Теплофизические аспекты строительства и эксплуатации полууглублённых прудов-отстойников карьеров криолитозоны = Construction and exploitation of cryolitezone opencast half-deepened settling ponds thermal physics aspects

Обоснована необходимость предварительной оценки интенсивности тепловых процессов происходящих в мерзлых грунтах с включениями погребенных льдов при проектировании сооружений поверхностного комплекса карьеров криолитозоны. Подчеркивается, что особое внимание должно быть уделено объектам которые могут оказывать негативное растепляюшее воздействие на мерзлые грунты, в частности, прудам-отстойникам, предназначенным для очистки карьерных и по- дотвальных вод. Рассмотрен конкретный пример проектируемого пруда - отстойника полузаглубленного типа, с ограждающими дамбами, с использованием в качестве противофильтрационного элемента геомембраны. В основание сооружения погребенные льды занимают почти всю площадь второй секции и часть плошали первой секции пруда- отстойника. В целях оценки возможности строительства таких сооружений на площадках сложенных высокольдистыми грунтами, а так же выбора рациональных режимов их эксплуатации разработана специальная математическая модель. Проведены многовариантные численные эксперименты. Расчеты показывают отсутствие воды в пруде - отстойнике в летний период может привести к оттайке погребённых льдов. При наполнении пруда-отстойника водой на 1,0 м и выше, в течение летнего периода оттайки погребённых льдов не происходит. Разработаны требования по рациональной эксплуатации прудов-отстойников, соблюдение которых обеспечивает долговременную устойчивость и безаварийное функционирование очистного комплекса в летний период в условиях криолитозоны. Intensity of thermal processes occurred in frozen grounds with inclusions of buried ice preliminary estimation necessity substantiated at projecting cryolitezone opencast surface complex constructions. It is accentuated, that special attention should be devoted to objects, which can render negative thawing effect to frozen grounds, particularly settling ponds, assigned to opencast and under dump waters cleaning. Projected half buried settling pond with protective dam specific example was considered, with using geomembrane as antifiltering element. Buried ice in structure base occupies almost whole area of second section and part of first section area of settling pond. In order to estimate possibility and following construction of such structures on areas, consisting of highly icy grounds, and also its rational exploitation regimes special mathematical model was developed. Multiversion numerical experiments were held. Calculations show, that water absence in settling pond in summer period can lead to thawing of buried ice. In summer period buried ice thawing doesn’t occur in case of settling pond filled by water to 1,0 m. and higher. In case of settling ponds both sections whole projected water filling in summer period in dam base and ground area surface grounds negative temperature maintained. Requirements on settling ponds rational exploitation were developed, maintaining it provides long time lasting stability and accident free treating complex functioning in summer period in cryolitezone conditions. Basic requirements are: settling pond both sections obligatory filling by cleanable water in summer period to depth not less of 1 meter; water drain with cold period coming. The results of held numerical experiments allow make a conclusion that maintaining above-listed conditions and requirements settling pond construction on frozen quaternary grounds with buried ice presence is possible from thermalphysic side. At that, raised protecting structures stability will be provided and treating complex normal functioning.