Ключевые слова
свайный фундамент
вечная мерзлота
несущая способность
Как цитировать
Аннотация
в работе предложен новый подход к построению элементно-адаптивных расчетных сеток, сгущающихся к элементам конструкций свайного фундамента. Построенные расчетные сетки ориентированы на использование в численных алгоритмах для проведения компьютерного моделирования температурных полей в грунте в области свайных фундаментов зданий северных городов, находящихся в криолитозоне. Особенностью таких свайных фундаментов является наличие в них разномасштабных элементов, таких как сваи и сезонно-действующие охлаждающие устройства. Присутствие таких элементов создает проблемы, связанные с построением расчетной сетки. Качество новой расчетной сетки проверялось путем сравнения численных данных компьютерного моделирования с данными температурного мониторинга в термометрической скважине для конкретного жилого здания в городе Салехарде. Построенная расчетная сетка также сравнивалась с использованной ранее геометрически-адаптивной сеткой с выделенными зонами сгущения узлов. Результаты численных экспериментов выявили преимущество новой расчетной сетки перед старой. Было показано, что сетки, построенные с помощью нового подхода, позволяют повысить точность численных расчетов по нахождению тепловых полей в грунте в области свайного фундамента, уменьшить используемую машинную память и время счета.
Литература
Romanovsky V. E., Drozdov D. S., Oberman N. G., Malkova G. V. et al. Thermal State of Permafrost in Russia. Permafr. Periglac. Process. 2010;21:136–155. DOI: 10.1002/ppp.683.
Obu J., Westermann S. et al. Northern Hemisphere Permafrost Map Based on TTOP Modelling for 20002016 at 1 km2 Scale. Earth-Science Reviews. 2019;193:136–155. DOI: 10.1016/j.earscirev.2019.04.023.
Melnikov V. P., Osipov V. I., Brushkov A. V. et al. Development of Geocryological Monitoring of Natural and Technical Facilities in the Regions of the Russian Federation Based on Geotechnical Monitoring Systems of Fuel and Energy Sector. Earth’s Cryosphere. 2022;26(4):3–18. DOI: 10.15372/KZ20220401.
Shiklomanov N. I. et al. Climate Change and Stability of Urban Infrastructure in Russian Permafrost Regions: Prognostic Assessment Based on GCM Climate Projections. Geographical review. 2017;107(1):125–142. DOI: 10.1111/gere.12214.
Suter L., Streletskiy D., Shiklomanov N. Assessment of the Cost of Climate Change Impacts on Critical Infrastructure in the Circumpolar Arctic. Polar Geography. 2019;42(12):1–20. DOI: 10.1080/1088937X.2019.1686082.
Streletskiy D. A. et al. Assessment of Climate Change Impacts on Buildings, Structures and Infrastructure in the Russian Regions on Permafrost. Environ Res Lett. 2019;14(2):025003. DOI: 10.1088/17489326/aaf5e6.
Melnikov V. P., Osipov V. I., Brouchkov A. V. et al. Past and Future of Permafrost Monitoring: Stability of Russian Energetic Infrastructure. Energies. 2022;15:3190. DOI: 10.3390/en15093190.
Scafetta N. Impacts and Risks of “Realistic” Global Warming Projections for the 21st Century. Geosci Front. 2024;15(2):101774. DOI: 10.1016/j.gsf.2023.101774.
Hjort J., Karjalainen O., Aalto J. et al. Degrading Permafrost Puts Arctic Infrastructure at Risk by MidCentury. Nat. Commun. 2018;9:5147. DOI: 10.1038/s41467-018-07557-4.
Filimonov M. Y., Vaganova N. A. Computer Modelling of Thermal Interaction in the Pile Foundation System of a Railway Bridge Support Structure in Permafrost. Applied Mathematics, Modeling and Computer Simulation. 2023;42:1057–1062. DOI: 10.3233/ATDE231047.
Filimonov M. Y., Kamnev Y. K., Shein A. N., Vaganova N. A. Modeling the Temperature Field in Frozen Soil Under Buildings in the City of Salekhard Taking into Account Temperature Monitoring. Land. 2022;11(7):1102. DOI: 10.3390/land11071102.
Samarsky A. A., Vabishchevich P. N. Computational Heat Transfer, Volume 2, The Finite Difference Methodology. New York, Chichester: Wiley; 1995. 432 p.
Yanenko N. N. The Method of Fractional Steps (The Solution of Problems of Mathematical Physics in Several Variables). Berlin: Springer-Verl.; 1971. 160 p.
Pustovoit G. P. On the Potential of Seasonal In-Ground Cooling Devices. Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2005;42(4):142–146. DOI: 10.1007/s11204-005-0040-9.
Filimonov M. Yu., Vaganova N. A., Shamugia D. Zh., Filimonova I. M. Computer Modeling of Temperature Fields in the Soil and the Bearing Capacity of Pile Foundations of Buildings on Permafrost. J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys. 2024;17(5):622–631. Режим доступа: https://elib.sfu-kras.ru/bitstream/handle/2311/153259/Filimonov.pdf?sequence=1.