Несущая способность оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Синь Вэньшао

• Синь Вэньшао
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Синь Вэньшао

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основные проблемы эксплуатации земляного полотна железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов

1.2 Причины деформаций земляного полотна, эксплуатируемого на многолетнемерзлых грунтах

1.3 Влияние динамической нагрузки на прочностные и деформационные свойства оттаивающих многолетнемерзлых глинистых грунтов

1.3.1 Влияние динамической нагрузки на прочностные свойства оттаивающих многолетнемерзлых глинистых грунтов

1.3.2 Влияние динамической нагрузки на деформационные свойства оттаивающих многолетнемерзлых глинистых грунтов

1.4 Основные методы оценки несущей способности оснований земляного полотна

1.5 Выводы по главе

2 ДЕФОРМАЦИОННЫЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТТАИВАЮЩИХ СУПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ ПРИ ДЕЙСТВИИ ВИБРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

2.1 Физические свойства оттаивающего супесчаного грунта

2.2 Методы математической обработки экспериментальных данных на основе статических методов

2.2.1 Принципы совместного использования ортогонального планирования эксперимента и алгебры

2.2.2 Методология поверхности отклика

2.2.3 Анализ статистической значимости методом дисперсионного анализа

2.2.4 Метод анализа иерархий на основе ортогонального эксперимента

2.3 Проведение испытаний в камерах трехосного сжатия

2.3.1 Оборудование для проведения испытаний

2.3.2 Факторы, влияющие на деформационные и прочностные характеристики оттаивающего супесчаного грунта

2.3.3 Трехосное динамическое испытание для определения деформационных характеристик многолетнемерзлых оттаивающих супесчаных грунтов

2.3.4 Трехосное статическое испытание для определения прочностных характеристик оттаивающих многолетнемерзлых супесчаных грунтов

2.4 Деформационные характеристики оттаивающих многолетнемерзлых супечаных грунтов при повышенной вибродинамической нагрузке

2.4.1 Анализ статистической значимости факторов испытания на динамический модуль упругости

2.4.2 Весовой анализ влияния факторов испытания на динамический модуль упругости

2.5 Прочностные характеристики оттаивающих супесчаных грунтов при повышенной вибродинамической нагрузке

2.5.1 Анализ статистической значимости факторов испытания на параметры прочности

2.5.2 Весовой анализ влияния факторов испытания на параметры прочности

2.5.3 Снижение прочностных характеристик оттаивающего супесчаного многолетнемерзлого грунта при повышенной вибродинамической нагрузке

2.6 Выводы по главе

3 ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ПОВЕРХНОСТИ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ТЕМПЕРАТУРЫ В ОТТАИВАЮЩИХ СУПЕСЧАНЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ ОСНОВАНИЯ НАСЫПЕЙ

3.1 Построение и реализация модели гидротермической связи для оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов земляного полотна . 75 3.1.1 Дифференциальное уравнение распределения температуры в мерзлых грунтах

3.1.2 Дифференциальное уравнение распределения влажности в мерзлых грунтах

3.1.3 Уравнение гидротермической связи в многолетнемерзлом грунте

3.1.4 Реализация модели гидротермической связи в программном обеспечении «COMSOL Multiphysics»

3.2 Влияние верхних граничных условий на гидротермические поля многолетнемерзлых грунтов

3.2.1 Расчетная схема объекта исследования

3.2.2 Граничные условия

3.2.3 Результаты расчета поля температуры

3.2.4 Результаты расчета поля влажности

3.3 Выводы по главе

4 ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОТТАИВАЮЩИХ СУПЕСЧАНЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ ДЕЙСТВИИ ПОВЫШЕННОЙ ВИБРОДИНАМИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ

4.1 Модель вибрационной нагрузки поезда

4.1.1 Основные параметры поезда СКИ380А

4.1.2 Метод определения вибродинамической нагрузки поезда

4.1.3 Зависимость вибродинамической нагрузки поезда от скорости

4.2 Определение амплитуд колебаний в теле земляного полотна железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов при действии поездной нагрузки

4.2.1 Построение расчетной модели перемещений оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна

4.2.2 Исходные данные для моделирования

4.2.3 Влияние процессов оттаивания и поездной нагрузки на упругие перемещения в теле земляного полотна и его основании

4.3 Численное моделирование напряженного состояния в оттаивающих

супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна

4.4 Методика и результаты расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлыхгрунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки

4.5 Дополнительные мероприятия по повышению несущей способности основания земляного полотна

4.6 Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Справки о практическом использовании результатов исследований

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Несущая способность оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки»

Актуальность темы исследования.

Под воздействием глобального потепления многолетнемерзлые грунты подвергаются сильному и необратимому оттаиванию - повышается температура мерзлого грунта, увеличивается толщина сезонно-талого слоя. Оттаивание многолетнемерзлых грунтов ведет к снижению прочности основания земляного полотна, что влияет на безопасность эксплуатации железнодорожного пути.

Ключевыми проблемами при строительстве железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов являются повышение их температуры и высокая льдистость. При этом следует учитывать взаимное влияние температуры и влажности многолетнемерзлых грунтов друг на друга в процессе их оттаивания. Данные последних лет показывают, что из-за оттаивания мерзлого грунта основания земляного полотна на железных дорогах происходит все больше деформаций.

Отличительной особенностью формирования мерзлых пород Арктического региона Российской Федерации является наличие, в том числе, слоя супесчаных грунтов на границе оттаивания вечной мерзлоты. Многолетнемерзлый супесчаный грунт широко распространен на участке Бэйлухэ Цинхай-Тибетской железной дороги и в северо-восточном регионе в Китае, в регионе Аляски в США и на севере Канады.

В соответствии со стратегией развития ОАО «РЖД» в последние годы наблюдается рост объемов строительства железных дорог в Арктической зоне. Для обеспечения безопасности движения поездов в Арктике требуется разработка мероприятий по повышению прочности основания железнодорожного земляного полотна в районах распространения многолетнемерзлых супесчаных грунтов.

При воздействии поездной нагрузки на подшпальное основание пути происходит снижение прочностных свойств грунтов земляного полотна и его основания, поэтому необходимо разработать метод оценки несущей способности многолетнемерзлых грунтов при действии вибродинамической нагрузки,

учитывающий совместное гидротермическое и динамическое влияние на характеристики прочности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов.

Результаты углубленных научных исследований несущей способности оттаивающих многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна имеют важное значение для развития транспортного строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Анализ научной литературы показывает, что имеется недостаточная изученность несущей способности супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна в период их оттаивания при действии повышенной вибродинамической нагрузки в условиях глобального потепления.

Таким образом, актуальной задачей является обеспечение несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при совместном воздействии на них повышенной вибродинамической нагрузки, температуры и влаги.

Степень разработанности темы исследования.

Несущую способность основания земляного полотна и прочностные характеристики оттаивающих грунтов исследовали многие российские и зарубежные ученые: И.А. Артюшенко, Е.С. Ашпиз, С.С. Вялов, В.И. Гребенец, Э.Д. Ершов, С.М. Жданова, А.А. Зайцев, В.А. Исаков, И. С. Козлов, А.Ф. Колос, П.И. Котов, С.А. Кудрявцев, С.Я. Луцкий, В.Н. Парамонов, А.В. Петряев, И.В. Прокудин, Д.А. Стрелецкий, Е.В. Федоренко, М.Н. Царапов, А.К. Черников, Г.М. Шахунянц, Н.И. Шикломанов, Guodong Cheng, M. Ghazavi, T. Ishikawa, Xu Li, Bo Liang, Jiankun Liu, Wei Ma, E.C. Mcroberts, Liyun Peng, W.H. Perloff, Jilin Qi, E. Simonsen, H.W. Stevens, H. Takemiya, Qingbai Wu и др.

Цель исследования - разработка метода расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки на основе гидротермической модели.

Задачи исследования.

1. Определить степень влияния начальной температуры, влажности,

всестороннего давления, частоты нагружения на динамический модуль упругости оттаивающего супесчаного грунта.

2. Выявить закономерности изменения удельного сцепления и угла внутреннего трения оттаивающего супесчаного грунта при вибродинамическом воздействии при изменении начальной температуры и влажности.

3. Спрогнозировать изменение полей температуры и влажности земляного полотна железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов на основе модели гидротермической связи.

4. Выявить закономерности распределения амплитуд колебаний и напряжений в оттаивающем земляном полотне при повышенном вибродинамическом воздействии от проходящих поездов.

5. Разработать метод расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки.

Научная новизна исследования.

1. Впервые установлены закономерности изменения удельного сцепления и угла внутреннего трения оттаивающего супесчаного грунта при изменении его температуры и влажности.

2. Предложен новый подход, основанный на применении гидротермической и динамической моделей, для определения напряженного состояния основания оттаивающего земляного полотна, учитывающий нестационарный процесс гидротермического переноса и динамическое воздействие поездов.

3. Выявлен характер распределения и затухания динамических напряжений в земляном полотне, расположенном на оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтах.

4. Предложен новый метод расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при вибродинамической нагрузке на основе гидротермической и динамической моделей.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы заключается в разработке метода расчета несущей способности оттаивающих супесчаных грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки с учетом гидротермической и динамической моделей.

Практическая значимость работы заключается в разработке метода оценки несущей способности оттаивающего супесчаных грунта основания земляного полотна в различных условиях. Предложены мероприятия по повышению несущей способности оттаивающего основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки в районах распространения супесчаных многолетнемерзлых грунтов. Внедрение результатов исследования диссертации обеспечивает безопасность эксплуатации земляного полотна при движении поездов.

Методология и методы исследования.

Для решения поставленных задач проведены лабораторные, теоретические исследования и численные расчеты упругих перемещений и напряжений в теле земляного полотна и его основании методом конечных элементов. С помощью теории нестационарного процесса гидротермического переноса разработан метод расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки. Математическое моделирование проведено в интерфейсе дифференциальных уравнений в частных производных (PDE) и механики твердого тела программного обеспечения Comsol Multiphysics. Использованы специализированные пакеты программ для численного анализа данных OriginLab и SPSSAU.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты экспериментальных исследований изменения динамического модуля упругости оттаивающих супесчаных грунтов от их начальной температуры, влажности, всестороннего давления, частоты нагружения при вибродинамическом воздействии, а также зависимость сцепления и угла внутреннего трения оттаивающего супесчаного грунта от его начальной температуры и влажности.

2. Зависимости динамических напряжений и перемещений в теле земляного полотна от скорости движения подвижного состава при оттаивании основания, сложенного многолетнемерзлыми супесчаными грунтами.

3. Математическая модель расчета динамических перемещений и напряжений в основании земляного полотна на основе гидротермической связи в период оттаивания многолетнемерзлых супесчаных грунтов при вибродинамическом воздействии от проходящих поездов.

4. Метод расчета несущей способности оттаивающих супесчаных многолетнемерзлых грунтов основания земляного полотна при действии повышенной вибродинамической нагрузки на основе гидротермической и динамической моделей грунтов земляного полотна.

Степень достоверности.

Достоверность результатов исследований подтверждается использованием современного поверенного лабораторного и испытательного оборудования, сертифицированных программных комплексов, удовлетворительным совпадением результатов исследований автора с результатами, представленными в независимых источниках по данной тематике.

Апробация результатов.

Отдельные результаты диссертации представлены на конференциях и симпозиумах: Научно-практическая конференция с международным участием «Транспортная инфраструктура 2022. Проектирование. Строительство. Эксплуатация» (г. Санкт-Петербург, 15 декабря 2022 г.); 6-ой Международный симпозиум по строительному инжинирингу грунтовых сооружений на транспорте в холодных регионах - TRANSOILCOLD 2023 (г. Москва, 02-05 октября 2023 г.); XXVII Всероссийская научно-практическая конференция «Инновационные технологии на железнодорожном транспорте» (г. Красноярск, 03 ноября 2023 г.).

Публикации. Основные результаты работы опубликованы в 7 научных статьях, в том числе 5 из них в журналах, включенных в перечень ВАК Минобрнауки РФ (в том числе 2 включено в базу научного цитирования Scopus и Web of Science).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения. Объем диссертации составляет 158 страниц, содержит 32 таблицы и 69 рисунков. Список литературы содержит 153 наименования.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Основные проблемы эксплуатации земляного полотна железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов

Многолетнемерзлый грунт - это грунт, который находится в мерзлом состоянии постоянно в течение трех и более лет, но слой грунта в пределах нескольких метров от поверхности летом оттаивает, а зимой промерзает. На сегодняшний день общая площадь распространения многолетнемерзлых грунтов составляет около 25 % в мире [1]. Площадь вечной мерзлоты в России составляет более 11 млн. км2, что составляет около 65 % общей площади страны [2]. Площадь многолетней мерзлоты в Китае составляет более 2,15 млн. км2, что составляет около 22% территории страны. Для районов распространения вечномерзлых грунтов характерны холодный климат, низкая среднегодовая температура и длительное время промерзания грунтов [3].

С развитием мировой экономики инженерное строительство стремительно развивается в районах распространения многолетней мерзлоты. При строительстве земляного полотна следует рассматривать и изучать вечную мерзлоту как особый грунт [4]. Многолетнемерзлые грунты являются серьезной технической проблемой при строительстве и эксплуатации железных дорог в районах их распространения [5]. Особенности и трудности железнодорожного строительства в районах распространения многолетнемерзлых грунтов это: чувствительность многолетних мерзлых грунтов к изменению температуры, высокая льдистость и др. [6,7].

Еще более 100 лет назад начали строить железные дороги в районах распространения вечной мерзлоты. Длина железной дороги на Аляске, построенной в 1904 году в США, составляет 756 км, а длина линии в районе распространения многолетнемерзлых грунтов - 378 км. Железная дорога Гудзонова залива, построенная в Канаде в 1910 году, имеет протяженность 820 км, из которых 611 км расположены в районах распространения вечной мерзлоты. Транссибирская магистраль проходит от Москвы до Владивостока и является самой длинной

железной дорогой в мире, протяженность пройденного участка многолетнемерзлых грунтов составляет более 2000 км.

Китайская Цинхай-Тибетская железная дорога является самой высокогорной в районах распространения многолетнемерзлых грунтов [8,9]. Площадь вечной мерзлоты на Цинхай-Тибетском нагорье составляет около 70 % площади многолетнемерзлых грунтов Китая. По сравнению с высокоширотным многолетнемерзлым грунтом, вечная мерзлота на Цинхай-Тибетском нагорье характеризуется высокой температурой, малой мощностью и высокой чувствительностью к потеплению климата.

После более чем векового развития опыт строительства железных и автомобильных дорог постепенно накапливался, но все еще существуют серьезные проблемы в эксплуатации и обслуживании железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов [10]. В пределах 0,5-1,0 м от поверхности мерзлых грунтов, а в некоторых случаях до 2 м и более, часть грунтов тает летом и замерзает зимой, такой активный слой называется "слоем сезонного оттаивания". Морозное пучение, вызванное повторным промерзанием слоя сезонного оттаивания, является основной причиной повреждения от мороза зданий и сооружений в районах распространения вечной мерзлоты.

Многие железные дороги в мире в той или иной степени пострадали от деформаций, связанных с промерзанием-оттаиванием [11]. Эти деформации земляного полотна вызваны деградацией вечной мерзлоты [12], носят длительный характер и включают морозное пучение, просадки и неустойчивость откосов [13]. Основными видами деформаций земляного полотна, построенных в районах распространения многолетнемерзлых грунтов являются: осадки и расползание насыпей на оттаивающих многолетнемерзлых грунтах [14].

На Байкало-Амурской магистрали (БАМ) в России с 1984 по 1990 годы количество деформаций земляного полотна увеличилось в 4 раза, с ежегодным приростом 25-53%, а длина участков с деформациями к 1990 году составила 1154 км, т.е. фактически 1/3 от общей длины линий нуждалась в ремонте [15]. Например, из-за таяния льда в основании насыпь на участке железнодорожной

линии БАМ-Тында в 1978 году внезапно обрушилась.

Обследование Забайкальской железной дороги, которая эксплуатируется уже более 100 лет, проведенное в 1996 году, показало, что уровень деформативности земляного полотна составлял более 40% от эксплуатационной длины путей [14]. В 1999 году обследование линии Цинхай-Тибетской железной дороги после завершения реконструкции выявило, что деформации земляного полотна на линии составили более 30% длины пути [3]. Из-за оттаивания вечной мерзлоты деформации земляного полотна железных дорог на северо-востоке Китая достигли более 40% всей протяженности [10]. На ранних стадиях эксплуатации произошло большое количество деформаций, связанных с просадками земляного полотна [16].

Возникновение деформаций земляного полотна чаще всего напрямую связано с подповерхностным льдом, циклами промерзания-оттаивания и вибрационными нагрузками от проходящих поездов [17]. В частности, возвратно-поступательное действие многократных циклов промерзания-оттаивания и вибрационных нагрузок оказывает разрушительное воздействие на грунты железнодорожного земляного полотна в районах распространения оттаивающих многолетнемерзлых грунтов [18,19].

Стоит отметить, что повышение температуры может оказывать ускоряющее воздействие на деформации земляного полотна. Среднегодовая температура воздуха является основным фактором, влияющим на температуру почвы. При постоянном воздействии «парникового эффекта», повышение температуры в глобальном масштабе стало неоспоримым [20]. ХХ век был самым теплым веком за последние десять столетий и МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) предсказала, что глобальная приземная температура повысится на 1,4-5,8 °С в период с 1990 по 2100 год [21]. Согласно прогнозам, сделанным в 2007 году, средняя глобальная температура поверхности может повыситься на 1,1-6,4°С к концу 21-го века [22]. Результаты мониторинга по данным полевых исследований показывают, что происходит оттаивание многолетнемерзлых грунтов [23,24].

Опыт проектирования инженерных сооружений в районах распространения

многолетнемерзлых грунтов постепенно накапливается по мере непрерывного развития инженерных технологий. В 1950 году компания Erwin Long Corps США для решения проблем морозного пучения и осадки при оттаивании грунтов в районах распространения многолетнемерзлых грунтов изобрела «Long термосифон» и установила его в основаниях башни связи. Результаты исследования свидетельствуют о том, что такие термосифоны эффективно замедлили оттаивание грунтов [25-27]. Этот случай стал наиболее успешным примером использования человеком термосифонной технологии для решения проблемы инженерной устойчивости в районах распространения многолетнемерзлых грунтов.

Исследования работы термосифонов также проводились канадскими и советскими учеными в 1960-х годах [28-30], китайскими учеными в 1980-х годах. Результаты показывают, что установка термосифонов в тело земляного полотна оказывает положительное влияние на снижение температуры грунта.

С 1969 по 1970 год Лаборатория исследования мерзлых грунтов НИИ железнодорожного транспорта СССР использовала щебень и крупный гравий для снижения температуры грунта основания насыпи [31-33]. Аналогичные эксперименты были проведены в Китае в течение того же периода [34]. Результаты исследований показали, что температура насыпи может зависеть не только от передачи тепла, но и за счет конвекции воздуха в порах. Многие специалисты и ученые использовали эксперименты в лаборатории и полевые наблюдения для изучения деформации морозного пучения с целью уменьшения и устранения морозного пучения [33-35].

Горохов А. В. и др. [36] утверждают, что необходимо решение, учитывающее повышение температуры в реальной климатической системе, для адаптации к пониженной несущей способности основания земляного полотна в районах распространения оттаивающих многолетнемерзлых грунтов.

1.2 Причины деформаций земляного полотна, эксплуатируемого на

многолетнемерзлых грунтах

При эксплуатации железных дорог в районах распространения многолетнемерзлых грунтов необходимо учитывать возможность деформаций земляного полотна из-за их оттаивания [37,38].

Надежность земляного полотна напрямую влияет на безопасность железнодорожного пути. Как правило, деформации мерзлого земляного полотна можно оценить двумя методами: полевыми измерениями и теоретическим анализом. Например, среди теоретических методов есть полуэмпирические расчетные методы, основанные на экспериментах [39-41], и численные расчетные методы, основанные на гидротермической связи для определения осадок основной площадки земляного полотна[42,43].

Деформации земляного полотна в районах распространения многолетнемерзлых грунтов являются результатом совместного действия многих факторов, и только анализируя каждый влияющий фактор, можно разработать противодеформационные мероприятия на эксплуатируемых участках.

(1) Температурное поле земляного полотна

Ежегодное повышение температуры воздуха влияет на неравномерность оттаивания вечной мерзлоты [20], тем самым влияя на устойчивость земляного полотна [44]. Строительство земляного полотна и укладка верхнего строения пути вызывают изменение условий теплопередачи многолетнемерзлых грунтов, что окажет негативное влияние на несущую способность грунтов основания [45].

Существует ряд факторов, влияющих на распределение температурного поля основания железнодорожного пути. Например для насыпей, построенных на косогоре, естественная поверхность откосов по обеим сторонам имеет сильную асимметрию по геометрии и в распределении температур, что определяет разницу распределения температур по обеим сторонам мерзлого земляного полотна [45].

На рисунке 1.1 приведены данные мониторинга температуры грунтов основания земляного полотна, имеющего слой льда, в основном распределенный

на глубине до 3 м ниже верхней границы мерзлого грунта [37]. Объемная льдистость его составляет более 50 %. Верхняя глубина залегания естественной мерзлоты составляет 1,9 м, а среднегодовая температура поверхности грунта составляет - 1,0 °С. На рисунке 1.2 показаны деформации основной площадки земляного полотна.

Дата, Месяц.год

Рисунок 1.1 - Кривая годового изменения температуры земляного полотна на глубине 1,0 м по оси пути в 2006 г. на участке Цинхай-Тибетской железной

дороги [37]

§

§ 0

ев

Я н -10

о

ч

о с -20

о

1- -30

о

я

«

§ -40

<Ц

СО

§ -50

я

§ -60

а

о

-е

<Ц

# / # / / # / / / / # # / Л/ ^ ^ ^ А /V ^ ^ ^ ^ ^

<3* <§?' <§>' -У

Дата, Месяц.год

Рисунок 1.2 - Деформации основной площадки земляного полотна на глубине 1,0 м по оси пути в 2006 г. на участке Dk1026+155 Цинхай-Тибетской железной

дороги [37]

Из рисунка 1.1 видно, что температура основания земляного полотна с южной стороны всегда выше, чем температура с северной стороны и разница между ними наибольшая зимой и достигает до 5-7 °С. Солнечная радиация, получаемая южной и северной обочинами, различна, поэтому температура внутри мерзлого грунта основания изменяется по-разному.

Из рисунка 1.2 видно, что деформации земляного полотна не стабилизировались и деформации южного откоса больше, чем северного, что свидетельствует о более сильном оттаивании грунтов на солнечной стороне железнодорожного пути.

(2) Влажность (Льдистость)

Изменения влажности грунтов могут повлиять на прочность и устойчивость конструкций земляного полотна. На рисуне 1.3 приведены основные источники увлажнения грунтов земляного полотна [47]: атмосферные осадки; вода в канавах; грунтовые воды, инфильтрующиеся вода в тело земляного полотна через капиллярные поры; парообразная вода, мигрирующая вода от теплых слоев к более холодным.

Рисунок 1.3 - Схема источников увлажнения земляного полотна [47]

Вода в многолетнемерзлых грунтах в основном существует в виде льда и незамерзшей воды, а степень пучения супесчаных грунтов в основном зависит от их влажности (или льдистости). На примере наличия или отсутствия питания подземных вод проанализирована зависимость между влажностью и степенью морозного пучения мерзлых грунтов. При отсутствии подпитки водой зависимость между влажностью и коэффициентом морозного пучения глинистых, в том числе

супесчаных грунтов определяется по формуле (1.1) [47]:

где п - степень морозного пучения, %; ра - плотность сухого грунта, кг/м3; рю - плотность воды, кг/м3; ю - влажность грунта, %;

юр - влажность глинистых грунтов на пределе раскатывания, %. Из формулы (1.1) можно сделать вывод, что величина морозного пучения супесчаных грунтов увеличивается с увеличением их влажности.

На рисунке 1.4 показаны результаты исследования по изучению морозного пучения супесей [48]. Грунты (а) и (б) имеют одинаковый размер частиц и начальную влажность. Видно, что при условии подпитки водой деформация морозного пучения образца грунта увеличивается непрерывно, а разница через 60 часов промерзания составляет 3,2 мм.

0 10 20 30 40 50 60 Время , ч.

Рисунок 1.4 - Зависимость между морозным пучением грунтов и временем промерзания при начальной влажности 9,8%: а) без подпитки водой; б) с подпиткой водой [48]

Влажность грунта также влияет на величину осадки при оттаивании вечной

мерзлоты. Согласно работе [49] установил, что «... когда влажность грунта находится в пределах критической влажности, связь между относительной осадкой грунта и его влажностью определяется по формуле (1.2):

А = 0.09 ^ (1.2)

Рс

где А0 - относительная осадка образца грунта при оттаивании, %;

ю - влажность грунта, %;

у а - плотность грунта, кг/м3;

рю - плотность воды, кг/м3.»

Из формулы (1.2) видно, что влажность грунта является фактором, влияющим на его морозное пучение. Льдистость грунта также напрямую влияет на величину деформации земляного полотна в районах распространения многолетнемерзлых грунтов [50].

(3) Динамическая нагрузка поезда

Одной из основных причин повышения деформативности железнодорожного пути является возрастающее влияние динамических нагрузок от проходящих поездов на грунты подшпального основания [46,51]. С увеличением осевых нагрузок подвижного состава и повышением скорости движения поездов повышаются упругие и остаточные деформации в теле земляного полотна и его основании [52].

По результатам трехосных испытаний гранулированных материалов [53-55] отмечается, что наиболее существенное влияние на упругую деформацию грунта оказывает всестороннее давление, а также плотность материала и окатанность грунтовых частиц. Кроме того, влажность грунтов, фракционный состав, последовательность нагружения также оказывают определенное влияние на упругую деформацию грунта.

Величина упругой деформации земляного полотна определяется его жесткостью, а она в свою очередь зависит от динамического модуля упругости грунтов. Анализ и расчет исследовательской группы Юго-Западного транспортного университета Китая показали, что под действием поездной нагрузки динамическая

упругая деформация основной площадки земляного полотна в подрельсовом сечении составляет менее 3,5 мм [56]. Также по результатам исследований был предложен метод расчета упругой деформации земляного полотна от воздействия поездной нагрузки. Этот метод основан на модели пути, предложенной американским ученым Куан-Ханьчу [56]. В результате моделирования с использованием МКЭ была расчитана упругая деформация основной площадки земляного полотна при высоте насыпи 5, 7 и 10 м. Результаты показали, что значение упругой деформации обычно находится в диапазоне 1,32-2,25 мм.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Синь Вэньшао, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ершов, Э. Д. Геокриология СССР Горные страны юга СССР / Э. Д. Ершов, В. К. Шевченко, О. В. Лахтина и др. - Москва: Недра, 1989. - 358 с.

2. Баранов, И. Я. Принципы геокриологического (мерзлотного) районирования области многолетнемерзлых горных пород / И. Я. Баранов. -Москва: Наука, 1965. - 150 с.

3. Zhou, Youwu. Chinese frozen soil / Youwu Zhou, Dongxin Guo, Guoqing Qiu, et al. - Beijing: Science Press, 2000. - 450 p.

4. Cheng, Guodong. Research on engineering geology of the roadbed in permafost regions of Qinghai-Xizang plateau / Guodong Cheng // Quaternary sciences. -2003. - № 2. - P. 23-30.

5. Ma, Wei. Study and application of idea of dynamic design in Qinghai-Tibet railway construction / Wei Ma, Guodong Cheng, Qingbai Wu // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. - 2004. - № 26(04). - P. 537-540.

6. Xu, Zhaoyi. The main three problems and solutions for Qinghai-Tibet railway construction / Zhaoyi Xu, Ning Li, Jing Wei // Journal of Jilin University (Earth Science Edition). - 2007. - № 2. - P. 406-410.

7. Зайцев, А. А. Исследование грунтов основания Красноярского края и способ их усиления / А. А. Зайцев, И. А. Артюшенко // Транспортные сооружения.

- 2020. - № 1. - С. 1-15.

8. Cheng, Guodong. Construction of Qinghai-Tibet railway with cooled roadbed / Guodong Cheng // China Railway Science. - 2003. - № 24(03). - P. 1-4.

9. Ma, Wei. Preliminary study on technology of cooling foundation in permafrost regions / Wei Ma, Guodong Cheng, Qingbai Wu // Journal of Glaciology and Geocryology.

- 2002. - № 24(05). - P. 579-587.

10. Wu, Kejian. Scientific and technological innovation and practice of permafrost engineering on the Qinghai-Tibet Railway / Kejian Wu, Zhengyu Qian // Chinese railways. - 2007. - № 6. - P. 30-33.

11. Кондрат, М. С. Строительство и эксплуатация железных дорог в вечной

мерзлоте - проблема глобального масштаба, требующая новых, инновационных решений / М. С. Кондрат // История и перспективы развития транспорта на севере России. - 2017. - № 1. - С. 92-96.

12. Кондратьев, В. Г. Вековая, но не вечная же проблема железных дорог на вечной мерзлоте / В. Г. Кондратьев // Транспорт Российской Федерации. - 2008. -№ 3-4(16-17). - С. 58-61.

13. Zabolotnik, S.I. Conditions ofPermafrost Formation in the Zone ofthe BaikalAmur Railway / S.I. Zabolotnik // Permafrost: Fourth International. Conference. Fairbanks, Alaska. - Proceedings: U.S.A, Washington, D.C.: National Academy Press, -1983, - P. 1451-1456.

14. Вавринюк, Т.С. Оценка устойчивости и деформативности земляного полотна железных дорог в условиях распрстранения мерзлоты: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.06 / Вавринюк Татьяна Сергеевна. - Москва, 2013. -204 с.

15. Жданова, С.М. Принципы обеспечения стабилизации земляного полотна в южной зоне вечной мерзлоты: дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.06 / Жданова Светлана Мирзахановна. - Хабаровск, 2007. - 458 с.

16. Shi, Yehui. Study on the stability of frozen soil subgrade under train load and freeze-thaw cycle: Ph.D. Thesis. - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2011. - 160 p.

17. Wang, Xiaojun. Investigation and analysis of seocndary unfavourable phenomenon of permafrost in permafrost area on Qinghai-Tibet railway / Xiaojun Wang, Huihui Zeng, Haifeng Jia, Weidong Pan // Journal of Railway Engineering Society. -2002. - № 8. - P. 1-4.

18. Chen, Xiaobai. Frost actiong of soil and foundation engineering / Xiaobai Chen, Jiankun Liu, Hongxu Liu, Yaqing Wang. - Beijing: Science Press, 2006. - 549 p.

19. Alpysova, V.A. The Impact of Engineering-geologic Conditions on the Development of Railway Subgrade Design Solutions / V.A. Alpysova, N.S. Bushuev, S.V. Shkurnikov, D.O. Shulman // Procedia Engineering. - 2017. - №. 189. - P. 752-758.

20. Бушуев, Н.С. Особенности проектирования трассы железной дороги в условиях вечной мерзлоты / Н. С. Бушуев, С. В. Шкурников, В. А. Герасимов и др. // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - 2019. - № 3(63).

- С. 135-142.

21. Masson-Delmotte V. Climate Change 2021 - the Physical Science Basis, Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change / V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, et al. // Interaction. - 2021. - № 49(04). - P. 44-45.

22. Shen, Yongping. Key Results from Summary for Policymakers of IPCC WGI AR4 / Yongping Shen // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2007. -№ 29(01). -P.156.

23. Wang, Shaoling. The Change of Permafrost under Roadbed with Asphalt Pavement along the Qinghai-Tibet Highway / Shaoling Wang, Haizhen Mi // Journal of Glaciology and Geocryology. - 1993. -№ 4. - P.566-573.

24. Chu, Yonglei. Degradation of Permafrost and the Preliminary Evaluation of its Change Tendency / Yonglei Chu, Peng Wang, Shiqi Zhang // Inner Mongolia Forestry Investigation and Design. - 2017. - №. 40(02). - P. 89-92+94.

25. Heuer, C. E. Passive techniques for ground temperature control thermal considerations in frozen ground engineering / C. E. Heuer, E.L. Long, J.P. Zarling // Monograph Series by ASCE Technical Council on Cold Regions Engineering. - 1985. 72-154.

26. Forsstrom A. Thermosyphon cooling of Chena Hot Springs Road / A. Forsstrom, E. Long, J. Zarling, S. Knutsson // 11th International Conference on Cold Regions Engineering. -Anchorage, Alaska, United States, 2002. - P. 645-655.

27. Yarmak J. Recent developments in thermosyphon technology / J. Yarmak, E. Long, L. Erwin // 11th International Conference on Cold Regions Engineering. -Anchorage, Alaska, United States, 2002. - P. 526-538.

28. Shiraishi, M. Investigation of heat transfer characteristics of a two-phase closed thermosyphon / M. Shiraishi, K. Kikuchi, T. Yamanishi // Journal of Heat Recovery Systems. - 1981. - №. 01(04). - P. 287-297.

29. Цуканова, Н. А. Теплофизические исследования в транспортном строительстве: Сб. науч. тр. / ВНИИ трансп. стр-ва; Под ред. Н. А. Цуканова. -Москва : Транспорт, 1985. - 88 с.

30. Hayley, D.W. Stabilization of sinkholes on the Hudson Bay Railway / D. W. Hayley, W. D. Roggensack, W. E. Jubien, et al. // Proceedings of the 4th international conference on permafrost. -Washington, D.C., 1983. - P. 468-473.

31. Pei, Zhangqin. Research on the prevention and control of soil frost heaving at home and abroad by physical and chemical methods / Zhangqin Pei, Jiqing Lu // Journal of Glaciology and Geocryology. - 1982. -№ 4(1). - P. 70-78.

32. Johnson, G.H. Performance of an insulated roadway on permafrost / G.H. Johnson // Proceeding of the 4th International Conference on Permafrost. - Fairbanks, USA, 1983. - P 548-553.

33. Instanes, A. Mechanical and Thermal Stabilization of Fill Materials for Road Subgrade engineering on Discontinuous Permafrost in Northwest Russia / A. Instanes, R.J. Fannin, K. Haldorsen // The 7th International Permafrost Conference. -Yellownife, 1998. - P. 495-500.

34. Wang, Zhengqiu. Effect of particle size composition on frost heaving properties of fine sand / Zhengqiu Wang // Journal of Glaciology and Geocryology. -1980. -№ 2(3). - P. 24-28.

35. Chen, Xiaobai. Observation study on frost heave and frost heave force in Jiangcang area of Qilian Mountains / Xiaobai Chen // Journal of Glaciology and Geocryology. - 1980. -№ 2(2). - P. 36-40.

36. Горохов А. В. Проектныхе решения в районах распространения многолетнемерзлых грунтов / А. В. Горохов, П. В. Иванов, Е. В. Федоренко // Путь и путевое хозяйство. - 2022. - № 10. - С. 16-18.

37. Ma, Wei. Monitoring and analysis of embankment deformation in permafrost regions of Qinghai-Tibet Railway / Wei Ma, Duan Liu, Qingbai Wu // Rock and Soil Mechanics. - 2008. -№ 29(03). - P. 571-579.

38. Жданова, С. М. Основы проектирования конструктивно-технологических решений для строительства, реконструкции и усиления линейных объектов в суровых условиях / С. М. Жданова, А. А. Пиотрович. - Хабаровск: Дальневосточный государственный университет путей сообщения, 2017. - 122 с.

39. Watson, G. H. Determination of some frozen and thawed properties of

permafrost soils / G. H. Watson, W. A. Slusarchuk, R. K. Rowley // Canadian Geotechnical Journal. - 1973. -№ 10(04). - P. 592-606.

40. Wei, Jing. Temperature featur analysis for embankment with riprap slope protection in Qingshuihe test section of Qinghai-Tibet Railway / Jing Wei, Zhaoyi Xu, Cheng Li, et al. // Rock and Soil Mechanics. - 2006. -№ 27(05). - P. 773-777.

41. Morgenstern, N. R. One-dimensional consolidation of thawing soils / N. R. Morgenstern, J. F. Nixon // Canadian Geotechnical Journal. - 1971. -№ 8. - P. 558-565.

42. Sykes, J. F. Finite element permafrost thaw settlement model / J. F. Sykes, W. C. Lennox, R. G. Charlwood // Journal of the Geotechnical Engineering Division. - 1974. -№ 100. - P. 1185-1201.

43. Mcroberts, E. C. Thaw strain data and thaw settlement predictions for Alaska soils / E. C. Mcroberts, E. B. Fletcher, J. F. Nixon // Proceeding of the 3th International Conference on Permafrost. - Edmonton, Alberta, Canada, 1978. - P. 694-699.

44. Li, Yong. Research on Stability of Embankment in Permafrost Regions along Qinghai-Tibet Railway and Its Control / Yong Li, Longwu Han, Guoqi Xu // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2011. -№ 33(04). - P. 880-883.

45. Подгорный, С. А. Деформации земляного полотна железных дорог и их устранение в сложных инженерно-геологических условиях / С. А. Подгорный, Г. Е. Назаров // Аспирантские чтения : Сборник научных статей аспирантов Института пути, строительства и сооружений Российского университета транспорта. - Москва: Издательство "Перо", 2019. - С. 70-75.

46. Исаков, В. А. Температурный режим в основаниях дорог в вечной мерзлоте / В. А. Исаков // Вестник Московского университета. Серия 5. География. - 2015. - № 3. - С. 25-34.

47. Бажанов, А. П. Анализ причин возникновения деформаций, разрушений и дефектов автомобильных дорог / А. П. Бажанов // Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование. - 2019. - № 2(9). - С. 62-69.

48. Li, Tan. Frost Heave Control and Construction Technology of Passenger Dedicated Railway Subgrade in Severe Cold Area / Tan Li // Railway Construction Technology. - 2011. -№ 11. - P. 39-42.

49. He, Ping. The Evaluation of Thawing-Settlement Coefficient of Frozen Soils / Ping He, Guodong Cheng, Chengsong Yang, Shuping Zhao, Yuanlin Zhu // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2003. -№ 25(06). - P. 608-613.

50. Li, Jinping. Cause Analysis on Uneven Deformation of Embankment in Permafrost Regions / Jinping Li, Zuo Wang, Juan Zhang, Kun Yuan // China Journal of Highway and Transport. - 2015. -№ 28(12). - P. 78-85+91.

51. Хасенов, С. С. Анализ деформаций земляного полотна железных дорог Казахстана / С. С. Хасенов, М. Я. Квашнин, А. Б. Сугирбай // Вестник Казахской академии транспорта и коммуникаций им. М. Тынышпаева. - 2020. - № 4(115). - С. 31-37.

52. Гасанов, А.И. Железнодорожный путь: Учебник / А. И. Гасанов, Б. Э. Глюзберг, Е. С. Ашпиз, Г.Г. Коншин. - Москва: ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2021. - 576 с. - ISBN 9785-907206-65-6.

53. Monismith, C. L. Prediction of Pavement Deflections from Laboratory Tests / C. L. Monismith, H. B. Seed, F. G. Mitry, C. K. Chan // Second International Conference on the Structural Design of Asphalt Pavements. - Ann Arbor, Michigan, 1967. - P. 53-88.

54. Kolisoja, P. Resilient Deformation Characteristics of Granular Materials: Ph.D. Thesis. - Tampere: Tampere University of Technology. 1997. - 223 p.

55. Raad, L. Characterization of saturated granular bases under repeated loads / L Raad, G. H. Minassian, S. Gartin // Transportation Research Record 1369. - 1992. - P. 73-82.

56. Zhang, Yuzhi. Study on the stability of high-speed railway roadbed in deep seasonally frozen region: Ph.D. Thesis. - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2015. -193 p.

57. Liang, Bo. A study on the sudden changes or double peaks in the dynamic response of subgrade of high speed railway / Bo Liang, Changxin Sun // China Civil Engineering Journal. - 2006. -№ 39(09). - P. 117-122.

58. Liang, B. Dynamic analysis of the vehicle-subgrade model of a vertical coupled system / B. Liang, D. Zhu, Y. Cai // Journal of Sound and vibration. - 2001. -№

245(01). - P. 79-92.

59. Liu, Shengchuan. Research on the Deformation and Strengthening Measures of Subgrade in Bridge-Subgrade Transition Section of Existing Heavy Haul Railway: Ph.D. Thesis. - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2008. - 208 p.

60. Qian, Chunxiang. Apparatus and Methods to Study the Weakening Characteristic of Frozen Soil Thawed / Chunxiang Qian, Liguang Wen, Tong Liu, Yahu Tian // Journal of Beijing Jiaotong University. - 2007. -№ 31(04). - P. 71-74.

61. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - Москва: Стандартинформ, 2011. -84 с.

62. Мельников, П.И. Оттаивающие грунты как основания сооружений / П.И. Мельников, С.С. Вялов. - Москва: Наука, 1981. - 95 с.

63. Стрелецкий, Д. А. Изменение несущей способности мерзлых грунтов в связи с потеплением климата на Севере Западной Сибири / Д. А. Стрелецкий, Н. И. Шикломанов, В. И. Гребенец // Криосфера Земли. - 2012. - Т. 16, № 1. - С. 22-32

64. Строкова, Л.А. Динамика грунтов: учебное пособие /сост. Л.А. Строкова.

- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2018. - 190 с.

65. Feng, Decheng. A review of freeze-thaw effects on soil geotechnical properties / Decheng Feng, Bo Lin, Feng Zhang, Xin Feng // Scientia Sinica Technologica.

- 2007. -№ 47(02). - P. 111-127.

66. Zhao, Xiaodong. Strain responses of frozen clay with thermal gradient under triaxial creep / Xiaodong Zhao, Guoqing Zhou, Guilin Lu // Acta Geotechnica. - 2017. -№ 12(01). - P. 183-193.

67. Нгуен, Ф. З. Исследование зависимости прочностных свойств грунта от его физического состояния / Ф. З. Нгуен // Инженерно-строительный журнал. - 2012.

- № 9(35). - С. 23-28.

68. SL 237-033-1999. Code for test of soil - resonant column test. - Beijing: China Water&Power Press, 1999. - 19 p.

69. Трофимов, В.Т. Грунтоведение / В. Т. Трофимов, В. А. Королев, Е. А. Вознесенский и др. - Москва. Изд-во МГУ, 2005. - 1024 с.

70. Peng, Liyun. Deformation properties of thawing silty clay under cyclic loading / Liyun Peng, Jiankun Liu // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. - 2010. -№ 32(04). - P. 567-572.

71. Калабина, М. В. Прочностные и деформационные свойства оттаивающих грунтов при различных видах напряженного состояния / М. В. Калабина // Геология, геоэкология и ресурсный потенциал Урала и сопредельных территорий. - 2019. - № 7. - С. 212-216.

72. Вялов, С. С. Методика определения характеристик ползучести, длительной прочности и сжимаемости мерзлых грунтов / С. С. Вялов, С. Э. Городецкий, В. Ф. Ермаков и др. - Москва: Наука, 1966. - 132 с.

73. Shen, Zhongyan. Unloaded dynamic elastic modulus of frozen soil / Zhongyan Shen, Jiayi Zhang // Journal of Glaciology and Geocryology. - 1995. -№ 17(S1). - P. 3540.

74. Shen, Zhongyan. Effect of Confining Pressure on the Dynamic Features of Frozen Silt / Zhongyan Shen, Jiayi Zhang // Journal of Glaciology and Geocryology. -1997. -№ 19(03). - P. 245-251.

75. Прокудин, И. В. Исследование изменения прочностных характеристик пластичномерзлых глинистых грунтов железнодорожного земляного полотна при действии вибродинамической нагрузки: дис. ... канд. техн. наук: 05.00.00 / Прокудин Иван Васильевич. - Ленинград, 1970. - 265 с.

76. Прокудин, И. В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку: дис. ... д-ра техн. наук: 05.22.06 / Прокудин Иван Васильевич. - Ленинград, 1982. - 458 с.

77. Sun, Pingding. The Law of Permafrost Plastic Deformation Under Dynamic Load: Master's thesis - Lanzhou: Lanzhou Institute of Seismology,CEA. 2018. - 80 p.

78. Cui, Yinghui. Study of the dynamic characteristics of warm frozen soil based on Permafrost dynamic direct shear apparatus: Ph.D. Thesis - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2015. - 188 p.

79. Chen, Kezheng. Review on dynamics of frozen soil / Kezheng Chen, Lin Ding,

Jianfei Sun // World Earthquake Engineering. - 2024. - № 40(01). - P. 185-198.

80. Царапов, М. Н. Современные проблемы исследований механических свойств оттаивающих грунтов / М. Н. Царапов, П. И. Котов // Ломоносовские чтения 2012. - Москва: МГУ, 2012. - 17 апреля.

81. Хрусталев, Л. Н. Основы геотехники в криолитозоне: учебник для студентов высших учебных заведений по направлению "Геология" и специальности "Гидрогеология и инженерная геология" / Л. Н. Хрусталев. - Москва: ИНФРА-М,

2019. - 542 с. - ISBN 978-5-16-014896-0.

82. Роман, Л. Т. Пособие по определению физико-механических свойств промерзающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов / Л. Т. Роман, М. Н. Царапов, П. И. Котови др. - Москва: Университет. Книжный дом, cop. 2018. - 187 с. - ISBN 978-5-91304-770-0.

83. ГОСТ 12248.10-2020. Грунты. Определение характеристик деформируемости мерзлых грунтов методом компрессионного сжатия. - Москва: Стандартинформ, 2020. - 14 с.

84. Вахрин, И. С. Деформационные характеристики оттаивающих грунтов естественного сложения / И. С. Вахрин, Г. П. Кузьмин, В. В. Спектр // Успехи современного естествознания. - 2020. - № 8. - С. 37-42.

85. Вахрин, И. С. Деформационные характеристики оттаивающих грунтов о. Котельный (Новосибирские острова) / И. С. Вахрин // Theory and Methods of Polar Science: Proceedings of International youth scientific conference on the polar geodesy, glaciology, hydrology and geophysics. - St. Petersburg, 2018. - С. 69-75.

86. ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. - Москва: Стандартинформ,

2020. - 45 с.

87. ГОСТ 5180-2015. Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик. - Москва: Стандартинформ, 2016. - 23 с.

88. Трофимов, В.Т. Инженерная геология России / В. Т. Трофимова, Е. А. Вознесенского, В. А. Королева. -Москва: КДУ, - 2011. - 671 с.

89. Ложкин, В. В. Диагностика минералов россыпей / В. В. Ложкин. -Москва: Госгеологтехиздат, 1962. -243 с.

90. TB 10001-2016. Code for design of railway earth structure. - Beijing: China Railway Publishing House, 2017. - 243 с.

91. Ding, Zhaofeng. Exploration on the Design Method of Bearing Capacity of Railway Subgrade / Zhaofeng Ding, Peipei Wu, Jingyuan Li // Journal of Railway Engineering Society. - 2017. -№ 225(06). - P. 8-11.

92. Q/CR 9127-2015. Interim Code for Limit State Design of Railway Earth Structure. - Beijing: China Railway Publishing House, 2016. - 243 p.

93. СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* (с Изменениями N 1, 2, 3, 4). - Москва: Стандартинформ, 2017. - 228 с.

94. Соколовский, В. В. Статика сыпучей среды / В. В. Соколовский. -Москва: Наука, 1990. - 270 с. - ISBN 5-02-000187-2.

95. Колос, А. Ф. Установление несущей способности основания земляного полотна, сложенного торфом, с учетом действия динамических нагрузок / А. Ф. Колос, Д. В. Крюковский // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2013. - № 4(37). - С. 30-36.

96. Черников А. К. Решение жесткопластических задач геомеханики методом характеристик: учеб. пособие / А. К. Черников. - СПб.: ПГУПС, 1997. -191 с.

97. Колос, А. Ф. Математическая модель прогнозирования несущей способности балластного слоя железнодорожного пути / А. Ф. Колос, И. В. Колос, А. А. Конон // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2017. -№ 4. - С. 578-587.

98. Колос А. Ф. Прогнозирование несущей способности и деформативности подшпального основания при повышенных вибродинамических нагрузках / А. Ф. Колос, Е. И. Шехтман, В. В. Говоров и др. // Бюллетень результатов научных исследований. - 2018. - № 2. - С. 60-66.

99. Петряев, А. В. Основы методики расчета несущей способности железнодорожного земляного полотна при оттаивании грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку: дис. ... канд. техн. наук: 05.22.06 / Петряев Андрей

Владимирович. - Ленинград, 1989. - 22 с.

100. Козлов, И. С. Корректировка методики расчета несущей способности земляного полотна в особой точке / И. С. Козлов // Известия Петербургского университета путей сообщения. - 2009. - № 3(20). - С. 84-90.

101. Луцкий, С. Я. Анализ несущей способности просадочного основания земляного полотна на вечномерзлых грунтах / С. Я. Луцкий, И. А. Артюшенко // Интерактивная наука. - 2017. - № 10(20). - С. 8-13.

102. Шахунянц, Г. М. Земляное полотно железных дорог: Вопросы проектирования и расчета / Г. М. Шахунянц. - Москва: Трансжелдориздат, 1953. -828 с.

103. ГОСТ 12536-2014: Грунты. Методы лабораторного определения гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава. - М.: Стандартинформ, 2019. - 22 с.

104. ГОСТ 22733-2016: Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности. - М.: Стандартинформ, 2019. - 15 с.

105. Cheng, Lanying. The test principle by combining cross-over experiment with algebraic method / Lanying Cheng, Guanghui Wang // Journal of southwest institute of technology. - 1999. - № 14(04). - P. 68-71.

106. Сидняев, Н. И. Теория планирования эксперимента и анализ статистических данных : Учебник и практикум / Н. И. Сидняев. - Москва : Издательство Юрайт, 2020. - 495 с. - ISBN 978-5-534-05070-7.

107. Chen, Gang. Well Test Automated Matching Method Based on Response Surface Model: Master's Thesis. - Hefei: Hefei University of Technology. 2018. - 47 p.

108. Wang, Yan. Mathematical Statistics and MATLAB Engineering Data Analysis / Yan Wang, Silian Sui. - Beijing: Tsinghua University Press, 2006. - 328 p.

109. Guo S. The AHP Method of Orthogonal Trial / S. Guo, R. Huang // College mathematics. - 2004. - № 20(01). - P. 114-117.

110. ГОСТ Р 56353-2022: Грунты. Методы лабораторного определения динамических свойств дисперсных грунтов. - М.: Стандартинформ, 2015. - 39 с.

111. ГОСТ Р 59597-2021: Грунты. Метод трехосного сжатия мерзлых грунтов.

- М.: ФГБУ "РСТ", 2021. - 15 с.

112. Liu Xiaoqiang. Study on frost behavior and mechanical properties of fine-grain filler in heavy haul railway: Ph.D. Thesis - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2020. - 145 p.

113. Калабина, М. В. Лабораторные исследования физико-механических свойств оттаивающих грунтов / М. В. Калабина // Успехи современного естествознания. - 2023. - № 5. - С. 82-89.

114. Котов, П.И. Влияние условий оттаивания и вида испытаний на деформационные характеристики оттаивающих грунтов / П. И. Котов, Л. Т. Роман, И. И. Сахаров [и др.] // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2015. - № 5.

- С. 8-13.

115. TB 10625-2017. Code for design of heavy haul railway. - Beijing: China Railway Press, 2017. - 282 p.

116. GBT 50123-2019. Standart for geotechnical testing method. — Beijing: China Planning Press, 2019. - 714 p.

117. Wu, Qingbai. Permafrost changes and engineering stability in Qinghai-Xizang Plateau / Qingbai Wu, Fujun Niu // Chinese Science Bulletin. - 2013. - № 58(02). - P. 17-32.

118. Yin Guoan. Effects of local factors and climate on permafrost conditions and distribution in Beiluhe basin, Qinghai-Tibet Plateau, China / Guoan Yin, Fujun Niu, Zhanju Lin, Jing Luo, Minghao Liu // Science of the Total Environment. - 2017. - № 581-582. - P. 472-485.

119. Yang, Shiming. Heat transfer / Shiming Yang, Wenquan Tao, Hongxu Liu, Yaqing Wang. -Xi'an: Northwestern Polytechnical University Press, 2006. - 591 p. -ISBN 7-04-018918-6.

120. Lu Ning. Unsaturated soil mechanics / Ning Lu, William J. Likos. -Hoboken: John Wiley & Sons, 2004. - 556 p.

121. Taylor G.S. A model for coupled heat and moisture transfer during soil freezing / G.S. Taylor, J.N. Luthin // Canadian Geotechnical Journal. - 1978. - № 15(04).

- P. 548-555.

122. Xu, Xiaozu. Experimental study on water migration in frozen soil / Xiaozu Xu, Yousheng Deng. -Beijing: Science Press, 1991. - 134 p.

123. Bai, Qingbo. Equations and numerical simulation for coupled water and heat transfer in frozen soil / Qingbo Bai, Xu Li, Yahu Tian, Jianhong Fang // Chinese Journal of Geotechnical Engineering - 2015. - № 37(S2). - P. 131-136.

124. Yang, Jianping. Vulnerability of frozen ground to climate change in China / Jianping Yang, Suiqiao Yang, Man Li, Chunping Tan // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2013. - № 35(06). - P. 1436-1445.

125. Wang, Chenghai. Area change of the frozen ground in China in the next 50 years / Chenghai Wang, Shuanglong Jin, Hongxia Shi // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2014. - № 36(01). - P. 1-8.

126. Zhang, Zhongqiong. Predicting changes of active layer thickness on the Qinghai-Tibet Plateau as cli-mate warming / Zhongqiong Zhang, Qingbai Wu // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2012. - № 34(03). - P. 505-511.

127. Luo, Dongliang. Degradation of permafrost and cold-environments on the interior and eastern Qinghai Plateau / Dongliang Luo, Huijun Jin, Lin Lin, Ruixia He, Sizhong Yang, Xiaoli Chang // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2012. - № 34(03). - P. 538-546.

128. Li, Shuxun. The future thermal regime of numerical simulating permafrost on Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau, China, under climate warming / Shuxun Li, Guodong Cheng, Dongxin Guo // Science in China (Series D). - 1996. - № 39(04). - P. 434-441.

129. Nan, Zhuotong. Prediction of permafrost distribution on the Qinghai-Tibet Plateau in the next 50and 100 years / Zhuotong Nan, Shuxun Li, Guodong Cheng // Science in China (Series D). - 2005. - № 48(06). - P. 797-804.

130. Wu, Qingbai. Changes in active-layer thickness and near-surface permafrost between 2002 and 2012 in alpine ecosystems, Qinghai-Xizang (Tibet) Plateau, China / Qingbai Wu, Yandong Hou, Hanbo Yun, Yongzhi Liu // Global and Planetary Change. -2015. - № 124. - P. 149-155.

131. Zheng, Bo. Investigation for the deformation of embankment underlain by warm and ice-rich permafrost / Bo Zheng, Jiaming Zhang, Yinghong Qin // Cold Regions

Science and Technology. - 2010. - № 60(02). - P. 161-168.

132. Yuan, Chang. Formation mechanism of longitudinal cracks in expressway embankments with inclined thermosyphons in warm and ice-rich permafrost regions / Chang Yuan, Qihao Yu, Yanhui You, Lei Guo // Applied Thermal Engineering. - 2018. -№ 133(25). - P. 21-32.

133. Tang, Chenxuan. Research on Settlement of Subgrade in Qinghai-Tibet Railway Permafrost Regions under Dynamic and Static Loads: Master's thesis - Chengdu: Sichuan Agricultural University. 2020. - 105 p.

134. Cooper, R. N. Climate Change 2001 / R. N. Cooper // Foreign Affairs. - 2002. - № 81(01). - P. 208.

135. Qin, Dahe. Climate change science and sustainable development / Dahe Qin // Progress in Geography. - 2014. - № 33(07). - P. 874-883.

136. Sun, Zhizhong. Experimental and Numerical Analyses on Traditional Embankment of Qinghai-Tibet Railway / Zhizhong Sun, Wei Ma, Zhi Wen, Dongqing Li, Wenjie Feng // Journal of the China Railway Society. - 2010. - № 32(03). - P. 71-76.

137. Zhang Xiao. Deformation monitoring and theoretical analysis of heat pipe subgrade of Qinghai-Tibet highway in permafrost region: Master's Thesis - Beijing: Beijing Jiaotong University. 2018. - 120 p.

138. Liang, Bo. Simulated Study on Vibration Load of High Speed Railway / Bo Liang, Hong Luo // Journal of the china railway society. - 2006. - № 04. - P. 89-94.

139. Tao, Mingan. Ability analysis of HCA to imitate stress path of soil caused by train load / Mingan Tao, Yang Shen, Xin Wang, Bo Dai // Rock and Soil Mechanics. -2013. - № 34(11). - P. 3166-3172.

140. Chen, Y Characteristics of stresses and srttlement of ground induced by train / Y. Chen, C. Wang, Y. Chen, B. Zhu // Environmental Vibration Prediction, Monitoring and Evaluation. - London, 2005. P. 33-42

141. Ng W. W. C. Changes of stress path caused by stress relief during excavations / W. W. C. Ng, Q. Shi // China Civil Engineering Journal. - 1999. - № 32(06). - P. 53-58.

142. Okumura, Y Statistical analysis of field data of railway noise and vibration collected in an urban area / Y Okumura, K. Kuno // Applied Acoustics. - 1991. - №

33(04). - P. 263-280.

143. Takemiya, H. Substructure simulation of inhomogeneous track and layered ground dynamic interaction under train passage / H. Takemiya, X. Bian // Journal of Engineering Mechanics. - 2005. - № 131(07). - P. 699-711.

144. Wang, Qiyun. Simulation of train vibration load on the subgrade testing model of high-speed railway / Qiyun Wang, Jiasheng Zhang, Fei. Meng, Xiaobin Chen, Junhua Chen // Journal of Vibration and Shock. - 2013. - № 32(06). - P. 43-46+72.

145. Li, Peng. Dynamic response and long-term accumulated deformation characteristics of subgrade for heavy haul railway: Ph.D. Thesis - Harbin: Harbin Institute of Technology. 2018. - 193 p.

146. Stevens, H. W. The response of frozen soils to vibratory loads / H. W. Stevens; Corps of Engineers, US Army, Cold Regions Research and Engineering Laboratory, 1975. - 98p.

147. Kong, Xiangbing. Research on the Calculation of dynamic stress of embankment in permafrost regions under train load / Xiangbing Kong, Shuping Zhao, Yanhu Mu, Fei Luo // Journal of Glaciology and Geocryology. - 2013, - № 35(06). -P. 1490-1498.

148. Луцкий, С. Я. Рекомендации по интенсивной технологии и мониторингу строительства земляных сооружений на слабых основаниях / С. Я. Луцкий, Э. С. Спиридонов, В. И. Сбитиев [и др]; Моск. гос. ун-т путей сообщения (МИИТ). -Москва : Тимр, 2005. - 93 с. - ISBN 5-87010-169-7.

149. Шепитько, Т. В. Организационно-технологические решения при усилении земляного полотна в криолитозоне / Т. В. Шепитько, И. А. Артюшенко, А. А. Зайцев // Транспортные сооружения. - 2022. - № 2. - С. 1-18.

150. Васильев, Л. Л. Термосифоны и тепловые трубы в системах для использования низкопотенциального тепла / Л. Л. Васильев, А. С. Журавлев, А. В. Шаповалов и др. // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. - 2019. - № 2(77). - C. 34-40.

151. Патент на полезную модель № 143963 U1 Российская Федерация, МПК E02D 3/115. охлаждаемое основание сооружений : № 2014109050/03 : заявл.

11.03.2014 : опубл. 10.08.2014 / Е. С. Ашпиз, В. В. Макаров, О. В. Сурков, Л. Н. Хрусталев. - 15 с.

152. Fang, Jianhong Application technology of special roadbed engineering measures in permafrost areas / Jianhong Fang, Dongqing Li, Anhua Xu, Changjiang Tong. - Lanzhou: Lanzhou University Press, 2016. - 228 с. - ISBN 978-7-311-04823-5.

153. JGJ 118-2011. Code for design of soil and foundation of building in frozen soil region. - Beijing: China Architecture & Building Press, 2011. - 254 p.

158

ПРИЛОЖЕНИЕ А Справки о практическом использовании результатов исследований