Стабилизация конструкций железных дорог на многолетнемерзлых грунтах Северного широтного хода и Арктики

Устойчивое повышение температур в арктических регионах, особенно вблизи расположения прибрежных инфраструктурных объектов, ведет к оттаиванию многолетнемерзлых грунтов и существенно повышает вероятность возникновения рисков при эксплуатации объектов. Особенно опасным является снижение несущей способности фундаментов даже при незначительном повышении температуры грунта на несколько градусов Цельсия, что может привести к деформациям и авариям. Согласно исследованиям, при повышении температуры многолетнемерзлых грунтов с –3 до –0.3 °C несущая способность свай снижается в 5 раз. Это обуславливает необходимость разработки и внедрения превентивных мер по усилению оснований зданий и сооружений в криолитозонах. Анализ исторических данных, включая показатели среднегодовых температур по различным метеостанциям, выявил, что глобальное потепление в Северном регионе началось с середины 1970-х годов. C 2015 по 2025 г. среднегодовые температуры поднялись до рекордных значений. Помимо повышения температуры наблюдается увеличение количества и экстремальности атмосферных осадков, особенно в виде снега, что способствует росту снежного покрова и усложняет эксплуатацию транспортных и инженерных систем. Анализ конструктивно-технологических решений, применяемых в разные годы при строительстве транспортной инфраструктуры на территории распространения многолетнемерзлых грунтов, выявил потребность в развитии новых технологий и реализации адаптационных мер для обеспечения безопасной эксплуатации инфраструктуры в условиях ускоряющегося изменения климата Арктики.

1. Ашпиз Е. С. Опыт проектирования земляного полотна железных дорог России, расположенных в зоне распространения многолетнемерзлых грунтов. В сб.: Материалы Пятой конференции геокриологов России, Москва, 14–17 июня 2016 года. Москва: Университетская книга; 2016. С. 162–168. URL: https://www.elibrary.ru/weqoxz

2. Hjort J., Streletskiy D., Doré G., Wu Q., Bjella K., Luoto M. Impacts of permafrost degradation on infrastructure. Nature Reviews Earth & Environment. 2022;3:24–38. https://doi.org/10.1038/s43017-021-00247-8

3. Мельников В. П., Дроздов Д. С., Павлов А. В., Лейбман М. О., Малкова Г. В., Украинцева Н. Г. Изменение климата и реакция геосистем Севера. В сб.: Тезисы докладов научно-практической конференции «Глобальные изменения климата и механизмы адаптации к ним», 10-11 ноября 2009, Москва. Москва, 2009. С. 36–37.

4. Васильев А. А., Никитин К. А., Стрелецкая И. Д., Облогов Г. Е., Задорожная Н. А. Современные тренды эволюции криолитозоны российской Арктики при климатических изменениях. Рельеф и четвертичные образования Арктики, Субарктики и Северо-Запада России. 2019;(6):16–20. https://doi.org/10.24411/2687-1092-2019-10603

5. Хрусталев Л. Н. Основы геотехники в криолитозоне. Москва: ИНФРА-М; 2025. https://doi.org/10.12737/textbook_5c6142a7282862.58234241

6. Ашпиз Е. С. Земляное полотно в условиях многолетнемерзлых грунтов Северного широтного хода. Путь и путевое хозяйство. 2021;(3):22–25. https://www.elibrary.ru/pvtraw

7. Цытович Н. А. Механика мерзлых грунтов. Москва: Высшая школа; 1973. URL: https://djvu.online/file/FbTJKVxkdWb1I

8. Варламов С. П. Инженерно-геокриологический мониторинг на участке развития пород ледового комплекса в полосе железной дороги Томмот – Якутск. Успехи современного естествознания. 2015;(1):410–414 URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=34903

9. Шапран В. В., Фазилова З. Т. Деформация земляного полотна на Воркутинской дистанции пути. Путь и путевое хозяйство. 2018;(8):28–32. URL: https://www.elibrary.ru/lyapil

10. Зарецкий Ю. К. Вязкопластичность грунтов и расчеты сооружений. Москва: Стройиздат; 1988.

11. Пузаков Н. А. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог. Москва: Автотрансиздат; 1960.

12. Гаврилов И. И., Ножов И. В., Шемелин В. Н. Техническая надежность и эффективность сезонно-действующих охлаждающих установок. Путь и путевое хозяйство. 2023;(3):16–19.

13. Кондаков Е. Н. Экспериментальная технология усиления земляного полотна в рамках развития Северного широтного хода (101 км ж.д. линии Чум – Лабытнанги). В сб.: Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: XVI международная научно-техническая конференция, чтения, посвященные памяти профессора Г. М. Шахунянца, Москва, 03–04 апреля 2019 года. С. 74–80.

14. Ашпиз Е. С., Хрусталев Л. Н. Предотвращение деградации многолетнемерзлых грунтов в основании насыпей для условий строительства линии Салехард – Надым. В сб.: Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути: XVI международная научно-техническая конференция, чтения, посвященные памяти профессора Г. М. Шахунянца, Москва, 03–04 апреля 2019 года. С. 49–55.

15. Ашпиз Е. С. Мониторинг земляного полотна при эксплуатации железных дорог. Москва: Путь-пресс; 2002. URL: https://djvu.online/file/5IXJB2yaCoU3n

16. Знаменский Б. А. Сооружение земляного полотна железных дорог в условиях вечной мерзлоты. Транспортное строительство. 1983;(2)6–8.

17. Ермаков И. Г. Методы строительства железных дорог в сложных инженерно-геологических условиях. Транспортное строительство. 1982;(12):8–10.

18. Кудрявцев, С. А. Геотехнологии в реконструкции земляного полотна. Путь и путевое хозяйство. 2004. № 2. С. 23-24.

19. Kudryavtsev S., Borisova A. Тhe research of the freezing and thawing process of the foundations with the use of season and cold-producing devices. MATEC Web of Conferences. 2018;193(1):03040. https://doi.org/10.1051/matecconf/201819303040.