Магистральные трубопроводы с большой протяженностью в районах многолетней мерзлоты подвергаются различным экзогенным процессам. Газопровод, особенно в горных местностях, пересекает водную преграду, которая в зимнее время покрывается льдом. Недостаточно изучено взаимодействие трубопроводов с наледью. Цель данной работы - численное моделирование тепловлажностного режима грунтового основания газопровода при образовании наледи. Приводится математическая модель тепловлагопереноса с учетом реального процесса промерзания-протаивания порового раствора грунта в спектре температур. Численный эксперимент произведен восстановленным тепловым потоком наледной долины с использованием метода решения граничных обратных задач теплопроводности. В результате численного эксперимента установлено, что образование наледи происходит во второй половине зимы и имеет отепляющее влияние. В первой половине летнего периода наблюдается интенсивное протаивание наледи и динамика глубины сезонного протаивания идет с некоторым опозданием, но в начале зимнего периода восстанавливается, как в обычном грунте. Надмерзлотная грунтовая вода повышает среднегодовую температуру грунта вокруг газопровода и имеет отепляющее влияние. При этом газопровод, который расположен поперек течения, загораживая движение грунтовой воды, изменяет процесс формирования мерзлого массива в грунте. Таким образом, в летний период процесс протаивания на наледной поляне идет с некоторым опозданием, а в конце летнего периода глубина протаивания совпадает с обычным грунтом. Надмерзлотная вода действует отепляюще, тем самым повышает среднегодовую температуру грунта вокруг газопровода.
Long-distance trunk pipelines in permafrost areas are subject to various exogenous processes. The pipeline, especially in mountainous areas, crosses the water barrier, which in winter is covered with ice. The interaction of pipelines with ice is not well researched. The purpose of this work is the numerical simulation of the heat and moisture conditions of the soil base of the gas pipeline during the formation of ice. We present a mathematical model of heat and moisture transfer taking into account the actual process of freezing and thawing of the pore solution of soil in the temperature spectrum. The numerical experiment was performed using the recovered heat flow of the icy valley by the method of solving boundary inverse problems of heat conduction. As a result of a numerical experiment, we established that the formation of ice occurs in the second half of winter and has a warming effect. In the first half of the summer period, there is intense thawing of ice and the dynamics of the depth of seasonal thawing comes with some delay, but at the beginning of the winter period, it is restored similarly to regular soil. Suprapermafrost groundwater increases the average annual temperature of the soil around the pipeline and has a warming effect. In this case, the gas pipeline, which is located across the flow, blocking the movement of groundwater, changes the process of the formation of a frozen mass in the soil. Thus, in the summer period, the process of thawing on an icy glade comes with some delay, and at the end of the summer period, the thawing depth coincides with regular soil. The permafrost water acts as a warming agent, thereby raising the average annual temperature of the soil around the pipeline.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.