Грант РНФ 17-11-01204
Информация о проекте на сайте РНФ (http://rscf.ru/prjcard?rid=17-11-01204)
Аннотация к проекту
Области вечной мерзлоты занимают около 25% поверхности суши Северного полушария, и более 60% этих областей приходится на территорию, принадлежащую Российской Федерации. Процессы потепления, ведущие к таянию и деградации вечной мерзлоты, наблюдаемые в последние десятилетия, по-видимому, и далее будут ускоряться в результате изменения климата. Это существенно повышает актуальность разработки как механических моделей поведения (определяющих соотношений) флюидонасышенных гетерогенных материалов при низких температурах, так и связанных задач, описывающих процессы фильтрации и фазовых переходов, происходящие в многокомпонентной системе «грунт-вода-лёд-газ».
Наряду с необходимостью учёта геофизических опасностей, связанных с использованием мерзлых грунтов (например, при возведении хвостохранилищ), в процессе приполярного строительства возникает необходимость проектирования и прогнозирования процессов взаимодействия инженерных сооружений с твёрдомерзлыми или пластичномёрзлыми грунтами. Одновременно процессы замораживания и оттаивания грунтов активно используются при строительстве в условиях умеренного климата. Например, при проведении вертикальных шахтных стволов в сложных гидрогеологических условиях. Создание адекватных виртуальных моделей процессов эволюции структуры, деформирования и разрушения флюидонасыщенных грунтов, взаимодействующих с инженерными конструкциями, позволит снизить риски для инфраструктуры и окружающей среды, связанные с изменением климата в районах вечной мерзлоты и/или существенными сезонными процессами промерзания-оттаивания.
Современный уровень развития вычислительной механики сплошных сред, теории прочности гетерогенных сред, физики фазовых переходов, геокриологии и методов экспериментальной механики позволяет существенно продвинуться в детализации виртуальных моделей многофазной среды «грунт-вода-лед-газ» и разработать как инновационные методы сопровождения и контроля реальных объектов в процессе строительства и эксплуатации, так и создать необходимое программное обеспечение для мониторинга и прогнозирования последствий тех или иных механических воздействий на контролируемые объекты.
В проекте будут поставлены и решены ряд связанных задач механики сплошных сред, описывающие процессы фильтрации, фазовых переходов, деформирования и разрушения флюидонасыщенных грунтов при механических и термических воздействиях. Основываясь на предыдущем опыте участников проекта, основное внимание будет уделено разработке определяющих соотношений флюидонасыщенных гетерогенных материалов и расчёту процессов деформирования и разрушения замороженных грунтов. Принимая во внимание междисциплинарный характер проблемы и определяющее влияние условий формирования (процессов фильтрации, фазовых переходов и т.д.) на физико-механические свойства исследуемых объектов в проекте предусмотрено решение широкого комплекса связанных задач механики сплошных сред и горной механики с привлечением в исследовательский коллектив соответствующих специалистов.
В проекте планируется создание трёх взаимодействующих групп (РГ1-группа механики сплошных сред, РГ2- группа механики деформируемого твёрдого тела, РГ3-группа управления и прикладных исследований), специализирующихся на решении различных задачах. Участники проекта являются сотрудниками двух академических институтов: Института механики сплошных сред УрО РАН (ИМСС УрО РАН) и Горного института УрО РАН (ГИ УрО РАН), имеющих значительный опыт как в построении механических моделей поведения сплошных сред, так и в проведении прикладных исследований в области горной механики.
Основные исполнители проекта
Плехов Олег Анатольевич, заместитель директора ИМСС УрО РАН, доктор физико-математических наук, профессор;
Пантелеев Иван Алексеевич, научный сотрудник ИМСС УрО РАН, кандидат физико-математических наук;
Левин Лев Юрьевич, заведующий отделом Аэрологии и теплофизики ГИ УрО РАН, доктор технических наук;
Зайцев Артем Вячеславович, заведующий сектором математического моделирования и информационных технологий ГИ УрО РАН, кандидат технических наук;
Описание выполненных работ и полученных научных результатов
Список публикаций
2017 г.
Доклады на конференциях
2017г.