Криосфера Земли, 2020, Том XXIV, 1, стр. 57-63
10.21782/KZ1560-7496-2020-1(57-63)

ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И ДАВЛЕНИЯ ГАЗА НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЗО-НАСЫЩЕННОГО ПЕСЧАНОГО ГРУНТА В МЕРЗЛОМ И ТАЛОМ СОСТОЯНИЯХ

Е.М. Чувилин1, Д.А. Давлетшина1,2, Б.А. Буханов1, С.И. Гребенкин1, М.В. Огиенко1, К. Бадец3, Ю.В. Станиловская3

1 Сколковский институт науки и технологий, 143026, Москва, Территория инновационного центра “Сколково”, ул. Нобеля, 3, Россия; e.chuvilin@skoltech.ru 2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, геологический ф-т, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, Россия
3 Тоталь, 92078, Париж, Жан Миллер 2, Ла Дефанс, Франция

Представлены результаты экспериментального изучения влияния газового давления на теплопроводность и теплоемкость мерзлого и талого песчаного грунта, насыщенного различными газами: азотом, метаном, диоксидом углерода, a также смесью газов (50 % CH4 + 50 % CO2). В экспериментах максимальное давление газа в грунтовых средах задавалось ниже давления образования газовых гидратов. Эксперименты проводились на специальной установке – в барокамере, позволяющей измерять теплопроводность и теплоемкость грунта под давлением газа при положительных и отрицательных температурах. Впервые получены экспериментальные данные по влиянию газового давления на теплопроводность и теплоемкость в промерзающей песчаной породе, насыщенной различными газами. В ходе экспериментов выявлено, что теплофизические характеристики газонасыщенного песчаного образца в талом состоянии практически не зависят от состава и давления газа. Установлено, что в мерзлом песчаном образце с повышением давления газа в ряду: N2, CH4, смесь газов CH4 + CO2 и CO2 – теплопроводность снижается, а теплоемкость увеличивается. Наибольшее влияние на изменение теплофизических параметров оказывает диоксид углерода, что связано с достаточно высокой растворимостью данного газа в поровой воде и его влиянием на содержание незамерзшей воды в мерзлых породах.

Ключевые слова: газонасыщенный грунт, промерзание под давлением, экспериментальное моделирование, теплопроводность, теплоемкость, метан, диоксид углерода, азот

Рекомендованная ссылка:

Чувилин Е.М., Давлетшина Д.А., Буханов Б.А., Гребенкин С.И., Огиенко М.В., Бадец К., Станиловская Ю.В. Влияние состава и давления газа на теплофизические свойства газо-насыщенного песчаного грунта в мерзлом и талом состояниях. Криосфера Земли, 2020, том XXIV, № 1, стр. 57-63, DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-1(57-63)