Alexander T. Bekker

В работе дан обзор методов, установок и стендов для испытаний поверхности дорожного покрытия на деградацию (износ), обозначены основные достоинства и недостатки этих установок и методов, предложена их классификация. Выявлены основные требования к установке для исследования деградации (износа) дорожных покрытий, созданных на основе снега, и дано описание разработанной для этих целей установки. The paper provides an overview of methods, installations and stands for testing the surface of the pavement for degradation (wear), identifies the main advantages and disadvantages of these installations and methods, and suggests their classification. The main requirements for the installation for the study of degradation (wear) of snow and ice road surfaces created on the basis of snow are identified, and a description of the installation developed for these purposes is given.

Bending is one of the design cases for the failure of ice fields when interacting with inclined structures and ships. The flexural strength of ice is one of the main parameters in methods for determining ice load. However, at present, the method for determining the flexural strength of ice does not fully take into account the inhomogeneity of the properties of the ice cover in terms of thickness. This paper presents a method for determining the stress-strain state (SSS) of an ice cantilever beam, considering the inhomogeneity of ice by changing of its strain modulus variation along through the thickness of the cantilever beam. To test the method, a field experiment was conducted on the downward bending of ice cantilever beams with measurement of the physical parameters of ice (temperature and salinity). To calculate the distribution of the strain modulus along the thickness of the ice beam, three empirical dependencies of the strain modulus on the brine volume were considered. Calculation of the strain modulus according to «Karulina» dependence shows the best correspondence to the displacement of beams when comparing the calculated bending axes and displacements measured in nature. The calculation results showed a nonlinear distribution of normal stresses along through the thickness of the cantilever beams. The results of the relative stress difference in the ice thickness compared to a homogeneous beam are presented. It is shown that considering the inhomogeneity of ice properties leads to a significant change in the stress-strain state of ice.

Влияние водоцементной суспензии на свойства грунтоцемента при струйной цементации слабых грунтов

В статье рассматривается история и современные методы трёхосных испытаний льда, их роль в изучении механических свойств льда и в разработке его конститутивных моделей. Обобщение этих исследований имеет высокую актуальность в связи с активизацией развития программ освоения ресурсов арктических морей, включая развитие Северного морского пути (СМП) и проектирования объектов морской инфраструктуры, взаимодействующих с ледяным покровом. Анализируются преимущества трёхосных испытаний перед традиционными методами, а также перспективы развития знаний о процессах разрушения льда и совершенствования методов определения ледовых нагрузок. The article examines the history and modern methods of triaxial ice testing, their role in studying the mechanical properties of ice and in developing its constitutive models. The generalization of these studies is highly relevant in connection with the intensification of the development of programs for the development of Arctic sea resources, including the development of the Northern Sea Route (NSR) and the design of marine infrastructure facilities interacting with the ice cover. The advantages of triaxial testing over traditional methods are analyzed, as well as the prospects for developing knowledge about the processes of ice destruction and improving methods for determining ice loads.

В статье рассмотрена технология струйной цементации грунтов как способ реконструкции портовых гидротехнических сооружений, обоснована актуальность ее применения. Приведен обзор технологии Jet Grouting, история ее развития. Рассмотрены примеры применения технологии струйной цементации грунтов в гидротехническом строительстве. Проведен анализ зависимостей плотности, прочности на одноосное сжатие и модуля деформации грунтоцемента, изготовленного в лабораторных условиях. В ходе анализа авторами предложено новое понятие «коэффициент заполнения пор» и описано влияние данного коэффициента на характеристики грунтоцемента. По результатам анализа сделаны выводы и даны рекомендации для дальнейших исследований. The article considers the technology of jet cementation of soils as a method of reconstruction of port hydraulic structures, substantiates the relevance of its application. An overview of the Jet Grouting technology and the history of its development is given. Examples of the application of the technology of jet cementation of soils in hydraulic engineering construction are considered. The analysis of the dependencies of density, uniaxial compressive strength and deformation modulus of soil-cement manufactured in laboratory conditions is carried out. In the course of the analysis, the authors proposed a new concept of "Pore filling coefficient" and described the effect of this coefficient on the characteristics of soil-cement. Based on the results of the analysis, conclusions were drawn and recommendations for further research were given.

At present, the calculation method of ice load on surface navigation ships has been very mature, but the calculation method of submarine ice load is very few. The reasonable evaluation of submarine ice load has become an urgent problem to be solved. In this paper, the mechanical characteristics of the submarine surfacing ice-breaking process are systematically analyzed. Based on the theory of plate and shell, the theoretical calculation models of ice-breaking resistance of the submarine command tower and hull are established, respectively, and the ice load calculation method of the command tower and the hull is obtained. Then, the submarine model SUBOFF is used to perform the numerical simulation of the submarine’s ice-breaking and surfacing process. The numerical result is compared with the ice-breaking resistance calculation model. The results show that the ice-breaking resistance calculation model proposed in this paper is consistent with the numerical simulation results, and the influence of parameters such as ice mechanical properties, the upper area of the command tower, and initial crack length on ice-breaking resistance is established. The calculation model in this paper can provide a theoretical reference for the optimization design of polar submarine structures.

We report on the observation of puzzling nonuniform, but ordered, frequency combs in erbium-doped fiber lasers at low temperatures, between 3 K and 14 K. At ~14 K the combs disappear. The combs contain ~240 lines and have nonuniform frequency spacings that starts from ~25 GHz at ~1540.5 nm and decreases, almost monotonically, to ~100 MHz within (1.8-2) nm. We discuss possibilities that they result from enlarged regular mode-comb spacings, from prime numbers-based solitary waves free of four-wave mixing or result from gain gratings. However, we think that the combs originate from multi-lasing lines allowed in inhomogeneous gain broadening, dominant at low temperatures, together with a small power dependent homogeneous broadening part, responsible for the spacing between the lines.

Строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений в условиях вечной мерзлоты является сложной инженерной задачей, с которой в нашей стране столкнулись в период освоения северных территорий в начале XX в. Одной их основных проблем при строительстве и эксплуатации инженерных сооружений в районах распространения многолетнемерзлых грунтов является их сезонное и техногенное оттаивание. По данным многолетних наблюдений за климатом многократно были отмечены тенденции изменения климата с повышением среднегодовых температур, особенно ярко это выражено в северных регионах. Эксплуатация плотин в условиях вечной мерзлоты осложняется значительным воздействием водохранилища на плотину и её температурное состояние. В таких условиях для анализа текущего состояния и прогнозирования поведения сооружения в будущем могут быть использованы современные методы компьютерного моделирования, учитывающие процессы тепломассопереноса, фазового перехода, фильтрации, а также работу охлаждающих установок и наличие снегового покрова. В данной статье на основе численного моделирования на ЭВМ представлены исследования температурного режима и напряженно-деформированного состояния грунтовой плотины мерзлого типа Анадырского гидроузла, которая непрерывно эксплуатируется с 1986 г. Исходные данные для моделирования сооружения приняты по натурным наблюдениям, проведенным в 2018–2019 гг.