vrgupВестник Ростовского государственного университета путей сообщенияVestnik Rostovskogo Gosudarstvennogo Universiteta Putej Soobshcheniya0201-727XРостовский государственный университет путей сообщения10.46973/0201-727X_2025_1_8vrgup-94Research ArticleЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ И ТРАНСПОРТНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВОRAIL TRACK AND TRANSPORT CONSTRUCTIONОптимизация составов инъекционных растворов для стабилизации слабого основания эксплуатируемого земляного полотна в криолитозонеOptimization of injection mortars for stabilization of soft base of operating subgrade in permafrost regionРазуваевД. А.RazuvaevD. A.

Разуваев Денис Алексеевич, кафедра «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог», кандидат технических наук, доцент

Razuvaev Denis Alekseevich, Chair “Research, Design and Construction of Railways and Highways”, Candidate of Engineering Sciences, Associate Professor

razdenis@mail.ruПеченкинР. С.PechenkinR. S.

Печенкин Роман Сергеевич, кафедра «Путь и путевое хозяйство», аспирант

Pechenkin Roman Sergeevich, Chair “Railway and Railroad Facilities”, Postgraduate Student

pechenkinrs@gmail.comЛанисА. Л.LanisA. L.

Ланис Алексей Леонидович, кафедра «Путь и путевое хозяйство», доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой

Lanis Alexey Leonidovich, Chair “Railway and Railroad Facilities”, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Head of Chair

alangeo@bk.ruСибирский государственный университет путей сообщения (СГУПС)Siberian State Transport University (STU)20253003202501816Copyright © Разуваев Д.А., Печенкин Р.С., Ланис А.Л., 20252025Разуваев Д.А., Печенкин Р.С., Ланис А.Л.Razuvaev D.A., Pechenkin R.S., Lanis A.L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.rgups.ru/jour/article/view/94

Рассмотрены проблемы строительства и эксплуатации объектов дорожной инфраструктуры в криолитозоне, связанные с деградацией многолетнемерзлых грунтов и формированием слабых грунтов в основании сооружений. Для стабилизации слабых оснований в рассматриваемых условиях предложено использовать способ напорной инъекции грунтоцементных растворов в режиме гидроразрывов, преодолев его основные недостатки за счет оптимизации составов используемых смесей. Обосновано основное направление оптимизации – снижение количества применяемого в растворах цемента, что позволит снизить их стоимость, а также объемы сопутствующего тепловыделения, дополнительно растепляющего ММГ в основании.

Поставлены и проведены лабораторные испытания, позволившие установить зависимости основных характеристик грунтоцементных инъекционных растворов от количества цемента (в минимально возможном диапазоне значений), а также определить минимальное содержание вяжущего, обеспечивающего стабильность смеси и затвердевшего раствора.

Предложен алгоритм оптимизации составов инъекционных растворов для стабилизации слабых оснований участков эксплуатируемого земляного полотна в рассматриваемых условиях.

The article considers the problems of construction and maintenance of road facilities in the permafrost region related to the degradation of permafrost soils and the formation of soft soils at the base of structures. For stabilization of soft soils in the considered conditions it is proposed to use the method of pressure injection of soil-cement mortars in the mode of hydraulic fractures, overcoming its main disadvantages by optimizing the compositions of the mixtures used. The main direction of optimization is substantiated – reduction of the amount of cement used in mortars, which will reduce their cost, as well as the amount of associated heat generation, additionally thawing permafrost soils in the base.

Laboratory tests were supplied and carried out, which allowed to determine the dependence of the main characteristics of soil-cement injection mortars on the amount of cement (in the minimum possible range of values), as well as to determine the minimum binder concentration that provides the stability of the mixture and hardened mortar.

An algorithm for optimizing the compositions of injection mortars for stabilizing soft bases of the operating subgrade sections under the considered conditions is proposed.

железная дорогаавтомобильная дорогаземляное полотногрунты основанияслабые грунтыинъектирование грунтовинъекционные растворыrailwayhighwaysubgradefoundation soilssoft soilssoil injectioninjection mortarsИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-19-20036 (https://rscf.ru/project/24-19-20036/) и финансовой поддержки Правительства Ямало-Ненецкого автономного округа.ReferencesЕлисеев, Д. О. Транспортная инфраструктура арктических регионов России в условиях деградации вечной мерзлоты / Д. О. Елисеев, Ю. В. Наумова // Экономика и бизнес : теория и практика. – 2019. – № 10–1 (56). – С. 113–118. – DOI 10.24411/2411-0450-2019-11226.Eliseev, D. O. Transport infrastructure of the Arctic regions of Russia in the context of permafrost degradation / D. O. Eliseev, Yu. V. Naumova // Economy and business : theory and practice. – 2019. – No. 10–1 (56). – P. 113–118. – DOI 10.24411/2411-0450-2019-11226.Российская Арктика : современная парадигма развития / А. И. Татаркин, Н. Я. Петраков, В. А. Цветков [и др.]. – Санкт-Петербург : Нестор-История, 2014. – 844 с. – ISBN 978-5- 4469-0372-6.Russian Arctic : modern development paradigm / A. I. Tatarkin, N. Ya. Petrakov, V. A. Tsvetkov [et al.]. – Saint Petersburg : Nestor-History, 2014. – 844 p. – ISBN 978-5-4469- 0372-6.Ensuring the operational suitability of buildings, railways and bridges in of the Arctic zone in conditions of global warming / I. Sakharov, S. Kudryavtsev, V. Paramonov [et al.] // X International Scientific Siberian Transport Forum – TransSiberia 2022, Novosibirsk, March 02–05, 2022. – Novosibirsk : B. V. Elsevier, 2022. – P. 2506–2514. – DOI 10.1016/j.trpro.2022.06.288.Ensuring the operational suitability of buildings, railways and bridges in of the Arctic zone in conditions of global warming / I. Sakharov, S. Kudryavtsev, V. Paramonov [et al.] // X International Scientific Siberian Transport Forum – TransSiberia 2022, Novosibirsk, March 02–05, 2022. – Novosibirsk : B. V. Elsevier, 2022. – P. 2506–2514. – DOI 10.1016/j.trpro.2022.06.288.Ланис, А. Л. Применение метода напорной инъекции для усиления насыпей / А. Л. Ланис // Путь и путевое хозяйство. – 2009. – № 6. – С. 33−35. – ISSN 0131-5765.Lanis, A. L. Application of pressure injection method for embankment reinforcement / A. L. Lanis // Track and track facilities. – 2009. – No. 6. – P. 33–35. – ISSN 0131-5765.СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* : свод правил : издание официальное : утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 16 декабря 2016 г. N 970/пр и введен в действие с 17 июня 2017 г. – Москва : Стандартинформ, 2016. – 228 с.SP 22.13330.2016. Foundations of buildings and structures. Updated edition of SNiP 2.02.01- 83* : set of rules : official edition : approved by the order of the Ministry of Construction and Housing and Communal Services of the Russian Federation dated December 16, 2016. N 970/pr and put into effect from June 17, 2017. – Moscow : Standartinform, 2016. – 228 p.Stabilizing subgrades of transport structures by injecting solidifying solutions in cold regions. Sciences in Cold and Arid Regions / P. O. Lomov, A. L. Lanis, D. A. Razuvaev, M. G. Kavardakov. – 2021. – Vol. 13. – Iss. 5. – P. 357–365. – DOI 10.3724/SP.J.1226.2021.21040.Stabilizing subgrades of transport structures by injecting solidifying solutions in cold regions. Sciences in Cold and Arid Regions / P. O. Lomov, A. L. Lanis, D. A. Razuvaev, M. G. Kavardakov. – 2021. – Vol. 13. – Iss. 5. – P. 357– 365. – DOI 10.3724/SP.J.1226.2021.21040.Разуваев, Д. А. Стабилизация основания земляного полотна инъекционным способом при деградации многолетнемерзлых грунтов / Д. А. Разуваев, Р. С. Печенкин // Мир транспорта. – 2024. – Т. 22, № 1 (110). – С. 6–16. – DOI 10.30932/1992-3252-2024-22-1-1.Razuvaev, D. A. Stabilization of the roadbed base by the injection method during degradation of permafrost soils / D. A. Razuvaev, R. S. Pechenkin // World of Transport. – 2024. – Vol. 22, No. 1 (110). – P. 6–16. – DOI 10.30932/1992-3252-2024-22-1-1.Сахаров, И. И. Опыт высоконапорной инъекции в пластично-мерзлые грунты / И. И. Сахаров, А. Е. Захаров // Реконструкция городов и геотехническое строительство. – 2004. – № 8. – URL: http://georeconstruction.net/journals/08/files/pdf/0508021.pdf (дата обращения: 16.01.2025).Sakharov, I. I. Experience of high-pressure injection into plastic-frozen soils / I. I. Sakharov, A. E. Zakharov // Reconstruction of cities and geotechnical construction. – 2004. – No. 8. – URL: http://georeconstruction.net/journals/08/files/pdf/0508021.pdf (date of access: 01/16/2025).Ибрагимов, М. Н. Закрепление грунтов инъекцией цементных растворов : монография / М. Н. Ибрагимов, В. В. Семкин. – Москва : АСВ, 2012. – 256 с. – ISBN 978-5-93093-863-0. 9Ibragimov, M. N. Soil stabilization by injection of cement mortars : monograph / M. N. Ibragimov, V. V. Semkin. – Moscow : ASV, 2012. – 256 p. – ISBN 978-5-93093-863-0.Ланис, А. Л. Метод напорной инъекции для усиления насыпей / А. Л. Ланис // Путь и путевое хозяйство. – 2009. – № 2. – С. 32–34. – ISSN 0131-5765.Geotechnical engineering handbook / ed. by Braja M. Das. – Fort Lauderdale, FL : J. Ross Publishing, 2012. – 800 p. – ISBN 978-1-932159-83-7.Lanis, A. L. Method of pressure injection for strengthening embankments / A. L. Lanis // Track and track facilities. – 2009. – No. 2. – P. 32–34. – ISSN 0131-5765.Lanis, A. L. Method of pressure injection for strengthening embankments / A. L. Lanis // Track and track facilities. – 2009. – No. 2. – P. 32–34. – ISSN 0131-5765.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.