Исследование направлено на решение актуальной проблемы стабилизации температурного режима площадок строительства и эксплуатации инженерных сооружений в условиях криолитозоны Республики Саха (Якутия) и изменяющегося климата. Применяемый в настоящий момент метод охлаждения грунта с помощью сезонно действующих охлаждающих устройств требует, при всей его эффективности, продолжительного времени воздействия и значительно задерживает сроки строительства, что в ряде случаев неприемлемо. С целью оценки эффективности и перспективности технологии быстрой заморозки грунта с применением твердого диоксида углерода (сухой лед) для охлаждения вечномерзлых грунтов был выполнен натурный эксперимент. Для проведения эксперимента был оборудован полигон на одной из строительных площадок г. Якутска с обустройством охладительной и термометрических скважин. Во время эксперимента велась регистрация температурного поля грунта и температуры внутри охладительной скважины. В результате проведенных экспериментов получены фактические данные по распределению температуры в грунте в зависимости от температуры и расстояния от охладительной скважины в процессе охлаждающего воздействия и после него. Полученные результаты дают основания для оценки испытанной технологии как перспективной в условиях многолетнемерзлых грунтов Якутии.
The study is aimed at solving the urgent problem of stabilizing the temperature regime of construction sites and operation of engineering structures in the permafrost zone of the Republic of Sakha (Yakutia) and a changing climate. The currently used method of soil cooling using seasonally operating cooling devices, despite its effectiveness, requires a long exposure time and significantly delays construction time, which in some cases is unacceptable. In order to evaluate the effectiveness and prospects of the technology of rapid soil freezing using solid carbon dioxide (dry ice) for cooling permafrost soils, a full-scale experiment was carried out. To conduct the experiment, a test site was equipped at one of the construction sites in Yakutsk with the installation of cooling and thermometric wells. During the experiment, the temperature field of the soil and the temperature inside the cooling well were recorded. As a result of the experiments, actual data were obtained on the distribution of temperature in the soil depending on the temperature and distance from the cooling well during the cooling effect and after it. The results obtained provide grounds for assessing the tested technology as promising in the conditions of permafrost soils in Yakutia.

В работе приводится математическая модель теплового взаимодействия двух трубопроводов центрального хладоснабжения с массивом грунта. Модель включает в себя посуточное изменение параметров теплообмена окружающей среды. Учет фазового перехода поровой воды при промерзании и оттаивании песчаного грунта, проводится через функцию количества незамерзшей воды. Теплофизические свойства влажного песчаного грунта являются непостоянными в модели и функционально связаны c функцией количества незамерзшей воды. Граничное условие теплообмена на дневной поверхности песчаного грунта построено с учетом суммарного солнечного излучения, альбедо поверхности, скорости ветра. Данные характеристики построены на основе натурных наблюдений в районе г. Якутска. Для численного интегрирования предложенной нами модели, применялась универсальная среда численного моделирования Comsol Multiphysics v.6.0. Основой среды является конечно-элементный метод для численного решения уравнений в частных производных. Довольно легко оказалось с помощью данной среды поставить граничные условия при вынужденной конвекции на внутренней стенке трубопровода с движущейся водой. Моделирование задачи о распространении тепла в массиве грунта рассмотрели в двумерной постановке. В качестве примера для расчета температурного поля была взята площадка в районе г. Якутска с однородным минералогическим составом близким к песчаному грунту. Результаты расчетов показывают, что температурный режим проложенных подземным путем трубопроводов центрального хладоснабжения, оказывает существенное влияние на температуру многолетнемерзлого массива грунта, т.е. приводит его к растеплению. Отсюда следует, что при такой схеме прокладки систем трубопроводов требуется провести ряд мероприятий по сохранению устойчивости и прочности многолетнемерзлого грунта.

Проведена модернизация ранее разработанной установки дифференциального термического анализа, предназначенной для экспериментального исследования равновесных условий образования (диссоциации) газовых гидратов, с целью приведения элементов установки в состояние, отвечающее современным требованиям, В результате проведенных работ получена более эффективная установка, реализующая метод ДТА, что позволило I сократить время эксперимента и повысить точность при получении и обработке экспериментальных данных.

Представлены результаты экспериментальных исследований фазового состава воды в загрязненных нефтепродуктами грунтах при отрицательных температурах. Полученные результаты сопоставляются с данными измерений теплопроводности и коэффициента фильтрации воды через загрязненный грунт.

В статье рассмотрено распределение температурных полей в зоне неразъемного соединения при сварке газопроводов из полиэтиленовых труб нагретым инструментом. Приведен послойный расчет распределения температуры и глубины проплавления при сварке газопровода из полиэтиленовых труб ПЭ80 с учетом фазового перехода и технологической паузы при различных температурах окружающей среды.