8.4. Теплофизические свойства

Теплофизические свойства пород при кондуктивной передаче тепловой энергии оцениваются тремя основными характеристиками: теплоемкостью, теплопроводностью и температуропроводностью.

Под теплоемкостью пород подразумевают количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы или объема породы, чтобы изменить ее температуру на 1 ̊С.

При этом различают удельную или объемную теплоемкость. Существует также понятие эффективной теплоемкости, в которой учитывается и скрытая теплота фазового перехода. Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/м*К) характеризует породу в отношении ее способности переносить тепловую энергию и численно равен потоку тепла, проходящего через единицу площади породы в единицу времени при температурном градиенте, равном единице.

Температуропроводность пород выражается через коэффициент температуропроводности (а, м²/с), который является показателем инерционности температурного поля и связан с коэффициентами теплоемкости и теплопроводности следующим соотношением: а= λ / С_об.

Таблица 17

Расчетные значения теплофизических характеристик талых и мерзлых грунтов

Объемная масса γ0, т/м3	Суммарная влажность Wс, доли единицы	Коэффициент теплопроводности грунта, ккал/(м ч 0С)						Объемная теплоемкость грунта, ккал/(м3 0С)
		Пески		Супеси		Суглинки и глины
		λт	λм	λт	λм	λт	λм	ст	см
1,2	0,05	0,40	0,52	-	-	-	-	285	260
1,2	0,10	0,62	0,79	0,38	0,45	-	-	320	270
1,4	0,05	0,57	0,69	-	-	-	-	330	300
1,4	0,10	0,87	1,08	0,52	0,69	0,44	0,68	370	315
1,4	0,15	1,00	1,25	0,71	0,88	0,56	0,84	410	330
1,4	0,20	-	-	0,84	1,05	0,65	0,94	450	345
1,4	0,25	-	-	0,92	1,16	0,72	1,00	490	360
1,6	0,05	0,75	0,91	-	-	-	-	380	340
1,6	0,10	1,05	1,35	-	-	-	-	430	360
1,6	0,15	1,25	1,60	0,93	1,10	0,72	0,98	470	370
1,6	0,20	1,36	1,73	1,05	1,29	0,88	1,12	520	395
1,6	0,25	1,41	1,82	1,16	1,44	0,96	1,24	565	410
1,6	0,30	-	1,93	1,20	1,55	1,00	1,30	610	430
1,6	0,35	-	-	1,30	1,65	1,05	1,35	650	445
1,6	0,40	-	-	-	1,72	1,10	1,41	700	465
1,6	0,60	-	-	-	-	-	1,50	-	500
1,8	0,10	1,30	1,60	-	-	-	-	480	400
1,8	0,15	1,55	1,90	1,19	1,31	1,00	1,23	530	420
1,8	0,20	1,65	2,10	1,34	1,52	1,12	1,38	580	440
1,8	0,25	1,75	2,23	1,43	1,70	1,24	1,53	640	460
1,8	0,30	-	2,23	1,48	1,82	1,28	1,61	690	480
1,8	0,35	-	-	1,51	1,93	1,33	1,66	740	500
1,8	0,40	-	-	-	2,00	1,40	1,72	795	520
1,8	0,60	-	-	-	-	-	1,80	-	560
2,0	0,15	1,76	2,20	1,40	1,50	-	-	590	470
2,0	0,20	2,00	2,42	1,56	1,75	1,24	1,50	650	490
2,0	0,25	2,26	2,72	1,73	1,93	1,35	1,65	705	510
2,0	0,30	-	-	1,80	2,10	1,44	1,75	770	530
2,0	0,35	-	-	-	-	1,53	1,86	820	555

Примечание. Значения С_м в таблице даны для температуры – 10 ⁰С. В интервале температур от – 0,5 до – 10 ⁰С С_м определяется в зависимости от количества незамерзшей воды при заданной температуре по формуле С_м = (1/W_c)[ С_м(W_c – W_н) + С_т W_н].

Морозостойкость обусловлена способностью горных пород выдерживать без разрушения многократное замораживание, чередующееся с оттаиванием. Морозостойкость оценивается числом циклов замораживания и оттаивания пород и соответствующей потерей их прочности.

С п и с о к л и т е р а т у р ы

1. Данилов И. Д. Методика криолитологических исследований. М.: Недра, 1983.

2. Ершов Э. Д. Криолитогенез. М.: Недра, 1982.

3. Ершов Э.Д. Физика-химия и механика мерзлых пород. М.: МГУ, 1986.

4. Ершов Э. Д., Данилов И.Д., Чеверев В.Г. Петрография мерзлых пород М.: МГУ, 1987.

5. Ершов Э.Д. Общая геокриология, М.: Недра, 2000.

6. Методика мерзлотной съемки М.: МГУ, 1979.

7. Общее мерзлотоведение / Под ред. В. А. Кудрявцева. М.: МГУ, 1976.

8. Руководство по выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Инженерное мерзлотоведение» УГГГА, Екатеринбург, 2000.

9. Цитович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973.

10. Мазуров Г. П. Физико- механические свойства мерзлых грунтов.