Zadacha_33
.docx
Нормативная глубина сезонного оттаивания
однородного грунта
,
м, определяется по формуле:
где:
- теплопроводность талого грунта,
Вт/(м∙оС). Определяется по формуле по
таблице Б.8 СП 131.13330.2012;
- расчетная температура поверхности
грунта в летний период, °С;
- температура начала замерзания грунта,
°С;
–
расчетный период положительных температур
окружающего воздуха, час.;
Q и
– расчетные параметры.
Нормативная глубина сезонного промерзания
однородного грунта
,
м, определяется по формуле:
где:
- теплопроводность мерзлого грунта,
Вт/(м*оС). Определяется по формуле по
таблице Б.8 СП 13.13330.2012;
- средняя по многолетним данным температура
воздуха за период отрицательных
температур, °С;
- температура начала замерзания грунта,
°С;
– расчетный период отрицательных
температур окружающего воздуха, час.;
Q и
–
расчетные параметры.
Нормативная глубина сезонного промерзания и оттаивания определяются отдельно для каждой разновидности грунта, заданного в задании. Для установления нормативной глубины сезонного оттаивания необходимо:
-определить климатические параметры теплого и холодного периодов;
-определить расчетные физические и теплофизические свойства грунтов основания в мерзлом и талом состоянии;
-вычислить нормативную глубину сезонного оттаивания грунтов основания;
-вычислить нормативную глубину сезонного промерзания грунтов основания.
1.1 Определение климатических параметров теплого периода.
Определяем среднюю температуру воздуха
за период положительных температур,
в град. Для города Архангельск определяем
климатическую зону. Пользуемся картой
климатического районирования, приведенную
на рис. 1.1 (по СП 131.13330.2012, стр. 107). Таким
образом, для г. Онега – климатическая
зона IIВ. По таблице 5.1 СП
131.13330.2012 находим для г. Онега многолетние
средние месячные температуры воздуха
(таблица 1.1):
Т а б л и ц а 1.1 – Среднемесячные температуры воздуха для г. Онега
|
Месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Температура |
-13,6 |
-12,1 |
-5,7 |
0,1 |
6,6 |
12,7 |
16,0 |
13,2 |
8,0 |
1,8 |
-4,8 |
-9,9 |
Количество месяцев с положительными температурами (апрель, май, июнь, июль, август, сентябрь, октябрь) – 7 месяцев. Тогда, средняя многолетняя температура воздуха за период положительных температур составит:
На основе полученных
данных находят расчетную температуру
поверхности грунта в летний период,
°С
по формуле:
°С
Далее определяют
расчетный период положительных
температур,
,
час., по формуле:
– продолжительность
периода времени с положительными
температурами воздуха, в часах.
В нашем случае г. Онега расположен в климатической зоне IIB. Из таблицы 1.1 известно, что в течение года 7 месяцев наблюдается положительная температура воздуха. Тогда:
– время, принимаемое
равным 5040 ч. Тогда:
1.2 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– 5
месяцев. Тогда расчетный период
отрицательных температур
составит:
1.3 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, 𝜌,
(г/
,
кН/
);
-плотность сухого
грунта,
,
(г/
,
кН/
);
-суммарная влажность
грунта,
,
% (долей единицы);
-весовое содержание
незамерзшей воды в мерзлом грунте,
,
% (долей единицы);
-теплопроводность
талого грунта,
,
Вт/(м∙°С);
-теплопроводность
мерзлого грунта,
,
Вт/(м∙°С);
-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/
∙град.;
-объемная теплоемкость
талого грунта,
,
ккал/
∙град.;
-теплота таяния
(замерзания) грунта,
,
ккал/т.
Определим эти параметры. Плотность талого грунта приведена в задании. Находим плотность сухого грунта по приведенной ранее формуле. В итоге получим:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
Теплопроводность грунтов в талом и мерзлом состоянии находим по таблице Б.8 СП 131.13330.2012. В итоге получим:
-для торфа:
;
-для глины:
;
-для суглинка:
;
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
по формуле:
где А - коэффициент,
характеризующий температуру начала
замерзания незасоленного грунта, В -
коэффициент, зависящий от типа засоления
грунта; В = 0 для незасоленных грунтов,
-
концентрация порового раствора,
характеризует степень минерализации
грунтовой влаги. Ее допускается определять
по СП 131.13330.2012.
В нашем случае все грунты незасоленные, значит концентрацию порового раствора определять нет необходимости, поскольку В = 0 и температура начала замерзания грунта определится формулой:
= 𝐴
Значение
для заторфованных грунтов следует
выбирать по величине температуры начала
замерзания того компонента (торфяного
или минерального), у которого она выше.
В итоге получаем:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
Расчетная
среднегодовая температура многолетнемерзлого
грунта на глубине 10 м
,
°С определяется по данным полевых
измерений. В нашем случае по условиям
задачи:
= -8 град.
Определим среднюю
температуру мерзлого грунта
,
по формуле:
Получим:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
Объемную теплоемкость
мерзлого
и талого грунтов
определяем по таблице расчетных значений
теплоемкости грунтов.
Получим:
-для торфа:
;
-для глины:
;
-для суглинка:
;
Теплота таяния
(замерзания)
грунта
определяется формулой:
– значение удельной
теплоты фазовых превращений вода-лед,
принимается равной 3,35∙
Дж/кг или 80000 ккал/т
Весовое содержание незамерзшей воды, долей единицы, определяется по формуле для температуры:
для глинистых грунтов:
𝑊𝑝 – влажность глинистого грунта на границе раскатывания в долях единицы, приведена в задании;
– коэффициент
принимаемый в соответствии с таблицей
1.5 методического пособия.
Для заторфованных грунтов и торфа:
П – параметр, принимаемый равным для торфа 1,6;
-для торфа:
-для
глины:
-для суглинка:
1.4 Определение нормативной глубины сезонного оттаивания грунтов основания
– коэффициент,
принимаемый для песчаных грунтов равным
1,0, а для глинистых по таблице 1.6
методических указаний в зависимости
от значения объемной теплоемкости
мерзлого грунта
и средней температуры грунта
Получим:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
Параметр Q для:
-торфа:
-глины:
-суглинка:
Вычислим параметр
из соотношения:
где
- время, принимаемое равным 7500 час.
В итоге будем иметь:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
В конечном итоге нормативная глубина сезонного оттаивания будет составлять:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
1.5 Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов основания
Предварительно
найдем промежуточный параметр
по формуле:
)
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
Используя все полученные ранее параметры получим в итоге следующие глубины сезонного промерзания грунтов основания:
-для торфа:
-для глины:
-для суглинка:
