Длительная ползучесть мерзлых грунтов в многолетних испытаниях

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Настоящее исследование посвящено длительной ползучести мерзлых засоленных грунтов (песка, супеси и суглинка) в условиях постоянных температур и механических нагрузок, образцы мерзлых грунтов отбирались из современных морских и аллювиальных четвертичных отложений в природных условиях на п-ве Ямал. Особое внимание уделено изучению динамики деформаций во времени при одноосном сжатии. Работа направлена на выявление закономерностей изменения скорости деформации, анализ стадии затухающей и незатухающей ползучести, а также на сопоставление экспериментальных данных с теоретическими моделями старения, упрочнения и течения. Эксперименты проводились в подземной лаборатории Амдерминской мерзлотной станции на глубине 14 м в течение до 9 лет, что позволило исследовать долгосрочное поведение мерзлых грунтов. Результаты имеют важное значение для прогноза устойчивости оснований зданий в условиях вечной мерзлоты и предотвращения их разрушений. Методом исследования являлось длительное лабораторное испытание образцов мерзлых грунтов методом одноосного сжатия при постоянной температуре и нагрузке. Научная новизна данного исследования заключается в продолжительности экспериментов (до 9 лет), что существенно превышает временные рамки большинства ранее проведённых испытаний. В большинстве известных исследований максимальная продолжительность ползучих испытаний мерзлых грунтов в различных режимах не превышала нескольких месяцев.Впервые на большом временном интервале показано, что для песков и супесей наблюдается переход от неустойчивой стадии деформации к стабильной, в то время как для суглинков выявлены нелинейные зависимости, предположительно связанные с трещинообразованием и изменением внутренней структуры. Использование математических моделей позволило уточнить параметры прогноза деформаций, что имеет прикладное значение для инженерных расчётов. Полученные результаты повышают достоверность оценки устойчивости фундаментов и обеспечивают научную основу для проектирования зданий и сооружений в районах вечной мерзлоты.

Об авторах

Дачжи Тао

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: taoolga@yeah.net
аспирант; Геологический факультет;

Андрей Григорьевич Алексеев

Центр геокриологических и геотехнических исследований НИИОСП им. Н.М. Герсеванова

Email: adr-alekseev@yandex.ru
Руководитель;

Анатолий Викторович Брушков

МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: geocryology@mail.ru
зав. кафедрой; кафедра геокриологии;

Список литературы

  1. Брушков А.В., Алексеев А.Г., Бадина С.В. и др. Опыт эксплуатации сооружений и необходимость управления тепловым режимом грунтов в криолитозоне // Записки Горного института. 2023. Т. 263. С. 742-756.
  2. Li, X., Cheng, G.D. A GIS-aided response model of high altitude permafrost to global change // Science in China (Series D). 1999. № 42(1). С. 72-79.
  3. Yu, F., Qi, J.L., Yao, X.L., Liu, Y.Z. In-situ monitoring of settlement at different layers under embankments in permafrost regions on the Qinghai-Tibet Plateau // Engineering Geology. 2013. № 160. С. 44-53.
  4. Qi, J., Wen, Z., Zhang, J. Settlement of embankments in permafrost regions in the Qinghai-Tibetan plateau // Norwegian Journal of Geography. 2007. № 61(2). С. 49-55.
  5. Ma, W., Qi, J.L., Wu, Q.B. Analysis of the deformation of embankments on the Qinghai-Tibet railway // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2008. № 134(11). С. 1645-1654.
  6. Bronfenbrener, L., Bronfenbrener, R. Creep characteristics of frozen soils under conditions of small strains // Cold Regions Science and Technology. 2012. № 79. С. 84-91.
  7. Bray, M.T. The influence of cryostructure on the creep behavior of ice-rich permafrost // Cold Regions Science and Technology. 2012. № 79-80. С. 43-52.
  8. Брушков А.В. Засоленные мерзлые породы Арктического побережья, их происхождение и свойства. М.: Изд-во МГУ, 1998. 330 с.
  9. Zhou, X., Guo, L., Li, Z. Multiaxial creep of frozen loess // Mechanics of Materials. 2016. № 95. С. 172-191.
  10. Song, Y., Zhang, Y., Li, C. Creep characteristics and constitutive model for frozen mixed soils // Journal of Mountain Science. 2021. № 18(7). С. 1966-1976.
  11. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. Москва: Изд-во МГУ, 1973.
  12. Вялов С.С. Реология мерзлых грунтов // Под редакцией В.Н. Разбегина. Москва: Стройиздат, 2000.
  13. Роман Л.Т., Брушков А.В., Магомедгаджиева A.M. Оценка достоверности определения длительной деформации мерзлых засоленных грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1996. № 2. С. 20-24.
  14. Брушков А.В., Аксёнов В.И. Определение характеристик ползучести засоленных мерзлых грунтов из опытов на одноосное сжатие // Засоленные мерзлые грунты как основания сооружений: Сб. нач. тр. М.: "Наука", 1999. С. 83-90.
  15. Zhang, H., Zhang, J., Zhang, Z., Chen, J., and You, Y. A consolidation model for estimating the settlement of warm permafrost // Computers and Geotechnics. 2016. № 76. С. 43-50.
  16. Liingaard, M., Augustesen, A.H., Lade, P.V. Characterization of models for time-dependent behavior of soils // International Journal of Geomechanics. 2004. № 4(3). С. 157-177.
  17. Chen, J., Yang, X., Li, D. A long-term strength criterion for frozen clay under complex stress states // Cold Regions Science and Technology. 2020. № 176. С. 103089.
  18. Hyndman, R.J., Koehler, A.B. Another look at measures of forecast accuracy // International Journal of Forecasting. 2006. № 22(4). С. 679-688.
  19. Роман Л.Т. Механика мерзлых грунтов. М.: МАЙК "Наука"/Интерпериодика, 2002. 426 с.
  20. Роман Л.Т., Котов П.И. Определение вязкости мерзлых грунтов шариковым штампом // Криосфера Земли. 2013. Т. 17, № 4. С. 30-35.
  21. Benedict, J.B. Frost creep and gelifluction features: A review // Quaternary Research. 1976. № 6. С. 55-76.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).