AP196800682023–2025
Разработка технологии производства фундамента глубокого заложения повышенной прочности и несущей способности с применением комплексной модифицирующей добавки на основе отходов промышленности
Новая конструкция свайного фундамента переменного профиля и улучшенный технологический состав бетона.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование научных и (или) научно-технических проектов на 2023–2025 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан.
Актуальность
Современные глубокие фундаменты характеризуются высокой материалоемкостью, ограничениями несущей способности и долговечности. Более 70% фундаментов в Астане и других городах Казахстана представлены глубокозаложенными фундаментами, преимущественно заводскими забивными сваями. Проект предлагает свайный фундамент переменного профиля: секции сваи смещаются на разные углы относительно оси симметрии, что повышает сопротивление грунта. Дополнительно разработана комплексная модифицированная добавка на основе соапстока, послеспиртовой барды, микрокремнезема и фосфогипса для повышения прочности, гидрофобности и долговечности бетона при одновременном использовании промышленных отходов.
Цель
Разработка конкурентоспособной технологии производства фундамента глубокого заложения с точки зрения нового конструктивного решения и улучшенного технологического состава.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2023- Подготовлены исследовательские программы и условия реализации проекта.
- Выполнены геотехнические исследования, расчеты по предельным состояниям и численное моделирование; проведены модельные лотковые испытания в сравнении с классическими сваями.
2024- Исследован материал фундамента и характеристики песка, щебня, цемента и компонентов модифицированной добавки (послеспиртовая барда, фосфогипс, микрокремнезем).
- Разработан рабочий технологический состав производства фундаментов глубокого заложения.
- Опубликованы научные статьи и получены два охранных документа, перечисленные ниже.
2025- Запланировано строительство и монтаж производственной площадки (технологической линии) для опытной продукции.
- Запланирован комплекс испытаний опытных образцов на вдавливающую и выдергивающую статическую нагрузку и сплошность.
- В текущем архивном тексте проекта также перечислены планируемые публикации Scopus/Web of Science, заявка на патент РК, ППР по технологической линии и технический регламент.
Публикации (5)
- Assessment of the bearing capacity of variable profile piles in soil using model tests on a testing apparatus. R. Lukpanov, D. Tsygulov, Zh. Zhantlessova, I. Brovko, D. Dyussembinov, A. Altynbekova, R. Rahimov. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2024, 2(1(128)):6–13. DOI: 10.15587/1729-4061.2024.301421
- Selection of equivalent material for soil testing using piles on a scale model testing apparatus. Lukpanov R., Tsygulyov D., Zhantlessova Z., Altynbekova A., Yenkebayev S., Kozhahmet M. GEOMATE Journal, 2024, 26(117), 11–18.
- Experimental investigation of modified additive for the production of deep reinforced concrete foundations. R.E. Lukpanov, I.S. Brovko, Zh.B. Zhantlessova, A. Altynbekova, D. Tsygulyov, D. Orazova. Proceedings of the 2nd International Conference on Wireless Technologies, Networks & Sciences, 2024.
- Исследование работы свай переменного профиля с использованием метода численного моделирования в программном комплексе PLAXIS 2D. Лукпанов Р., Цыгулев Д., Дюсембинов Д., Алтынбекова А., Токанов Д., Енкебаев С. Вестник ВКТУ, 2024.
- Research on the influence of microsilica on the strength of concrete used in the composition of a two-component modified additive. Lukpanov R., Dyussembinov D., Zhantlessova Zh., Altynbekova A., Yenkebayev S., Tsygulyov D., Shakhmov Zh.A. Mechanics and Technology, 2024, No.2(84), 112–121. DOI: 10.55956/XATN3136.
Охранные документы и ИС (2)
- Авторское свидетельство №40311 от 09.11.2023 «Конструктивное решение железобетонной забивной сваи с поворотными секциями».
- Авторское свидетельство №46094 от 21.05.2024 «Двухкомпонентная модифицированная добавка для улучшения физико-механических свойств тяжелого бетона забивных свай».
Исследовательская группа проекта (8)
| # | ФИО | Учёная степень | Роль | Период участия | Scopus | Researcher ID | ORCID |
|---|
| 1 | Цыгулев Денис Владимирович | | Научный руководитель проекта | 2023–2025 | 57204727444 | EAJ-7827-2022 | 0000-0002-7061-699X |
| 2 | Лукпанов Рауан Ермагамбетович | PhD, профессор | Старший научный сотрудник | 2023–2025 | 26031561100 | AAE-5779-2021 | 0000-0003-0085-9934 |
| 3 | Дюсембинов Думан Серикович | к.т.н., доцент | Научный сотрудник | 2023–2025 | 57223122454 | HKF-8522-2023; KMK-2986-2024 | 0000-0001-6118-5238 |
| 4 | Алтынбекова Алия Досжанкызы | PhD | Младший научный сотрудник | 2023–2025 | 58075706600 | ABE-7049-2021 | 0000-0003-1010-9328 |
| 5 | Жантлесова Жибек Бейсембаевна | | Младший научный сотрудник | 2023–2025 | 58133662600 | KYD-1483-2024 | 0000-0002-2010-3715 |
| 6 | Кабдырова Ляйля Темиржановна | | Младший научный сотрудник | 2023–2025 | | | 0009-0005-0046-9049 |
| 7 | Бровко Игорь Степанович | | Инженер | 2023–2025 | 57200070305 | EPE-8127-2022 | 0000-0003-3597-5804 |
| 8 | Баширова Динара Викторовна | | Бухгалтер | 2023–2025 | | | |
KFDhjbasfkjbv (0)
KFDhjbasfkjbv (0)
Информация для потенциальных пользователей
Предлагаемый свайный фундамент переменного профиля рассчитан на повышение несущей способности примерно на 10–30% в зависимости от грунтовых условий при сопоставимой материалоемкости. Повышенная прочность и другие физико-механические свойства обеспечиваются в том числе применением специально разработанной модифицированной добавки для конструкций, воспринимающих большие ударные нагрузки.
AP196761162023–2025
Методика определения промежуточных геотехнических характеристик грунтов и их пространственной репрезентации в ГИС
Пространственная интерполяция и ГИС-представление промежуточных геотехнических характеристик грунтов.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование научных и (или) научно-технических проектов на 2023–2025 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан.
Актуальность
Традиционные инженерно-геологические изыскания дают дискретные значения свойств грунтов только в точках бурения, тогда как расстояние между скважинами может составлять десятки метров. Увеличение количества выработок повышает точность, но значительно увеличивает стоимость. Проект предлагает перевод дискретных данных в непрерывное пространственное представление в виде многомерных растровых данных, где промежуточные значения определяются нелинейной пространственной интерполяцией и экстраполяцией в ArcGIS/QGIS.
Цель
Разработка и валидация методики определения промежуточных геотехнических характеристик грунтов и их пространственной репрезентации в ГИС.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2023- Выполнен анализ существующих методов определения промежуточных характеристик грунтов. Проанализированы известные методы интерполяции и экстраполяции характеристик грунтов, обсуждены их преимущества и недостатки.
- Собраны и обработаны данные инженерно-геологических изысканий. Собрана, классифицирована и структурирована геотехническая база данных.
- Создана пространственная база данных инженерно-геологических изысканий. Обработанные геотехнические данные сконвертированы в форматы пространственных данных для работы в настольных ГИС.
- Начато научно-организационное сопровождение проекта. Подготовлены краткие сведения о реализации проекта за 2023 год.
2024- Выполнено моделирование и пространственный анализ в ГИС. Разработана модель, состоящая из алгоритмов преобразования многослойных векторных данных в растровые данные, интерполяции и экстраполяции пиксельных значений, и репрезентации. Модель разрабатывалась по принципу Парето из 80% собранных данных, а оставшиеся 20% использованы для тестирования и валидации модели. На основе данной модели сформирована методика определения промежуточных характеристик грунтов.
- Продолжено научно-организационное сопровождение проекта. Подготовлены краткие сведения о реализации проекта за 2024 год. Получено 1 (одно) авторское право на программу для ЭВМ в казахстанском патентном бюро. Осуществлено участие в международной научной конференции за рубежом. Опубликована 1 (одна) статья или обзор в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО.
2025- Проведены инженерно-геологические изыскания и валидация методики. Пробурены около 10 скважин, образцы которых исследованы в сторонней лаборатории с целью определения характеристик грунтов. Далее разработанная модель протестирована на различных комбинаторных конфигурациях геотехнических характеристик, полученных по результатам лабораторных исследований. Тем самым модель валидирована, определены ее рабочие диапазоны, ограничения и погрешности.
- Завершено научно-организационное сопровождение проекта. Подготовлен итоговый отчет о научной и (или) научно-технической деятельности.
- Опубликована 1 (одна) коллективная монография, рекомендованная ученым советом.
- Опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом научном издании, имеющем процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 80 (восьмидесяти).
Публикации (11)
- Spatial Interpolation of Intermediate Soil Properties to Enhance Geotechnical Surveying for Foundation Design / Ye.B. Utepov, A.T. Mukhamejanova, A.K. Aldungarova, A.G. Nazarova, S.A. Karaulov, N.T. Alibekova, A.K. Kozhas, D. Kazhimkanuly, A.K. Tleubayeva // Proceedings of the ICCEGE 2024: XVIII International Conference on Civil, Environmental and Geological Engineering. — Venice, Italy: 2024. — P. 58–64.
- Toward the use of an intermediate value of the modulus of deformation of soils in geotechnical design / A. Mukhamejanova, A. Aldungarova, N. Alibekova, S. Karaulov, N. Kudaibergenov, Z. Yespolova, D. Kurmanova, G. Baizakova, D. Kazhimkanuly // E3S Web of Conferences. — 2024. — Vol. 559. — P. 01008. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455901008 (процентиль 26% по CiteScore в базе Scopus)
- - Approximation of strength and deformation properties of soils by ArcGIS Topo to Raster tool / A. Aldungarova, N. Alibekova, S. Karaulov, A. Aitkazina, B. Makhiyev, A. Khapin, D. Kazhimkanuly // E3S Web of Conferences. — 2024. — Vol. 559. — P. 01009. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455901009 (процентиль 26% по CiteScore в базе Scopus)
- - Spatial interpolation of intermediate strength properties of soil to determine the bearing capacity of the foundation / A. Aldungarova, N. Alibekova, S. Karaulov, Z. Yespolova, D. Kurmanova, G. Baizakova // E3S Web of Conferences. — 2024. — Vol. 559. — P. 04040. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455904040 (процентиль 26% по CiteScore в базе Scopus)
- - Kriging interpolation to determine intermediate mechanical properties of soils / A. Aldungarova, N. Alibekova, S. Karaulov, N. Kudaibergenov, Z. Rakizhanova, M. Uruzalinova // E3S Web of Conferences. — 2024. — Vol. 559. — P. 04041. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202455904041 (процентиль 26% по CiteScore в базе Scopus)
- - Analysis of existing methods for determining intermediate geotechnical characteristics of soils / A.K. Aldungarova, A.T. Mukhamejanova, A.S. Tulebekova, A.G. Nazarova, A.K. Tleubaeva, A.K. Kozhas // Bulletin D. Serikbayev of EKTU. — 2024. — No. 1. — P. 16–26. https://doi.org/10.51885/1561-4212_2024_1_16
- - Examining intermediate soil properties variability through spatial interpolation methods in GIS / A. Aldungarova, T. Muzdybayeva, A. Mukhamejanova, N. Alibekova, K. Moskalova, S. Karaulov // Technobius. — 2024. — Vol. 4, No. 3. — P. 0062. https://doi.org/10.54355/tbus/4.3.2024.0062
- - Geotechnical interpolation methodology for determining intermediate values of soil properties / A. Aldungarova, A. Mukhamejanova, N. Alibekova, S. Karaulov, D. Akhmetov // Technobius. — 2024. — Vol. 4, No. 1. — P. 0053. https://doi.org/10.54355/tbus/4.1.2024.0053
- - Voxel Interpolation of Geotechnical Properties and Soil Classification Based on Empirical Bayesian Kriging and Best-Fit Convergence Function / Y. Utepov, A. Aldungarova, A. Mukhamejanova, T. Awwad, S. Karaulov, I. Makasheva // Buildings. — 2025. — Vol. 15, No. 14. — P. 2452. https://doi.org/10.3390/buildings15142452 (процентиль 88% по CiteScore в базе Scopus)
- - Spatial interpolation of the latest Quaternary and older Mesozoic sediment soils / A. Yeleussinova, N. Shakirova, N. Alibekova, S. Karaulov // Technobius. — 2025. — Vol. 5, No. 2. — P. 0077. https://doi.org/10.54355/tbus/5.2.2025.0077
- - Методика определения промежуточных геотехнических характеристик грунтов и их пространственной репрезентации в ГИС / А.К. Алдунгарова, А.Т. Мухамеджанова, С.А. Караулов // Монография. — Астана, Казахстан: ТОО «Solid Research Group», 2025. — С. 128.
Охранные документы и ИС (1)
- Авторское право на программу для ЭВМ №49930 от 25.092024 «Python-скрипт модели пространственного анализа данных инженерно-геологических изысканий для интерполяции промежуточных геотехнических характеристик грунтов»
Исследовательская группа проекта (11)
| # | ФИО | Учёная степень | Роль | Период участия | Scopus | Researcher ID | ORCID |
|---|
| 1 | Алдунгарова Алия Кайратовна | PhD, ассоциированный профессор | Научный руководитель проекта | 2023–2025 | 56818984300 | AAQ-8856-2020 | 0000-0002-9248-7180 |
| 2 | Утепов Елбек Бахитович | PhD, профессор | Старший научный сотрудник | 2023–2025 | 57211963527 | M-9719-2016 | 0000-0001-6723-175X |
| 3 | Тулебекова Асель Сериковна | PhD, профессор | Старший научный сотрудник | 2023–2024 | 55356989600 | P-7820-2014 | 0000-0001-8553-3081 |
| 4 | Назарова Аида Гафуркызы | PhD | Старший научный сотрудник | 2023–2025 | 57220785727 | AFC-0485-2022 | 0000-0002-0083-3219 |
| 5 | Алибекова Нургуль Толеубаевна | PhD, ассоциированный профессор | Старший научный сотрудник | 2023–2024 | 35301708700 | D-5322-2015 | 0000-0002-3927-0644 |
| 6 | Тлеубаева Акмарал Кубегеновна | к.т.н. | Научный сотрудник | 2023–2024 | 57214136352 | GHM-7424-2022 | 0000-0002-6741-780X |
| 7 | Темірболат Шолпан Бахитовна | MSc | Научный сотрудник | 2023 | | | |
| 8 | Қажимқанұлы Диас | MSc | Младший научный сотрудник | 2023–2025 | 59260190900 | | 0000-0003-0851-2230 |
| 9 | Караулов Сабит Алтынбекович | | Младший научный сотрудник | 2023–2025 | 59259623700 | | 0009-0006-0471-2808 |
| 10 | Aniskin Aleksej | PhD, ассоциированный профессор | Зарубежный ученый | 2023–2025 | 57201720016 | E-7467-2018 | 0000-0002-9941-1947 |
| 11 | Баширова Динара Викторовна | | Бухгалтер | 2023–2025 | | | |
Информация для потенциальных пользователей
Методика предназначена прежде всего для инженерно-геологических организаций. Она может повысить обоснованность прогноза несущей способности оснований, сократить объем дополнительных изысканий и время камеральной обработки. Накопление многомерных растровых данных может стать основой инженерно-геологического районирования. Подход также потенциально переносим в другие науки о Земле.
AP130684242022–2024
Разработка мобильной установки по производству пенобетона методом двухстадийного введения пены с использованием модифицированной добавки из отходов промышленности
Мобильная технология производства пенобетона с двухстадийным введением пены и модифицированной добавкой.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование молодых ученых по научным и (или) научно-техническим проектам на 2022–2024 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан.
Актуальность
Существующие технологии пенобетона сталкиваются с высокой водопотребностью, неоднородной поровой структурой, усадкой и нестабильными физико-механическими характеристиками. Проект предлагает мобильную установку с двухстадийным введением пены и модифицированной добавкой на основе промышленных отходов, чтобы повысить однородность пор, прочность и снизить водопоглощение и себестоимость.
Цель
Разработка мобильной производственной установки по изготовлению пенобетона предлагаемым методом двухстадийного введения пены с использованием модифицированной добавки-пластификатора.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2022- Исследованы характеристики песка, цемента и пеноконцентрата.
- Разработаны технологические составы пенобетона и модифицированной добавки; исследовались послеспиртовая барда и микрокремнезем.
- Опубликованы четыре научные работы, перечисленные ниже.
2023- Построена опытная линия по производству пенобетона двухстадийным введением пены.
- Исследованы оптимальная концентрация пены и влияние технологии на поровую структуру.
- Опубликован ряд статей; получен патент на изобретение №36408.
2024- Исследовано влияние модифицированной добавки на свойства пенобетона; выполнены модельные испытания конструкций.
- Опубликованы дополнительные научные работы; получены патент на полезную модель и три авторских свидетельства.
- Разработаны проекты промышленной линии и мобильной установки, технологические регламенты и стандарты организации для пенобетона и модифицированной добавки.
Публикации (20)
- Complex laboratory studies of modified additive influence on concrete physical and mechanical properties. Altynbekova A., Lukpanov R., Yenkebayev S., Tsygulyov D., Nurbayeva M. GEOMATE Journal, 2022, 23(100), 26–33. DOI: 10.21660/2022.100.3641.
- Research of foam concrete components in the regional production conditions of Nur-Sultan. Lukpanov R., Dyussembinov D., Altynbekova A., Zhantlesova Z. Technobius, 2022, 2(3), 0023. DOI: 10.54355/tbus/2.3.2022.0023.
- Research on the effect of microsilica on the properties of the cement-sand mixture. Lukpanov R. et al. Technobius, 2022, 2(4), 0027. DOI: 10.54355/tbus/2.4.2022.0027.
- Study of the pore structure of foam concrete using a two-stage foaming method. Lukpanov R. et al. Technobius, 3(4), 0047. DOI: 10.54355/tbus/3.4.2023.0047.
- Research of Foam Concrete Components by Two-Stage Injection Method. Lukpanov R.E. et al. Lecture Notes in Civil Engineering, Vol.436, 2023. DOI: 10.1007/978-3-031-44432-6_5.
- Development of an Admixture to Improve the Quality of Heavy Concrete Based on Recycled Industrial Waste. Lukpanov R.E. et al. AIP Conference Proceedings 2758, 2023. DOI: 10.1063/5.0146595.
- Research on the Effect of Post-alcohol Bard on the Properties of the Cement-Sand Mixture. Lukpanov R.E. et al. Lecture Notes in Civil Engineering, 2023, 107–114. DOI: 10.1007/978-3-031-44432-6_14.
- Исследование физико-механических свойств песка и цемента для производства пенобетона. Лукпанов Р.Е. и др. Вестник КазГАСА №1(87), 2023, 217–228.
- Исследование степени однородности пенобетона, изготовленного методом двухстадийного введения пены. Лукпанов Р.Е. и др. Труды университета №1(90), 2023, 177–184.
- Optimal concentration of post-alcohol bard and microsilica in cement-sand mixtures determination. Lukpanov R.E. et al. Complex Use of Mineral Resources 330(3), 92–103. DOI: 10.31643/2024/6445.33.
- Approximative approach to optimize concrete foaming concentration in two stage foaming. Lukpanov R. et al. Technobius, 2023, 3(3), 0041. DOI: 10.54355/tbus/3.3.2023.0041.
- Investigation of Effect of Proposed Two-Stage Foam Injection Method and Modified Additive on Workability of Foam Concrete. Lukpanov R. et al. Materials, 2024, 17(9), 1–15. DOI: 10.3390/ma17092024.
- Durability assessment of cellular concrete through strength evaluation under adverse environmental conditions. Lukpanov R.E. et al. International Journal of GEOMATE, 2024.
- Influence assessment of phosphogypsum on concrete strength when used as part of a two-component modified additive. Lukpanov R. et al. 2nd International Conference on Wireless Technologies, Networks & Sciences, 2024.
- Performance evaluation of foamed concrete by the proposed method of two-stage foam injection using a modified additive. Lukpanov R. et al. 2nd International Conference on Wireless Technologies, Networks & Sciences, 2024.
- Assessment of the physical and mechanical characteristics of sand for the production of foam concrete using the two-stage foam injection method. Lukpanov R.E. et al. Complex Use of Mineral Resources 332(1), 5–18. DOI: 10.31643/2025/6445.01.
- Effect of soapstock in the composition of modified additive for improving strength characteristics of concrete structures. D. Dyussembinov et al. Complex Use of Mineral Resources, 2024.
- Complex additive for improving the strength properties of heavy concrete based on industrial waste. Lukpanov R. et al. Technobius, 2024, 4(4), 0067. DOI: 10.54355/tbus/4.4.2024.0067.
- Investigation of the influence of post-alcohol distillers’ grains on the strength of concrete used in a two-component modified additive. D. Dyussembinov et al. Вестник Таразского регионального университета им. М.Х. Дулати, 2024.
- Research of foam concrete quality by two-stage foam injection method in comparison with classical foam concrete. Lukpanov R. et al. Technobius, 2024, 4(1), 0052. DOI: 10.54355/tbus/4.1.2024.0052.
Охранные документы и ИС (5)
- Патент на изобретение №36408 от 13.10.2023 «Способ производства неавтоклавного пенобетона двухстадийным введением пены».
- Патент на полезную модель №9205 от 16.03.2024 «Способ производства неавтоклавного пенобетона и мобильная установка для его осуществления».
- Авторское свидетельство №43818 от 19.03.2024 «Влияние фосфогипса на прочностные показатели цементно-песчаной смеси в составе пенобетона методом двухстадийного введения пены».
- Авторское свидетельство №39776 от 19.10.2024 «Технология производства неавтоклавного пенобетона методом двухстадийного введения пены с применением модифицированной добавки из отходов промышленности».
- Авторское свидетельство №50631 от 21.10.2024 «Модифицированная добавка-пластификатор для производства пенобетона».
Разработанные документы (5)
- Проект промышленной линии малой мощности по производству пенобетона методом двухстадийного введения пены.
- Проект мобильной установки по производству пенобетона методом двухстадийного введения пены.
- Технологический регламент на производство пенобетона методом двухстадийного введения пены.
- Технологический регламент на производство модифицированной добавки.
- Стандарты организации на производство пенобетона и модифицированной добавки.
Исследовательская группа проекта (7)
| # | ФИО | Учёная степень | Роль | Период участия | Scopus | Researcher ID | ORCID |
|---|
| 1 | Лукпанов Рауан Ермагамбетович | PhD, профессор | Научный руководитель проекта | 2022–2024 | 26031561100 | AAE-5779-2021 | 0000-0003-0085-9934 |
| 2 | Дюсембинов Думан Серикович | к.т.н., доцент | Старший научный сотрудник | 2022–2024 | 57223122454 | HKF-8522-2023; KMK-2986-2024 | 0000-0001-6118-5238 |
| 3 | Енкебаев Серик Бейсенгалиевич | к.т.н., доцент | Старший научный сотрудник | 2022–2024 | 57193734744 | ABF-5527-2021 | 0000-0002-5984-9346 |
| 4 | Алтынбекова Алия Досжанкызы | PhD | Научный сотрудник | 2022–2024 | 58075706600 | ABE-7049-2021 | 0000-0003-1010-9328 |
| 5 | Жантлесова Жибек Бейсембаевна | | Младший научный сотрудник | 2022–2024 | 58133662600 | KYD-1483-2024 | 0000-0002-2010-3715 |
| 6 | Орынқұлов Алмасхан Жеңісханұлы | | Инженер | 2022–2024 | | | 0000-0003-2014-6851 |
| 7 | Баширова Динара Викторовна | | Бухгалтер | 2022–2024 | | | |
Информация для потенциальных пользователей
Мобильная установка предназначена для оперативного производства пенобетона непосредственно в условиях строительства. Двухстадийное введение пены и модифицированная добавка направлены на получение более однородной, прочной и стабильной структуры материала.
AP090579702021–2023
Разработка интегрированной автоматической системы раннего оповещения о переполнении канализации, засорении и вандализме на основе сенсоров и ГИС
Сенсорная IoT-система и ГИС для мониторинга колодцев, септиков и люков.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование молодых ученых по научным и (или) научно-техническим проектам на 2021–2023 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан.
Актуальность
Канализационные системы сталкиваются с переполнением, газонакоплением, заилением, засорами и кражей крышек люков. Традиционные визуальные осмотры и поплавковые датчики имеют ограничения, особенно зимой. Проект разработал интегрированную систему раннего оповещения с датчиками открытия люка, критического уровня жидкости и заиления, объединенную с ГИС для визуализации состояния объектов.
Цель
Разработка системы раннего оповещения, состоящей из многофункционального устройства и геоинформационной системы для визуализации состояния канализационных колодцев, септиков и их люков.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2021- Проведен анализ ситуации, нормативных и научных источников; выявлены проблемы совместимости, стоимости и зависимости существующих решений от производителя.
- Для определения открытия люка выбран оптический ИК-датчик TOF-400F VL53L1X с рабочим расстоянием до 30 см.
- Для критического уровня жидкости выбран лидар TF-Luna, эффективный для колодцев глубиной до 5 м.
- Для критического уровня заиления разработан герметизированный ИК-датчик YL-63.
- Начата разработка ГИС и IT-архитектуры; опубликована первая научная статья.
2022- Завершена ГИС на базе OpenLayers с интерактивной картой состояния колодцев, люков и коллекторов; выполнена интеграция датчиков.
- Опубликована статья по мониторингу ультразвуковыми и инфракрасными датчиками.
- Получено авторское право на программное обеспечение №23812.
2023- Проведены сборка, тестирование, отладка и пилотная установка; результаты подтвердили работоспособность прототипа.
- Опубликованы две статьи в индексируемых изданиях.
- Получены авторское право №30458 и патент на полезную модель №7556.
- Издана монография «Автоматическая система мониторинга канализации на основе сенсоров и ГИС», 113 с.
Публикации (6)
- A multi-criteria analysis of sewer monitoring methods for locating pipe blockages and manhole overflows. Y. Utepov, A. Kazkeyev, A. Aniskin. Technobius, 2021, 1(4), 0006. https://doi.org/10.54355/tbus/1.4.2021.0006.
- Development of a sewer monitoring system using ultrasonic and infrared sensors. Ye.B. Utepov, A.V. Neftissov, Zh.A. Shakhmov, A.B. Kazkeyev. Bulletin of Almaty University of Power Engineering and Telecommunications, 2022, 56(1), 58–68. https://doi.org/10.51775/2790-0886_2022_56_1_58.
- Prototyping an integrated IoT-based real-time sewer monitoring system using low-power sensors. Y. Utepov et al. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2023, 3(5(123)), 6–23. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.283393.
- Potential application of an automatic sewer monitoring system based on sensors. Ye.B. Utepov et al. International Journal of GEOMATE, 2023, 25(109), 45–52. https://doi.org/10.21660/2023.109.3929.
- Автоматическая система мониторинга канализации на основе сенсоров и ГИС. Е.Б. Утепов, А.С. Тулебекова, С.Б. Ахажанов. Монография. Астана: ТОО «Solid Research Group», 2023. 113 с.
- Utepov Ye.B., Neftissov A.V., Mkilima T., Shakhmov Zh.A., Akhazhanov S.B., Kazkeyev A.B., Mukhamejanova A.T., Kozhas A.K. Advancing Sanitary Surveillance: Innovating a Live-Feed Sewer Monitoring Framework for Effective Water Level and Chamber Cover Detections. Heliyon 2024, 10, e27395. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e27395
Охранные документы и ИС (3)
- Авторское право на программу для ЭВМ №23812 от 22.02.2022 «Программное обеспечение для интегрированной автоматической системы раннего оповещения о переполнении канализации, засорении и вандализме».
- Авторское право на программу для ЭВМ №30458 от 21.11.2023 «Топология печатной платы датчика мониторинга состояния канализационных колодцев».
- Патент на полезную модель №7556 от 07.07.2023 «Программно-аппаратный комплекс интегрированной автоматической системы раннего оповещения о переполнении канализации, засорении и вандализме».
Исследовательская группа проекта (10)
| # | ФИО | Учёная степень | Роль | Период участия | Scopus | Researcher ID | ORCID |
|---|
| 1 | Утепов Елбек Бахитович | PhD, профессор | Научный руководитель проекта | 2021–2023 | 57211963527 | M-9719-2016 | 0000-0001-6723-175X |
| 2 | Шахмов Жанболат Ануарбекович | PhD, ассоциированный профессор | Старший научный сотрудник | 2021–2022 | 55378440800 | B-7860-2012 | 0000-0003-1680-5287 |
| 3 | Ахажанов Сунгат Беркинович | PhD, ассоциированный профессор | Старший научный сотрудник | 2021–2023 | 57201680872 | AAF-7945-2020 | 0000-0002-0903-3517 |
| 4 | Тулебекова Асель Сериковна | PhD, профессор | Старший научный сотрудник | 2022–2023 | 55356989600 | P-7820-2014 | 0000-0001-8553-3081 |
| 5 | Мухамеджанова Асель Толеубековна | PhD | Научный сотрудник | 2023 | 57193949788 | GOV-4074-2022 | 0000-0002-5084-2527 |
| 6 | Тлеубаева Акмарал Кубегеновна | к.т.н. | Научный сотрудник | 2023 | 57214136352 | GHM-7424-2022 | 0000-0002-6741-780X |
| 7 | Акишев Марс Сатыбалдыевич | MSc | Научный сотрудник | 2021–2022 | 57195505847 | AAV-6241-2020 | 0000-0003-1362-6566 |
| 8 | Жарасов Шынгыс Жарасович | PhD | Младший научный сотрудник | 2021–2023 | 57232252200 | ADE-7311-2022 | 0000-0002-0468-8362 |
| 9 | Казкеев Алижан Бауржанулы | MSc | Младший научный сотрудник | 2021–2023 | 58493148000 | KVV-9501-2024 | 0000-0001-6591-7440 |
| 10 | Aniskin Aleksej | к.т.н., ассоциированный профессор | Зарубежный ученый | 2021–2023 | 57201720016 | E-7467-2018 | 0000-0002-9941-1947 |
Информация для потенциальных пользователей
Проект прошел цикл НИОКР с получением запатентованного прототипа, готового к коммерциализации посредством лицензионного соглашения и (или) промышленного производства.
AP261980092025-2027
Разработка инструментального комплекса для 3D картографирования геотехнических характеристик грунтов на основе воксельного моделирования в ГИС и машинного обучения
В проекте предлагается создание модели вокселизации грунтовых оснований, интегрированной с моделью машинного обучения, способных прогнозировать промежуточные свойства грунтов между известными точками данных, используя пространственную интерполяцию Empirical Bayesian Kriging (EBK) в 3D-версии, встроенной в ArcGIS. Проект направлен на повышение информативности проектирования и точности расчетов несущей способности оснований фундаментов в условиях ограниченного количества возделываемых скважин и отбираемых монолитов при геотехнических изысканиях. В проекте применяется междисциплинарный подход, объединяющий строительство, геотехнику, ГИС, и искусственный интеллект.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование по научным и (или) научно-техническим проектам на 2025-2027 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан
Актуальность
В проекте предлагается разработка нового инструментального комплекса для 3D картографирования геотехнических характеристик грунтов на основе воксельного моделирования в ГИС и его оптимизации при помощи машинного обучения. В проекте планируется использовать относительно новый метод геостатической интерполяции «Empirical Bayesian Kriging (EBK)» в 3D версии, интегрированную в продукты Esri. EBK 3D позволяет прогнозировать пространственно-непрерывные переменные по дискретным точкам данных в 3D. Процесс будет состоят из нескольких этапов, в которых будут разрабатываться специальные алгоритмы для вокселизации. Также будет разработана модель, обученная на паттернах пространственного распределения свойств грунтов, прогнозирующая и натурализующая их напластование, которая одновременно будет оптимизировать вокселизацию и 3D картирование. Заключительный этап предусматривает преобразование геостатистических слоев в формат NetCDF с помощью инструмента «GA Layer 3D to NetCDF», что позволит создать воксельную модель для интерактивного анализа. Созданная воксельная модель обеспечит детальное трехмерное отображение интерполированных данных, что поможет инженерам правильно определить геотехнические характеристики и визуализировать участки с специфическими свойствами грунтов.
Цель
Разработка инструментального комплекса для 3D картографирования геотехнических характеристик грунтов на основе воксельного моделирования в ГИС и машинного обучения.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2025- Проведен обзор лучших национальных и международных практик в области инженерно-геологических изысканий и применения воксельного моделирования, описанных в нормативных документах и научных исследованиях.
- Произведен сбор и структурирование данных о физико-механических характеристик грунтов из отчетов об инженерно-геологических изысканий на более 50-ти строительных объектах. Данные дополнены атрибуцией о координатах скважин и преобразованы в формат пространственных данных Shapefile.
- Начато научно-организационное сопровождение. Произведены документирование исследований, агрегирование наукоемких материалов и подготовка отчетов. Подготовлены краткие сведения за 2025 год.
2026- Разработаны модель для вокселизации методом Empirical Bayesian Kriging (EBK) в ArcGIS и 3D карты грунтовых напластований в основаниях рассматриваемых строительных объектов.
- Разработана модель, обученная на паттернах пространственного распределения свойств грунтов, прогнозирующая и натурализующая их напластование, которая одновременно будет оптимизировать вокселизацию и 3D картирование. Получен единый инструментальный комплекс, состоящий из моделей вокселизации и машинного обучения.
- Продолжено научно-организационное сопровождение. Произведены документирование исследований, агрегирование наукоемких материалов, публикация результатов, защита интеллектуальной собственности и подготовка отчетов. Формы реализации результатов проекта включают следующее: - не менее 1 (одной) статьи и (или) обзора в рецензируемом научном издании, индексируемом в Science Citation Index Expanded и входящем в 1 (первый) и (или) 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти); - не менее 1 (одной) статьи и (или) обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО; Одна из статей должна быть с категорией - multidisciplinary (мультидисциплинарного или междисциплинарного практического применения) по задачам предприятий из реального сектора экономики Казахстана, а также результаты проекта должны включать проектно-конструкторскую документацию, подготовленную по ЕСКД. Для отечественных журналов из списка 1 КОКСНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются журналы из списков 1 и 2 КОКСНВО, которые индексируются в двух и более категориях. - 1 (одна) статья в сборнике международной конференции, индексируемой в базе Web of Science и (или) Scopus; - 1 (одно) авторское право на программу для ЭВМ в казахстанском патентном бюро.
2027- Будет проведено многосценарное тестирование инструментального комплекса с различной вариацией вводимых и прогнозируемых данных о свойствах грунтов, а также статистическая обработка для выявления его погрешности.
- Будут проводиться инженерно-геологические изыскания бурением скважин с получением данных о свойствах грунтов, часть которых будет использована для ввода в инструментальный комплекс, и остальная для сопоставления с выводными прогнозированными данными из инструментального комплекса. Будет определена эффективность и степень жизнеспособности интрументального комплекса.
- Будет завершено научно-организационное сопровождение. По итогам реализации проекта будет произведена: - подготовка не менее 1 (одного) доктора философии (PhD) или доктора по профилю (допускается подготовка совместно с ОВПО, имеющими лицензию на послевузовское образование по докторантуре). При этом возможна защита диссертации не позднее 2 (двух) лет после завершения проекта. Будут произведены документирование исследований, агрегирование наукоемких материалов, публикация результатов, защита интеллектуальной собственности и подготовка отчетов. Формы реализации результатов проекта включают следующее: - не менее 1 (одной) статьи и (или) обзора в рецензируемом научном издании, индексируемом в Science Citation Index Expanded и входящем в 1 (первый) и (или) 2 (второй) квартиль по импакт-фактору в базе Web of Science и (или) имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 65 (шестидесяти пяти); - не менее 1 (одной) статьи и (или) обзора в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСНВО; Одна из статей должна быть с категорией - multidisciplinary (мультидисциплинарного или междисциплинарного практического применения) по задачам предприятий из реального сектора экономики Казахстана, а также результаты проекта должны включать проектно-конструкторскую документацию, подготовленную по ЕСКД. Для отечественных журналов из списка 1 КОКСНВО, не относящихся к категории multidisciplinary, засчитываются журналы из списков 1 и 2 КОКСНВО, которые индексируются в двух и более категориях. - 1 (одна) монография, рекомендованная ученым советом ВУЗа или аккредитованной научной организации.
Публикации (3)
- Aldungarova, A., Utepov, Y., Mukhamejanova, A., Tulebekova, A., Nazarova, A., Tleubayeva, A., Makasheva, I., Zhakapbayeva, G., Makhiyev, B., Mkilima, T.: Advancing Intermediate Soil Properties (ISP) Interpolation for Enhanced Geotechnical Survey Accuracy. A Review. Engineering Reports. 7, e70328 (2025). https://doi.org/10.1002/eng2.70328.
- Alibekova, N., Aniskin, A., Mukhambetkaliev, K., Makasheva, I.: A review of the current state of 3D subsurface cartography for geotechnical ground characterization. Technobius. 6, 0097 (2026). https://doi.org/10.54355/tbus/6.1.2026.0097.
- Utepov, Ye.B., Alibekova, N.T., Mukhamejanova, A.T., Karaulov, S.A., Makasheva, I.: 3D voxel-based interpolation and classification of geotechnical soil properties using Empirical Bayesian Kriging for a construction site in Astana. In: Proceedings of the international scientific and practical conference “Science, Innovations, Technical Regulation and Engineering in Construction: Digital and Intelligent Technologies, Current State and Prospects.” pp. 182–186. , Karaganda, Kazakhstan (2026).
Охранные документы и ИС (1)
- Авторское право на компьютерные программы (программное обеспечение) №77579 от 19.08.2026 «Python-скрипт для интерполяции методом EBK 3D, классификации типов грунтов и снижения граничных разрывов между смежными 3D-геотехническими воксельными моделями»
Информация для потенциальных пользователей
Результаты проекта будут полезны для инженерно-геологических изысканий, строительного производства и проектирования оснований зданий и сооружений, поддерживая специалистов, таких как геотехники, инженеры, геодезисты и картографы. Разработанные инструменты обеспечат достаточно точное прогнозирование геотехнических характеристик с помощью моделирования и интерполяции, что компенсирует нехватку полевых данных.
AP261975892025-2027
Разработка технологии производства и состава композиционного материала стеновых блоков с применением модифицирующих добавок из отходов промышленности
В проекте предлагается разработка нового композиционного стенового блока, объединяющего в одном конструктивном элементе несущую, теплоизоляционную и облицовочную функции. Блок имеет двухкомпонентную структуру: плотную наружную часть, устойчивую к воздействию окружающей среды, и облегченную внутреннюю часть с теплоизоляционными и несущими свойствами. Для направленного улучшения характеристик материала предусматривается применение модифицирующих добавок на основе отходов промышленности — лигнина и соапстока для повышения гидрофобности и долговечности наружной части, а также базальтовых отходов в качестве микроармирующего компонента внутренней части. Формирование ее пористой структуры обеспечивается применением алюминиевой пудры и щелочного компонента.
Подробнее
Программа финансирования
Грантовое финансирование по научным и (или) научно-техническим проектам на 2025–2027 годы, Министерство науки и высшего образования Республики Казахстан.
Цель
Цель проекта — разработка технологии производства и состава композиционного материала с использованием модифицированной добавки из отходов промышленности, предназначенного для производства стеновых блоков многофункционального назначения.
Ожидаемые и достигнутые результаты
2025- В 2025 году сформирована организационная и материально-техническая база проекта, проведён анализ существующих технологических решений и разработана программа реализации проекта.
- Проведены лабораторные исследования исходных компонентов стенового блока: песка, цементного вяжущего и модифицирующих добавок. Определены их основные физико-механические характеристики, подобраны рациональные компоненты и дозировки добавок, обеспечивающие повышение прочности и снижение водопоглощения материала.
- По результатам исследований подготовлены научные публикации, подана заявка на патент на изобретение и получены два авторских свидетельства.
Публикации (9)
- Публикации:
- - Lukpanov, R. E., Dyussembinov, D. S., Altynbekova, A. D., Kaklauskas, G., & Zhumagulova, A. A. (2027). Evaluation of the Effect of Additives on the Workability of Concrete Mix as Part of a Study of a Modified Wall Block. Kompleksnoe Ispolzovanie Mineralnogo Syra= Complex use of mineral resources, 342(3), 100-110.
- - Lukpanov, R., Dyussembinov, D., Altynbekova, A., Yenkebayev, S., Kabdyrova, L., & Tsygulyov, D. (2026). Development and Optimisation of an Industrial Waste-Based Additive for Improving Concrete Performance. Materials, 19(9), 1698.
- - Lukpanov, R., Orešković, M., Chystiakov, A., & Dyussembinov, D. (2026). The Effect of a Polymer–Organic Admixture on the Properties of Recycled Aggregate Concrete with Variable Aggregate Types. Construction Materials, 6(3), 24.
- Охранные документы:
- - Модифицирующая добавка для улучшения физико-механических свойств композитного стенового блока — авторское свидетельство № 64516 от 24.11.2025
- - Оценка оптимального состава модифицирующей добавки для улучшения физико-механических свойств композитного стенового блока — авторское свидетельство № 64515 от 24.11.2025
- - Исследования лигнина как компонента модифицирующей добавки композитного стенового блока — авторское свидетельство № 75693 от 25.06.2026
- - Исследования соапстока как компонента модифицирующей добавки композитного стенового блока — авторское свидетельство № 75696 от 25.06.2026
Исследовательская группа проекта (6)
| # | ФИО | Учёная степень | Роль | Период участия | Scopus | Researcher ID | ORCID |
|---|
| 1 | Дюсембинов Думан Серикович | кандидат технических наук | Научный руководитель | 2025-2027 | 57223122454 | EQU-4205-2022 | 0000-0001-6118-5238 |
| 2 | Лукпанов Рауан Ермагамбетович | PhD | Старший научный сотрудник | 2025-2027 | 26031561100 | N-5931-2016 | 0000-0003-0085-9934 |
| 3 | Алтынбекова Алия Досжановна | PhD | Научный сотрудник | 2025-2027 | 58075706600 | ABE-7049-2021 | 0000-0003-1010-9328 |
| 4 | Жумагулова Адия Аскаровна | кандидат технических наук | Научный сотрудник | 2025-2027 | 57216866223 | - | 0000-0002-6310-2501 |
| 5 | Кабдырова Ляйла Темиржановна | PhD докторант | Младший научный сотрудник | 2025-2027 | - | - | 0009-0005-0046-9049 |
| 6 | Баширова Динара Викторовна | - | Бухгалтер | 2025-2027 | - | - | - |
Информация для потенциальных пользователей
Основными потенциальными пользователями результатов проекта являются строительные компании, производители стеновых блоков, бетона и других строительных материалов. Разрабатываемый композиционный стеновой блок предназначен для применения при возведении стеновых и ограждающих конструкций и объединяет в одном изделии несущую, теплоизоляционную и облицовочную функции.
Применение такого решения позволит упростить технологию возведения стен, сократить количество отдельных строительных операций, материальные и трудовые затраты, а также сроки строительства. Отдельные результаты проекта, включая модифицирующие добавки на основе промышленных отходов, также могут быть использованы производителями бетонных изделий для повышения гидрофобности, морозостойкости, прочности и долговечности строительных материалов.