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

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,
.
