Михаил Иванович Низовцев, докт. техн. наук, гл. научный сотрудник, ведущий научный сотрудник
630090; пр. Лаврентьева 1; Новосибирск; 683032; ул. Пограничная 4; Петропавловск-Камчатский
Mikhail I. Nizovtsev, DSc, Chief Researcher, leading research fellow
630090; 1, Academician Lavrent’ev Str.; Novosibirsk; 683032; Pogranichnaya St., 4; Petropavlovsk-Kamchatsky
Алексей Николаевич Стерлягов, канд. техн. наук, ст. научный сотрудник, научный сотрудник
630090; пр. Лаврентьева 1; Новосибирск; 683032; ул. Пограничная 4; Петропавловск-Камчатский
Aleksey N. Sterlyagov, PhD, Senior Researcher, research fellow
630090; 1, Academician Lavrent’ev Str.; Novosibirsk; 683032 ; Pogranichnaya St., 4; Petropavlovsk-Kamchatsky
Актуальность выполненных исследований по влиянию граничных условий на изменение температуры многолетнемерзлых грунтов связана с тем, что значительная часть территории России расположена в зоне многолетней мерзлоты.
Проектирование и строительство зданий и сооружений на этой территории требует учета воздействия разных граничных условий на изменение температуры в грунте. Поскольку инструментальные исследования теплового воздействия зданий и сооружений на вечномерзлые грунты достаточно трудоемки и требуют длительного времени, весьма актуальным является использование численных расчетных методов для прогнозирования изменения состояниямерзлых грунтов.
Цель работы заключается в проведении анализа влияния разных граничных условий на глубину промерзания грунта под различными участками здания с вентилируемым подпольем в процессе эксплуатации в условиях г. Норильска.
Материалы и методы. Исследование выполнено с применением численных программных комплексов и с использованием лабораторных данных по теплофизическим характеристикам образцов грунта, отобранных из скважин на строительной площадке. Полученные результаты показали, что снижение влажности поверхностных слоев грунта уменьшало влияние фазовых переходов на термоинерционные свойства грунта, что приводило к увеличению толщины деятельного слоя грунта, в котором наблюдаются годовые колебания температуры. Показано, что отсутствие снежного покрова и прямой солнечной радиации явилось фактором, который приводил к значительному снижению температуры грунта под вентилируемым подпольем здания по сравнению с температурой грунта в естественных условиях и уменьшению максимальной глубины его оттаивания. Получены данные по изменению температуры грунта с течением времени после завершения строительства в годовом цикле под различными участками здания с вентилируемым подпольем и в непосредственной близости от него в климатических условиях г. Норильска.
В результате выполненных исследований сделан вывод, что для зданий с вентилируемыми подпольями отдельные элементы конструкции здания при их утеплении могут располагаться непосредственно на поверхности грунта и дополнительного растепления грунта под ними происходить не будет.
The relevance of research conducted on the influence of boundary conditions on permafrost soil temperature is determined by to the fact that a significant part of Russia is located in the permafrost zone.
Design and construction of buildings in this area require consideration of the impact of various boundary conditions on the soil temperature. Since instrumental studies of this impact on permafrost soils are labor-intensive and time-consuming, the use of numerical calculation methods to predict changes in frozen soils is highly relevant.
Purpose: The aim of the study is to analyze the influence of various boundary conditions on the soil freezing depth under a building with a ventilated basement in Norilsk.
Methodology/approach: Numerical software and laboratory data on thermophysical properties of soil from boreholes at the construction site are used in this work.
Research findings: It is shown that the lower moisture content in the surface soil layers reduces the impact of phase transitions on thermal inertial properties of the soil, leading to an increased thickness of the active soil layer, where annual temperature fluctuations are observed. The absence of snow cover and direct solar radiation lead to a significant decrease in the soil temperature under the ventilated basement as compared to that under natural conditions and a decrease in the maximum thaw depth. The soil temperature changes over time after the construction completion in the annual cycle under various sections of the building with a ventilated basement and near is in climatic conditions of Norilsk.
Value: It is shown that insulated building elements can be located directly on the soil surface, and additional thawing of the soil beneath them does not occur.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.