Кузнецов Илья Сергеевич – старший преподаватель кафедры «Эксплуатация нефтегазовой и строительной техники»
644050, г. Омск, пр. Мира, д. 5
Kuznetsov Ilya S. – Senior Lecturer of the Department “Operation of Oil and Gas and Construction Equipment”
644050, Omsk, ave. Mira, 5
Сиротюк Виктор Владимирович – главный научный сотрудник, д-р техн. наук проф.
644050, г. Омск, пр. Мира, д. 5
Sirotyuk Viktor V. – Chief Scientific Officer, Dr. of Sci. (Eng), Professor
644050, Omsk, ave. Mira, 5
Орлов Павел Викторович – начальник Научно-исследовательского отдела, канд. техн. наук
644050, г. Омск, пр. Мира, д. 5
Orlov Pavel V. – Head of the Research Department – Cand. of Sci. (Eng)
644050, Omsk, ave. Mira, 5
Кузнецова Виктория Николаевна – д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Эксплуатация нефтегазовой и строительной техники»
644050, г. Омск, пр. Мира, д. 5
Kuznetsova Victoria N. – Dr. of Sci. (Eng), Professor, Professor of the Department of “Operation of Oil and Gas and Construction Equipment”
644050, Omsk, ave. Mira, 5
Введение. Известно, что обводненные заторфованные грунты преобладают на Севере России и на территории её Арктической зоны. Такие грунты обладают малой несущей способностью, что снижает возможность их использования при строительстве автозимников. Уплотнение (обжимка) заторфованных грунтов изменяет их теплофизические и физико-механические свойства, изменяя режимы промерзания и оттаивания слабых оснований, а также несущую способность сухопутных автозимников на заболоченных территориях. В статье отражены результаты экспериментальных исследований изменения теплофизических и физико-механических показателей заторфованного грунта при разной степени его уплотнения.
Методы и материалы. Для исследований применяли маловлажный грунт с высоким содержанием органического вещества (торфа) более 50%. Его уплотняли нагрузками, величина которых характерна при операциях по уплотнению (обжимке) слабых заторфованных оснований на автозимниках (0,01, 0,03 и 0,06 МПа), и замораживали в камере до температуры минус 15 0С. Контроль температуры осуществляли на различной глубине образца через заданные промежутки времени. Для этого скомпоновали прибор, основными элементами которого являются термодатчики марки DS18B20 и микроконтроллер ArduinoNano. Теплопроводность талого и мёрзлого грунта определяли с помощью зондового прибора МИТ-1. Для определения прочности (твёрдости) образцов использовали динамический плотномер Д-51 и универсальный пенетрометр ПУС-3М.
Результаты. Уточнены свойства исследуемого органического грунта. Определена теплоёмкость этого грунта в зависимости от его влажности, температуры и плотности. Оценено влияние степени уплотнения грунта на кинетику его промораживания. Представлены результаты исследования зависимости условной прочности (твёрдости) грунта при разной температуре и плотности, а также результаты интерпретации результатов динамического зондирования в модуль упругости для исследуемого заторфованного грунта.
Заключение. Уплотнение (обжимка) заторфованного грунта увеличивает его теплопроводность и скорость промерзания верхнего слоя болота, что способствует ускорению ввода автозимника в эксплуатацию. Уплотнение (обжимка) заторфованного грунта значительно увеличивает его прочность при замораживании, что предопределяет увеличение несущей способности автозимников на болотах. Наиболее перспективно использование для оперативного контроля плотности и прочности промороженной торфяной плиты на автозимниках методов динамического зондирования пенетрометрами различной конструкции. Получены результаты определения условного показателя прочности (твёрдости) торфяного грунта с помощью зондирования динамическим плотномером и универсальным пенетрометром.
Introduction. It is known that flooded, blocked soils prevail in the North of Russia and in the territory of its Arctic zone. Such soils have a low bearing capacity, which reduces the possibility of their use in the construction of winter roads. Compaction (crimping) of blocked soils changes their thermophysical and physico-mechanical properties by changing the modes of freezing and thawing of weak bases, as well as the bearing capacity of overland winter trucks in wetlands. The article reflects the results of experimental studies of changes in the thermophysical and physico-mechanical parameters of the blocked soil at different degrees of its compaction.
Methods and materials. Low-moisture soil with a high content of organic matter (peat) of more than 50% was used for research. It was compacted with loads, the magnitude of which is typical for sealing (crimping) operations of weak blocked bases on autosomes (0.01, 0.03 and 0.06 MPa), and frozen in a chamber to a temperature of -15 °C. Temperature control was carried out at different depths at predetermined intervals. To do this, we put together a device, the main elements of which are DS18B20 brand thermal sensors and an Arduino Nano microcontroller. The thermal conductivity of thawed and frozen soil was determined using the MIT-1 probe device. A dynamic density meter D-51 was used to determine the strength (hardness) of the samplesand the universal penetrometer PUS-3M.
Results. The properties of the studied organic soil have been clarified. The heat capacity of this soil is determined depending on its humidity, temperature and density. The influence of the degree of soil compaction on the kinetics of its freezing is estimated. The results of the study of the dependence of the conditional strength (hardness) of the soil at different temperatures and densities, as well as the results of the interpretation of the results of dynamic zonation and the modulus of elasticity for the studied blocked soil are presented.
Conclusion. Compaction (crimping) of the blocked soil increases its thermal conductivity and the rate of freezing of the upper layer of the swamp, which helps to accelerate the commissioning of the winter truck. Compaction (crimping) of the blocked soil significantly increases its strength during freezing, which determines an increase in the bearing capacity of autozymers in swamps. The most promising use for operational control of the density and strength of a frozen peat slab on autozymers is dynamic sensing methods with penetrometers of various designs. The results of determining the conditional strength index (hardness) of peat soil using probing with a dynamic density meter and a universal penetrometer are obtained.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.