2. Определение климатических параметров холодного периода.

Определяем среднюю температуру воздуха за период отрицательных температур, в град.

По таблице 1.1 находим:

Количество месяцев с отрицательными температурами (май, июнь, июль, август, сентябрь) – 7 месяцев. Тогда расчетный период отрицательных температур составит

3. Определение расчетных физических и теплофизических свойств грунтов основания в мерзлом и талом состоянии

Основными физическими и теплофизическими свойствами мерзлых и талых грунтов являются:

• плотность талого грунта, , т/м³ (г/см³, кН/м³);

• плотность сухого грунта, , т/м³ (г/см³, кН/м³);

• суммарная влажность грунта, , % (долей единицы);

• весовое содержание незамерзшей воды в мерзлом грунте, , % (долей единицы);

• теплопроводность талого грунта, , Вт/(м∙^оС);

• теплопроводность мерзлого грунта, , Вт/(м∙^оС);

• температура начала замерзания грунта, , °С.

• расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта на глубине 10 м от поверхности основания, , °С;

• средняя температура мерзлого грунта, , °С;

• объемная теплоемкость мерзлого грунта, , ккал/м³∙град.;

• объемная теплоемкость талого грунта, , ккал/м³∙град.;

• теплота таяния (замерзания) грунта, , .

Определим эти параметры. Плотность талого грунта приведена в задании. Находим плотность сухого грунта по приведенной ранее формуле. В итоге получим:

• для торфа:

• для суглинка:

• для мелкого песка:

Суммарная влажность грунтов приведена в задании.

Теплопроводность грунтов в талом и мерзлом состоянии находим по таблице Б.8 СП 131.13330.2012. В итоге получим:

• для торфа: ;

• для суглинка: ,

• для мелкого песка: ;

Температура начала замерзания грунта , характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Температуру начала замерзания незасоленных, засоленных и заторфованных грунтов следует определять опытным путем, а в отдельных случаях допускается вычислять в зависимости от вида грунта и концентрации порового раствора C_ps по формуле:

где А - коэффициент, характеризующий температуру начала замерзания незасоленного грунта, принимается по таблице 1.2:

Т а б л и ц а 1.2

В - коэффициент, зависящий от типа засоления грунта; В = 0 для незасоленных грунтов; В = 1 для грунтов морского типа засоления; В = 0,85 для грунтов с континентальным типом засоления.

Концентрация порового раствора C_ps характеризует степень минерализации грунтовой влаги. Ее допускается определять по СП 131.13330.2012.

Учитывая, что в нашем случае все грунты незасоленные концентрацию порового раствора определять нет необходимости, поскольку В = 0 и температура начала замерзания грунта определиться формулой

Значение для заторфованных грунтов следует выбирать по величине

температуры начала замерзания того компонента (торфяного или минерального), у которого она выше. Величина для торфа приведена в таблице 1.3:

Т а б л и ц а 1.3

В итоге получаем:

• для торфа:

• для суглинка:

• для мелкого песка:

Расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта на глубине 10 м , °С определяется по данным полевых измерений. В нашем случае по условиям задачи:

Определим среднюю температуру мерзлого грунта , по формуле

Получим:

• для торфа: ,

• для суглинка: .

• для мелкого песка: .

Объемную теплоемкость мерзлого и талого грунтов определим по таблице 1.4.

Т а б л и ц а 1.4 – Расчетные значения объемной теплоемкости грунтов

Плотность сухого грунта, , т/м3	Суммарная влажность грунта, долей единицы	Объемная теплоемкость грунтов, ккал/м3*град
		талого грунта	мерзлого грунта
0,1	9	950	550
0,1	6	650	400
0,1	4	450	300
0,1	2	250	200
0,2	4	900	570
0,2	2	500	350
0,3	3	990	570
0,3	2	750	500
0,4	2	900	650
0,7	1,0	855	500
1,0	0,6	820	520
1,2	0,4	740	505
1,4	0,35	800	560
1,4	0,30	720	520
1,4	0,25	660	490
1,4	0,20	590	450
1,4	0,15	520	420
1,4	0,10	450	415
1,4	0,05	380	350
1,6	0,3	835	590
1,6	0,25	750	560
1,6	0,20	670	510
1,6	0,15	590	480
1,6	0,10	515	430
1,6	0,05	435	400
1,8	0,20	755	575
1,8	0,15	660	540
1,8	0,10	575	485
1,8	0,05	485	450
2,0	0,10	640	540
2,0	0,05	540	500

Таким образом, будем иметь:

Объемную теплоемкость мерзлого грунта:

• для торфа:

• для суглинка:

• для песка мелкого :

Объемную теплоемкость талого грунта:

• для торфа:

• для суглинка:

• для песка мелкого :

Теплота таяния (замерзания) грунта определяется формулой:

• – значение удельной теплоты фазовых превращений вода-лед, принимается равной или 80000 ккал/т;

• – суммарная влажность грунта, долей единицы;

• – весовое содержание незамерзшей воды, долей единицы, определяется по формуле для температуры:

для глинистых грунтов:

– влажность глинистого грунта на границе раскатывания в долях единицы, приведена в задании;

– коэффициент принимаемый в соответствии с таблицей 1.5.

Т а б л и ц а 1.5

для заторфованных грунтов и торфа:

П – параметр, принимаемый равным для торфа 1,6; для заторфованных грунтов определяется по формуле

q – степень заторфованности грунта.

Рассмотрим слой торфа:

весовое содержание незамерзшей воды, :

Для суглинка:

весовое содержание незамерзшей воды, :

Для мелкого песка: весовое содержание незамерзшей воды принимаем для песка равным нулю, .