Мотенко Р.Г., Власенко Д.В., Калошина Ю.С.
Мотенко Р.Г., Власенко Д.В., Калошина Ю.С., 2023. Определение теплофизических свойств мерзлых, промерзающих и оттаивающих нефтезагрязненных заторфованных грунтов с помощью различных методов. Инженерная геология, Том XVIII, № 4, с. 64–78, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-64-78.
Активное хозяйственное освоение территорий, занятых многолетнемерзлыми и сезонномерзлыми грунтами, связано со строительством и разработкой месторождений углеводородного сырья. В районах добычи, переработки, транспортировки и хранения нефти возможно загрязнение мерзлых грунтов нефтью и нефтепродуктами. Загрязнение может привести к изменению свойств мерзлых и промерзающих грунтов, используемых в качестве основания для инженерных сооружений, температурного режима, динамики сезонного оттаивания (промерзания), которое приводит к возникновению негативных экзогенных процессов и явлений. На территории России расположено более 75% болот земного шара, половина их приурочена к районам с многолетнемерзлыми грунтами: заболоченность тундровой зоны составляет около 70%, лесной — 30%. Встречаются также минеральные грунты с содержанием растительных остатков, которые также подвергаются нефтяному загрязнению. Вопрос о теплофизических свойствах мерзлых, промерзающих и оттаивающих заторфованных грунтов, при наличии в них нефтяного загрязнения, является актуальным и практически не изученным. Проблема выбора методики для исследования таких многокомпонентных грунтовых систем сложна и требует больших затрат времени. В статье представлены некоторые результаты по изучению воздействия нефтяного загрязнения и заторфованности мерзлых и талых грунтов разного состава и свойств при их отдельном и совместном влиянии на теплофизические свойства. Рассматриваются экспериментальные результаты, полученные на модельных грунтах (пастах) с помощью стационарного, нестационарного (зондового), квазистационарного (регулярного режима I рода) методов. Оцениваются особенности и границы применимости этих методов для исследования теплофизических свойств грунтов различного гранулометрического состава в зависимости от влажности, нефтяного загрязнения и заторфованности.
1. Алексютина Д.М., Мотенко Р.Г., 2016. Оценка влияния засоления и содержания органического вещества в мерзлых породах на западном побережье Байдарацкой губы, их теплофизические свойства и фазовый состав влаги. Вестник Московского университета. Серия 4. Геология, № 2, с. 59–63.
2. Бровка Г.П., 1991. Тепло- и массоперенос в природных дисперсных системах при промерзании. Наука и техника, Минск.
3. Бровка А.Г., Бровка Г.П., Дедюля И.В., Романенко И.И., 2005. Комплекс приборов для определения фазового состава воды и теплофизических характеристик мерзлых грунтов. Материалы Третьей конференции геокриологов России, Москва, 2005, с. 5–11.
4. Брушков А.В., 1998. Засоленные мерзлые породы арктического побережья, их происхождение и свойства. Изд-во МГУ, Москва.
5. Гаврильев Р.И., 2004. Теплофизические свойства компонентов природной среды в криолитозоне. Изд-во СО РАН, Новосибирск.
6. Гараrуля Л.С., Ершов Э.Д. (ред.), 2002. Геокриолоrические опасности. КРУК, Москва.
7. Гольдберг В.М., Газда С., 1984. Гидрогеологические основы охраны подземных вод от загрязнения. Недра, Москва.
8. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2021 году», 2022. Изд-во Минприроды России, МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва. URL: https://2021.ecology-gosdoklad.ru/ (дата обращения: 15.11.2023).
9. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2022 году», 2023. Изд-во Минприроды России, МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва. URL: https://2022.ecology-gosdoklad.ru/ (дата обращения: 15.11.2023).
10. Гречищев С.Е., Инстанес А., Шешин Ю.Б., Павлов А.В., Гречищева О.В., 2001. Лабораторные исследования замерзания нефтезагрязненных дисперсных грунтов и модель их структуры при отрицательной температуре. Криосфера Земли, Том V, № 2, с. 48–53.
11. Гречищева Э.С., Мотенко Р.Г., 2013. Исследование теплопроводности мерзлого засоленного нефтезагрязненного песка с помощью измерителя ИТС-λС-10. Вестник Международной академии холода, № 2, с. 38–42.
12. Ершов Э.Д. (ред.), 1984. Теплофизические свойства горных пород. Изд-во МГУ, Москва.
13. Ершов Э.Д. (ред.), 2004. Методы геокриологических исследований. Изд-во МГУ, Москва.
14. Ершов Э.Д. (ред.), 2008. Основы геокриологии. Часть 6. Геокриологический прогноз и экологические проблемы в криолитозоне. Изд-во МГУ, Москва.
15. Журавлев И.И., Мотенко Р.Г., Ершов Э.Д., 2005. Формирование теплофизических свойств мерзлых дисперсных пород при их загрязнении нефтью и нефтепродуктами. Геоэкология, № 1, с. 50–61.
16. Зыков Ю.Д., Мотенко Р.Г., Анисимова И.В., Анисимов В.В., 2002. Влияние нефтяного загрязнения на акустические свойства мерзлых грунтов. Экстремальные криосферные явления: фундаментальные и прикладные аспекты, Материалы Международной конференции, Пущино, 2002, с. 150.
17. Комаров И.А., 2003. Термодинамика и тепломассообмен в дисперсных мерзлых породах. Научный мир, Москва.
18. Мотенко Р.Г., Власенко Д.В., 2022. Оценка влияния нефтяного загрязнения на теплофизические свойства заторфованных песков. Инженерные изыскания в строительстве, Материалы Четвертой Общероссийской научно-практической конференции молодых специалистов, Москва, 2022, с. 63–70, https://doi.org/10.25296/978-5-6047951-2-5-2022-4-1-160.
19. Мотенко Р.Г., Власенко Д.В., Давлетова Р.Р., Калошина Ю.С., Михайлова А.А., 2022. Теплофизические свойства мерзлых нефтезагрязненных заторфованных песчаных грунтов. Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации, Материалы Семнадцатой Общероссийской научно-практической конференции и выставки
изыскательских организаций, Москва, 2022, с. 272–284, https://doi.org/10.25296/978-5-6047951-5-6-2022-12-1-512.
20. Мотенко Р.Г., Давлетова Р.Р., 2022. Экспериментальная оценка влияния содержания органического вещества на фазовый состав воды в мерзлых глинистых грунтах. Мониторинг в криолитозоне, Сборник докладов Шестой конференции геокриологов России с участием российских и зарубежных ученых, инженеров и специалистов, Москва, 2022, с. 995–1000, https://doi.org/10.31453/kdu.ru.978-5-7913-1231-0-2022-1130.
21. Мотенко Р.Г., Нефедьева Ю.А., 2013. Роль трансформации нефтяного загрязнения в изменении свойств грунтов слоев сезонного оттаивания и сезонного промерзания. Геоэкология, № 6, с. 538–551.
22. Национальный атлас России в четырех томах, 2005–2011. Изд-во Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии, Москва.
23. Роман Л.Т., 1981. Физико-механические свойства мерзлых торфяных грунтов. Наука, Новосибирск.
24. Роман Л.Т., 1987. Мерзлые торфяные грунты как основания сооружений. Наука, Новосибирск.
25. Чеверев В.Г., 2004. Природа криогенных свойств грунтов. Научный мир, Москва.
26. Чеверев В.Г., Сафронов Е.В., Алексеев А.Г., Гречищева Э.С., 2022. Лабораторные методы определения теплофизических характеристик мерзлых и талых грунтов: аналитический обзор. Инженерная геология, Том ХVII, № 1, с. 64–72, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2022-17-1-64-72.
27. Чураков А.А., 2003. Запасы торфа в России. Вестник Московского государственного университета леса — Лесной вестник,
№ 3, с. 22–25.
28. Azmatch T.F., Sego D.C., Arenson L.U., Biggar K.W., 2012. Using soil freezing characteristic curve to estimate the hydraulic conductivity function of partially frozen soils. Cold Regions Science and Technology, Vol. 83–84, pp. 103–109, https://doi.org/10.1016/j.coldregions.2012.07.002.
29. Bristow K., White R.D., Kluitenberg G.J., 1994. Comparison of single and dual probes for measuring soil thermal properties with transient heating. Australian Journal of Soil Research, No. 32, рр. 447–464.
30. Chuvilin E., Bukhanov B., 2017. Effect of hydrate formation conditions on thermal conductivity of gas-saturated sediments. Energy Fuels, Vol. 31, No. 5, pp. 5246–5254, https://doi.org10.1021acs.energyfuels.6b02726.
31. Chuvilin E., Bukhanov B., Cheverev V., Motenko R., Grechishcheva E., 2018. Effect of ice and hydrate formation on thermal conductivity of sediments. In book Impact of thermal conductivity on energy technologies. IntechOpen, London, UK, pp. 115–137, https://doi.org/10.5772/intechopen.75383.
32. Collins Ch.M., Racine C.H., Walsh M.E., 1993. Fate and effects of crude oil spilled on subarctic permafrost terrain in interior Alaska. Fifteen years later. USA Cold Regions Research and Engineering Laboratory, CRREL Report 93–13, pp. 1–20.
URL: https://archive.org/details/DTIC_ADA270030 (дата обращения: 15.11.2023).
33. Neufeld J.С.R., Biggar K.W., 1996. Vertical migration ofdiesel into silty sand subject to cyclic freez-thaw. Proceedings of the
8th International Conference on cold regions engineering, Fairbanks, AK, USA, 1996, pp. 116–127.
34. Seok Y., Min-Jun K., 2019. Prediction of ground thermal diffusivity from thermal response tests. Energy and Buildings, Vol. 185,
pp. 239–246, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2018.12.027.
МОТЕНКО Р.Г.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, rmotenko@mail.ru
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
ВЛАСЕНКО Д.В.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, vlsk.dnl@gmail.com
КАЛОШИНА Ю.С.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, kaloshina.yuliya@mail.ru