- •23.05.06 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»
- •Занятие № 1.
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи.
- •Определение климатических параметров теплого периода.
- •Определение климатических параметров холодного периода.
- •Определение расчетных физических и теплофизических свойств грунтов основания в мерзлом и талом состоянии
- •Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов основания
- •Занятие № 2.
- •Определение нормативной глубины сезонного оттаивания грунтов основания
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи.
- •Занятие № 3.
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи.
- •Назначение конструкции земляного полотна и балластного слоя
- •Выбор принципа проектирования земляного полотна на вечномёрзлых грунтах
- •Определение допустимых осадок основания земляного полотна
- •Определение расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания
- •Определение глубины сезонного оттаивания грунтов дорожной конструкции
- •Определение оптимальной высоты насыпи
- •Занятие № 4.
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи.
- •Назначение конструкции земляного полотна и балластного слоя
- •Выбор принципа проектирования земляного полотна на вечномёрзлых грунтах
- •Определение допустимых осадок основания земляного полотна
- •Определение расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания
- •Определение глубины сезонного оттаивания грунтов дорожной конструкции
- •Определение оптимальной высоты насыпи
- •Занятие № 5.
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи
- •Общие сведения
- •Определение глубины замены из условия регулирования верхней границы многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна
- •Определение толщины слоя дренирующих грунтов из условия обеспечения несущей способности подстилающих грунтов
- •Определение глубины замены из условия пучинообразования
- •Занятие № 6.
- •Порядок проведения занятия.
- •Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.
- •Порядок решения задачи
- •Назначение крутизны откосов выемки.
- •Определение глубины сезонного оттаивания грунтов в откосах выемки
- •Установление расчетных характеристик оттаявших глинистых грунтов
- •Определение требуемой крутизны откосов выемки
- •Занятие № 7.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 8.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 9.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 10.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 11.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 12.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 13.
- •Порядок проведения занятия.
- •Рекомендации по решению задачи
- •Занятие № 14-15.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 16-17.
- •Порядок проведения занятия.
- •Занятие № 18.
- •Порядок проведения занятия.
- •Библиография
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
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 Cps 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 Cps 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,
.
