Введение. Северная климатическая зона занимает значительные территории Российской Федерации, которые на сегодняшний день являются весьма перспективными, так как обладают высоким потенциалом развития, ввиду богатых запасов полезных ископаемых, редких металлов и драгоценных камней. При обширном развитии добывающей отрасли на данных отдаленных территориях параллельно встает вопрос в возведении гражданских объектов, в состав которых входят общественные и жилые здания различного назначения, главной задачей которых является обеспечение надежных, безопасных и комфортных условий эксплуатации. Часть этой зоны, затрагивающей регионы Дальнего Востока, Западной и Восточной Сибири, находятся в сложных условиях, таких как совместное сочетание вечной мерзлоты и высокой сейсмической активности, балльность которой изменяется от 6 до 10 баллов. Именно поэтому данные территории диктуют особые требования и условия для проектирования и строительства, а также ставят перед инженерами сложные задачи, требующие нетривиальных подходов и решений.
Материалы и методы. Для оценки поведения гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий различного частотного состава проведено численное исследование с использованием метода прямого интегрирования уравнения движения во времени.
Результаты. В статье представлены результаты расчетных исследований гражданских зданий различных конструктивных решений в условиях совместного распространения многолетнемерзлых грунтов и сейсмических воздействий. Показано, что сейсмостойкость гражданских зданий с различными конструктивными решениями в условиях многолетнемерзлых грунтов и высокой сейсмичности существенно отличаются друг от друга. Это свидетельствует о необходимости детального обоснования принимаемых проектных решений гражданских зданий для рассматриваемых условий с учетом свойств многолетнемерзлых грунтов.
Цель. Экспериментальное исследование влияния нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды, теплофизические свойства и температурный режим мерзлых грунтов. Объектом исследования являлись модельные грунты в ряду песок- супесь-суглинок-глина с нефтесолевым загрязнением. Исследования проводились для «чистых», засоленных и загрязненных нефтью грунтов, а также грунтов с нефтесолевым загрязнением.
Материалы и методы. Определение содержания незамерзшей воды проводилось с использованием как стандартных контактного и криоскопического методов, так и метода ядерно-магнитного резонанса. Исследование коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости осуществлялось методом монотонного разогрева–охлаждения.
Содержание незамерзшей воды и теплофизические характеристики в широком температурном диапазоне для грунтов с нефтесолевым загрязнением исследованы впервые. При исследовании получены не только закономерности изменения свойств, но также выявлены ограничения методов. Установлено, что контактный метод определения содержания незамерзшей воды не может применяться при исследовании грунтов, содержащих нефть, а метод монотонного разогрева имеет серьезные ограничения применительно к сильнозасоленным грунтам.
Результаты и выводы. Полученные результаты показали, что влияние нефтесолевого загрязнения на содержание незамерзшей воды в целом идентично влиянию засоленности. Результаты исследования теплоемкости показали, что влияние нефтесолевого загрязнения заключается в суммарном влиянии нефти и соли и приводит к повышению (до 35 %) теплоемкости в талом и мерзлом состоянии за счет замены в поровом пространстве менее теплоемкого воздуха более теплоемкой нефтью, а также за счет увеличения количества незамерзшей воды в мерзлом грунте. Влияние нефтесолевого загрязнения на коэффициент теплопроводности идентично влиянию засоления за счет дополнительной коагуляции микроагрегатов.
Оценка влияния нефтесолевого загрязнения на температурный режим мерзлых грунтов с учетом изменения характеристик грунтов слоя сезонного оттаивания и поверхностных условий показала, что происходит значительное (до 2 раз) увеличение глубины сезонного оттаивания и среднегодовой температуры грунтов (до 1,5 °С), что может способствовать снижению несущей способности грунтового основания, в том числе при сейсмических воздействиях.