмотренных исследованиях применен двухстадийный метод получения наножидкостей. В данной статье рассматриваются преимущества применения наножидкостей в качестве теплоносителя в сравнении с традиционным теплоносителем - водой Особое внимание уделяется наножидкостям на основе диоксида кремния 8102. В работе представлены результаты экспериментального исследования теплообмена при течении наножидкости на основе диоксида кремния ЯЮ-* и воды при ламинарном режиме. В статье рассматривается влияние концентрации наночастиц диоксида кремния ,$Ю2 на теплопроводность и вязкость полученной наножидкости. Представлена схема установки для экспериментального изучения процессов теплообмена при течении наножидкостей Описаны принцип работы и основные элементы экспериментальной установки. Показано, что увеличение концентрации наночастиц ведет к росту коэффициента теплоотдачи в пределах 30 % по сравнению с традиционным теплоносителем -водой В статье обозначены факторы, влияющие на величину коэффициента теплоотдачи, представлены расчетные и экспериментальные зависимости. Показано, что интенсификация теплообмена наблюдается при ламинарном режиме течения наножидкости и определяется значением коэффициента теплопроводности суспензии. Результаты исследования демонстрируют перспективность применения наножидкостей для интенсификации теплообмена и повышения энергоэффективности теплоэнергетических установок, в том числе в качестве теплоносителя в жаротрубных водогрейных котлах.

Ключевые слова; наножидкости, теплоотдача, диоксид кремния, теплоноситель, экспериментальная установка