Аннотация: Статья посвящена результатам экспериментальных исследований тепломассообменных свойств техногенных грунтов Якутии, подвергнутых циклам промерзания-протаивания. Приводится определение техногенных грунтов согласно ГОСТ 25100-95. Приводится установленный факт значительного оличия коэффициента фильтрации грунтов сезонного слоя протаивания в условиях естественного залегания от значений полученных в лабораторных условиях. Обосновывается необходимость исследования тепломассобменных свойств техногенных грунтов с учетом циклического воздействия низких температур и изменения криогенной структуры для более полного соответствия северным условиям. Произведен анализ полученных данных, аппроксимация экспериментальных данных методами статистической обработки, сравнение с данными других источников. В результате проведенного исследования получены зависимости теплофизических свойств песчано-глинистых техногенных грунтов от их влажности, температуры и содержания глинистой составляющей. установлено уменьшение теплопроводности песчано-глинистых техногенных грунтов до 30%, увеличение коэффициента фильтрации до значений 10-6 м/с, а коэффициента диффузии – на 2-3 порядка в результате влияния циклов замораживания-оттаивания.

Abstract: This article concentrates on the experimental research of the heat and mass transfer properties of the technogenic soil of Yakutia that are subject to freeze-thaw cycles. Definition is given to the technogenic soils according to the GOST 25100-95. The work cites the established fact of significant difference in the coefficient of filtration of naturally located soils of seasonal layer of thaw from indexes acquired in controlled conditions. It is substantiated that there is a need to research the heat and mass transfer properties of the technogenic soils with consideration of the cyclic impact of the low temperatures and changes in the cryogenic structure for a more complete correspondence with the northern conditions. The authors analyze  the acquired data, approximate the experimental data via the methods of statistical processing and compare it with the data from other sources. The conducted research allowed determining the dependence of the thermophysical properties of the technogenic soils upon their moisture, temperature and loam content.

Аннотация: Статья посвящена экспериментальным исследованиям влияния добавок поверхностно - активных веществ на прочность мерзлых дисперсных грунтов. Затронута проблема поиска новых теоретических подходов к механическим свойствам дисперсных грунтов, учитывающих наличие свободной поверхностной энергии и влияние физико - химических факторов на поведение и свойства грунтов. Обоснован физико - химический подход как наиболее перспективный в данном направлении. Представлен механизм упрочнения талых грунтов посредством воздействия на них поверхностно активных веществ, изученный и предложенный П. А. Ребиндером. Проведены экспериментальные исследования прочностных характеристик мерзлых дисперсных грунтов с добавлением ПАВ и без добавок. Для определения прочности использовался метод шарикового штампа при действии постоянной нагрузки. В результате проведенного исследования были получены экспериментальные кривые зависимости предельной прочности от времени для мерзлого песка и суглинка с добавкой ПАВ и без добавок. Также получены зависимости незамерзшей воды в суглинке с добавкой ПАВ и без добавок от температуры. Полученные данные позволяют сделать вывод, что введение ПАВ оказывает влияние на важнейшие свойства мерзлых грунтов, независимо от их разновидности. Кроме того установлено, что увеличение прочности мерзлых грунтов как песков так и суглинков обусловлено структурными изменениями происходящими при введении ПАВ.

Abstract: This article focuses on the experimental research of the impact of additives of surface active agents upon the strength of the frozen dispersed soils. The work touches on the problem of finding new theoretical approaches towards mechanical properties of dispersed soils accounting for presence of free surface energy and impact of the physical chemistry factors upon the behavior and properties of the soils. Substantiation is made on the physical chemistry approach as the most promising one in this area. Pyotr Rebinder’s mechanism for strengthening thawed soils through the effects of the surface active agents is presented in this research. Experimental research was conducted on the strength characteristics of the frozen dispersed soils with use of surfactants and without additives. The conducted research yielded experimental curve relationship of the maximal strength from time for frozen sand and loam with surfactants and without.

Аннотация: В представляемой статье рассмотрена задача численного моделирования процесса оттаивания-промерзания массива грунтов для проектирования системы термостабилизации грунтов основания здания в условиях криолитозоны Республики Саха (Якутия). Цель работы заключается в изучении процесса формирования температурного поля массива грунтов под действием сезоннодействующих устройств. Исследуется процесс образования ледопородной завесы вследствие теплообмена грунта со сезоннодействующими охлаждающими устройствами (СОУ) и наружным холодным воздухом при уборке снежного покрова с площадки строительства.

Методом исследования является вычислительный эксперимент на основе общей задачи Стефана, решаемой посредством разностной схемы сквозного счета Основными выводами проведенного исследования являются необходимость
разработки математических моделей, учитывающие массообменные процессы в зоне влияния сезоннодействующих охлаждающих установок с учетом условий формирования криогенных текстур в ходе принудительного промораживания грунтов. Также необходимо математически описать явления конденсации и испарения хладона, происходящие внутри сезонноохлаждающего устройства.
Важным в практическом плане также является определение расчетных температур и сроков их формирования, необходимых для принятия решений по загрузке фундаментов.

Abstract: This article examines the issue of numerical modeling of the soil freezing-thaw process for projection of thermal stabilization system of soil building foundations in the cryolithozone of the Sakha Republic (Yakutia). The goal of this work consists in studying the process of formation of the temperature field of the massif of the soils under the effect of thermal stabilizers. Research is conducted on the process of formation of ice wall as the result of thermal exchange of the soil with the thermal stabilizers and external cool air during clearing of the snow cover from the construction site. The main conclusions of the conducted research include the need for development of mathematical models that would account for the mass exchange processes in the zones of effect of the thermal stabilizers with consideration of the conditions of formation of the cryogenic textures in the process of forced freezing of the soils. There is also a need for mathematical explanation of the phenomena of condensation and evaporation of Freon taking place inside the thermal stabilizers.

Аннотация: Предметом исследования является взаимодействие сезонно - действующих охлаждающих устройств (СОУ) с грунтами, процессы тепломассопереноса и образования криотекстур. Сезонно - действующие охлаждающие устройства нашли широкое применение в северном строительстве при усилении фундаментов зданий и их оснований, сложенных пластичномерзлыми и талыми дисперсными грунтами; при устройстве противофильтрационных экранов и мерзлотных завес. Эффективность работы сезоннодействующих охлаждающих установок оценивается по скорости формирования расчетного температурного режима в основаниях инженерных сооружений. Исследования произведены на примере объекта "Спортивный комплекс "Триумф" в г. Якутске". Для регистрации температурного режима грунтов на объекте обустроены скважины - термотрубки, в которых размещаются шлейф - регистраторы на базе термологгеров iBDL Основными выводами данного исследования являются то, что
понижение температуры в основании объектов с висячими сваями до расчетных значений может быть получено только методами принудительного охлаждения.
Приведенные данные формирования температур грунтовых оснований, охлаждаемых сезоннодействующими установками парожидкостного типа, отражают закономерности, характерные для дисперсных грунтов любого вида, при различных значениях влажности и засоленности для зданий с проветриваемыми подпольями.
Формирующиеся в результате принудительного охлаждения температурные поля не являются стационарными. Их пространственно- временная изменчивость обусловлена сезонными изменениями температуры воздуха в проветриваемом подполье, условиями теплообмена на дневной поверхности под зданием, теплофизическими свойствами грунтов оснований, режимом работы охлаждающих установок и, в значительной степени, климатическими факторами.

Abstract: The subject of this research is the interaction of the seasonal thermal stabilizers with the soils, processes of thermal and mass transfer and formation of cryotextures. The thermal stabilizers found broad implementation in northern construction for strengthening foundations of buildings formed with plastic and thawed dispersed soils with installation of Anti-filtration screens and ice walls. The efficiency of the work of thermal stabilizers is assessed based on the rate of formation of the calculated temperature schedule in foundations of engineering structures. The presented data of formation of temperatures of the soil foundations cooled by the liquid-vapor thermal stabilizers reflect regularities characteristic for dispersed soils of all types with various indexes of moisture and salinization for buildings with ventilated crawl spaces.