Зависимость r грунта от его уплотненности

Степень уплотненности грунта (плотность взаимного прилегания частиц) оказывает непосредственное влияние на его удельное сопротивление: чем выше плотность, т.е. чем лучше утрамбован грунт, тем меньше его удельное сопротивление. Объясняется это тем, что с уплотнением грунта исчезают свободные пространства между его частицами, благодаря чему увеличивается токопроводящее сечение и повышается способность удерживать влагу, а следовательно, повышается проводимость грунта. Так, например, при повышении давления на грунт с 2 до 20 кПа, что в какой-то мере характеризует возрастание его плотности, удельное сопротивление грунта снижается на 10—40% (в зависимости от его состава и влажности).

Поэтому в практике устройства заземлений необходимо тщательно трамбовать грунт, что в конечном итоге дает реальную экономию металла. Хорошо поддаются трамбовке чернозем, хотя при разработке он разрыхляется до 45%, а также глина, разрыхляющаяся на 10-30%; плохо трамбуется песок, у которого способность к разрыхлению составляет всего лишь 5—15%.

Зависимость r грунта от времени года

Время года влияет на удельное сопротивление грунта, поскольку атмосферные условия, изменяющиеся в течение года, изменяют содержание влаги в грунте, его температуру и количество растворенных в нем солей.

Степень и характер изменений р в течение года зависят от многих факторов — рода грунта, климатических условий местности, погодных условий данного года и т. п. Поэтому заранее определить, как будет изменяться r в течение года в интересующем нас месте, строго говоря, невозможно.

Однако опытом установлен ряд простых закономерностей, которые с достаточной для практики точностью позволяют оценить ожидаемое изменение r. Так, снижение удельного сопротивления происходит, как правило, в весенние и осенние месяцы года, когда дожди и тающий снег резко увеличивают содержание влаги в почве. Благоприятное влияние оказывает весной и повышение температуры почвы.

Увеличение r происходит зимой и летом вследствие замерзания и испарения влаги, причем более высокие значения r наблюдаются зимой.

Наибольшему влиянию подвержены верхние слои грунта, которые зимой промерзают, весной и осенью раньше и обильнее других слоев насыщаются влагой, а летом раньше прогреваются и высыхают. В верхних слоях может иметь место вымывание растворимых веществ и, наоборот, увеличение содержания их за счет веществ, принесенных водой.

Более глубокие слои земли обладают более стабильным удельным сопротивлением. Поэтому заземлители, глубоко закопанные в землю, в том числе вертикальные стержневые, выполняют свою задачу лучше, чем полосовые заземлители, прокладываемые вблизи поверхности земли.

Кривые на рис. 2.22 показывают примерный характер изменений r в течение года на разных глубинах.

Рис. 2.22. Изменение удельного сопротивления грунта в течение года

1— на глубине 0,7 м; 2 — на глубине 2,5 м

При проектировании заземляющих устройств необходимо в качестве расчетного брать наибольшее возможное в течение года значение r, т. е. ориентироваться на худший случай.

Однако измерение r в самое неблагоприятное время и при наиболее неблагоприятной погоде встречает в практике серьезные затруднения. Поэтому эти измерения производятся, как правило, в теплое время года (май— октябрь) и измеренное удельное сопротивление rизм умножается на коэффициент сезонности y, учитывающий возможное повышение сопротивления в течение года и состояние (увлажненность) земли во время измерений.

В итоге получается расчетное значение удельного сопротивления для однородной земли, Ом*м,

rрасч = rизм y. (2.50)

Если измерения проводились для многослойной земли, т. е. получены измеренные значения удельных сопротивлений rизм нескольких слоев, то на коэффициент сезонности умножаются значения rизм лишь тех слоев, которые лежат в пределах толщины слоя сезонных изменений.

Коэффициенты сезонности y в значительной степени зависят от характеристики климатических зон, в которых сооружаются заземлители. Признаки климатических зон указаны в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Признаки климатических зон для определения коэффициентов сезонности y

Значения y берутся из таблиц: для однородной земли — из табл. 2.3; для слоя сезонных изменений многослойной земли — из табл. 2.4.

Таблица 2.4

Коэффициенты сезонности y для однородной земли

Примечания:

1. Земля считается повышенной влажности, если измерению ее сопротивления предшествовало выпадение большого количества (свыше нормы) осадков (дождей); нормальной (средней) влажности — если измерению предшествовало выпадение небольшого количества (близкое к норме) осадков; малой влажности — если земля сухая, количество осадков в предшествующий измерению период ниже нормы.

2. Заглубление электродов, т. е. расстояние от поверхности земли до верхнего конца вертикального электрода и до горизонтального электрода, равно 0,7-0,8 м.

Таблица 2.5

Коэффициенты сезонности y для слоя сезонных измерений в многослойной земле

Примечание. Уточнение определений состояния (увлажненности) земли во время измерений ее сопротивления дано в примечании 1 к табл. 2.4.