Математическое моделирование температурного режима грунтов оснований фундаментов в условиях многолетнемерзлых пород

1 / 18

142 ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
УДК 519.63 DOI: 10.18698/1812-3368-2017-1-142-159
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО
РЕЖИМА ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ФУНДАМЕНТОВ
В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД
В.И. Васильев1
М.В. Васильева1
И.К. Сирдитов1
С.П. Степанов1, 2
А.Н. Цеева3
1 Северо-Восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, Якутск,
Российская Федерация
2 Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, Якутск,
Российская Федерация
3 ОАО «Якутский государственный проектный, научно-исследовательский институт
строительства», Якутск, Российская Федерация
Аннотация Ключевые слова
Рассмотрена математическая модель, описывающая
процесс теплопереноса с фазовыми переходами. Сфор-
мулирована математическая постановка задачи с соот-
ветствующими граничными условиями, построена ее
численная реализация на основе метода конечных эле-
ментов, позволяющая учитывать усложнение геометрии
устройств свайных фундаментов. Выполнено численное
сравнение двумерных и трехмерных моделей для расчета
теплопереноса в грунтах с учетом установки свай и
наличия сезонных колебаний температуры окружающей
среды. Приведены результаты численного моделирова-
ния температурного режима грунтов, содержащего
несколько свай, установленных в грунт со слоистым
строением. Рассмотрены элементы разработанного
прикладного обеспечения для прогнозирования темпе-
ратурного режима грунтов в условиях криолитозоны
Численное моделирование, задача
Стефана, метод конечных элемен-
тов, многолетнемерзлый грунт,
высокопроизводительные вычис-
лительные системы, свайные фун-
даменты, программное обеспече-
ние
Поступила в редакцию 27.05.2016
©МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017
Работа выполнена при поддержке договора № Д-2400-14
Введение. При строительстве зданий или инженерных сооружений на многолет-
немерзлых основаниях необходимо выполнять численное исследование темпера-
турного режима грунтовых оснований и фундаментов с учетом процессов тепло-
массопереноса с фазовыми переходами в целях определения их несущей способ-
ности и устойчивости во избежание дальнейших проблем с эксплуатацией.
В настоящее время прогнозирование термомеханического состояния протаиваю-
щих/промерзающих насыщенных грунтов и их взаимодействие со зданиями и