Учет солнечной радиации при проектировании железных дорог на вечной мерзлоте

По мере освоения территорий на вечной мерзлоте, проектировщики учились принимать в расчет влияние разных компонентов окружающей среды на температуру грунтов. Некоторые подходы позволили сократить обязательный набор используемых параметров. Однако, часть из недооцененных компонентов, таких как жидкие осадки и солнечная радиация, могут значительно менять температуру грунтов, но не всегда учитываются при прогнозных расчетах.

Программный комплекс помогает решать теоретические проблемы, проверять гипотезы для научных работ в области проектирования на многолетнемерзлых грунтах (ММГ). С помощью регулирования параметров граничных условий и свойств грунтов можно определить степень влияния отдельных компонентов среды на температурный режим грунтов. В данном проекте производится оценка вклада солнечной радиации на температурное поле насыпей железных дорог на вечной мерзлоте.

Показать динамику температуры грунтов с учетом солнечной радиации на ММГ на примере 2 методик.

Для проверки были отобраны 13 пунктов в области распространения ММГ, где потенциально может быть проложена железная дорога в рамках развития транспортной доступности регионов России. Для исключения влияния конструкционных особенностей на результаты моделирования была разработана универсальная модель железнодорожной насыпи.

Материал тела насыпи – гравийный грунт;
Плотность материала – 2,06 г/см3;
Суммарная влажность грунта – 0,03 д.е.;
Температура фазового перехода равна 0 ºC;
Эффективная теплопроводность материала в талом и мерзлом состоянии – 2,09 и 2,15 Вт/(м·°С);
Эффективная теплоемкость материала в талом и мерзлом состоянии – 2,61 и 2,42 Дж/(м3·°С) 10-6;
Форма насыпи – трапециевидная. Высота от основания до площадки железнодорожного полотна – 1 м;
Ширина по основанию– 20 м;
Ширина площадки – 8 м.

Особенности методики СП 447.1325800.2019:	Особенности методики Л.Н. Хрусталева:
Равномерный приход солнечный радиации на оба склона - температурный профиль симметричен Температурная поправка на солнечную радиацию составляет 3ºC для любого региона	Температурная поправка на солнечную радиацию зависит от месяца и широтного положения пункта Значения поправок рассчитываются с апреля по сентябрь с разным коэффициентом по экспозиции склона

Для определения влияния солнечной радиации использовались 2 методики — методика СП 447.1325800.2019 «Железные дороги в районах вечной мерзлоты. Основные положения проектирования» и методика Л.Н. Хрусталева. Наибольшая разница в температуре грунтов будет видна на примере северного и южного склонов, поэтому именно они были выбраны для сравнения.

Наибольшая поправка на солнечную радиацию из выбранных методик составила 28,9 ºC для склона южной экспозиции. Она была рассчитана по методике Л.Н. Хрусталева для пос. Эльга.
Обе методики показывают низкие значения температурных поправок для северного склона в диапазоне от 1,1 до 5,1 ºC.
Для южного склона выявлены сильные различия в величине температурных поправок с разницей до 25,9 ºC.
При расчетах по методике Л.Н. Хрусталева в 9 из 13 пунктов прогнозируется протаивание насыпи с образованием талика.

Прогноз температурного режима грунтов в
программном комплексе Frost 3D

Постановка задачи

Цель расчетов:

Технические характеристики насыпи:

Инженерно-геологическое строение участка застройки:

Температурные поправки на солнечную радиацию

Результаты

Вывод

О компании

Связаться с нами

Информация