Физико-географические условия района практики. 
Геологические процессы

Для региона характерна относительно высокая сейсмичность, до 8 — 9 баллов по шкале MSK-64. Активность Главного Саянского разлома подтверждается многочисленным количеством эпицентров землетрясений интенсивностью от 5 до 7 баллов. Широкое распространение карбонатных пород обусловило развитие карстовых процессов, как древних, так и современных. Развиты поверхностные карстовые формы: воронки, поноры, котловины; и подземные формы карста: пещеры, находящиеся в стадии активного развития, длиной до 1000 м и глубиной до 300 м. Карстовые полости, заполненные водой, обладают значительными статическими запасами воды и являются причиной прорывов подземных вод в подземные выработки. 2.2.1 Существующие методики экспериментального определения фазового состава влаги и температуры начала замерзания пород. Методы исследования фазового состава воды в мерзлых породах многочисленны. На приведена классификация методов определения фазового состава влаги в мерзлых породах. Из этого анализа следует, что для засоленных пород наиболее предпочтительным является калориметрические методы. Калориметры подразделяются по способу подвода тепла (периодический, непрерывный, импульсный, адиабатический, монотонный и т. д.) или по способу проведения эксперимента (нагревания — охлаждения, сканирования и т. д.). МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО СОСТАВА ВЛАГИ В МЕРЗЛЫХ ПОРОДАХ ФИЗИЧЕСКИЕ КАЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАВНОВЕСНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ ЯМР Нейтронный Гамма-спектроскопический ЭПР Ультразвуковой Дилато — метрический ДТА Изотермического калориметра Адиабатического калориметра Криоскопический Диэлектрический tg-потерь Электрического сопротивления СВЧ Гигроскопический Контактный Сублимационный СНиП Андерсена. Классификация методов определения фазового состава влаги в мерзлых породах (Комаров, 2003). Жидкостный изотермический калориметр используется для определения количества незамерзшей воды. Метод основан на измерении теплового эффекта, возникающего при оттаивании (частичном или полном) мерзлой породы. Суммарное количество тепла, пошедшее на нагревание образца мерзлого грунта, складывается из теплоты плавления и теплоты, затраченной на повышение температуры воды и скелета грунта. Поскольку полная теплоемкость калориметра известна, то, зная изменение температуры калориметрической жидкости, в которой находится образец, можно определить фазовый состав воды в мерзлых породах. Калориметрическое определение содержания незамерзшей воды в мерзлой породе 30 основано на измерении льдистости, а жидкая фаза находится по разности между общим содержанием воды и установленным количеством льда. Теплота фазового перехода ледсвязанная вода в порах грунта принимается равной теплоте фазового перехода лед — свободная вода, а теплоемкость связанной воды — теплоемкости свободной воды. Данный метод обеспечивает достаточно высокую точность и является распространенным методом исследования фазового состава влаги мерзлых пород в научно исследовательских работах. Считается эталонным методом определения содержания незамерзшей воды и льда для глинистых пород в диапазоне температур от -0,5 до -100С. Недостаток метода в большой его трудоемкости и использовании дорогого и нестандартного оборудования. Адиабатический калориметр с непрерывным подводом тепла позволяет определять удельную теплоемкость скелета грунта одновременно с изучением фазового состава влаги, что ускоряет процесс исследования грунта. Для исследования в лабораторных условиях данный калориметр является наиболее приемлемым. 2.2.2 Методика экспериментального определения температуры начала замерзания калориметрическим методом. Температура начала замерзания определяется с помощью установки, представленной на рис. 2−3, которая состоит из массивного металлического корпуса с крышкой, в котором размещены четыре кассеты для исследуемого материала. В нижней части кассет расположены измерительные элементы, регистрирующие температуру образца. Датчики нулевой температуры выведены в гильзу в нижней части корпуса, который стыкуется с нольтермостатом с помощью ограничительных колец.

В портальных участках тоннелей по склонам широко развиты обвалы, осыпи и курумы, обусловленные скоплением крупнообломочного материала на отлогих участках хребтов.

В зонах тектонических разломов следует ожидать проявления вывалов и внезапных прорывов подземных и водогрунтовых масс.

Схематический разрез массива Крольского тоннеля на участке Абакан — Тайшет, Красноярский край.

1 — почвенно-растительный слой; 2 — щебень, глыбы с песчаным заполнителем; 3 — кристаллические хлорито-серицитовые окремненные сланцы, трещеноватые; 4 — гранит; 5 — мрамор окремненный трещеноватый; 6 — известняк окремненный; 7 — тектонические разрывные трещины; 8 — уровень грунтовых вод.

Для определения коэффициента теплопроводности использовался метод пластины с коррекцией по эталонным телам как метод, дающий наименьшую погрешность, позволяющий надежно определять коэффициент в области фазовых переходов, что важно для засоленных пород. Адиабатический калориметр с непрерывным подводом тепла позволяет определять удельную теплоемкость скелета породы одновременно с изучением фазового состава влаги. Данный калориметр отличается сравнительно большим калориметрическим стаканом, что позволяет исследовать представительные образцы пород. Принцип работы установки для определения температуры начала замерзания основан на регистрации динамики изменения температуры исследуемого образца в ходе его охлаждения (криоскопический метод). Переохлаждение воды в ходе замерзания сводится к минимуму за счет применения в данной установке инициаторов кристаллизации. Для определения химического состава влаги в засоленных породах использовались стандартизованные методы работы с водной вытяжкой. 3. Натурные определения химического состава водных вытяжек засоленных пород и проб криопэгов носят, как правило, фрагментарный (одномоментный) характер. Это обуславливают целесообразность применения для исследования выявления закономерностей и прогноза изменения их фазового и химического состава в зависимости от термобарических условий, современных методов термодинамического моделирования. Предложенная методика, включающая адаптированный и откалиброванный программный продукт, способы обработки результатов исходных стандартных химических анализов проб и затем полученной информации, является целиком оригинальной, не имея аналогов в зарубежной и отечественной практике и позволяя наиболее полно и адекватно, на сегодняшний день, отразить характер, протекающих в поровых растворах засоленных пород и криопгах, процессов криогенного метаморфизма. Методика проверена на большом экспериментальном материале. 130 4. Существующие взгляды о процессах изменения фазового и химического состава поровых растворов и криопэгов в диапазоне отрицательных температур основаны на представлениях о закономерностях криогенного метаморфизма морской воды, для которого характерна трех стадийность процесса. Однако большие степени их засоленности за счет криогенного концентрирования и более разнообразный водно-ионный состав приводят к различным сценариям реализации процесса: стадийности; выпадению солей кальцита, гипса, доломита магнезии — та; смещению температуры начала кристаллизации солей.

Новый тоннель расположен с нагорной стороны параллельно старому на расстоянии 36 м. Положе порталов назначено в створе с порталами существующего тоннеля.

Материалом для сооружения нишь, камер и портальных стен является монолитный бетон и железобетон. Несущие конструкции тоннеля выполняются в сборной обделке из железобетонных блоков. Типы обделки запроектированы с учетом расчетной сейсмичности 7 баллов. Кольцо обделки состоит из шести нормальных элементов и одного замкового. Зазор между кольцами сборной обделки, а также в местах примыкания нишь и камер предусмотрены деформационные антисейсмические швы. Зазор между обделкой и породой заполняется специальным раствором под давлением. Водонепроницаемость обделки обеспечивается установкой по контуру блоков упругих прокладок. Внутренние размеры сборной обделки кругового очертания на прямых и криволинейных участках не различаются.

Впервые в России проходка железнодорожного тоннеля осуществляется механизированным тоннелепроходческим комплексом.

30 мая 2008 года закончена проходка тоннеля.

На месте строительства второго пути тоннеля были возведены бетонный завод, механический цех, гараж для горной техники, четыре общежития, столовая. Проходка второй нитки Крольского тоннеля велось при помощи горнопроходческого комплекса производства канадской компании Lovat (это был первый случай в России проходки железнодорожного тоннеля механизированным тоннелепроходческим комплексом). Проходка велась в сложных геологических условиях: трасса тоннеля пролегала через неустойчивые породы (что потребовало дополнительных мероприятий по их закреплению с поверхности). Тоннелестроители натолкнулись на настоящее подземное озеро (водоприток составлял 300—350 мі/час при ожидаемом 40 мі/час), для откачки воды была построена специальная автоматическая система. Проходка тоннеля была закончена 30 мая 2008 года. Обделка тоннеля была выполнена из сборных железобетонных блоков.

Вторая нитка тоннеля была введена в эксплуатацию в ноябре 2011 года. Общая стоимость строительства второй нитки составила 7,5 млрд руб. После окончания строительства второй нитки предполагалась реконструкция первой нитки тоннеля .

С 8 октября 2005 года со строительной площадки западного портала Крольского тоннеля стартовал тоннелепроходческий комплекс LOVAT. 9,5 — метровый проходческий комплекс впервые был использован при строительстве железнодорожного тоннеля. Тоннель протяженностью 2253,6 метра пройден в сложных горногеологических условиях. На протяжении 100 метров от западного портала проходка тоннеля велась по неустойчивым породам, выветренным до состояния суглинков, дресвы и щебня, что потребовало дополнительных мероприятий по закреплению грунтов с поверхности. В 1100 метрах от западного портала водоприток составил 300−350 мі/час при ожидаемом 40 мі/час. Для откачки воды была спроектирована и установлена автоматизированная система водоотлива внутри тоннелепроходческого комплекса. На протяжении всей проходки конструкция тоннелепроходческого комплекса постоянно модернизировалась и усовершенствовалась. Так был смонтирован комплекс для проведения контрольного нагнетания. Разработана система закачки мелкого гравия за обделочное пространство с использованием двух насосов Aliva 263, и монтажём дополнительного компрессора AtlasCopco GR110 производительностью 14 м³ /мин с рабочим давлением 20 атм. При неблагоприятных условиях залегания пород (угол падения от забоя 50−65є) наблюдались частые локальные вывалы и сколы со свода и лба забоя. Трещиноватость и крепость пород массива имеет непостоянный характер. При ожидаемой максимальной крепости по Протодьяконову f=8- 10, были встречены значительные по протяженности интервалы крепостью f=15, что значительно уменьшило скорость проходки и потребовало дополнительных мероприятий по усилению конструкции ротора. Не соответствие проектной геологии фактической потребовало выполнения опережающей разведки с бурением горизонтальных скважин через ротор буровым станком Диамек-250.

Строительный комплекс, включающий в себя тоннель, припортальные выемки, стройплощадки, ж.д. тупики, временный жилой поселок расположен в Манском и Курагинском районах Красноярского края и находится на «Трассе мужества» линии Абакан — Тайшет Красноярской железной дороги.

Новый тоннель расположен с нагорной стороны параллельно старому на расстоянии 36 м. Положение порталов назначено в створе с порталами существующего тоннеля.

Впервые в России проходка железнодорожного тоннеля осуществлялась механизированным тоннелепроходческим комплексом. Использовался ТПК LOVAT RME-375 SE, D=9,5 м с системой грунтопригруза. Длина туннеля 2253,6 метров .

О приближении поезда сообщают сигнальные лампы над сбойками — поочередно загораются то на одной стене, то на другой. Выглядит это необычно, особенно когда стоишь в середине тоннеля и не видно порталов — перемигивание, уходящее куда-то вдаль, в бездну. Перемигивание это не прекращается до тех пор, пока поезд полностью не проедет весь тоннель. Только тогда можно выходить из сбойки.

На стенах есть своего рода пикеты — от портала до портала нарисованы цифры, например цифра 69 значит, что мы находимся в 690 метрах от портала. Сделано это для удобства путейцев, оперативно сообщать о неполадках в тоннеле, указав метраж.

Материалом для сооружения нишь, камер и портальных стен является монолитный бетон и железобетон. Несущие конструкции тоннеля выполняются в сборной обделке из железобетонных блоков (дюбенгов). Типы обделки Крольского тоннеля запроектированы с учетом расчетной сейсмичности 7 баллов. Кольцо обделки состоит из шести нормальных элементов и одного замкового. Зазор между кольцами сборной обделки, а также в местах примыкания нишь и камер предусмотрены деформационные антисейсмические швы. Зазор между обделкой и породой заполняется специальным раствором под давлением. Водонепроницаемость обделки обеспечивается установкой по контуру блоков упругих прокладок. Внутренние размеры сборной обделки кругового очертания на прямых и криволинейных участках не различаются.

Проходка тоннеля была закончена 30 мая 2008 года.

Через каждые 30 метров есть лестница, ведущая на этот мостик который предназначен для пропуска подвижного. Такая конструкция пока уникальна в России.

А это портал нового Крольского тоннеля ОАО «РЖД» .