Тындинская мерзолтная станция

19 июня 2014 г.

   10 июня 2010 года исполняется 35 лет научной деятельности Тындинской мерзлотной станции.

   Амурская область- родоначальник развития науки о многолетней мерзлоте - геокриологии. В начале 20 века трудами наших учёных выделилось и оформилось в самостоятельную отрасль знаний - мерзлотоведение.

   Северная и центральная части Амурской области находятся в зоне распространения многолетней мерзлоты. От неё свободны лишь южные части Зейско-Буреинской равнины и Амурско-Зейского плато.

   Многолетняя мерзлота - грунты, которые длительное время находятся в мёрзлом состоянии. Здесь мерзлота не сплошная, чередуются участки мёрзлого и талого грунтов. Мощность многолетнемёрзлых грунтов особенно велика на севере области - до 70 - 80 метров. Такой мощный слой мерзлоты сохраняется из-за очень морозных зим при тонком снеговом покрове. Летом мёрзлый слой песчаных грунтов оттаивает сверху на 2-3 метра, а если сверху лежит моховой покров, всего на 20-30 см.

   Первые стационарные метеорологические наблюдения в Амурской области начались ещё зимой 1859/60 г., а постоянно действующая метеорологическая станция в Благовещенске учреждена в 1867 г. С 1908 года начались тщательные изыскания условий прилегающих грунтов, исследования территории Амурской области с целью строительства железной дороги.

   25 октября 1927 года на опытном полигоне Сковородинской метеостанции при Забайкальской железной дороге начались регулярные наблюдения за температурами вечномёрзлых грунтов. Вскоре было изменено и её название -метеостанция превратилась в «Сковородинскую почвенно-мерзлотную», а затем «опытно-мерзлотную станцию». Она стала первой мерзлотной станцией и самой значительной из всех станций того периода по объёмам исследований и полученным результатам (после Сковородинской создавались несколько мерзлотных станций в Приамурье и Забайкалье, а также: в Игарке, Якутске. Анадыре. Воркуте, Магадане, Амдерме, Норильске).

   Основным поводом в то время к созданию Сковородинской научно-исследовательской мерзлотной станции (СНИМС) послужило отсутствие теории и практики строительства и эксплуатации железнодорожных сооружений на вечномёрзлых грунтах (появление большого числа деформаций земляного полотна), водопропускных сооружений, технических, служебных и жилых зданий на Забайкальской и Амурской железных дорогах. Наиболее плодотворными периодами работы мерзлотной станции явились годы строительства БАМа: предвоенный и современный.

   В предвоенный период только на территории станции в Сковородино было организовано 84 опытных установки, за которыми проведены длительные наблюдения. Наблюдения велись также и за строящимися и построенными объектами БАМ.

   Наиболее заметный след в работах мерзлотной станции предвоенного периода оставил первый директор Сковородинской мерзлотной станции Быков Н.И. Совместно с Каптеревым П.Н., они обобщили в 2-х монографиях результаты работ мерзлотной станции в довоенный период. Послевоенный период работы станции неразрывно связан с именем Минайлова Гавриила Павловича.

   10 ноября 1975 г. на базе Сковородинской мерзлотной станции во исполнение постановления Правительства СССР была открыта и начала работать Тындинская мерзлотная станция.

   Более 40 лет - с 1960 по 1996 годы Г. П. Минайлов проработал в должности директора, а затем по 2004 год – в должности главного научного сотрудника и главного технолога станции. В 2002 г был избран академиком Академии транспорта. В 2004 г защитил диссертацию на учёную степень кандидата технических наук.

   В период строительства БАМа в 1970-1980-е гг. на мерзлотной станции работали 45 научных и инженерных работников, в том числе 5 кандидатов технических наук. В их распоряжении был электронно-вычислительный комплекс для решения инженерных, теплофизических и статических задач, автомобильная и буровая техника, а опытным полигоном служил весь БАМ.

   Гавриилом Павловичем самостоятельно и в соавторстве опубликовано более 40 работ, получено 13 авторских свидетельств и патентов на изобретения, составлено большое число отчетов по результатам выполненных научно-исследовательских работ.

   Мерзлотная станция при строительстве «послевоенного» БАМа оказывала научно-техническое и практическое содействие проектным и строительным организациям в решении самых различных вопросов.

   Для этого на станции, были организованы 8 лабораторий и секторов по разным направлениям деятельности:

• по изучению теплового взаимодействия сооружений транспорта с мёрзлыми грунтами оснований;
• для изучения и проверки различных методов по регулированию температурного режима в основании сооружений.

   Совместно с подразделениями ЦНИИС, проектными и строительными организациями была решена проблема применения столбчатых оснований мостов с проработкой технологических, конструктивных и расчётных вопросов. Это позволило перейти на строительство полносборных мостов и достичь темпов строительства малых железобетонных мостов за 1,5-2 недели.

   Интересные результаты были получены при отработке ряда технологических проблем на строительстве тоннелей, обслуживании и ремонте строительной техники в условиях строительных участков. Для строительства на мёрзлых грунтах разработаны конструкции земляного полотна, водоотводных канав, труб и мостов.

   После открытия в 1984 году сквозного движения по БАМу мерзлотная станция продолжила обследование и наблюдение на типовых и опытных объектах БАМа, приняла участие в обследовании и восстановлении надёжности деформирующихся участков земляного полотна, искусственных сооружений и зданий БАМ.

   Многие из наработок станции реализованы на практике, вошли в рекомендательные и нормативные документы. Однако полученный в этот период материал использован далеко не весь. Более полно осмыслить и систематизировать полученные результаты необходимо как для практического использования его при строительстве и эксплуатации железных дорог на мерзлоте, так и для разработки направления дальнейших исследований в области обеспечения надежности сооружений транспорта на вечномёрзлых грунтах.

   Для районов распространения многолетней мерзлоты характерны своеобразные явления. Здесь часто образуются моховые бугры с ледяным ядром, сохраняющимся в течение многих лет. В некоторых местах в слое мёрзлого грунта встречаются ледяные глыбы. Когда они вытаивают, поверхность оседает и образуется впадина, которая впоследствии заполняется водой. Возникает озеро, из которого поднимаются наклоненные во все стороны деревья. В районах многолетней мерзлоты часто образуются речные и грунтовые наледи. Грунтовые наледи возникают вдали от рек. Вода, не находя выхода, прорывается на поверхность и замерзает в виде ледяных наростов. Грунтовые наледи портят дороги и строения - здания часто перекашиваются, их стены растрескиваются из-за вспучивания грунтов. Большой объём испытаний и наблюдений позволил получить интересные результаты:

• 1. Сотрудниками лаборатории земляного полотна было установлено, что в условиях вечной мерзлоты насыпи БАМ отепляют грунты основания тем больше, чем больше их высота и размеры в плане.
• Благодаря этим открытиям стало возможным создание устойчивых конструкций сооружений пути на мерзлых грунтах.
• Ученые-мерзлотоведы установили направленность и величину изменений температурного режима мерзлоты в основаниях мостов и труб, разработали способы регулирования этого режима. Это было апробировано на восточном участке БАМа, где построено 80 мостов с сохранением грунтов оснований в мёрзлом состоянии. Совместно с мостостроителями и работниками института отрабатывали технологию заделки мостовых свай-столбов в мёрзлые и скальные породы и методику расчёта несущей способности таких свай.
• Была создана и проверена на практике оригинальная технология устройства в мёрзлых грунтах буронабивных трамбованных столбов большого диаметра из особо жёсткой бетонной смеси (вместо монолитных фундаментов), созданы новые конструкции мостов и труб для районов с вечномёрзлыми грунтами (арочного и тоннельного типа).
• За 15 лет термометрическими трубками (СОУ) было оборудовано 40 мостов и водопропускных труб, несколько десятков термометрических поперечников на земляном полотне, в талых и мёрзлых грунтах пробурено 30 километров скважин. Испытаны сотни образцов бетона, проведены десятки испытаний мостовых столбов диаметром 0,8 метра и свай на станциях и в посёлках БАМа.

   Сезоннодействующие охлаждающие установки (СОУ) служат для охлаждения грунтов на глубинах 5-25 метров и более. Их «работа» заключается в выносе тепла из грунта, в результате чего около СОУ формируется зона с более низкой температурой, чем температура грунтов в естественных условиях. Это бывает необходимо для сохранения грунтов оснований сооружений в мёрзлом состоянии и для упрочения грунтов с высокими отрицательными температурами (около 0°С). Работают СОУ только в зимний период и не требуют подведения дополнительной энергии.

   Результаты научно-исследовательских работ мерзлотной станции в период строительства современного БАМ нашли отражение в большом количестве рекомендательных, инструктивных и нормативных документов, разработанных станцией или при её непосредственном участии.

   Нормативные и рекомендательные документы современного периода, подготовленные с участием мерзлотной станции:

   По проектированию и строительству земляного полотна:

• Рекомендации по проектированию рациональных конструкций и типов укрепления водоотводных устройств, устойчивых в условиях морозного пучения, 1975 год.
• Руководство по производству буровзрывных работ на строительстве БАМа, 1981 год.
• Рекомендации по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна на строящихся участках БАМа со сложными мерзлотно-грунтовыми условиями, 1981 год.
• Рекомендации по обеспечению устойчивости выемок в вечномёрзлых глинистых грунтах, 1982 год.
• Рекомендации по устранению деформаций и повышению устойчивости земляного полотна в сложных мерзлотно-грунтовых условиях, 1985 год.
• Рекомендации по рациональным конструкциям земляного полотна, водоотводных устройств и малых искусственных сооружений железнодорожной линии Беркакит-Томмот-Якутск, 1985 год.
• Методические рекомендации по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях, 1986 год.
• Рекомендации по проектированию, строительству и эксплуатации фильтрующих насыпей, 1987 год.
• Рекомендации по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна на участках с наличием низкотемпературных вечномёрзлых грунтов, 1988 год.
• Изыскания, проектирование и строительство железных дорог в районах вечной мерзлоты, 1990 год.
• Технические указания по стабилизации деформирующихся насыпей железных дорог, расположенных на протаивающих основаниях из вечномёрзлых грунтов, 1993 год.
• Временные технические условия на проектирование земляного полотна железнодорожной линии Улак-Эльга с сохранением мёрзлого состояния грунтов основания, 2001 год.

   По строительству искусственных сооружений:

• Рекомендации по строительству столбчатых фундаментов и опор мостов, 1976 год.
• Руководство по строительству фундаментов малых и средних мостов БАМа, 1977 и 1982 годы.
• Руководство по проектированию и постройке столбчатых фундаментов и опор малых и средних мостов БАМа на вечномёрзлых грунтах, используемых в основаниях по принципу 1, 1978 год.
• Рекомендации по совершенствованию конструкций и норм проектирования искусственных сооружений, возводимых на пучинистых грунтах с учётом природных условий БАМа, 1981 год.
• Проект Инструкции по проектированию мостов и труб на вечной мерзлоте (взамен ВСН 187-76), 1982 год.
• Методические рекомендации по применению разных способов охлаждения грунтов оснований опор мостов, возводимых на вечномёрзлых грунтах, 1984 год.
• Рекомендации по проектированию и строительству автодорожных мостов на севере Западной Сибири, 1984 год.
• Рекомендации по инженерно-геокриологическим изысканиям для строительства мостов и труб на вечномёрзлых грунтах Севера Тюменской области, включая Ямал, 1984 год.

   Кроме этих документов в период строительства БАМа Мерзлотная станция принимала участке в разработке семи инструктивных и рекомендательных документов по совершенствованию эксплуатации и ремонтов строительной техники (в том числе импортной), в суровых климатических условиях и бездорожья.

   На сегодняшний день работники Мерзлотной станции уделяют особое внимание контролю за объектами и передаче накопленного опыта строительства и содержания земляного полотна и мостов на мёрзлых грунтах эксплуагационникам.

   

   С.В. Юдина, Амурский областной краеведческий музей им. Г. С. Новикова-Даурского

   Дополнительно по данной теме можно почитать:

   Сумгин М.И. - основоположник российского мерзлотоведения

ИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ:

   "Амурский краевед. №27. Материалы научно-практической конференции (январь 2010 г.)" Амурский областной краеведческий музей им. Г.С. Новикова-Даурского. Благовещенск. 2010 г
   Электронная версия - Коваленко Андрей, главный редактор портала "Амурские сезоны"