<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Archiving and Interchange DTD v1.4 20241031//EN" "https://jats.nlm.nih.gov/archiving/1.4/JATS-archive-oasis-article1-4-mathml3.dtd">
<article xmlns:ali="http://www.niso.org/schemas/ali/1.0/" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:noNamespaceSchemaLocation="https://jats.nlm.nih.gov/archiving/1.4/xsd/JATS-archive-oasis-article1-4-mathml3.xsd" article-type="research-article" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Нанотехнологии в строительстве: научный интернет-журнал</journal-title></journal-title-group><issn publication-format="electronic">2075-8545</issn><publisher><publisher-name xml:lang="ru">ООО &quot;Центр новых технологий &quot;НаноСтроительство&quot;</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.15828/2075-8545-2026-18-1-103-122</article-id><article-id pub-id-type="edn">YMPBWM</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="toc-heading"><subject>СТРОИТЕЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="article-type"><subject>Научная статья</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title xml:lang="ru">Нанотехнология и параметры растепления многолетнемерзлых грунтов при строительстве фундаментов зданий и транспортных сооружений</article-title></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author"><name><surname>Попонин</surname><given-names>Артём Романович</given-names></name><bio><p>специалист по учебно-методической работе кафедры «Мосты и тоннели», Института пути, строительства и сооружений</p></bio><email>artempoponin1@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"></xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Пискунов</surname><given-names>Александр Алексеевич</given-names></name><bio><p>доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Мосты и тоннели» Института пути, строительства и сооружений</p></bio><email>a.piskunov52@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"></xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Панченко</surname><given-names>Александр Иванович</given-names></name><bio><p>доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией по обследованию, испытанию и мониторингу мостов, тоннелей и метрополитенов научно-технического центра «Мосты, тоннели и метрополитены» Института пути, строительства и сооружений</p></bio><email>alex250354@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"></xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Галабурда</surname><given-names>Игорь Андреевич</given-names></name><bio><p>ассистент кафедры «Мосты и тоннели» Института пути, строительства и сооружений</p></bio><email>igor.galaburda@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"></xref></contrib><contrib contrib-type="author"><name><surname>Кендюк</surname><given-names>Андрей Викторович</given-names></name><bio><p>директор научно-исследовательского центра «тепло- и массообмен в строительстве», старший преподаватель кафедры «Строительные материалы и технологии» Института пути, строительства и сооружений</p></bio><email>patriot1812@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff1"></xref></contrib></contrib-group><aff id="aff1"><city>Москва</city><country>Российская Федерация</country><institution>Российский университет транспорта</institution></aff><volume>18</volume><issue>1</issue><fpage>103</fpage><lpage>122</lpage><permissions><copyright-statement>© Попонин Артём Романович, Пискунов Александр Алексеевич, Панченко Александр Иванович, Галабурда Игорь Андреевич, Кендюк Андрей Викторович</copyright-statement><copyright-holder>Попонин Артём Романович, Пискунов Александр Алексеевич, Панченко Александр Иванович, Галабурда Игорь Андреевич, Кендюк Андрей Викторович</copyright-holder></permissions><abstract><p>Введение. До 65% площади Российской Федерации находятся на территориях распространения многолетнемерзлых грунтов, поэтому работы по совершенствованию существующих и развитию новых технологий сооружения фундаментов в таких условиях сохраняют свою актуальность. Северные территории богаты своими природными ресурсами, такими как нефть, газ и полезные ископаемые, поэтому в последние годы наблюдается тенденция их активного развития. Сооружение объектов инфраструктуры, строительство промышленных предприятий и жилых комплексов требует проектных решений, обеспечивающих эксплуатационную надежность фундаментов в условиях деградации грунтовых многолетнемерзлых массивов. Геологические условия многолетнемерзлых грунтов влияют на прочность, устойчивость и долговечность сооружений. Строительство без учета характеристик мерзлотных грунтов приводит к осадкам, деформациям зданий и аварийным ситуациям, связанным с деградацией грунтового массива из-за изменения климатических условий. Существующие на сегодняшний день технологии строительства сооружений различного назначения в данных условиях основываются на первом принципе - опирании оснований фундаментов на толщу многолетнемерзлых грунтов, которая является постоянной и не подвержена влиянию сезонного растепления и остывания грунтов. Существующие технологии не всегда могут удовлетворять требованиям, предъявляемым к надежности строительных объектов. Для поддержания долговечности и устойчивости сооружений необходимо учитывать факторы риска для северных регионов, где климатические условия весьма суровы, а строительные объекты подвергаются значительным нагрузкам. Из-за увеличения среднегодовой температуры атмосферного воздуха, толща сезонно растепляемых многолетнемерзлых грунтов повсеместно увеличивается. При проектировании современных сооружений глубину заложения фундаментов необходимо увеличивать, что в свою очередь ведет к увеличению затрат на строительство в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов. По результатам расчетного обоснования определена необходимая температура подачи пара в паровую иглу, диаметр иглы, толщина её стенки, схема расстановки игл, область растепления как от одной, так и от комплекса паровых игл, а также время обратного промерзания массива грунтов для учета возможности последующего повышения их несущей способности. Материалы и методы. В статье представлена нанотехнология растепления многолетнемерзлых грунтов паровыми иглами и расчетное обоснование, необходимое для учета возможности работ по растеплению массива грунтов и их дальнейшему закреплению. Расчетное обоснование выполнено на примере строительства транспортного сооружения в г. Норильск, Красноярский край, так как эта область относится к районам Крайнего Севера, где распространенной является проблема повсеместного растепления массива грунтов. Расчетное обоснование выполнено в специализированном программном комплексе MIDAS GTS NX Thermal analysis. Обсуждение. В рамках расчетного обоснования была выполнена: верификация расчетных моделей; моделирование существующего диапазона толщин стенок паровой иглы; моделирование существующего диапазона диаметров паровой иглы; моделирование существующего диапазона температур подачи пара в паровую иглу; моделирование двух возможных схем расстановки паровых игл в массиве грунтов; моделирование по определению расстояния между паровыми иглами при их установке в массив грунтов; моделирование по определению времени, необходимого для растепления массива грунтов и их обратного остывания. Выполнен анализ полученных результатов для каждого из этапов расчетного обоснования. Определена оптимальная конструкция паровой иглы (диаметр, толщина стенки, температура подачи пара), схема расстановки игл и расстояние между иглами при их установке в массив грунтов, площадь и объем растепляемого массива грунтов, время растепления и обратного остывания массива грунтов. Заключение. В рамках выполненной работы обоснованы конструктивные параметры паровой иглы, включая оптимальный диаметр, толщину стенок и температуру подаваемого пара. Установлено оптимальное взаиморасположение паровых игл и необходимые расстояния между ними для эффективного воздействия на грунт, определены ключевые показатели процесса растепления многолетнемерзлого грунта: сроки, объём и площадь растепления, а также временной интервал возвращения грунтов в исходное мерзлое состояние. Результаты представленной статьи создают основу для проектирования и строительства надежных фундаментов зданий и транспортных сооружений в регионах с распространением многолетнемерзлых грунтов.</p></abstract><kwd-group><kwd>результаты исследований ученых и специалистов</kwd><kwd>нанотехнологии в строительстве</kwd><kwd>нанотехнологии</kwd><kwd>транспортное строительство</kwd><kwd>многолетнемёрзлый грунт</kwd><kwd>сооружение фундаментов</kwd><kwd>теплотехника</kwd><kwd>теплотехнические расчеты</kwd><kwd>грунты основания</kwd><kwd>паропрогрев</kwd><kwd>растепление грунтов</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><ref id="ref1"><label>1</label><mixed-citation>Игошина Е.Д. Возведение фундамента в условиях вечной мерзлоты. Молодой ученый. 2020;21(311):563-566. https://moluch.ru/archive/311/70351</mixed-citation></ref><ref id="ref2"><label>2</label><mixed-citation>Полухин Д.В. Строительство линейных сооружений в условиях вечной мерзлоты. Геология в развивающемся мире: Сборник научных трудов по материалам XVI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Пермь, Пермь, 13-14 апреля 2023 года. 2023;363-368. - EDN: KBYTUV. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54686544</mixed-citation></ref><ref id="ref3"><label>3</label><mixed-citation>Розанцева Н.В., Евтюков Н.С. Способы увеличения надежности бессвайных фундаментов в северных районах России. Архитектура. Строительство. Транспорт. Экономика: Материалы LXXVII Международной научно-практической конференции, Санкт-Петербург, 22-23 ноября 2023 года. 2024;72-82. - EDN: OVLVAM. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=72436036</mixed-citation></ref><ref id="ref4"><label>4</label><mixed-citation>Гулый С.А. Проектные решения фундаментов в условиях островного распространения многолетнемерзлых грунтов Магадана. Промышленное и гражданское строительство. 2021;8:33-40. https://doi.org/10.33622/0869-7019.2021.08.33-40 - EDN: SDQEWW.</mixed-citation></ref><ref id="ref5"><label>5</label><mixed-citation>Agaiby S.W., Salem A.M., Ahmed S.M. The first William Selim Hanna honor lecture from failure to success: lessons from geotechnical failures. Innovative Infrastructure Solutions. 2017;2(1):35. https://doi.org/10.1007/s41062-017-0091-6</mixed-citation></ref><ref id="ref6"><label>6</label><mixed-citation>Пахомов П.С. Исторический опыт геологического исследования и строительства фундаментов на примере города Норильск. Архитектура и дизайн. 2021;2:12-19. https://doi.org/10.7256/2585-7789.202L2.38153 -EDN: SZSHWU.</mixed-citation></ref><ref id="ref7"><label>7</label><mixed-citation>Рязанов А.В. Оптимизация технических решений по фундаментам на многолетнемерзлых грунтах в процессе строительства объекта. Современные технологии проектирования и строительства фундаментов на многолетнемерзлых грунтах: Сборник докладов международной научно-технической конференции, Москва, 14-15ноября 2018года. 2018;19. - EDN: YSKKTB. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=36695201</mixed-citation></ref><ref id="ref8"><label>8</label><mixed-citation>Жданова С.М., Пиотрович А.А. Основы проектирования конструктивно-технологических решений для строительства, реконструкции и усиления линейных объектов в суровых условиях. 2017;122. - EDN: WUYTRS. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=39410934</mixed-citation></ref><ref id="ref9"><label>9</label><mixed-citation>Патент № 2692394 C1 Российская Федерация, МПК E02D 27/35. Способ возведения сваи в вечномерзлом грунте. № 2018146724: заявл. 25.12.2018: опубл. 24.06.2019 / О.М. Преснов, А.Н. Левченко; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет». - EDN: RRQTCY. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47960649</mixed-citation></ref><ref id="ref10"><label>10</label><mixed-citation>Патент № 2813086 C1 Российская Федерация, МПК E02D 27/35. Способ возведения свайных и столбчатых фундаментов в зоне вечной мерзлоты. № 2023106587: заявл. 21.03.2023: опубл. 06.02.2024 / Е.В. Мазур, А.И. Панченко, Е.А. Пестрякова [и др.]. - EDN: AEJWPM. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=60788035</mixed-citation></ref><ref id="ref11"><label>11</label><mixed-citation>Патент на полезную модель № 221665 U1 Российская Федерация, МПК E02F 5/30, F22B 1/08. Устройство растепления грунта. № 2023118237: заявл. 10.07.2023: опубл. 16.11.2023 / С.Н. Сюлемез, Р.Н. Донев, Л.П. Решке, М.А. Маслов; заявитель Общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Уренгой». - EDN: APLJWR. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=56010536</mixed-citation></ref><ref id="ref12"><label>12</label><mixed-citation>Патент № 2236507 C1 Российская Федерация, МПК E02D 27/35. Способ локального оттаивания вечномерзлых грунтов. № 2003105256/03: заявл. 25.02.2003: опубл. 20.09.2004 / В.В. Пассек, В.В. Пассек, Н.А. Цуканов [и др.]; заявитель Открытое акционерное общество «Научно-исследовательский институт транспортного строительства». - EDN: XTQLTC. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37930397</mixed-citation></ref><ref id="ref13"><label>13</label><mixed-citation>Хрусталев Л.Н., Емельянова Л.В. Прогноз теплового и механического взаимодействия инженерных сооружений с многолетнемерзлыми грунтами в примерах и задачах. 2018;146. - EDN: KJVXUR. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37059413</mixed-citation></ref><ref id="ref14"><label>14</label><mixed-citation>Барышников А.А. Специфика возведения зданий и сооружений в районах Крайнего Севера и приравненных к ним территориях. Традиции и инновации в строительстве и архитектуре. Строительство. 2016;281-283. - EDN: VTVRQF. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=25857245</mixed-citation></ref><ref id="ref15"><label>15</label><mixed-citation>Галкин М.Л., Рукавишников А.М., Генель Л.С. Термостабилизация вечномерзлых грунтов. Холодильная техника. 2013;10:44-49. - EDN: SMJRLH. https://www.splast.ru/about/publications/detail.php?ELEMENT_ID=661&amp;ysclid=mklbujc3l6735760603</mixed-citation></ref><ref id="ref16"><label>16</label><mixed-citation>Патент № 2441116 C1 Российская Федерация, МПК E02D 5/56, E02D 7/22. Свая и способ ее установки в вечномерзлый грунт. № 2010128131/03: заявл. 08.07.2010: опубл. 27.01.2012 / А.П. Попов; заявитель Открытое Акционерное Общество «ВНИПИгаздобыча». - EDN: DPEMHW. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=37485505</mixed-citation></ref><ref id="ref17"><label>17</label><mixed-citation>Гончаров Ю.М. Разработка и совершенствование эффективных методов фундаментостроения на многолетне мерзлых грунтах: специальность 04.00.07: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. 1989;42. - EDN: ZJSDXB. https://nlrs.ru/open/6478</mixed-citation></ref><ref id="ref18"><label>18</label><mixed-citation>Федотов А.А., Канибер В.В., Храпов П.В. Анализ и прогнозирование изменений температурного режима грунта в районе города Норильска.International Journal of Open Information Technologies. 2020;10:51-65. - EDN: OIJJGH. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44106800</mixed-citation></ref><ref id="ref19"><label>19</label><mixed-citation>Тирских С.А., Вашестюк Ю.В., Штельмах С.И., Рященко Т.Г. Комплексные исследования техногенных грунтов строительной площадки в районе г. Норильска (опыт интеграции производственных и научных результатов). Вестник ИрГТУ. 2014;2(85):80-85. https://joumals.istu.edu/vestnik_irgtu/journals/2014/02/articles/12</mixed-citation></ref><ref id="ref20"><label>20</label><mixed-citation>Кажукало Г.А., Еременко Е.А., Романенко Ф.А. Антропогенная трансформация рельефа норильского промышленного района. lomonosovgeography journal. 2023;4:107-124. https://doi.org/10.55959/10.55959/msu0579-9414.5.78.4.10 - EDN: QQTJZX.</mixed-citation></ref><ref id="ref21"><label>21</label><mixed-citation>Антонов М.А., Каун О.Ю., Цыгулев Н.И. Теплотехнический расчет системы защищенного грунта. Молодой исследователь Дона. 2021;4:59-62. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46450461</mixed-citation></ref><ref id="ref22"><label>22</label><mixed-citation>Назиров Р.А., Жжоных А.М., Веде П.Ю., Андюсева А.Г. Теплотехнический расчет свайного фундамента на вечномерзлых грунтах. Journal of Siberian Federal University. Engineering &amp; Technologies. 2023;5 (16):535-541. - EDN: ERBIIQ. https://www.elibrary.ru/item.asp?id=54307485</mixed-citation></ref><ref id="ref23"><label>23</label><mixed-citation>Гончаров Ю.М. Исследование строительных конструкций зданий и сооружений. 2004. - EDN: QNKMAD. https://search.rsl.ru/ru/record/01002449198?ysclid=mklc0cwv6k46323982</mixed-citation></ref><ref id="ref24"><label>24</label><mixed-citation>Авторское свидетельство № 1619765 A1 СССР, МПК E02B 3/12. Способ укрепления грунта. № 4712160/15: заявл. 29.06.1989: опубл. 27.11.1995 / Ю.О. Таргулян, Д.И. Федорович, Б.С. Остюков [и др.]. - EDN: SADEQU. https://patenton.ru/patent/SU1619765A1?ysclid=mklc1g1gw9160110378</mixed-citation></ref></ref-list></back></article>