Влияние конструктивных параметров термометрических скважин на точность измерения температуры грунтов

Введение. Для мониторинга температурных условий многолетнемерзлых грунтов широко применяются системы температурных датчиков, размещенных на различных глубинах в скважинах. При этом датчики, как правило, располагаются внутри специальных защитных трубок, предохраняющих оборудование от механических и химических воздействий. Однако конструктивные особенности этих трубок, такие как их материал и диаметр, могут влиять на эффективность передачи тепла от грунта к сенсору, а значит и на точность измерений. Помимо этого, актуален вопрос необходимости теплоизоляции верхней надземной части защитной трубки для исключения влияния температуры воздуха на показания температурных датчиков.

Цель. Определение зависимости достоверности значений температуры грунтов по глубине от конструкции термометрической скважины и разработка наиболее оптимальной конструкции термометрической скважины.

Материалы и методы. Методология заключается в проведении анализа архивной изыскательской и проектной документации, а также нормативной и другой технической литературы, проведении лотковых исследований, а также в разработке рекомендаций по учету конструктивных параметров термометрических скважин при измерении температуры многолетнемерзлых грунтов.

Результаты. В результате комплекса экспериментальных исследований определена оптимальная конструкция термометрической скважины. Даны рекомендации по внесению изменений в СП 25.13330.2020 и ГОСТ 25358-2020.

Выводы. При классическом мониторинге следует использовать защитные трубки из поливинилхлорида или стали диаметром 57 мм. При исследовании точной температуры грунтов в слое сезонного оттаивания необходимо учитывать погрешность, вызванную сталью, или использовать поливинилхлоридную трубку. Оголовок трубки должен быть надежно теплоизолирован.

1. СП 25.13330.2020. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88 [интернет]. Режим доступа: https://nav.tn.ru/cloud/iblock/e3c/e3c7844b0552e87b77df1ebc4b2e7474/SP-25.13330.2020-Osnovaniya-i-fundamenty-na-vechnomerzlykh-gruntakh.pdf.

2. ГОСТ 25358-2020. Грунты. Метод полевого определения температуры. Москва: Стандартинформ; 2021.

3. <i>Геращенко О.А., Гордов А.Н., Лах В.И., Стаднык Б.И., Ярышев Н.А.</i> Температурные измерения. Справочник. Киев: Наукова думка; 1984.

4. <i>Чекалюк Э.В.</i> Основы пьезометрии залежей нефти и газа. Киев: Гостехиздат; 1961.

5. <i>Павлов А.В.</i> Теплообмен промерзающих и протаивающих грунтов с атмосферой. Москва: Наука; 1965.

6. <i>Кутасов И.М.</i> Влияние свободной тепловой конвекции и защитных трубок на температурное поле в скважинах. В: Тепловые потоки из коры и верхней мантии Земли: сб. ст. Москва: Наука; 1973, с. 99–106.

7. <i>Грязнова Е.М.</i> Роль геотехнического мониторинга в обеспечении эксплуатационной надежности зданий. Инновации и инвестиции. 2022;(4):143–144.

8. <i>Шеин А.Н., Леопольд Я.К.</i> Оценка погрешности измерения температуры грунтов в скважине с железной и пластиковой обсадкой. В: Интерэкспо ГЕО-Сибирь – XIX Международный научный конгресс. Международная научная конференция «Недропользование. Горное дело. Направления и технологии поиска, разведки и разработки месторождений полезных ископаемых. Экономика. Геоэкология». Сборник материалов. Т.2. Новосибирск; 2023, с. 73–77.

9. <i>Тулапин А.В., Рокос С.И., Длугач А.Г., Куликов С.Н., Белов М.В., Жуков К.М., Петров Е.О., Прищепенко Д.В.</i> Гидрогеологический фактор и его возможное влияние на температурные измерения в скважинах (опыт термометрических исследований в акватории восточно-сибирского моря). В: Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. Материалы ежегодной конференции по результатам экспедиционных исследований. Вып. 9. Санкт-Петербург; 2022, с. 272–278.

10. <i>Сазонов П.М., Алексеев А.Г.</i> Термомеханическое взаимодействие буроопускных свай с многолетнемерзлыми грунтами. Фундаменты. 2022;(1):27–29.

11. <i>Колыбин И.В., Алексеев А.Г., Сазонов П.М., Виноградова С.А., Зорин Д.В., Кисин Б.Ф.</i> Разработка регламента геотехнического мониторинга крупных городов арктической зоны Российской Федерации. Отчет о НиP № ГР АААА-Б20-220121790069-7. Москва; 2022.