Публикации автора

Тепловая защита инженерных сооружений является важной проблемой для современного строительства в криолитозоне. Целью работы являлось получение критерия экономической целесообразности использования новых теплоизоляционных материалов вместо традиционно используемых материалов для тепловой защиты инженерных объектов. Рассмотрено два случая: полной замены одного материала другим и комбинированного использования традиционного и нового теплоизоляционного материалов. В качестве критерия использовано отношение затрат на материалы для достижения нормативного термического сопротивления всей теплоизоляционной конструкции. Получены новые показатели связи между экономическими и теплофизическими характеристиками материалов, в частности, между удельной стоимостью теплоизоляционных материалов (стоимость единицы объема) и их коэффициентом теплопроводности. Для общности анализа введены новые показатели: ценовой симплекс; тепловой симплекс; симплекс термического сопротивления. Установлено, что, с экономической точки зрения, использование новых материалов вместо традиционных будет оправдано в том случае, когда отношение стоимостей нового и традиционного материала не будет превышать обратной величины отношения их коэффициентов теплопроводности (т. е. при условии, что ценовой симплекс будет ниже обратной величины теплового симплекса). Приведены конкретные примеры применения разработанной методики при оценке целесообразности использования тонкопленочных теплоизоляционных материалов вместо минеральной ваты для достижения равного теплозащитного эффекта. Показано, что при существующей стоимости тонкопленочных материалов их использование обойдется в десятки раз дороже традиционной тепловой защиты с помощью минеральной ваты даже при существенном снижении ее термического сопротивления за счет увлажнения в период эксплуатации. Результаты вариантных расчетов позволяют наглядно убедиться в установленной новой закономерности связи экономических и теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов.

Рассматриваются проблемы строительства и эксплуатации автомобильных дорог в зоне развития многолетнемерзлых грунтов. Обоснована необходимость обустройства специальных постов геотехнического мониторинга на участках автодорог с различными инженерно-геокриологическими условиями для оценки и прогноза устойчивости элементов дорожной конструкции и грунтов основания в условиях меняющегося климата. Целью геотехнического мониторинга автомобильных дорог является оценка их состояния, выяснение причин развития деформаций конструктивных элементов автомобильных дорог (грунта земляного полотна, конструктивных слоев дорожных одежд и т. д.), обеспечение геокриологического прогноза, а также научное обоснование и разработка защитных мероприятий на этапах проектирования, строительства (реконструкции), капитального ремонта, текущего ремонта и эксплуатации автомобильных дорог в криолитозоне. Объектом мониторинга являются автомобильные дороги с прилегающей полосой отвода, подвергающиеся неблагоприятному воздействию криогенных процессов. В работе даются методические рекомендации по организации и проведению комплексного геотехнического мониторинга состояния автомобильной дороги и развития опасных криогенных процессов. Также приведены первичные материалы, полученные на комплексном посту наблюдения за метеорологическими и мерзлотными условиями на 148 км автомобильной дороге общего пользования федерального значения Р-504 «Колыма». Предварительный анализ полученных материалов показал, что температура грунтов земляного полотна автомобильной дороги и грунтов основания под ней имеет существенное отличие от температуры грунтов полосы отвода. В выводе отмечается, что регулярная уборка снега с поверхности асфальтобетонного покрытия автомобильной дороги в зимний период способствует интенсивному промерзанию земляного полотна и грунтов основания.

Предметом исследований является функциональная зависимость коэффициента теплопроводности снега от его плотности. Объектом исследований являлась линеаризация функции, выраженной полиномом произвольной степени, характерной для количественной зависимости коэффициента теплопроводности от плотности снега. Особое внимание уделено анализу ошибок, возникающих при замене полиномиальной функции линейной. Выполнен анализ существующих функциональных зависимостей коэффициента теплопроводности от плотности снега, которая является интегральным показателем сложных тепло- и массообменных процессов, происходящих при метаморфизме снежного покрова. В результате анализа основных расчетных формул для прогноза коэффициента теплопроводности от плотности снега все зависимости условно разделены на две группы: линейные и нелинейные (выраженные полиномами второй, третьей и четвертой степени). Для поиска точки, соответствующей максимальному значению ошибки линеаризации второй группы методов, построена и исследована соответствующая целевая функция в наиболее общем виде. При построении функции, определяющей возникающую при линеаризации абсолютную ошибку, в качестве исходных формул принят обобщающий полином производной степени, которым описываются известные экспериментальные и теоретические зависимости коэффициента теплопроводности снега от плотности. Полученная функция исследована на максимум классическим способом дифференцирования исходной зависимости по аргументу. Научная новизна заключается в том, что впервые получена зависимость между ошибкой, возникающей между линейным и нелинейным способом представления экспериментальных аппроксимирующих зависимостей коэффициента теплопроводности снега и плотности снега. Показано, что при линеаризации квадратичной зависимости (формулы Абельса, Кондратьевой, Брэхта, Штурма и др.) максимальная абсолютная ошибка находится в середине интервала усреднения. При этом значение её равно значению исходной функции в этой точке. С увеличением показателя степени максимальная ошибка смещается к верхней границе участка линеаризации, и изменяется, например для кубического полинома (формула Ван Дуссена) до значения, равного 0,58 величены диапазона линеаризации. А, для полинома четвертой степени (формула Янсона ) до 0,63 величены диапазона. При снижении показателя степени меньше двух,(формула Йена, Швандера), наоборот, максимальная ошибка линеаризации смещается от середины интервала к нижней границе.