Аннотации:
Надежность инженерных сооружений во многом зависит от способности сопротивляться неблагоприятным факторам внешней среды. Одним из
наиболее опасных геологических процессов является морозное пучение
грунтов, которое способно развивать огромные давления и значительные
неравномерные вертикальные деформации. Особенно опасны такие процессы для нежестких сооружений с отрицательной среднегодовой температурой (–6…–0,5 °С), например, для подземных газо- и конденсатопроводов.
Под действием давления морозного пучения трубопроводы испытывают
сильные изгибы на коротких участках, что зачастую приводит к аварийным инцидентам. Для прогнозирования морозного пучения необходимо решить задачу массопереноса грунтового водно-солевого раствора из талой
зоны в мерзлую.
С использованием кинетической теории жидкости авторы статьи разработали математическую модель массопереноса воды и соли в талых, промерзающих и мерзлых грунтах. Модель позволяет в явном виде определить
вклад различных механизмов массопереноса: термодиффузия, концентрационная диффузия, фильтрация. Полученные в работе уравнения диффузионного переноса позволяют учитывать неодинаковую подвижность молекул
в адсорбированной плёнке. Дополнительно было показано, что классическое выражение для плотности диффузионного потока справедливо только
в частном случае равенства коэффициентов диффузии каждого компонента
в соответствии с кинетической теорией жидкости. The reliability of engineering structures mostly depends on the possibility to resist adverse environmental
factors. One of the most dangerous geological processes is frost heaving of soils, which is
capable to develop a huge pressure and significant irregular vertical deformations. This processes is especially
dangerous for non-rigid structures with a negative average annual temperature (–6...–0,5 °С),
for example, for underground gas and condensate pipelines. Pipelines has a strong bends in short sections
under the influence of frost heaving pressure, that often leads to emergency incidents. To predict
the frost heaving it is necessary to solve the problem of mass transfer of water-salt solution from thawed
to frozen soil.
Using the kinetic theory of fluid, the authors of the article developed a mathematical model of the
mass transfer of water and salt in thawed, freezing and frozen soils. The model allow to determine in an
explicit form the contribution of different mechanisms of mass transfer: thermal diffusion, concentration
diffusion, and filtration. The equations of diffusion transport allow to take into account the unequal mobility
of molecules in an adsorbed film. In addition, it was shown that the classical expression for the
diffusion flux density is valid only in the particular case of equality of the diffusion coefficients of each
com-ponent in accordance with the kinetic theory of the liquid.
Описание:
Е.В. Марков1, С.А. Пульников1, А.Д. Гербер2
1
Тюменский индустриальный университет, г. Тюмень, Российская Федерация
2
Тюменское высшее военно-инженерное командное училище, г. Тюмень, Российская Федерация
E-mail: markov.ev@mail.ru. E.V. Markov1, S.A. Pulnikov1, A.D. Gerber2
1Tyumen Industrial University, Tyumen, Russian Federation
2Tyumen Higher Military Engineering Command School, Tyumen, Russian Federation
E-mail: markov.ev@mail.ru