RU2795153C1 - Method for geocryological monitoring and assessment of the condition of roads in the permafrost zone - Google Patents
Method for geocryological monitoring and assessment of the condition of roads in the permafrost zone Download PDFInfo
- Publication number
- RU2795153C1 RU2795153C1 RU2021139196A RU2021139196A RU2795153C1 RU 2795153 C1 RU2795153 C1 RU 2795153C1 RU 2021139196 A RU2021139196 A RU 2021139196A RU 2021139196 A RU2021139196 A RU 2021139196A RU 2795153 C1 RU2795153 C1 RU 2795153C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- monitoring
- roadway
- wells
- thermometric
- temperature
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к системам геокриологического мониторинга многолетнемерзлых грунтов и предназначено для контроля (оценки) состояния автомобильных дорог в криолитозоне и их эффективной эксплуатации.The invention relates to systems for geocryological monitoring of permafrost soils and is intended for monitoring (evaluating) the state of roads in the permafrost zone and their efficient operation.
Известен «СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГРУНТОВ» RU 2361208 [1], заключающийся в установке датчика для измерения температуры парожидкостной фазы грунта в приподошвенной зоне основания, измерении температуры парожидкостной фазы до и после приложения динамической нагрузки и определении разности измеренных параметров, в той же зоне основания устанавливают датчик для измерения относительной электропроводимости грунта, измеряют относительную электропроводимость грунта.Known "METHOD FOR DIAGNOSING THE BEARING CAPACITY OF SOILS" RU 2361208 [1], which consists in installing a sensor for measuring the temperature of the vapor-liquid phase of the soil in the bottom zone of the base, measuring the temperature of the vapor-liquid phase before and after applying a dynamic load and determining the difference between the measured parameters in the same base zone install a sensor to measure the relative electrical conductivity of the soil, measure the relative electrical conductivity of the soil.
Недостатком известного способа является низкая точность контроля и оценки состояния транспортных магистралей в криолитозоне.The disadvantage of this method is the low accuracy of monitoring and assessing the state of highways in permafrost.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ БОРТОВ КАРЬЕРОВ, ОТВАЛОВ И СООРУЖЕНИЙ ИЗ МЕРЗЛЫХ ПОРОД» RU 2684543 [2] включающий установку датчиков температуры и влажности в деятельном слое сооружения.Closest to the claimed technical solution is the "METHOD FOR DETERMINING THE STABILITY OF THE BOARDS OF PITS, Dumps AND STRUCTURES FROM FROZEN ROCK" RU 2684543 [2] including the installation of temperature and humidity sensors in the active layer of the structure.
К недостаткам способа является низкая точность мониторинга и оценки состояния автодорог в криолитозоне, обусловленная отсутствием учета вклада сезонной составляющей.The disadvantages of the method is the low accuracy of monitoring and assessing the state of roads in permafrost, due to the lack of consideration of the contribution of the seasonal component.
Техническим результатом является повышение точности мониторинга и оценки состояния автодорог в криолитозоне.The technical result is to increase the accuracy of monitoring and assessing the state of roads in the permafrost zone.
Технический результат достигается тем, что способ геокриологического мониторинга и оценки состояния автомобильных дорог в криолитозоне, включающий мониторинг температуры в деятельном слое грунта посредством бурения термометрических скважин и проведения в них термометрических наблюдений с использованием температурных датчиков, мониторинг влажности в деятельном слое грунта, мониторинг толщины снежного покрова, сбор и обработку информации для дальнейшего анализа, характеризуется тем, что термометрические скважины бурят на глубину 15-20 м и на всю глубину оборудуют их термомерическими трубами, при этом одну скважину располагают посередине дорожного полотна, еще две скважины располагают на откосах дорожной насыпи и еще две скважины - вне дороги с обеих сторон полотна в естественном ландшафте, дополнительно проводят мониторинг температуры поверхности дорожного полотна и мониторинг потоков тепла дорожного полотна, а также измеряют температуру, силу ветра и величину осадков вблизи участка мониторинга.The technical result is achieved by the fact that the method of geocryological monitoring and assessment of the state of roads in the permafrost zone, including monitoring the temperature in the active layer of soil by drilling thermometric wells and conducting thermometric observations in them using temperature sensors, monitoring humidity in the active layer of soil, monitoring the thickness of the snow cover , collection and processing of information for further analysis, is characterized by the fact that thermometric wells are drilled to a depth of 15-20 m and equipped with thermometric pipes to the full depth, while one well is located in the middle of the roadway, two more wells are located on the slopes of the road embankment and another two wells - outside the road on both sides of the roadway in the natural landscape, additionally monitor the surface temperature of the roadway and monitor the heat fluxes of the roadway, and also measure the temperature, wind strength and precipitation near the monitoring site.
Для мониторинга потоков тепла могут использоваться тепломеры, установленные под дорожным полотном, что позволит оценить потоки тепла и дополнительно увеличить точность мониторинга.To monitor heat flows, heat meters installed under the roadway can be used, which will allow estimating heat flows and further increasing the monitoring accuracy.
Может использоваться метеостанция (с непрерывной записью температуры, силы ветра, величины осадков) для увеличения точности мониторинга.A weather station (with continuous recording of temperature, wind strength, rainfall) can be used to increase monitoring accuracy.
В качестве устройства приповерхностного мониторинга снежного покрова могут использоваться снегомерные вешки с контрастными метками, расположенные в поле зрения цифровой фотокамеры. Использование цифровых фотокамер позволит снизить воздействие на окружающую среду в процессе измерения, что дополнительно повысит точность измерения высоты снежного покрова.As a device for near-surface monitoring of snow cover, snow gauges with contrast marks located in the field of view of a digital camera can be used. The use of digital cameras will reduce the environmental impact of the measurement process, further improving the accuracy of snow depth measurements.
Данные от всех датчиков и метеостанции передаются в центральный обрабатывающий центр, который осуществляет запись и обработку данных от всех датчиков и выдает результат.Data from all sensors and the weather station are transmitted to the central processing center, which records and processes data from all sensors and gives the result.
Осуществление изобретения:Implementation of the invention:
Схематически способ показан на чертеже (разрез), где:Schematically, the method is shown in the drawing (section), where:
1. щебенисто-супесчаная насыпь с дорожным полотном;1. gravel-sandy loam embankment with a roadbed;
2. суглинок;2. loam;
3. лед;3. ice;
4. подземный лед;4. underground ice;
5. верхняя кровля мерзлоты;5. upper roof of permafrost;
6. граница грунтовых слоев;6. boundary of soil layers;
7. изотермы;7. isotherms;
8. термометрические скважины, их номер;8. thermometric wells, their number;
9. тепломеры;9. heat meters;
10. датчики влажности; 11.снегомерные вешки;10. humidity sensors; 11. snow gauges;
12. камеры наблюдения;12. Surveillance cameras;
13. метеостанция.13. weather station.
Способ осуществляют следующим образом:The method is carried out as follows:
Естественный ландшафт состоит из подземного льда 4, чистого льда 3, слоя суглинка 2. Граница грунтовых слоев показана 6. На поверхности суглинка устраивается насыпь 1 с дорожным полотном. После устройства насыпи изотермы 7 и верхняя кровля мерзлоты 5 смещаются в зависимости от средней температуры на поверхности и от сезонной составляющей.The natural landscape consists of
Термометрические скважины 8 проходят вертикально, от поверхности. Тепломеры 9 устанавливают под полотном и под поверхностью участка естественного ландшафта. Датчики влажности 10 могут устанавливаться в теле насыпи и прямо под ней. Снегомерные вешки 11 устанавливают по краям насыпи и на поверхности прилегающего к насыпи естественного ландшафта. Камеры наблюдения 12 устанавливают так, что в поле зрения камер попадали снегомерные вешки. Метеостанцию 13 располагают в близости от участка дороги.
На ключевых участках проводится бурение термометрических скважин глубиной 15-20 м с отбором образцов грунта на физико-механические свойства (на Фиг.). Эти скважины должны быть установлены следующим образом:In key areas, thermometric wells are being drilled to a depth of 15-20 m with the selection of soil samples for physical and mechanical properties (in Fig.). These wells should be installed as follows:
- одна скважина по середине дорожного полотна;- one well in the middle of the roadway;
- две скважины на откосах дорожной отсыпки;- two wells on the slopes of the road fill;
- две скважины вне дороги с обеих сторон полотна в естественном ландшафте.- two wells off the road on both sides of the canvas in a natural landscape.
Буровые скважины необходимо оборудовать термометрическими трубами на всю глубину. В термометрических трубах должны быть установлены температурные датчики по ГОСТ 25358-2012 «ГРУНТЫ. Метод полевого определения температуры». Для получения более детальных данных с непрерывным рядом записи температуры грунтов используются термокосы с логгерной системой.Boreholes must be equipped with thermometric pipes to the full depth. Temperature sensors must be installed in thermometric pipes in accordance with GOST 25358-2012 “SOILS. Field temperature determination method”. To obtain more detailed data with a continuous series of soil temperature records, thermocouples with a logger system are used.
Все полученная информация будет сведена в базы данных с оперативной обработкой и анализом. Это позволит комплексно, с использованием массива получаемых натурных данных и математического моделирования подготовить рекомендации по техническим решениям, учитывающие особенности инженерно-геокриологических условий ключевых участков автомобильной дороги на период его строительства, капитального ремонта и эксплуатации.All the information received will be compiled into databases with operational processing and analysis. This will make it possible to comprehensively, using an array of obtained field data and mathematical modeling, prepare recommendations for technical solutions that take into account the peculiarities of engineering and cryological conditions of key sections of the highway for the period of its construction, overhaul and operation.
Технический результат повышение точности мониторинга и оценки состояния автодорог в криолитозоне достигается тем, что позволяет учесть влияние величины атмосферных осадков и температуры поверхности объекта на температурный режим участка автодороги и своевременно предсказывать ухудшение ее состояния. При этом появляется возможность учета вариации сезонных погодных условий (холодная зима, удлиненное лето и т.д.) на состояние температурного поля и состояние автодороги.The technical result of improving the accuracy of monitoring and assessing the state of roads in the permafrost zone is achieved by taking into account the influence of precipitation and the surface temperature of the object on the temperature regime of the road section and predicting the deterioration of its condition in a timely manner. In this case, it becomes possible to take into account the variation of seasonal weather conditions (cold winter, extended summer, etc.) on the state of the temperature field and the state of the road.
Промышленное применение. Предлагаемый способ геокриологического мониторинга может с успехом применяться для оценки состояния автомобильных дорог в криолитозоне.Industrial application. The proposed method of geocryological monitoring can be successfully used to assess the state of roads in the permafrost zone.
Claims (4)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2795153C1 true RU2795153C1 (en) | 2023-04-28 |
Family
ID=
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101762832A (en) * | 2010-01-26 | 2010-06-30 | 中国气象局气象探测中心 | Method for detecting depth of snow and device thereof |
CN109653185A (en) * | 2018-11-27 | 2019-04-19 | 兰州大学 | A kind of multi-data source subgrade in salty soil zone monitoring system and its monitoring and evaluation method |
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101762832A (en) * | 2010-01-26 | 2010-06-30 | 中国气象局气象探测中心 | Method for detecting depth of snow and device thereof |
CN109653185A (en) * | 2018-11-27 | 2019-04-19 | 兰州大学 | A kind of multi-data source subgrade in salty soil zone monitoring system and its monitoring and evaluation method |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
В.А.Исаков, Ф.С.Телков. Геокриологический мониторинг на объектах дорожной сети в криолитозоне России / Инженерные изыскания в строительстве: Мат-лы IX науч.-практ. конф. молодых специалистов. М.: ОАО "ПНИИИС", 2013. Методические рекомендации по измерению и прогнозу изменения температуры во времени и по глубине дорожной одежды с учётом её конструктивных особенностей. - М.: Федеральное дорожное агентство (Росавтодор), 2020. * |
Мониторинг состояния дорог (https://datchiki.com/lufft-метеостанции-и-погодные-датчики/). * |
Системы дорожного мониторинга МИНИМАКС-94 (https://mm94.ru/catalog/sistemy-dorozhnogo-monitoringa/). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | Pipeline–permafrost interaction monitoring system along the China–Russia crude oil pipeline | |
Yu et al. | In-situ monitoring of settlement at different layers under embankments in permafrost regions on the Qinghai–Tibet Plateau | |
Gruber | Ground subsidence and heave over permafrost: hourly time series reveal interannual, seasonal and shorter-term movement caused by freezing, thawing and water movement | |
Jean-Michel et al. | Groundwater dynamics within a watershed in the discontinuous permafrost zone near Umiujaq (Nunavik, Canada) | |
Jaesche et al. | Snow cover and soil moisture controls on solifluction in an area of seasonal frost, eastern Alps | |
Matsuoka | Modelling frost creep rates in an alpine environment | |
RU2795153C1 (en) | Method for geocryological monitoring and assessment of the condition of roads in the permafrost zone | |
Roustaei et al. | Investigating the mechanism of frost penetration under railway embankment and projecting frost depth for future expected climate: A case study | |
Pylkkänen et al. | Real-time in situ monitoring of frost depth, seasonal frost heave, and moisture in railway track structures | |
Genc et al. | Comprehensive in-situ freeze-thaw monitoring under a granular-surfaced road system | |
Bazi et al. | Seasonal effects on a low-volume road flexible pavement | |
Birgisson et al. | Analytical predictions of seasonal variations in flexible pavements: Minnesota road research project site | |
Latvala et al. | Water content variation of railway track sub-ballast layer in seasonal frost area: A case study from Finland | |
Collop et al. | Assessing variability of in situ pavement material stiffness moduli | |
Schulz-Poblete et al. | Installation of a low-cost unsaturated soil monitoring system in Howick, South Africa | |
Kolisoja et al. | Integrated monitoring of seasonal variations and structural responses to enable intelligent asset management of road infrastructures | |
Ankit et al. | Effect of environmental factors on flexible pavement performance modeling | |
Kestler et al. | Evaluating moisture sensors and monitoring seasonal moisture variation in low-volume roads | |
Koa | Calibration and development of a numerical method for frost protection | |
Liu et al. | Rainfall infiltration, drainage, and load-carrying capacity of pavements | |
Basit | Impact of Climate Change on Thermal Behavior of Pavement Structures in Ontario | |
Naqvi et al. | Development, Construction, and Instrumentation of Pilot Freeze–Thaw Resistant Granular Roadways Test Cells | |
Vandoorne et al. | Long-Term In-Situ Measurement of Soil Suction in Railway Foundation Materials | |
Miller et al. | Modification of the US Army Corps of Engineers Model 158 for prediction of frost–thaw profiles in northern New England | |
Likar et al. | Experiences from in-situ monitoring of pavement under weather conditions change |