CC BY
5
rinka.html Заглавие с экрана. (Дата обращения: 22.06.2018).
4. Костенко Г.А Конвейер отечественных гибридов капусты белокочанной// Картофель и овощи. 2015. №1. С.18-21
5. Литвинов С.С. Организация конвейера реализации сортов и гибридов позднеспелой капусты белокочанной: Учебное пособие / С.С. Литвинов, В.А. Борисов, А.В. Романова, И.И. Вирченко, М.В. Шатилов, Л.Э. Гунар, С.А. Масловский. // М.: Изд-во РГАУ-МСХА, 2015. 63 с.
6. Приказ Министерства здравоохранения РФ от 19 августа 2016 г. № 614 «Об утверждении Рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания» .[Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/71385784/ Заглавие с экрана. (Дата обращения: 22.06.2018).
УДК 536.24
Поплавский И.А. студент магистратуры 2 курса кафедра «Проектирования зданий и сооружений» Московский государственный строительный университет
Россия, г. Москва ТЕРМОСТАБИЛИЗИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ОБЪЕКТОВ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ Аннотация:
В статье показана актуальность поиска новых решений для стабилизации обустраиваемых площадок при протекании мерзлотных процессов. Систематизированы представления о негативных процессах на территориях с вечномерзлыми грунтами. Представлены способы стабилизации грунтов с применением термостабилизирующих устройств. Обобщены возможности повышения результативности действия термостабилизаторов, путем внедрения новых конструкций, хладагентов, материалов гильз, способов изготовления и закладки устройств.
Ключевые слова: вечномерзлый грунт, сезонно-талый слой, сезоннодействующее охлаждающее устройство, термостабилизирующее устройство, эффективность.
Poplavskiy I.A. Student 2 courses of a magistracy departments of "Design of buildings and constructions" Moscow State University of Civil Engineering
Russia, Moscow
HEAT STABILIZING SYSTEMS WHEN ВUILDING THE OBJECTS
ON PERMAFROST SOILS
Abstract: The article shows the relevance of the search for new solutions for the stabilization of the building sites during the course of permafrost processes.
Representations of negative processes in territories with permafrost soils are systematized. Methods for stabilizing soils using heat stabilizing devices are presented. The possibilities of increasing the effectiveness of heat stabilizers action, by introducing new designs, refrigerants, liner materials, manufacturing methods and device insertion are generalized.
Key words: permafrost soil, seasonally thawed layer, seasonal-acting cooling device, heat stabilizing device, efficiency.
На сегодняшний день территория с вечномерзлыми грунтами охватывает до 65% России, включая области с топливно-энергетическими запасами и гидроресурсами. Соответственно, необходимость освоения ресурсов на данных территориях требует значительных средств для устройства месторождений и соответствующей инфраструктуры гражданского, промышленного и военного назначения [1].
В этой связи актуальным является поиск новых решений для стабилизации обустраиваемых площадок при протекании мерзлотных процессов. Целью данного исследования является систематизация представлений о негативных процессах на территориях с вечномерзлыми грунтами и представление способов термостабилизации данных грунтов.
Северные регионы характеризуются низкими температурами воздуха, значительным объемом выпадающих осадков, процессами водоупора со стороны грунтов, наличием сезонно-талого слоя с высокими фильтрационными свойствами, что приводит к росту обводненности территорий, а также возникновению процессов пучения, термоэрозии, солюфикации, заболачивания и др. негативных явлений [2].
Согласно нормативным документам, основным мероприятием защиты территорий и возводимых объектов от геокриологических воздействий и подтопления является устройство планировочных насыпей для стабилизации рельефа [3]. Однако насыпи не только недостаточно выполняют защитную функцию, но и деформируются, обводняются и требуют инженерной защиты.
Инженерно-технические недостатки насыпей связаны с неправильным их устройством, например, на переувлажненных слабодренированных территориях; на сезонно-талом грунте; без послойного уплотнения; с использованием льдогрунтовых комьев, что в период оттепели приводит к повышенной водонасыщенности грунтов, усугубляемой притоком талой и дождевой воды.
Устранение части указанных проблем площадок строительства происходит за счет устройства дренирующих систем, водоотводов, применения геосинтетических обойм и биоматов. Традиционным способом возведения объектов на территориях вечномерзлых грунтов является использование различного типа свай. Однако в данном случае при недостаточном смерзании грунта и сваи может быть потеряно до 80% ее несущей способности [4].
Соответственно, необходимым является предпостроечное примораживание грунтов, как талых, так и высокотемпературных, в зимний период, с помощью различных сезоннодействующих охлаждающих устройств, также называемых термостабилизирующими устройствами (ТСУ) [2]. Общим в принципе действия всех ТСУ является формирование столба мерзлого грунта вокруг заглубленной части ТСУ, с повышением диаметра столба во времени.
Конструктивно ТСУ представляют собой различные погружные капсулированные трубчатые устройства, с жидкостным или парожидкостным охлаждающим веществом, которые размещаются в отдельные скважины рядом с опорным фундаментом для формирования мерзлотного экрана. Среди заполнителей наибольшее распространение получили: керосин - в жидкостных системах и пары соединений пропана - в парожидкостных. Размещение ТСУ возможно как в горизонтальном, так и в вертикальном исполнении.
Одной из задач обеспечения эффективной работы ТСУ является увеличение его надежности и управляемости. В этой связи существуют разработки, направленные на использование быстрозаменяемых гильз в составе ТСУ, что позволяет производить замену вышедших из строя или поврежденных ТСУ в день обнаружения его отказа термографами или тепловизорами.
Также отдельные направления научных исследований связаны с повышением антикоррозионной защиты ТСУ, например, посредством газотермического оцинкования устройств с напылением слоя более 120 мкм и нанесением антикоррозионных составов на элементы устройств.
Важным также является повышение качества заправки охлаждающими веществами, что требует их предварительной очистки для предотвращения образования неконденсированных газов и, как следствие, снижения числа отказов ТСУ в ходе эксплуатации. Данная задача также решается заменой традиционных синтетических хладагентов на природные вещества, например, аммиак или углекислоту.
Кроме того, при промышленном производстве ТСУ предпочтительнее использовать бесшовные конструкции корпуса, биметаллическое (сталь/алюминий) накатное или монометаллическое сварное оребрение, с применением автоматической контактно-стыковой сварки и ее компьютерного контроля. Необходимо учитывать, что эффективность работы ТСУ существенно зависит от качества предварительных инженерно -геологических изысканий посредством аэрофотосъемки и лазерного сканирования территорий [5].
Схематично устройство традиционного ТСУ и одного из усовершенствованных решений представлено на рисунке 1.
1 - воздушный конденсатор;
2 - испаритель (зона испарения хладагента); 3 - грунт; 4 - хладагент;
5 - тепловой поток от охлаждаемого грунта
1 - корпус испарителя; 2 - гильза;
3 - тепловой поток Q;
4 - теплоноситель ХНТ-НВ;
5 - грунт; 6 - хладагент;
Н - расчетный параметр, м
Рисунок 1 - Пример традиционной (слева) и усовершенствованной
(справа) схем ТСУ [1] Недостатками традиционного исполнения являются неровности прилегания вечномерзлого грунта к скважине, формирование турбулентных потоков при теплопередаче и нестабильных процессов испарения -конденсации, что приводит к недостаточному размеру пятна промерзания и требует увеличения числа ТСУ и большего расхода хладагента. В усовершенствованном конструктивном решении стандартное ТСУ помещают в полугерметичную гильзу с низковязким теплоносителем, выравнивающим теплоотдачу, как со стороны испарителя, так и со стороны грунта через гильзу.
Для повышения эффективности термостабилизации вечномерзлых грунтов с особыми свойствами, например, на участках инфильтрации, где неэффективны серийно выпускаемые модели, разработаны устройства с возможностью зональной заморозки грунта и использованием компрессорно-конденсаторного агрегата. Введение в конструкцию устройства транспортирования хладагента позволяет сохранить несущую способность грунта для вышеуказанных условий при той же металлоемкости
ТСУ [6].
В ряде исследований показаны преимущества установки ТСУ при наклонно-направленном бурении, что позволяет бестраншейно укладывать устройства без дополнительного укрепления грунта с сохранением структуры, а также повышает надежность, точность и темпы размещения устройств [7]. В дополнении к СОУ возможна укладка теплозащитных экранов, сохраняющих стационарность теплового режима грунта и поддерживающих его в мерзлом состоянии в теплый период, замедляя процессы оттаивания грунта от теплового воздействия возведенных объектов и внешней среды.
Таким образом, сложность возведения объектов в связи с негативными процессами протекающими в вечномерзлых грунтах, требует применения термостабилизирующих устройств, основной задачей которых является формирование и распространения пятна замерзания со стабильными термодинамическими свойствами. Повышение результативности действия ТСУ достигается путем внедрения их новых конструктивных решений, использования более эффективных хладагентов и материалов гильз, повышения качества изготовления и поиска новых способов закладки устройств.
Использованные источники:
1. Галкин М.Л., Рукавишников А.М., Гендель Л.С. Термостабилизация вечномерзлых грунтов // Холодильная техника. - 2013. - № 7. - С. 2-5.
2. Балашова М.В. Инженерная защита площадок обустройства от опасных мерзлотных процессов на вечномерзлых грунтах // Сб. докл. межд. науч.-практ. конф. «Технологии проектирования и строительства фундаментов на вечномерзлых грунтах». - 2014. - С. 13-19.
3. СП 35.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Введен 1.01.2013, Москва: Минрегионразвития, 2013 - 109 с.
4. Иоспа А.В. Комплексные исследования свойств мерзлых грунтов при изысканиях крупных инфраструктурных проектов // Сб. докл. межд. науч.-практ. конф. «Технологии проектирования и строительства фундаментов на вечномерзлых грунтах». - 2014. - С. 4-8.
5. Политов А.А., Стрижов С.Н. Анализ тенденций в развитии инновационных технологий, конструкций и материалов...[Текст] // Сб. докл. межд. науч.-практ. конф. «Технологии проектирования и строительства фундаментов на вечномерзлых грунтах». - 2014. - С. 20-27.
6. Евдокимов В. С., Расулов А. А., Немченко В. Ю. Исследование работы сезоннодействующего термостабилизатора грунта // Молодой ученый. -2016. - №21. - С. 130-133.
7. Ибрагимов Э.В., Гамзаев Р.Г., Андреев М.А., Дорофеева И.А. Разработка и опыт устройства термостабилизаторов грунтов с помощью наклонно -направленного бурения // ОФМГ, - 2013 . - №2. - С. 21-24.
