ИСТИНА

Разработка теоретических основ формирования свойств природных и техногенных промерзающих, мерзлых, оттаивающих, охлажденных грунтов под воздействием тепловых и механических нагрузок. Намечается развитие исследований в направлении раскрытия природы деформирования и разрушения мерзлых и оттаивающих грунтов, в том числе, сильно-льдистых, засоленных, заторфованных, содержащих нефтяное загрязнение с целью установления зависимости их устойчивости во времени при изменении температуры, механических нагрузок, создающих различное напряженно-деформированное состояние. Предполагается разработать предложения для прогноза несущей способности оснований сооружений, возводимых в криолитозоне.

1. Выполнены исследования формирования деформационных характеристик с соблюдением требований ГОСТ12248-2010 при указанных условиях оттаивания для грунтов Таз-Енисейской области (песка, супеси, суглинка) в широком диапазоне изменения физических свойств. Для выявления влияния условий и вида испытания (в том числе, в полевых условиях) на деформационные характеристики проедено математическое моделирование по программе “Termoground”направленное на решение как тепловой, так и механической задачи в процессе оттаивания и уплотнения грунтов. Выполнено исследование, направленное на разработку экспресс методов испытания оттаивающих грунтов. С этой целью использовался прогноз осадок при оттаивании и уплотнении на основе анализа по параметрическим уравнениям, а также аппроксимация опытной зависимости осадки от времени по феноменологическим формулам. На основе полученных данных выполнены прогнозные расчеты для различных видов грунтов, отобранных в Таз-Енисейской области, Европейской части криолитозоны, Южной Якутии, на Чукотке, п-ве Ямал. Параметры прогнозных уравнений получены по данным более чем 400 компрессионных испытаний образцов ненарушенной структуры. 2.Укомплектована опытная установка с устройством задания нагрузки, программой записи данных испытаний, обеспечения минимально допустимой инерции температурного режима холодильной камеры. Проведен комплекс испытаний на одноосное сжатие и вдавливанием шарикового штампа мерзлого суглинка в диапазоне изменения температуры от -0,5 до – 100С с обработкой результатов методом температурно- и напряженно временной аналогии с целью определения границы пластично-мерзлого и твердомерзлого состояния мерзлого суглинка. 3. Проведены усовершенствования загрузочной и измерительной аппаратуры, усиления теплоизоляции холодильной камеры для исследований кинетики ползучести и разрушения мерзлых грунтов и льда методом лазерной интерферометрии. Выполняются модельные испытания. 4.Освоена методика исследования дилатометром коэффициентов температурного расширения при промерзании суглинка. Исследованы исходные физические свойства, проанализированы задаваемые значения влажности, изготовлены приборы для приготовления образцов. 5. Исследовались закономерности формирования и особенности строения зоны контакта мерзлых грунтов с материалами фундаментов в зависимости от свойств грунта, материала и условий их смораживания, а также характер разрушения в разных диапазонах температур. Показано, что вероятность образования контактной прослойки льда при смерзании увеличивается при увеличении времени промерзания грунтов, а также при теплопотоках, направленных из грунта к фундаменту, при увеличении дисперсности, влажности и уменьшении плотности грунтов, при повышении теплопроводности смораживаемых материалов. Установлено, что дифференциация ледяной и грунтовой составляющих в контактной зоне грунта при смерзании с материалами фундаментов увеличивается при увеличении времени промерзания и уменьшении плотности грунтов. В разных диапазонах отрицательной температуры наблюдается различный характер разрушения зоны контакта при сдвиге: при высоких отрицательных температурах сдвиг происходит по границе контактный лед - фундамент или по льду, при низких отрицательных температурах сдвиг осуществляется по границе лед - мерзлый грунт или в грунте. Наблюдаемые закономерности связаны с различиями содержания незамерзшей воды на указанных контактах и в грунте при разных температурах. Получены результаты испытаний мерзлых грунтов на сдвиг по поверхности смерзания с материалами, применяемыми на практике для сооружения нефте- и газопроводов. Показано значение криогенного строения поверхности смерзания в формировании прочности смерзания мерзлых грунтов с материалами. На основе выполненных исследований подготовлена кандидатская диссертация на тему «Компрессионное деформирование прибрежно-морских мерзлых грунтов при оттаивании (европейский север России, Западная Сибирь)». По материалам этих исследований опубликовано 1 статья на английском языке и сделаны доклады на двух международных конференциях. 6. На основе комплексного экспериментального исследования свойств засоленных нефтезагрязненных мерзлых и оттаивающих грунтов выявлены закономерности изменения теплопроводности, теплоемкости, удельного электрического сопротивления, скорости прохождения продольных волн и коэффициента поляризуемости в широком диапазоне температур от степени засоления и нефтяного загрязнения. 7.На основе экспериментальных исследований состава, строения, и свойств мерзлых грунтов одного из выбранных участков Уральского берега Байдарацкой губы выявленны закономерности изменения теплофизических свойств и фазового состава влаги мерзлых грунтов разного гранулометрического и химико-минерального состава. Проведено сопоставление результатов, полученных в полевых и лабораторных условиях. 8. Продолжена работа по установлению закономерностей изменения теплофизических характеристик от влажности, плотности и пористости для талых и мерзлых вулканических шлаков и пеплов разного возраста, состава и свойств (Камчаткч). Впервые получены новые фактические данные исследования фазового состава влаги в мерзлых вулканических шлаках и пеплах разного состава и свойств в диапазоне отрицательных температур и установлена связь между содержанием незамерзшей воды и возрастом пеплов, влияние которого проявляется через преобразование вулканического стекла во времени, приводящее к появлению аморфных глинистых минералов в его составе. Опубликована статья в высокорейтинговом журнале.