geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.33623/0579-9406-2022-2-49-58geolmsu-516Research ArticleСтатьиПрогноз температурного режима насыпи Северной железной дороги (в тундровой зоне у станции Хановей)Forecast temperature regime of Northern Railway embankment (in tundra near Hanovey station)КотовП. И.KotovP. I.

Павел Игоревич Котов

Москва

Pavel I. Kotov

Moscow

kotovpi@mail.ruИсаевВ. С.IsaevV. S.

Владислав Сергеевич Исаев

Москва

Vladislav S. Isaev

Moscow

isaev@geol.msu.ruОспенниковЕ. Н.OspennikovE. N.

Евгений Николаевич Оспенников

Москва

Evgeniy N. Ospennikov

Moscow

neogeoman@mail.ruШибилиаЕ. П.SсibiliaE. P.

Елена Павловна Шибилиа

Тронхейм

Elena P. Sсibilia

Trondheim

elena.scibilia@ntnu.noМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова МоскваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian FederationНорвежский университет наук и технологийРоссияNorwegian University of Science and TechnologyRussian Federation202216122022024958Copyright © Котов П.И., Исаев В.С., Оспенников Е.Н., Шибилиа Е.П., 20222022Котов П.И., Исаев В.С., Оспенников Е.Н., Шибилиа Е.П.Kotov P.I., Isaev V.S., Ospennikov E.N., Sсibilia E.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/516

Приведены результаты полевых исследований насыпи Северной железной дороги в районе учебного полигона кафедры геокриологии МГУ имени М.В. Ломоносова у станции Хановей, где выполнялись следующие виды работ: статическое зондирование грунтов, проходка горных выработок, измерение мощности слоя сезонного оттаивания и температуры грунтов, мониторинг осадки насыпи, лабораторные исследования. На основе этих данных в программе Qfrost составлена математическая модель с учетом неравномерности снежного покрова в исследуемом районе. Расчеты температурного режима в основании насыпи до 2050 г., проведенные с учетом климатических изменений (согласно сценарию RCP 4.5), показали, что мощность талика у насыпи за 30 лет увеличится на 40%, а без учета этого фактора — на 17%. Рассмотрены особенности положения и строения насыпи, состава и свойств грунтов оснований, которые в значительной степени влияют на ее устойчивость.

The article presents the results of field studies near Northern Railway embankment (Hanovey station) in fieldwork area of Geocryology Department (Lomonosov Moscow State University), where performed: cone penetration test, measuring thickness of active layer of and soil temperatures, monitoring settlement of embankment, laboratory tests. Mathematical model was compiled in the Qfrost program based on these data taking into account the unevenness of the snow cover in the study area. Calculations of the temperature regime of the embankment until 2050, carried out taking into account climatic changes (according to the RCP 4.5 scenario), showed that the thickness of the talik at the embankment will increase 40% in 30 years and without taking this factor into account — 17%. The article also discusses the features of the position and structure of the embankment, the composition and properties of frozen soils, which significantly affect the stability of the embankment.

железные дорогимерзлотанасыпьизменение климатамоделированиепрогнозrailwayspermafrostembankmentclimate changemodelingforecastБлагодарим магистрантов и аспирантов кафедры геокриологии МГУ имени М.В. Ломоносова и Норвежского университета наук и технологий за помощь в проведении полевых исследований. Исследование поддержано норвежским центром международной кооперации в образовании (Norwegian Center for International Cooperation in Education), Проект «Российско-норвежские исследования, основанные на обучении специалистов для работы в холодных регионах» (Russian-Norwegian research-based education in cold regions engineering)ReferencesАфанасенко В.Е., Гарагуля Л.С., Нистратова Т.А., Оспенников Е.Н. Развитие опасных геокриологических процессов на Центральном участке БАМ // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1995. № 4. С. 70–81.Афанасенко В.Е., Гарагуля Л.С., Нистратова Т.А., Оспенников Е.Н. Развитие опасных геокриологических процессов на Центральном участке БАМ // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 1995. № 4. С. 70–81.Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации: общее резюме. М.: Росгидромет, 2014. 60 с.Второй оценочный доклад Росгидромета об изменениях климата и их последствиях на территории Российской Федерации: общее резюме. М.: Росгидромет, 2014. 60 с.Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 683 с.Ершов Э.Д. Общая геокриология. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2002. 683 с.Исаков В.А. Температурный режим в основаниях дорог на вечной мерзлоте // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2015. № 3. C. 25–34.Исаков В.А. Температурный режим в основаниях дорог на вечной мерзлоте // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 5: География. 2015. № 3. C. 25–34.Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. 430 с.Кудрявцев В.А., Гарагуля Л.С., Кондратьева К.А., Меламед В.Г. Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1974. 430 с.Методические рекомендации по определению климатических характеристик при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1988. 46 с.Методические рекомендации по определению климатических характеристик при проектировании автомобильных дорог и мостовых переходов. М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1988. 46 с.Пассек В.В., Юсупов С.Н., Невмержицкая Л.И. Изменение температурного режима вечномерзлых грунтов при подтоплении территории, расположенной рядом с земляным полотном // Мат-лы III конф. геокриологов России. Т. 4. Ч. 8. 2005. С. 209–214.Пассек В.В., Юсупов С.Н., Невмержицкая Л.И. Изменение температурного режима вечномерзлых грунтов при подтоплении территории, расположенной рядом с земляным полотном // Мат-лы III конф. геокриологов России. Т. 4. Ч. 8. 2005. С. 209–214.Песоцкий Д.Г. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ QFrost № 2016611710 от 22.04.2016.Песоцкий Д.Г. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ QFrost № 2016611710 от 22.04.2016.СП 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Стандартинформ, 2012. 154 с. СП 121.13330.2019. Аэродромы. М.: Стандартин-форм, 2019. 110 с.СП 25.13330.2012. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. М.: Стандартинформ, 2012. 154 с. СП 121.13330.2019. Аэродромы. М.: Стандартин-форм, 2019. 110 с.СП 238. 1326000. 2015. Железнодорожный путь. М.: Стандартинформ, 2015. 71 с.СП 238. 1326000. 2015. Железнодорожный путь. М.: Стандартинформ, 2015. 71 с.СП 447. 1325800. 2019. Железные дороги в районах вечной мерзлоты. Основные положения проектирования. М.: Стандартинформ, 2019. 51 с.СП 447. 1325800. 2019. Железные дороги в районах вечной мерзлоты. Основные положения проектирования. М.: Стандартинформ, 2019. 51 с.Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 544 с.Хрусталев Л.Н. Основы геотехники в криолитозоне. М.: Изд-во Моск. ун-та, 2005. 544 с.Dydyshko P.I. Deformation of railway subgrade upon permafrost and stabilization measures // Earth’s Cryosphere. 2017. N 4. Р. 43–57.Dydyshko P.I. Deformation of railway subgrade upon permafrost and stabilization measures // Earth’s Cryosphere. 2017. N 4. Р. 43–57.Fortier R., LeBlanc A.M., Yu W. Impacts of permafrost degradation on a road embankment at Umiujaq in Nunavik (Quebec), Canada // Can. Geotech. J. 2011. Vol. 48, N 5. Р. 720–740.Fortier R., LeBlanc A.M., Yu W. Impacts of permafrost degradation on a road embankment at Umiujaq in Nunavik (Quebec), Canada // Can. Geotech. J. 2011. Vol. 48, N 5. Р. 720–740.IPCC 2013: Climate сhange the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change [Eds. T.F. Stocker, D. Qin, G.K. Plattner et al.]. UK: Cambridge Univer. Press, 2013. 1535 p.IPCC 2013: Climate сhange the physical science basis. Contribution of working group I to the fifth assessment report of the intergovernmental panel on climate change [Eds. T.F. Stocker, D. Qin, G.K. Plattner et al.]. UK: Cambridge Univer. Press, 2013. 1535 p.Isaev V., Kotov P., Sergeev D. Technogenic hazards of Russian north railway // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 49. Р. 311–320.Isaev V., Kotov P., Sergeev D. Technogenic hazards of Russian north railway // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 49. Р. 311–320.Jan A., Painter S. Permafrost thermal conditions are sensitive to shifts in snow timing // Environ. Res. Lett. 2020. DOI: 10.1088/1748-9326/ab8ec4Jan A., Painter S. Permafrost thermal conditions are sensitive to shifts in snow timing // Environ. Res. Lett. 2020. DOI: 10.1088/1748-9326/ab8ec4Johansson M., Callaghan T.V., Bosi J. et al. Rapid responses of permafrost and vegetation to experimentally increased snow cover in sub-arctic Sweden // Environ. Res. Lett. 2013. Vol. 8, N 3. P. 1–10.Johansson M., Callaghan T.V., Bosi J. et al. Rapid responses of permafrost and vegetation to experimentally increased snow cover in sub-arctic Sweden // Environ. Res. Lett. 2013. Vol. 8, N 3. P. 1–10.Kondratiev V.G. Main geotechnical problems of railways and roads in kriolitozone and their solutions // Proced. Engineering. 2017. Vol. 189. Р. 702–709.Kondratiev V.G. Main geotechnical problems of railways and roads in kriolitozone and their solutions // Proced. Engineering. 2017. Vol. 189. Р. 702–709.Kotov P.I., Roman L.T., Sakharov I.I. et al. Influence of thawing conditions and type of testing on deformation characteristics of thawing soil // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2015. Vol. 5, N 3. Р. 254–261.Kotov P.I., Roman L.T., Sakharov I.I. et al. Influence of thawing conditions and type of testing on deformation characteristics of thawing soil // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2015. Vol. 5, N 3. Р. 254–261.Kotov P.I., Roman L.T., Tsarapov M.N. Forecast settlement of frozen soils after thawing // J. Heilongjiang Univ. Eng. 2014. Vol. 5, N 3. Р. 1–5.Kotov P.I., Roman L.T., Tsarapov M.N. Forecast settlement of frozen soils after thawing // J. Heilongjiang Univ. Eng. 2014. Vol. 5, N 3. Р. 1–5.Kotov P.I., Roman L.T., Tsarapov M.N. The influence of thawing and consolidation conditions on the deformation properties of thawing soils // Moscow University Geol. Bull. 2017. Vol. 72, N 2. Р. 153–158.Kotov P.I., Roman L.T., Tsarapov M.N. The influence of thawing and consolidation conditions on the deformation properties of thawing soils // Moscow University Geol. Bull. 2017. Vol. 72, N 2. Р. 153–158.Kudryavtcev S.A., Kazharsky A.V., Goncharova E.D. et al. Embankment on permafrost Eastern polygon of Baikal-Amur Mainline // Proced. Engineering. 2017. Vol. 189. P. 774–782.Kudryavtcev S.A., Kazharsky A.V., Goncharova E.D. et al. Embankment on permafrost Eastern polygon of Baikal-Amur Mainline // Proced. Engineering. 2017. Vol. 189. P. 774–782.Kudryavtsev S.A., Maleev D.Yu., Tsvigunov D.G., Goncharova E.D. Disalgnment of railroad poles as dynamic effect of rolling stock // Proced. Engineering. 2016. Vol. 165. Р. 1858–1865.Kudryavtsev S.A., Maleev D.Yu., Tsvigunov D.G., Goncharova E.D. Disalgnment of railroad poles as dynamic effect of rolling stock // Proced. Engineering. 2016. Vol. 165. Р. 1858–1865.O’Neill H.B., Burn C.R. Impacts of variations in snow cover on permafrost stability, including simulated snow management Dempster Highway, Peel Plateau, Northwest Territories // Arctic Sci. 2017. Vol. 3, N 2. P. 150–178.O’Neill H.B., Burn C.R. Impacts of variations in snow cover on permafrost stability, including simulated snow management Dempster Highway, Peel Plateau, Northwest Territories // Arctic Sci. 2017. Vol. 3, N 2. P. 150–178.Permyakov P.P., Zhirkov A.F., Varlamov S.P. et al. Numerical modeling of railway embankment deformations in permafrost regions, Central Yakutia // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 50. P. 93–103.Permyakov P.P., Zhirkov A.F., Varlamov S.P. et al. Numerical modeling of railway embankment deformations in permafrost regions, Central Yakutia // Lecture Notes in Civil Engineering. 2020. Vol. 50. P. 93–103.Sokolov I.S., Volkov N.G., Isaev V.S. Cone penetration testing for railways on permafrost. Proc. XI Intern. Conf. on Permafrost, 2016. P. 1144–1145.Sokolov I.S., Volkov N.G., Isaev V.S. Cone penetration testing for railways on permafrost. Proc. XI Intern. Conf. on Permafrost, 2016. P. 1144–1145.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.