Александр Леонидович Исаков - доктор технических наук, профессор кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог»
Новосибирск
Alexander L. Isakov - Doctor of Engineering, Professor of the Surveying, Design and Construction of Railways and Motorways Department
Novosibirsk
Ирина Сергеевна Моисеева - аспирант кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог»
Новосибирск
Irina S. Moiseeva - Postgraduate of the Surveying, Design and Construction of Railways and Motorways Department
Novosibirsk
При длительной эксплуатации железных дорог в криолитозоне, в частности Байкало-Амурской магистрали, под существующим земляным полотном из дренирующих грунтов в районах распространения высокотемпературных мерзлых грунтов образовались так называемые чаши протаивания. Ключевым фактором их формирования является инфильтрация атмосферных осадков в тело земляного полотна. Количественная оценка этого эффекта в рамках традиционных теплофизических расчетов весьма проблематична в связи с неконтролируемым характером фильтрационных процессов, происходящих в теле земляного полотна. Особую актуальность проблема фильтрации осадков приобретает в связи с тем, что в рамках модернизации Байкало-Амурской магистрали с целью повышения пропускной способности предусматривается строительство вторых путей на общем земляном полотне, которое отсыпается преимущественно из дренирующих крупнообломочных скальных грунтов с учетом действующих норм проектирования.
В данной статье предложена и проиллюстрирована расчетами гипотеза о решении проблемы учета отепляющего действия атмосферных осадков на грунты основания земляного полотна. Суть ее заключается во введении понятия инфильтрационной теплопроводности, учитываемой при определении суммарного коэффициента теплопроводности дренирующих грунтов земляного полотна, находящихся в талом состоянии. Такой подход к описанию теплофизической картины дренирующих грунтов земляного полотна и его основания позволил обосновать предложенную в работе технологическую схему поэтапной стабилизации границы мерзлых грунтов в основании насыпи при строительстве вторых путей. Технологическая схема, предложенная в статье, обеспечивает исключение отепляющего воздействия атмосферных осадков на грунты основания земляного полотна. Отличительной особенностью схемы является поэтапная укладка гидроизоляции в верхней части как вновь возводимого, так и существующего земляного полотна, способствующая восстановлению мерзлого состояния грунта под эксплуатируемым путем.
During the operation of railways in the cryolithozone, in particular the Baikal-Amur Mainline, so-called thawing bowls were formed under the existing earth bed from draining soils in areas of high-temperature frozen soils. The infiltration of atmospheric precipitation into the body of the earth's surface is a key factor in its formation. Quantification of this effect is very problematic due to the uncontrolled nature of filtration processes in the body of the earth bed within the framework of traditional thermophysical calculations. The issue of precipitation filtration is particularly pressing given that the modernization of the Baikal-Amur Mainline, aimed at increasing its capacity, envisions the construction of second tracks on a common subgrade, which is primarily made of drainable coarsegrained rocky soils, in accordance with current design standards.
In this article, a hypothesis is proposed and justified by numerical modeling to solve the problem of accounting for the warming effect of atmospheric precipitation on the soils of the foundation of the roadbed. Its essence lies in the introduction of the concept of infiltration thermal conductivity, which is taken into account when determining the total coefficient of thermal conductivity of the draining soils of the earth bed in a thawed state. This approach to the description of the thermophysical picture of the draining soils of the earth bed and its base allowed us to substantiate the technological scheme proposed in the work for the phased stabilization of the frozen soil boundary at the base of the embankment during the construction of the second tracks. The process flow diagram proposed in the article eliminates the impact of the warming effect of atmospheric precipitation on the soils of the subgrade foundation. A distinctive feature of the diagram is the staged installation of waterproofing in the upper portion of both the newly constructed and existing subgrade, facilitating the restoration of the frozen state of the soil beneath the operational track.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.