Материал: 1_zadacha_Мое

Практическая задача № 1

1. Условие задачи и состав исходных данных

Требуется определить глубину сезонного оттаивания грунтов основания до возведения насыпи при следующих условиях:

1. Район проектирования – г. Анадырь.

2. Геологическое строение основания:

Все грунты – незасоленные.

Температура грунта на глубине 10 м от поверхности составляет -6,5 градусов по Цельсию.

2. Решение

   1. Определение климатических параметров теплого периода

Определяем среднюю температуру воздуха за период положительных температур, T_th,m в град.

Для города Анадырь определяем климатическую зону по карте климатического районирования, приведенной на рис. 1.1 (СП 131.13330.2012). Таким образом, для г. Анадырь – климатическая зона IГ.

По таблице 5.1 СП 131.13330.2012 находим для г. Вилюйска многолетние средние месячные температуры воздуха (таблица 1.1):

Таблица 1.1 – Среднемесячные температуры воздуха для г. Анадырь

Количество месяцев с положительными температурами (май, июнь, июль, август, сентябрь) – 3 месяца. Тогда, средняя многолетняя температура воздуха за период положительных температур составит:

На основе полученных данных находим расчетную температуру поверхности грунта в летний период, °С по формуле:

Далее определяем расчетный период положительных температур, , час., по формуле:

– продолжительность периода времени с положительными температурами воздуха, в часах.

В нашем случае г. Анадырь расположен в климатической зоне IГ. Из таблицы 1.1 известно, что в течение года 4 месяца наблюдается положительная температура воздуха. Тогда:

– время, принимаемое равным 3600 ч. Тогда:

2. Определение климатических параметров холодного периода

Средняя температура воздуха за период отрицательных температур, в град.

По таблице 1.1 находим:

Количество месяцев с отрицательными температурами (май, июнь, июль, август, сентябрь) – 8 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 песка:

Суммарная влажность грунтов приведена в задании.

Теплопроводность грунтов в талом и мерзлом состоянии находится по таблице Б.8 СП 25.13330.2012.

• для торфа: ;

• для суглинка: ,

• для песка: ;

Температура начала замерзания грунта определяется по формуле:

,

где B – коэффициент, зависящий от типа засоления грунта => т.к. все грунты по заданию незасоленные, температура начала замерзания будет определяться формулой:

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

Таблица 1.2

Величина для торфа приведена в таблице 1.3:

Таблица 1.3

Таким образом

- для торфа =

- для суглинка =

- для песка =

Расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта на глубине 10 м , °С по условиям задачи:

Определим среднюю температуру мерзлого грунта , по формуле

Получим:

• для торфа: ,

• для суглинка: .

• для песка: .

Объемную теплоемкость мерзлого и талого грунтов определим по таблице 1.4. методических указаний [3].

Объемная теплоемкость мерзлого грунта:

• для торфа:

• для суглинка:

• для песка:

Объемная теплоемкость талого грунта:

• для торфа:

• для суглинка:

• для песка:

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 методических указаний [3].

для торфа:

П – параметр, принимаемый равным для торфа 1,6;

Для торфа:

Для суглинка:

Для песка:

4. Определение нормативной глубины сезонного оттаивания грунтов основания

Найдем промежуточный параметр Q по формуле:

– коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов равным 1,0, а для глинистых по таблице 1.6 методических указаний [3] в зависимости от значения объемной теплоемкости мерзлого грунта и средней температуры грунта .

• для торфа:

• для суглинка:

• для песка: .

Тогда

для торфа:

для суглинка:

для песка:

Вычислим параметр из соотношения:

где - время, принимаемое равным 7500 час.