Analysis of the results of studies of the thermal regime of natural and man-made kurums of the cryolithozone

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The subject of research is natural and man-made kurums (blocky accumulations of rocks). The purpose of the work was to analyze the main literary sources, in which the results of research on the formation of the thermal regime of rock dumps (kurums) were published. The retrospective period of the research extends for more than 50 years. Domestic and foreign sources of information are considered. The most representative ones have been selected for analysis, in which the results of research with theoretical value and practical significance have been published. The analysis showed that on many important aspects of the formation of the thermal regime of natural and man-made kurums, all the authors of studies conducted in different regions and at different time periods, independently of each other, came to the same conclusions. This indicates the reliability and objectivity of the results obtained. An analytical review of scientific articles was used as a research method, in which research materials on the formation of the thermal regime of both the kurums themselves and their soil bases were published. The kurums of the permafrost and island permafrost zones are considered. An analytical review of literary sources containing theoretical and practical results of research on the formation of the thermal regime of natural and man-made kurums is carried out. The results of the analysis allow us to draw the following main conclusions. 1. Any types of natural and man-made kurums lead to progressive cooling of the base on which they are located. 2. When interacting with the rock base, the technogenic kurum works as an active thermal protection, changing its thermal resistance during the annual cycle. 3. When modeling the process of thermal interaction of technogenic kurum, it is quite acceptable to consider the kurum as a heat-protective layer, the thermal resistance of which depends on the effective coefficient of thermal conductivity, which changes its value when the sign of atmospheric air temperature changes. Based on the analysis of the results of the published works, conclusions are drawn about the possibility of a number of simplifications in the construction of computational models for forecasting and controlling the thermal regime of frozen bases of technogenic kurums.

References

  1. Алексеев В.Р. Курумы – феномен криосферы. Новосибирск: Гео. 2021. 347с.
  2. Алексеев В.Р. Курумы-криогенный строительный материал (состояние изученности, задачи исследований). В книге: Материалы XI Международного симпозиума по проблемам инженерного мерзлотоведения. 2017. С. 191-192.
  3. Тюрин А.И. Генетическая классификация курумов // Вестник Московского университета. Серия геологическая. 1979. № 3. С. 77.
  4. Тюрин А.И., Полтев Н.Ф. Особенности строения курумов Южной Якутии // Мерзлотные исследования. М.: Изд-во Моск. университета, 1979. № 18. С.119-128.
  5. Тюрин А.И. Инженерно-геокриологическая оценка курумов // Мерзлотные исследования, 1983. Вып. XXI, МГУ. С. 123-130.
  6. Романовский Н.Н., Тюрин А.И. Фациальные особенности курумов Южной Якутии и Северного Забайкалья//Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 1979. № 4. С. 59.
  7. Сергеев Д.О., Ухова Ю.А., Станиловская Ю.В., Романовский В.Е. Температурный режим многолетнемерзлых толщ и сезонно талого слоя в горах Северного Забайкалья (возобновление стационарных наблюдений)// Криосфера Земли, 2007. T. XI, № 2. C. 19-26.
  8. Горбунов А.П. Каменные глетчеры Заилийского Алатау // Криогенные явления Казахстана и Средней Азии. Якутск, 1979. С. 5-34.
  9. Горбунов А.П., Северский Э.В. Криогенные реликты голоцена на территории Казахстана//Вопросы географии и геоэкологии. 2016. № 4. С. 20-31
  10. Горбунов А.П., Титков С.Н. Каменные глетчеры гор Средней Азии. Якутск, 1989, 164 с.
  11. Горбунов А.П., Титков С.Н. Земляные глетчеры и криогенные покровы в высоких горах Азии // ГеоРиск. 2018. № 1. С. 34-42.  
  12. Горбунов А.П., Немов А.Е. К исследованию температур рыхлообломочных толщ высокогорного Тянь-Шаня. // Криогенные явления высокогорий. Новосибирск, Наука, 1978. С. 92-99.
  13. Горбунов А.П., Северский Э.В. Температурный режим и криогенное строение крупнообломочных отложений в Северном Тянь-Шане // Проблемы геометеорологии и аккумуляции земного холода. 1990. С. 54-58.
  14. Шестернев Д.М. Криогенные процессы Забайкалья. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005. 262 с.
  15. Шестернев Д.М., Шестернев Д.Д. Пучение крупнообломочных пород Читино-Ингодинской впадины в связи с потеплением климата // Криосфера Земли. 2007. Том XI, № 4. С. 80-92.
  16. Шестернев Д. М. Криогипергенез крупнообломочных и скальных пород криолитозоны. Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения СО РАН, 1997. 120 с.
  17. Стетюха В.А. Исследование устойчивости оттаивающих откосов техногенных горных массивов//Горный информационно-аналитический бюллетень. 2002. № 7. С. 206-208.
  18. Стетюха В.А. Совершенствование моделей переноса тепла и влаги при оценке воздействий горного производства на породы в условиях Южного Забайкалья// Горный информационно-аналитический бюллетень. М.: МГГУ. Выпуск № 10, 2004. С. 71-74.
  19. Стетюха В.А. Влияние насыпей на перемещение верхней границы многолетнемерзлых пород// В сб.: Актуальные вопросы строительства и эксплуатации зданий и сооружений в суровых условиях. Чита, 2020. С. 68-72.
  20. Северский Э.В. Геокриологические опасности гор Казахстана // География и водные ресурсы. 2012. № 1. С. 45-51.
  21. Северский Э.В. Курумы Тянь-Шаня // Криосфера Земли. 1998. Т. II, № 2. С. 33-37.
  22. Железняк И. И., Мальчикова И. Ю. Исследование льдообразования в глыбовых массивах горных пород криолитозоны Северного Забайкалья // Известия УГГУ. 2016. Вып. 3(43). С. 64-66. doi: 10.21440/2307-2091-2016-3-64-66
  23. Романовский Н. Н., Тюрин А. И., Сергеев Д. О. Курумы гольцового пояса гор. Новосибирск: Наука. 1989. 148 с.
  24. Мальчикова И. Ю. Конвективный тепломассообмен в пустотах-полостях природных геосистем// Материалы IV Минского Междунар. форума по тепло-и массообмену. Минск, 2000. Т. 1. С. 55-58.
  25. Банцекина Т.В., Михайлов В.М. К оценке роли внутригрунтовой конденсации водяных паров в формировании теплового и водного режимов крупнообломочных склоновых отложений// Криосфера Земли. 2009. Т. 13. № 1. С. 40-45.
  26. Михайлов В.М., Банцекина Т.В., Ушаков М.В. Исследования термических характеристик рассредоточенного притока в горные реки криолитозоны //Криосфера Земли. 2007. Т. 11. № 4. С. 57-64.
  27. Банцекина Т.В. Температурный режим и динамика льдистости крупнообломочных склоновых отложений без заполнителя в весенне-летнее время (на примере руч. Контактовый)// Колыма, 2002, № 4. С. 9-13.
  28. Банцекина Т.В. Особенности гидротермического режима слоя сезонного протаивания крупнообломочных склоновых отложений в весенне-летний период (на примере Верхнеколымского нагорья)// Автореф. дис. канд. геогр. наук. Якутск, 2003, 23 с.
  29. Минайлов Г.П. Способы понижения температуры вечномерзлых грунтов на железных и автомобильных дорогах путем применения каменной наброски//Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, ОАО ЦНИИС, 2003. 37 с.
  30. Минайлов Г.П. Математическое моделирование процессов теплообмена в массивах, содержащих каменную наброску // В сб.: Труды ЦНИИС, вып. 213. М., 2002. С. 122-130.
  31. Минайлов Г.П., Дубнов Ю.Д., Перетрухин В.А. и др. Методические рекомендации по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях. ЦНИИС Минтрансстроя, М., 1986. 75 с.
  32. Минайлов Г.П., Юсупов С.Н. Стабилизация насыпей на вечномерзлых грунтах // Путевое хозяйство. 2001. № 5. С. 32.
  33. Минайлов Г.П., Миронов В.А., Юсупов С.Н. Опыт применения на Байкало-Амурской и Амуро-Якутской ж.д. магистралях конструкций земляного полотна, работающих в тепловом отношении по принципу самоохлаждающихся систем // В сб. докладов: Комплексные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железных дорог в условиях Крайнего Севера. Том І. Хабаровск, 1997. С. 99-102.
  34. Железняк И. И., Холодовский С. Е. Природа и модель распространения температурных волн в курумах // Ученые записки ЗабГУ. 2015. № 3 (62). С. 44-47.
  35. Сенук Д.П., Железняк И.И., Долгов В.Н. Особенности теплопереноса в крупнообломочных породах. Проблемы горного производства Восточной Сибири. Новосибирск: Наука. 1991. С. 58-64.
  36. Железняк И. И. Глыбовый массив горных пород: исследование и моделирование криогенного теплопереноса // Вестник ЗабГУ. 2015. № 11 (126). С. 23-29.
  37. D. Li, K. Zhang, G. Tong, F. Ming and X. Huang. Analysis on Cooling Effect of Crushed-Rocks Embankment of Qinghai-Tibet High-Grade Road. Modeling and Simulation in Engineering. Vol. 2015, Article ID 384304, 8 pages. Retrieved from http://dx.doi.org/10.1155/2015/384304
  38. W. Ma, J. Qi, and Q. Wu. Analysis of the deformation of embankments on the Qinghai-Tibet railway. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, vol. 134, no.11, pp. 1645–1654, 2008.
  39. B. Sun, W. Ma, and D.Q. Li. Ground temperature characteristics of block stone embankment and traditional embankment at Beiluhe along Qinghai-Tibet Railway. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, vol. 30, no. 2, pp. 303–308, 2008.
  40. Y. Lai, L. Zhang, S.Zhang and L. Mi. Cooling effect of ripped stone embankments on Qing-Tibet railway under climatic warming. Chinese Science Bulletin, vol. 48, no. 6, pp. 598–604, 2003.
  41. G.Y. Li,N.Li ,and J.M.Kan. Studyon cooling mechanism of embankment with crushed-stone side-slope along QinghaiTibet railway in permafrost region. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, vol. 26, no. 1, pp. 3161–3169, 2007.
  42. M.Zhang,Y.Lai,Z.Liu,and Z.Gao. Temperature characteristic nonlinear analysis for new-type embankment structures for Qinghai-Tibetan railway under climatic warming. China Civil Engineering Journal, vol. 39, no. 2, pp. 93–101, 2006.
  43. B.X. Sun, X.Z. Xu, Y.M. Lai, S.J. Wang, and J.Z. Zhang. Impact of ballast grain sizes on natural convection cooling effect of embankment in permafrost regions. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, vol. 26, no. 6, pp. 809–814, 2004.
  44. W. B. Yu, Y. M. Lai, X. F. Zhang, S. Zhang, and J. Xiao. Laboratory investigation on cooling effect of coarse rock layer . Modeling and Simulation in Engineering and fine rock layer in permafrost regions. Cold Regions Science and Technology, vol. 38, no. 1, pp. 31–42, 2004.
  45. S. He, M.Y. Zhang, Y. Zhang, Z.H. Gao, and L. Jin. Laboratory investigation on cooling characteristics of open block-stone revetment in permafrost regions. Journal of the China Railway Society, vol. 30, no. 4, pp. 54–58, 2008.
  46. Z. Sun, W. Ma, and D.Q. Li. Study of adjusting temperature effect of ripped-rock in-situ. Rock and Soil Mechanics. Vol. 27. No. 11, pp. 2001–2004, 2006.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).