Управление тепловыми процессами в криолитозоне на основе применения термостабилизаторов
Аннотация
Введение. Современное изменение климата приводит к изменению температуры многолетнемерзлых грунтов, что оказывает значительное влияние на состояние оснований зданий и сооружений как гражданского, так и промышленного назначения. Это может привести к их деформации и разрушению. Деградация вечной мерзлоты, в настоящее время и в пределах 15–20‑летней перспективы, требует усовершенствования технологий управления тепловым режимом и дополнительного охлаждения грунтов оснований, используемых по I принципу строительства на вечномерзлых грунтах.
Цель. Рассмотреть различные механизмы термостабилизации мерзлых грунтов криолитозоны, принципы их действия и примеры применения в различных климатических условиях.
Результаты. Рассмотрены принципы действия отечественных и зарубежных термостабилизаторов, основные недостатки и преимущества современных технологий охлаждающих устройств. Дана оценка спроса и предложения термостабилизаторов на российском рынке. Обоснована необходимость единого подхода их использования в криолитозоне.
Выводы. Для геотехнических расчетов необходимы однозначные сценарии для конкретных небольших климатических районов. Кроме того, нет справочных данных о температуре грунтов, которые нужны для проектирования и контроля состояния зданий и сооружений. Термосифонные фундаменты, успешно проработавшие более 40 лет, в ближайшее время станут бесперспективными ввиду потепления климата. Существует необходимость в разработке и принятии строительных правил по возведению термосифонного фундамента, которые касаются его проектирования, строительства и эксплуатации.
Ключевые слова
Об авторах
А. Г. АлексеевРоссия
Андрей Григорьевич Алексеев*, д-р техн. наук, доцент, заместитель генерального директора по научной работе, АО «НИЦ «Строительство»; профессор, НИУ МГСУ, Москва
2-я Институтская ул., д. 6, г. Москва, 109428, Российская Федерация; Ярославское шоссе, д. 26, г. Москва, 129337, Российская Федерация
e-mail: adr-alekseev@yandex.ru
ORCID 0000-0001-6020-0328
А. В. Брушков
Россия
Анатолий Викторович Брушков, д-р геол.-минерал. наук, заведующий кафедрой геокриологии геологического факультета, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Российская Федерация
e-mail: brouchkov@geology.msu.ru
ORCID 0000-0001-6437-064X
С. В. Бадина
Россия
Светлана Вадимовна Бадина, канд. географ. наук, географический факультет, НИЛ геоэкологии Севера, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Российская Федерация
e-mail: bad412@yandex.ru
ORCID 0000-0002-8426-9079
С. Н. Булдович
Россия
Сергей Николаевич Булдович, канд. геол.-минерал. наук, доцент кафедры геокриологии геологического факультета, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Российская Федерация
e-mail: ser_bul@rambler.ru
Д. С. Дроздов
Россия
Дмитрий Степанович Дроздов, д-р геол.-минерал. наук, заместитель директора по науке, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН, профессор кафедры инженерной геологии РГГУ им. Серго Орджоникидзе (МГРИ), Тюмень
ул. Малыгина, д. 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация; ул. Миклухо-Маклая, д. 23, г. Москва, 117997, Российская Федерация
e-mail: ds_drozdov@mail.ru
ORCID 0000-0001-8864-3657
В. А. Дубровин
Россия
Владимир Александрович Дубровин, канд. геол.-минерал. наук, главный специалист, Центр государственного мониторинга состояния недр и региональных работ, ФГБУ «Гидроспецгеология», Москва
ул. Маршала Рыбалко, д. 4, г. Москва, 123060, Российская Федерация
М. Н. Железняк
Россия
Михаил Николаевич Железняк, д-р геол.-минерал. наук, член-корреспондент РАН, академик АН Республики Саха (Якутия), директор, Институт мерзлотоведения СО РАН, Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск
ул. Мерзлотная, д. 36, г. Якутск, 677010, Российская Федерация
e-mail: fe1956@mail.ru
О. В. Ли
Россия
Олег Владимирович Ли, канд. физ.-мат. наук, учебный мастер, кафедра оснований, фундаментов и испытания сооружений, Томский государственный архитектурно-строительный университет, Томск
пл. Соляная, д. 2, г. Томск, 634003, Российская Федерация
e-mail: leeov@mail.ru
М. Р. Садуртдинов
Россия
Марат Ринатович Садуртдинов, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник, заведующий отделом мониторинга и информационно-геосистемного моделирования криолитозоны, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН, Тюмень
ул. Малыгина, д. 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация
e-mail: mr_sadurtdinov@mail.ru
ORCID 0000-0002-7225-6684
Д. О. Сергеев
Россия
Дмитрий Олегович Сергеев, канд. геол.-минерал. наук, заведующий лаборатории геокриологии, Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН, Москва
Уланский пер., д. 13, стр. 2, г. Москва, 101000, Российская Федерация
e-mail: d.sergeev@geoenv.ru
А. Б. Осокин
Россия
Алексей Борисович Осокин, канд. геол.-минерал. наук, заместитель начальника, инженерно-технический центр, ООО «Газпром добыча Надым», Надым
ул. Пионерская, д. 14, г. Надым, 629730, Российская Федерация
e-mail: osokinab@mail.ru
С. Н. Окунев
Россия
Сергей Николаевич Окунев, канд. техн. наук, ООО НПО «Фундаментстройаркос», Тюмень
ул. Новаторов, д. 12, г. Тюмень, 625014, Российская Федерация
e-mail: okunev@npo-fsa.ru
Н. А. Остарков
Россия
Николай Александрович Остарков, ведущий специалист, Министерство РФ по развитию Дальнего Востока и Арктики, Москва
Большой Могильцевский пер., д. 7, стр. 2, г. Москва, 119002, Российская Федерация
e-mail: ostarkovn@gmail.com
Р. Ю. Федоров
Россия
Роман Юрьевич Федоров, д-р ист. наук, главный научный сотрудник, Институт криосферы Земли ТюмНЦ СО РАН, Тюмень
ул. Малыгина, д. 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация
e-mail: r_fedorov@mail.ru
ORCID 0000-0002-3658-746X
Л. Н. Хрусталев
Россия
Лев Николаевич Хрусталев, д-р техн. наук, профессор, кафедра геокриологии, геологический факультет, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва
ул. Малыгина, д. 86, г. Тюмень, 625026, Российская Федерация
e-mail: lev_kh@rambler.ru
А. А. Панкратов
Россия
Алексей Алексеевич Панкратов, канд. экон. наук, Институт международных исследований, Московский государственный институт международных отношений (университет) МИД Российской Федерации, Москва
пр. Вернадского, д. 76, г. Москва, 119454, Российская Федерация
e-mail: pankratov_aleksey_ml@mail.ru
Е. А. Колобова
Россия
Елизавета Андреевна Колобова, должность, ООО «НИПИИ «Фундаментпроект», Москва
Волоколамское ш., д. 1, стр. 1, г. Москва, 125080, Российская Федерация
e-mail: kolobovaea@my.msu.ru
Список литературы
1. <i>Брушков А.В., Дроздов Д.С., Жданеев О.В., Алексеев А.Г.</i> Мониторинг вечной мерзлоты. Москва: Академический проект; 2024.
2. <i>Хрусталев Л.Н., Медведев А.В., Пустовойт Г.П.</i> Многолетние изменения температуры воздуха и устойчивость проектируемых в криолитозоне сооружений. Криосфера Земли. 2000;4(3):35–41.
3. <i>Вялов С.С., Городецкий С.Э., Александров Ю.А., Миренбург Ю.С.</i> Термосваи в строительстве на Севере. Ленинград: Стройиздат, Ленингр. отд-ние; 1984.
4. <i>Andersland O., Ladanyi B.</i> Frozen ground engineering. 2nd ed. Wiley; 2004.
5. <i>Чжан А.А., Ашпиз Е.С., Хрусталев Л.Н., Шестернев Д.М.</i> Новый способ защиты мерзлых грунтов основания насыпи от оттаивания. Криосфера Земли. 2018;XXII(3):67–71. https://doi.org/10.21782/kz1560-7496-2018-3(67-71).
6. <i>Долгих Г.М., Долгих Д.Г., Велечев С.П., Окунев С.Н., Феклистов В.Н.</i> Система для температурной стабилизации основания сооружений на вечномерзлых грунтах: Патент RU 2416002 C1. Опубл. 10.04.2011.
7. <i>Yan Song Hong, Chen Xin Chuang, Gao Feng.</i> Study on stochastic earthquake characteristics of ground in permafrost regions. Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2005;27(9):1012–1015.
8. <i>Guo L., Yu Q., You Y., Wang X., Li X., Yuan C.</i> Cooling effects of thermosyphons in tower foundation soils in permafrost regions along the Qinghai-Tibet Power Transmission Line from Golmud, Qinghai Province to Lhasa, Tibet Autonomous Region, China. Cold Regions Science and Technology. 2016;121:196–204. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.07.011.
9. <i>Ашпиз Е.С., Макаров В.В., Сурков О.В., Хрусталев Л.Н.</i> Охлаждаемое устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов: патент RU 143964 U1. Oпубл. 10.08.2014.
10. <i>Yarmak E.</i> Permafrost Foundations Thermally Stabilized Using Thermosyphons. In: OTC Arctic Technology Conference. Copenhagen, Denmark. March 2015. https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2015.07.011.
11. <i>Абросимов А.И., Гвоздик В.И., Минкин М.А.</i> Гравитационная тепловая труба: патент RU 2387937 С1. Oпубл. 27.04.2010.
12. <i>Василевич Д.В., Пыхалов А.С.</i> Амортизация и нормативный срок службы труб и водозаборных скважин. В: Актуальные проблемы экономики строительства: материалы Респ. науч.-практ. конф. (Минск, 02–05 дек. 2014 г.). Минск: БНТУ; 2016, с. 7–10.
13. РосТендер – все тендеры России [интернет]. Режим доступа: https://rostender.info/ (дата обращения 10.07.2023).
14. <i>Рило И.П., Желудкова К.А., Клещин Д.А.</i> Замораживание и термостабилизация грунтов в криолитозоне. Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2015;(4):22–27.
15. <i>Мельников В.П., Осипов В.И., Брушков А.В., Алексеев А.Г., Бадина С.В., Бердников Н.М.</i> Развитие геокриологического мониторинга природных и технических объектов в криолитозоне Российской Федерации на основе систем геотехнического мониторинга топливно-энергетического комплекса. Криосфера Земли. 2022;XXVI(4):3–18. https://doi.org/10.15372/KZ20220401.
Рецензия
Для цитирования:
Алексеев А.Г., Брушков А.В., Бадина С.В., Булдович С.Н., Дроздов Д.С., Дубровин В.А., Железняк М.Н., Ли О.В., Садуртдинов М.Р., Сергеев Д.О., Осокин А.Б., Окунев С.Н., Остарков Н.А., Федоров Р.Ю., Хрусталев Л.Н., Панкратов А.А., Колобова Е.А. Управление тепловыми процессами в криолитозоне на основе применения термостабилизаторов. Вестник НИЦ «Строительство». 2025;46(3).
For citation:
Alekseev A.G., Brouchkov A.V., Badina S.V., Buldovich S.N., Drozdov D.S., Dubrovin V.A., Zheleznyak M.N., Lee O.V., Sadurtdinov M.R., Sergeev D.O., Osokin A.B., Okunev S.N., Ostarkov N.A., Fedorov R.Yu., Khrustalev L.N., Pankratov A.A., Kolobova E.A. Thermal management in the cryolite zone using thermal stabilizers. Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2025;46(3).
Послать статью по эл. почте 