1_zadacha_Мое
.docx
Практическая задача № 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:
Глубина подошвы слоя от поверхности земли, м |
Наименование грунта, его характеристика |
0,0 – 0,50 |
Торф слаборазложившийся плотность в талом состоянии, ρ = 1,10 г/см3 суммарная влажность мерзлого грунта, Wtot = 420 % |
0,50 – 1,45 |
Суглинок с числом пластичности, Ip = 12 плотность в талом состоянии, ρ = 1,79 г/см3 суммарная влажность мерзлого грунта, Wtot = 29 % влажность на границе раскатывания, WP = 18 % |
Вскрыт скважиной глубиной до 15 м. |
Песок мелкий, плотность в талом состоянии, ρ = 1,83 г/см3 суммарная влажность мерзлого грунта, Wtot = 8 % |
Все грунты – незасоленные.
Температура грунта на глубине 10 м от поверхности составляет -6,5 градусов по Цельсию.
-
Решение
-
Определение климатических параметров теплого периода
-
Определяем среднюю температуру воздуха за период положительных температур, Tth,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
Месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
г. Анадырь |
-21,1 |
-22,2 |
-19,6 |
-13,4 |
-2,1 |
5,9 |
11,2 |
10,0 |
4,5 |
-5,3 |
-14,1 |
-20,1 |
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:
-
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
-
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:
-
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.
для торфа:
для суглинка:
для песка:
Нормативная глубина сезонного оттаивания будет составлять:
для торфа:
для суглинка:
для песка:
-
Определение нормативной глубины сезонного промерзания грунтов основания
Предварительно найдем промежуточный параметр q2 по формуле:
Таким образом:
для торфа:
для суглинка:
для песка:
Используя все полученные ранее параметры получим в итоге следующие глубины сезонного промерзания грунтов основания:
для торфа:
для суглинка:
для песка:
-
Вывод
Для заданных условий была определена нормативная глубина сезонного промерзания и оттаивания грунтов основания. В ходе решения задачи были определены и рассчитаны основные физические и теплофизические свойства грунтов. Значение глубины сезонного промерзания для каждого из грунтов основания превышает значение глубины сезонного оттаивания, следовательно, расчет выполнен верно.
Библиографический список
-
СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменениями N 1, 2)
-
СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88.
-
«Возведение земляного полотна в особых условиях» - Методические рекомендации для практических занятий. А. Ф. Колос.