Влияние граничных условий на изменение температуры многолетнемерзлых грунтов под зданием с вентилируемым подпольем для климатических условий Норильска

   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 состояния
мерзлых 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.

1. Анисимов, О.А., Бадина, С.В., Белолуцкая, М.А. и др. Изменение климата в Российской Арктике: риски и новые возможности. Москва : ФГБУ «Государственный гидрологический институт», Центр энергетики Московской школы управления СКОЛКОВО, 2022. 105 с.

2. Shiklomanov, N.I., Streletskiy, D.A. Effect of climate change on Siberian infrastructure // Regional environmental changes in Siberia and their global consequences. Springer Dordrecht, 2012. Р. 155–170. DOI: 10.1007/978-94-007-4569-8

3. Romanovsky, V.E., Kholodov, A.L., Marchenko, S.S., Drozdov, D.S., Malkova, G.V., Oberman, N.G., et al. Thermal state of permafrost in Russia // Permafrost and Periglacial Processes. 2010. V. 21. № 2. P. 136–155. DOI: 10.1002/ppp.683. EDN: MXNXKD

4. Chuvilin, E., Sokolova, N., Bukhanov, B. Changes in unfrozen water contents in warming permafrost soils // Geosciences (Switzerland). 2022. V. 12. № 6. P. 253. DOI: 10.3390/geosciences12060253. EDN: FGSMQC

5. Васильев, А.А., Гравис, А.Г., Губарьков, А.А. и др. Деградация мерзлоты: результаты многолетнего геокриологического мониторинга в западном секторе Российской Арктики // Криосфера Земли. 2020. Т. 24. № 2. С. 15–30. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-2(15-30). EDN: HROYGC

6. Власов, М.А., Никулин, Н.Ю., Герасимов, О.В., Петухов, А.А. Влияние ползучести грунта при укреплении оснований фундаментов зданий и сооружений на примере опытной площадки в городе Томске // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2026. Т. 28. № 1. С. 192–206. DOI: 10.31675/1607-1859-2026-28-1-192-206. EDN: OGEPBE

7. Васильев, Г.Г., Джалябов, А.А., Леонович, И.А. Анализ причин возникновения деформаций инженерных сооружений объектов газового комплекса в криолитозоне // Записки Горного института. 2021. Т. 249. С. 377–385.

8. Горелик, Я.Б., Хабитов, А.Х. Об эффективности применения термостабилизаторов при строительстве на многолетнемерзлых грунтах // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Т. 5. № 3. С. 25–46. EDN: OICVYB

9. Ананьев, В.В., Голованова, В.В., Ермолаев, В.А. Заглубленные сезонные термостабилизаторы грунта // Решетневские чтения : материалы XXIII Международной научно-практической конференции, посвященной памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева, Красноярск, 11–15 ноября 2019 г. В 2 частях. Часть 1 / под ред. Ю.Ю. Логинова. Красноярск : Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева», 2019. С. 76–77. EDN: QFXFAT

10. Федотов, А.А., Канибер, В.В., Храпов, П.В. Анализ и прогнозирование изменений температурного режима грунта в районе города Норильска // International Journal of Open Information Technologies. 2020. Т. 8. № 10. С. 51–65. EDN: OIJJGH

11. Алексеев, А.Г. Расчет глубины сезонного промерзания грунтов инженерными и численными методами // Вестник НИЦ Строительство. 2024. № 3 (42). С. 56–82. DOI: 10.37538/2224-9494-2024-3(42)-56-82. EDN: RSJSVQ

12. Kotov, P., Stanilovskaya, J. Long-term strength of frozen saline soils // Magazine of Civil Engineering. 2022. № 5 (113). DOI: 10.34910/MCE.113.7. EDN: PMAFVX

13. Stetjukha, V.A. Frost cracks formation in permafrost regions // Magazine of Civil Engineering. 2021. № 4 (104). DOI: 10.34910/MCE.104.5. EDN: SHJVOH

14. Красильников, П.А., Андрианов, А.В., Ерофеев, Е.А. Обзор программного обеспечения для расчета динамики изменений температурного поля многолетнемерзлых грунтов в основании зданий и сооружений // Геология и полезные ископаемые Западного Урала. 2024. № 7 (44). С. 104–111. EDN: JKIKGI