Расчет глубин сезонного промерзания и оттаивания грунтов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТЮМЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

Кафедра механики грунтов, оснований и фундаментов

Методические указания к практическим работам

по курсу «Инженерное мерзлотоведение»

(для студентов дневной формы обучения

специальности ПГС)

УТВЕРЖДЕНО

на заседании кафедры МГОФ

«___»____________ г.

Зав. кафедрой

__________ М.М. Дубина

Тюмень - 2004

Дубина М.М., Паньков О.О.

Методические указания к практическим работам по курсу «Инженерное мерзлотоведение» для студентов дневной формы обучения специальности ПГС; Тюмень: ТюмГАСА, 2004г.

Рецензент к.т.н. Чурманов В.Л.

Рецензент к.г-м.н. Кравцов Ю.В.

Учебно-методический материал утвержден на заседании кафедры:

протокол №_____ от «____» ___________________________ 20 г.

Учебно-методический материал утвержден УМС академии:

протокол №_____ от «____» ___________________________ 20 г.

Тираж _____ экземпляров

Содержание

Введение……………………………………………………………..…….……...….4

1. Расчет глубин сезонного промерзания и оттаивания грунтов………………....5

2. Расчет осадки уплотнения оттаявшего грунта под действием собственного веса …………………………………………………………………………………...8

3. Расчет вентилируемого подполья………………………………………………10

4. Расчет чаши оттаивания под тепловыделяющим зданием………………....…15

5. Расчет ореола оттаивания вокруг подземных тепловыделяющих каналов….20

6. Расчет вечномерзлых оснований по несущей способности…………………..25

7. Расчет оттаивающих оснований по деформациям…………………………….31

8. Расчет оснований и фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения..…………………………………………...…….…….36

9. Контрольная работа №1. Расчет необходимой (оптимальной) высоты насыпи…………………………………………………………………………………….40

10. Контрольная работа №2. Расчет параметров многоканальной охлаждающей системы ……………………………………………………………………………..44

Литература……………………………………………………………………..........51

Введение

Настоящие методические указания содержат краткие сведения об основ­ных методах расчета вечномерзлых оснований в предмете «Инженерное мерзлотоведение».

Далее приводятся указания, предназначенные для практических работ и самостоятельного выполнения студентами контрольных работ по расчету оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах. Количество практических работ соответствует рабочей программе курса «Инженерное мерзлотоведение».

Целью практических работ является ознакомление студентов с методикой расчета оснований и фундаментов на вечномерзлых грунтах, играющих значительную роль при проектировании фундаментов сооружений различного назначения, автомобильных дорог, подземных сооружений в районах распространения многолетней мерзлоты, в том числе севера Тюменской области.

В конце занятия записи предъявляются преподавателю.

При получении результатов, значительно отличающихся от среднестатистических, преподаватель оставляет за собой право требовать повторного проведения расчетов работы.

В случае правильного выполнения контрольных работ и достоверности полученных результатов они засчитываются как выполненная работа, после чего студент допускается к их защите. На защите контрольных работ студент должен знать основные формулы, порядок расчета и полученные результаты.

Пропущенные студентами практические работы должны быть отработаны в порядке, установленном кафедрой.

Расчет глубин сезонного промерзания и оттаивания грунтов

Нормативная глубина сезонного оттаивания грунта d_th,n, м, определяется по данным натурных наблюдений по формуле 1.1.

, (1.1)

где ; (1.2)

; (1.3)

где T_bf - температура начала замерзания грунта, °С, определяемая по таблице 1.1.

Таблица 1.1. Температура начала замерзания грунта T_bf

Грунты	Температура начала замерзания грунта Tbf, °С, при концентрации порового раствора cps, доли единицы
	0,005	0,01	0,02	0,03	0,04
Песчаные		-0,6	-0,8	-1,6	-2,2	-2,8
Пылевато-глинистые:
супеси	-0,1	-0,6	-0,9	-1,7	-2,3	-2,9
суглинки и глины	-0,2	-0,6	-1,1	-1,8	-2,5	-3,2

T_th,c - расчетная температура поверхности грунта в летний период, °С, определяемая по формуле 1.4.

T_th,c = 1,4T_th,m + 2,4 °C; (1.4)

где T_th,m - средняя по многолетним данным температура воздуха за период положительных температур, °C, принимаемая по СНиП 2.01.01-82;

t_th,c - расчетная продолжительность летнего периода, ч, определяемая по формуле 1.5.

t_th,c = 1,15t_th,m + 360 ч, (1.5)

где t_th,m - средняя по многолетним данным продолжительность периода положительных температур, ч, принимаемая по СНиП 2.01.01-82;

t₁ - время, принимаемое равным 3600 ч,

t₂ - время, принимаемое равным 7500 ч,

T_o - расчетная среднегодовая температура вечномерзлого грунта, °С;

l_th и l_f - теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта, ккал/(м×ч×°С);

C_th и C_f - объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта, ккал/(м³×°С);

k_m - коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов равным 1,0, а для пылевато-глинистых - по таблице 1.2 в зависимости от значения теплоемкости C_f и средней температуры грунта , ° С, определяемой по формуле 1.6.

, (1.6)

L_n - теплота таяния грунта, ккал/м³, определяемая при температуре грунта, равной 0,5 , °С, принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда в единице объема грунта и определяется по формуле 1.7.

L_n = z₀(w_tot - w_w)r_d, (1.7)

где z_o = 80 ккал/кг - удельная теплота фазовых превращений вода-лед в расчете на единицу массы;

r_d - плотность сухого грунта (скелета грунта), кг/м³.

w_tot и w_w - суммарная влажность грунта w_tot, устанавливаемая на период эксплуатации сооружения, и влажность грунта в период наблюдений;

Концентрация порового раствора с_ps, доли единицы, определяется по формуле 1.8.

, (1.8)

где D_s - степень засоленности грунта, доли единицы, устанавливаемая по ГОСТ 25100-95;

Таблица 1.2. Определение коэффициента k_m

Температура , °С	Значения коэффициента km при объемной теплоемкости Cf, ккал/(м^3×°С)
-1	6,8	5,9	5,3	5,0
-2	5,2	4,5	4,0	3,7
-4	3,7	3,2	2,8	2,5
-6	3,0	2,6	2,3	2,1
-8	2,5	2,2	1,9	1,6
-10	1,8	1,6	1,4	1,2

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта d_f,n, м, определяется по формуле 1.9.

, (1.9)

где

q₂ = L_n - 0,5C_f(T_f,m - T_bf), (1.10)

где L_n - теплота замерзания грунта, ккал/м³.

T_bf - температура начала замерзания грунта, °С определяемая по таблице 1.1.;

T_f,m и t_f,m - соответственно средняя по многолетним данным температура воздуха за период отрицательных температур, °С и продолжительность этого периода, ч, принимаемые по СНиП 2.01.01-82.

Расчетная глубина сезонного оттаивания d_th и расчетная глубина сезонного промерзания грунта d_f определяются по формулам 1.11 и 1.12.

(1.11)

d_f = k_hd_f,n, (1.12)

где d_th и d_f,n - нормативные глубины соответственно сезонного оттаивания и сезонного промерзания грунта;

k’_h и k_h - коэффициенты теплового влияния сооружения, принимаемые по таблице 1.3.

Таблица 1.3. Определение коэффициентов k’_h и k_h

Дата добавления: 2015-10-24