tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2020-1-114-121tumnig-823Research ArticleМАШИНЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ОБУСТРОЙСТВО ПРОМЫСЛОВMACHINERY, EQUIPMENT AND FIELD CONSTRUCTIONАнализ принципов проектирования земляного полотна автомобильных дорог в районах распространения вечномерзлых грунтов в Западной СибириAnalysis of the subgrade design concept in areas of permafrost soil distribution in Western SiberiaШуваевА. Н.ShuvaevA. N.

Шуваев Анатолий Николаевич - доктор технических наук, профессор.

Тюмень.

Anatoly N. Shuvaev - Doctor of Engineering, Professor, Industrial University of Tyumen.

Tyumen.

anshuvaev46@mail.ruПановаМ. В.PanovaM. V.

Панова Марина Владимировна - кандидат технических наук, доцент.

Тюмень.

Marina V. Panova - Candidate of Engineering, Associate Professor, Industrial University of Tyumen.

Tyumen.

anshuvaev46@mail.ruКартавыйС. В.KartavyS. V.

Картавый Сергей Васильевич - директор департамента.

Тюмень.

Sergey V. Kartavy - Department Director, Gazpromneft NTC LLC.

Tyumen.

Тюменский индустриальный университетРоссияUniversity of TyumenRussian FederationООО «Газпромнефть НТЦ»РоссияGazpromneft NTC LLCRussian Federation20202503202001114121Copyright © Шуваев А.Н., Панова М.В., Картавый С.В., 20202020Шуваев А.Н., Панова М.В., Картавый С.В.Shuvaev A.N., Panova M.V., Kartavy S.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/823

Разработанные в прошлом столетии и применяемые в настоящий период проектными организациями принципы проектирования автомобильных дорог на вечномерзлых грунтах не обеспечивают требуемую устойчивость земляного полотна, что приводит к преждевременному разрушению дорожных одежд. Одной из основных причин является недоучет процессов тепловлагопереноса системы «атмосфера — насыпь — деятельный слой основания». При отсыпке земляного полотна из сыпуче- и сухомерзлых грунтов расчетная высота насыпи по первому принципу составляет 2,0–2,5 м.

Но уже в первый летний период за счет фильтрации воды атмосферных осадков происходит оттаивание не только грунтов насыпи, но и деятельного слоя основания. Это приводит к дополнительному переувлажнению деятельного слоя и возникновению деформаций осадки земляного полотна и дорожной одежды. В зимний период накопленный таким образом потенциал воды мигрирует к зоне промерзания, и за счет сил морозного пучения проявляются деформации расширения и растрескивания грунтов насыпи. Для надежного регулирования водно-теплового режима насыпи требуется разработка конструкций с применением геотехнических материалов.

The subgrade design concept on permafrost soils was developed in the last century, and currently it are still used in the highway engineering by design organizations. However, this design concept doesn't provide the required stability of the subgrade that leads to premature destruction of road pavement. One of the main reasons for the destruction of road pavement is the lack of accounting for the processes of heat and moisture transfer of the "atmosphere — embankment — active base layer" system. When filling the subgrade with loosely frozen soils and dry frozen soils, the estimated embankment height according to the first principle is 2,0–2,5 m. Nevertheless, in summer the embankment soils, but also the active base layer is thawed by filtering water. This leads to additional waterlogging of the active layer and the occurrence of deformations of the settlement of the subgrade and road pavement. In winter the water potential thus accumulated migrates to the freezing zone, and due to the forces of frost heaving, expansion and cracking de-formations of the embankment soils appear. Therefore, the development of structures using geotechnical materials is necessary for reliable regulation of the water-thermal regime of the embankment.

дорожные одеждыземляное полотномерзлые грунтызамерзаниеоттаиваниеверхний горизонт вечномерзлых грунтовroad pavementsubgradefrozen soilsfreezingthawingthe upper horizon of permafrost soilsReferencesШуваев А. Н. Земляное полотно из мерзлых грунтов. – М.: Недра, 1997. – 155 с.Shuvaev, A. N. (1997). Permafrost roadbed. Moscow, Nedra Publ., 155 p. (In Russian).Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред. – М.: Наука, 1987. – Ч. I. – 464 с.Nigmatulin, R. I. (1987). Dinamika mnogofaznykh sred. CHast' I. Moscow, Nauka Publ., 464 p. (In Russian).Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов. – М.: Высшая школа, 1973. – 448 с.Tsytovich, N. A. (1973). Mekhanika merzlykh gruntov. Moscow, Vysshaya shkola, 448 p. (In Russian).Пузаков Н. А. Водно-тепловой режим земляного полотна и автомобильных дорог. – М.: Автотрансиздат, 1960. – 168 с.Puzakov, N. A. (1960). Vodno-teplovoy rezhim zemlyanogo polotna i avtomobil'nykh dorog. Moscow, Avtotransizdat Publ., 168 p. (In Russian).Казарновский В. Д. Пути повышения надежности долговечности дорог в сложных природных условиях // Наука и техника в дорожной отрасли. – 2002. – № 2 . – С. 92–93.Kazarnovskiy, V. D. (2002). Puti povysheniya nadezhnosti dolgovechnosti dorog v slozhnykh prirodnykh usloviyakh. Science and Engineering for Highways, (2), pp. 92-93. (In Russian).Линцер А. В. Пути повышения качества и эффективности дорожного строительства в нефтепромысловых районах Западной Сибири // Нефтепромысловое строительство. – 1977. – № 7. – С. 31–33.Lintser, A. V. (1977). Puti povysheniya kachestva i effektivnosti dorozhnogo stroitel'stva v neftepromyslovykh rayonakh Zapadnoy Sibiri. Neftepromyslovoe stroitel'stvo, (7), pp. 31-33. (In Russian).Konrad J. M., Morgestern N. R. A mechanistic theory of ice lens formation in fine-grained soils // Canadian Geotechnical Journal. – 1980. – Vol. 17, Issue 4. – P. 473–486. DOI: 10.1139/t80-056Konrad, J. M., & Morgestern, N. R. (1980). A mechanistic theory of ice lens formation in fine-grained soils. Canadian Geotechnical Journal, 17(4), pp. 473-486. (In English). DOI: 10.1139/t80-056Konrad J. M., Morgestern N. R. Frost heave prediction of chilled pipelines buried in un-frozen soils. – Canadian Geotechnical Journal. – 1984. – Vol. 21, Issue 4. – P. 100–115. DOI: 10.1139/t84-008Konrad J. M., & Morgestern, N. R. (1984). Frost heave prediction of chilled pipelines buried in unfrozen soils. – Canadian Geotechnical Journal, 21(4), pp. 100-115. (In English). DOI: 10.1139/t84-008Замятин А. В., Шуваев А. Н. Результаты исследований грунтовых массивов возведенных в зимний период при замораживании и оттаивании // Научно-технический вестник Поволжья. – 2011. – № 2. – С. 91–94.Zamyatin, А. V., & Shuvaev, A. N. (2011). Results of researches of soil files erected during the winter period at freezing and thawing. Scientific and Technical Volga region Bulletin, (2), pp. 91-94. (In Russian).Шуваев А. Н., Маслов Д. В. Макетные испытания грунтовых насыпей // Строительный вестник Тюменской области. – 2012. – Вып. 3 (61). – С. 87–88.Shuvaev, A. N., & Maslov, D. V. (2012). Maketnye ispytaniya gruntovykh nasypey. Stroitel'nyy vestnik Tyumenskoy oblasti, (3(61)), pp. 87-88. (In Russian).Шуваев А. Н., Панова М. В., Пульдас Л. А. Иноформационная технология инженерного обеспечения надежности дорожных конструкций в условиях севера // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. – 2017. – Т. 3, № 3. – С. 110–124. DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-3-110-124Shuvaev, A. N., Panova, M. V., & Puldas, L. A. (2017). Information Technologies of Engineering Maintenance of Reliability of Road Constructions in the Conditions of the North. Tyumen State University Herald. Physical and Mathematical Modeling. Oil, Gas, Energy, 3(3), pp. 110-124. (In Russian). DOI: 10.21684/2411-7978-2017-3-3-110-124Шуваев А. Н., Панова М. В. Надежность и долговечность автомобильных дорог в сложных природных условиях // Актуальные вопросы проектирования автомобильных дорог: сборник научных трудов ОАО «ГИПРОДОРНИИ». – 2013. – Вып. 4 (63). – С. 14–19.Shuvayev, A. N., & Panova, M. V. (2013). Reliability and durability of highways in difficult environmental conditions. Aktual'nye voprosy proektirovaniya avtomobil'nykh dorog: sbornik nauchnykh trudov OAO "GIPRODORNII", (4(63)), pp. 14-19. (In Russian).Shuvaev А. N., Panova M. V. Improving The Efficiency of Reinforced Soil When Сonstructing Road Transport Facilities // International Journal of Civil Engineering and Technology. – 2018. – Vol. 9, Issue 7. – P. 507–512.Shuvaev, А. N., & Panova, M. V. (2018). Improving The Efficiency of Reinforced Soil When Сonstructing Road Transport Facilities. International Journal of Civil Engineering and Technology, 9(7), pp. 507-512. (In English).Шуваев А. Н. Перспективные транспортные конструкции и технологии при обустройстве месторождений // Строительный вестник Тюменской области. – 2012. – № 3 (61). – С. 45.Shuvaev, A. N. (2012). Perspektivnye transportnye konstruktsii i tekhnologii pri obustroystve mestorozhdeniy. Stroitel'nyy vestnik Tyumenskoy oblasti, (3(61)), p. 45. (In Russian).Шуваев А. Н. Физико-математическое моделирование грунтовых насыпей из мерзлых грунтов // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. – 2016. – № 5. – С. 167–173.Shuvaev, A. N. (2016). Physical and Mathematical simulation of Frozen soil Embankments. Vestnik of Tomsk state university of architecture and building, (5), pp. 167-173. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.