Разработка эффективных методов создания и эксплуатации подземных резервуаров в криолитозоне

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ........................................................5
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА В КРИОЛИТОЗОНЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ
1.1. Инженерно-геологическая и геокриологическая оценка
территории...............................................13
1.2. Опыт использования подземного пространства..................21
1.3. Состояние проблемы..........................................31
ГЛАВА 2. ПОДЗЕМНАЯ ГИДРОРАЗРАБОТКА МЕРЗЛЫХ
ГРУНТОВ
2.1. Разрушение мерзлых грунтов водным потоком...................39
2.2. Исследование интенсивности размыва мерзлых грунтов..........48
2.2.1. Методика и объекты исследования........................48
2.2.2. Результаты экспериментальных исследований..............59
2.3. Сооружение методом гидроразмыва подземных резервуаров.......68
ГЛАВА 3. МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ПОДЗЕМНЫХ
РЕЗЕРВУАРАХ
3.1. Фильтрационная проницаемость мерзлых грунтов................88
3.1.1. Теоретические основы движения жидкости и газа
в пористых средах........................................88
3.1.2. Методика определения проницаемости мерзлых грунтов.....94
3.1.3. Результаты определений проницаемости..................102
3.2. Сублимация льда в дисперсных грунтах.......................111
3.2.1. Механизм сублимации льда..............................111
3.2.2. Разрушение мерзлых грунтов в процессе сублимации льда.120
3
3.2.3. Методика и результаты определения интенсивности
сублимации льда и разрушения мерзлых грунтов..............123
ГЛАВА 4. ТЕПЛОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВОДЫ С МЕРЗЛЫМИ ГРУНТОВЫМИ СТЕНКАМИ ПОДЗЕМНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ
4.1. Теплообмен в процессе заполнения резервуаров водой.........136
4.2. Тепловое взаимодействие при длительном хранении воды.......148
4.3. Криогенные изменения химического состава воды и гидрохимический метод контроля за ее кристаллизацией.......162
ГЛАВА 5. ФОРМИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ГРУНТА ВОКРУГ ПОДЗЕМНЫХ ХРАНИЛИЩ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ПРОДУКЦИИ
5.1. Температурный режим хранилищ...............................171
5.2. Формирование температуры грунта в различных климатических условиях.....................................173
5.3. Результаты наблюдений в опытном хранилище..................188
5.4. Рекомендации по использованию обработанных камер
гипсового рудника...........................................195
ГЛАВА 6. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЕСТЕСТВЕННОГО ХОЛОДА
6.1. Способы и средства охлаждения грунтов......................218
6.2. Воздушные термосифоны......................................221
6.2.1. Обоснование новой конструкции.........................221
6.2.2. Исследование льдообразования в воздушных термосифонах....228
6.3. Подземный аккумулятор-охладитель...........................238
6.3.1.Устройство, назначение и принцип работы................238
28
Наибольшее распространение получили подземные холодильники для хранения замороженной рыбы и замороженного мяса. Первые промышленные подземные холодильники были построены в 1926 г. в пос.Кюсюр Якутской АССР, в 1930 г. в лос.Усть-Порт Красноярского края. В предвоенные и военные годы в Якугской АССР, Магаданской области и на Чукотке было построено более 100 подземных холодильников с общей емкостью около 7500 т. Наибольшее развитие промышленное строительство подземных холодильников на севере России получило в 60-70 гг. К настоящему времени только на территории Якутии построены и эксплуатируются около четырехсот подземных холодильников общей емкостью около 30 тыс.т. Емкость холодильников колеблется от 5 до 500т. Они построены в основном в дисперсных отложениях на глубинах 10...40 м. Деревянной или бетонной крепью закреплены устьевые участки штолен и наклонные стволы. Остальные выработки эксплуатируются без крепления. На поверхности камер в зимнее время наносится ледяная глазировка, которая, испаряясь, поддерживает высокий уровень влажности в хранилище и тем самым снижает сублимацию льда в продуктах, предотвращает выветривание окружающих мерзлых грунтов и является внутренним аккумулятором холода.
Подземные холодильники обеспечивают замораживание и хранение продукта без применения или с частичным применением холодильных установок. В 1967 г. была опубликована монография Н.Г.Миронова, посвященная строительству и эксплуатации подземных холодильников, в которой, в частности, приводится карта районирования территории севера СССР по условиям строительства (рис.1.2). В основу районирования приняты температура мерзлых грунтов и продолжительность отрицательных температур воздуха.
Территория севера СССР разделена на три зоны.
Рис. 1.2. Карта зональной разбивки территории Севера СССР по возможности строительства подземных холодильников
(Миронов, 1967)
1- арктическая и субарктическая зона; 2 - умеренная зона; 3 - зона устойчивых холодных зим; 4 - граница области вечной мерзлоты; 5- минимальная температура горных пород у подошвы слоя годовых ее колебаний