Исследование влияния температуры мерзлого почвогрунта на его свойства
Автор: Рудов Сергей Евгеньевич, Куницкая Ольга Анатольевна, Григорьев Игорь Владиславович
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 3 т.17, 2020 года.
Бесплатный доступ
Установление закономерностей влияния температуры мерзлых грунтов на их физико-механические свойства позволяет произвести более точные оценки параметров процесса взаимодействия лесных машин и трелевочных систем с массивом почвогрунта при выполнении лесосечных работ с заранее заданными статическими нагрузками. Адекватная оценка состояния краевой части мерзлого массива почвогрунта является основой для формирования начальных условий при расчетах параметров разрушения напряженно-деформированного мерзлого слоя почвогрунта, процессов его уплотнения и колееобразования под действием статических нагрузок, возникающих при эксплуатации различных лесных машин и трелевочных систем. В статье представлены методика, аппаратное обеспечение и результаты натурных экспериментальных исследований по определению влияния температуры мерзлого почвогрунта на его прочностные и деформационные свойства, а также на процесс колееобразования при работе лесных машин на мерзлых почвогрунтах. Для выявления закономерностей изменения температуры почвогрунта по глубине, а также с целью отбора проб почвогрунта для проведения испытаний механических свойств по глубине, были вскрыты уступы грунта с площадкой 1х1 м и глубиной до 1,0 м. Исследованы срезы на трех участках с преобладанием: мерзлотно-палево-бурых почв с супесчаной грунтовой основой; перегнойно-карбонатных почв с суглинистой основой; криозёмных глеевых почв с глинистой основой. Измерение температуры грунта проводили вблизи поверхности уступа почвенным электронным термометром HI 98501 Hanna (Германия) с разрешением 0,1оС и погрешностью ±0,3оС. При помощи проникающего зонда термометра в контрольных отверстиях по глубине уступа с шагом 0,1 м замеряли значение температуры по мере увеличение глубины.
Лесные почвогрунты, прочностные свойства, колееобразование, лесные машины, лесозаготовки, экспериментальные исследования
Короткий адрес: https://sciup.org/147227130
IDR: 147227130 | УДК: 674.81 | DOI: 10.15393/j2.art.2020.5362
Study of the influence of frozen soil temperature on its properties
Establishing the regularities of the influence of frozen soil temperature on their physical and mechanical properties allows us to make more accurate estimates of the parameters of forest machines and skidding systems interaction with the soil mass when performing logging operations with pre-set static loads. An adequate assessment of the state of the marginal part of the frozen soil mass is the basis for the formation of initial conditions for calculating the parameters of destruction of the stress-strain frozen soil layer, the processes of its compaction and rutting under the influence of static loads that occur during the operation of various forest machines and skidding systems. The article presents the methodology, hardware, and results of field experimental studies to determine the effect of the temperature of frozen soil on its strength and deformation properties, as well as on the process of rutting during the operation of forest machines on frozen soils. To identify patterns of changes in soil temperature in depth, as well as for the purpose of sampling soil for testing mechanical properties in depth, soil ledges were opened with a platform of 1x1 m and a depth of up to 1.0 m. Sections were studied on three sites with a predominance of: permafrost-pale-brown soils with sandy loam soil base; humus-carbonate soils with loam base; cryosemeral gley soils with clay base. Soil temperature was measured near the surface of the ledge using a HI 98501 Hanna (Germany) electronic thermometer with a resolution of 0.1oC and an error of ±0.3oC. Using a penetrating probe of the thermometer, the temperature value was measured in control holes along the depth of the ledge in increments of 0.1 m as the depth increased.
Список литературы Исследование влияния температуры мерзлого почвогрунта на его свойства
- Бурмистрова О. Н., Чемшикова Ю. М., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Тамби А. А. Теоретическое обоснование параметров средощадящего движителя гусеничного вездехода // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. 81—88. DOI: 10.18324/20775415-2019-3-81-88.
- Добрецов Р. Ю., Григорьев И. В., Рудов С. Е., Тетеревлева Е. В., Чемшикова Ю. М. Увеличение подвижности гусеничных и колёсных машин // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2019. № 11. С. 4—10. DOI: 10.31044/1684-2561-2019-0-11-4-10.
- Григорьев И. В., Рудов С. Е. Особенности эксплуатации колёсных лесных машин в сложных почвенно-грунтовых и рельефных условиях // Forest Engineering: Материалы научно-практич. конф. с междунар. участием. Якутск, 2018. С. 67—71.
- Агейкин Я. С. Проходимость автомобилей. М.: Машиностроение, 1981. 232 с.
- Saarilahti M. Development of a protocol for ecoefficient wood harvesting on sensitive sites (Ecowood). Soil interaction model. Helsinki: University of Helsinki, Department of Forest Resource Management, 2002. 39 p.
- Григорьев И. В. Снижение отрицательного воздействия на почву колёсных трелёвочных тракторов обоснованием режимов их движения и технологического оборудования. СПб.: Санкт-Петербургская лесотехническая академия, 2006. 235 с.
- Бартенев И. М., Драпалюк М. В. Снижение вредного воздействия лесных тракторов и лесосечных машин на почву и насаждения // Лесотехнический журнал. 2012. № 1 (5). С. 61—66.
- Герасимов Ю. Ю., Сюнёв В. С. Экологическая оптимизация технологических машин для лесозаготовок. Йоэнсуу: Университет Йоэнсуу, 1998. 178 с.
- Хахина А. М. Методы прогнозирования и повышения проходимости колёсных лесных машин: Дис. ... д-ра техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 318 с.
- Ларин В. В. Методы прогнозирования опорной проходимости многоосных колёсных машин на местности: Дис. ... д-ра техн. наук. М., 2007. 530 с.
- Песков В. Б. Совершенствование моделей для оценки колееобразования и уплотнения почвогрунтов под воздействием движителей колёсных лесных машин: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Архангельск: С(А)ФУ, 2018. 20 с.
- Золотаревская Д. И. Закономерности динамического деформирования почв при циклических нагрузках // Почвоведение. 2005. № 5. С. 565—574.
- Золотаревская Д. И. Изменение реологических свойств и плотности дерново-подзолистой почвы при динамических нагрузках // Почвоведение. 2010. № 3. С. 313—323.
- Золотаревская Д. И. Изменение реологических свойств и плотности дерново-подзолистой супесчаной почвы при воздействии колёсного трактора // Почвоведение. 2013. № 7. С. 829.
- Золотаревская Д. И. Исследование и расчёт уплотнения почвы при работе и после остановки колёсного трактора // Тракторы и сельхозмашины. 2016. № 8. С. 33—38.
- Иванов В. А., Хахина А. М., Устинов В. В., Коротков Р. К. Уточнённые зависимости для расчёта сдвиговой деформации лесного почвогрунта по величине буксования и параметрам пятна контакта // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 4 (28). С. 116—120.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Особенности контактного взаимодействия трелёвочной системы с мёрзлым почвогрунтом // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2019. № 1 (367). С. 106—119. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.1.106.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Исследование процесса разрушения мёрзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелёвочной системы // Известия высших учебных заведений. Лесной журнал. 2020. № 2 (374). С. 101— 117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Обоснование исходных требований математической модели взаимодействия колёсных лесных машин с мёрзлым и оттаивающим грунтом // Системы. Методы. Технологии. 2020. № 1 (45). С. 72—79. DOI: 10.18324/2077-5415-2020-1-72-79.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Вариационный метод расчёта параметров взаимодействия трелёвочной системы с массивом мёрзлых и оттаивающих почвогрунтов // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 1 (41). С. 68—77. DOI: 10.18324/2077-5415-2019-1-68-77.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Оценка несущей способности мёрзлого и оттаявшего грунта при неполной информации о состоянии его взаимодействия с трелёвочной системой // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. 80—86. DOI: 10.18324/2077-5415-2019-2-80-86.
- Rudov S. E., Grigorev I. V., Kunitskaya O. A., Druzyanova V. P., Pekhutov A. S., Ivanov A. P., Ivanov A. K., Okhlopkova M. K., Pankov V. Yu., Borovikov R G. Specifi c features of accounting of state of the massive of the frozen soil grounds under cyclic loads // Bulgarian Journal of Agricultural Science. 2019. Т. 25, No. S2. P. 191—205.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьев М. Ф., Пучнин А. Н. Особенности учёта состояния массива мёрзлых грунтов при циклическом взаимодействии с трелёвочной системой // Лесотехнический журнал. 2019. Т. 9, № 1 (33). С. 116—128. DOI: 10.12737/article_5c92016f49c838.40242030.
- Rudov S., Shapiro V., Grigorev I., Kunitskaya O., Druzyanova V., Kokieva G., Filatov A., SleptsovaM., Bondarenko A., RadnaedD. Specific features of influence of propulsion plants of the wheel-tyre tractors upon the cryomorphic soils, soils, and soil grounds // International Journal of Civil Engineering and Technology. 2019. Т. 10, No. 1. P. 2052—2071.
- Rudov S. E., Grigorev I. V., Kunitskaya O. A., Ivanov N. A., Kremleva L. V., Myuller O. D., Gerts E. F., Chemshikova Yu. M., Teterevleva E. V., Knyazev A. V.Method of variational calculation of influence of the propulsion plants of forestry machines upon the frozen and thawing soil grounds // International Journal of Advanced Science and Technology. 2019. Т. 28, No. 9. С. 179—197.
- Рудов С. Е., Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Куницкая О. А., Григорьева О. И. Математическое моделирование процесса уплотнения мёрзлого почвогрунта под воздействием лесных машин и трелёвочных систем // Системы. Методы. Технологии. 2018. № 3 (39). С. 73—78. DOI: 10.18324/2077-5415-2018-3-73-78.
