Расчет глубины промерзания грунта

Расчет глубины промерзания грунта

Дано Населенный пункт — Чита, незасоленный грунт — глина, суммарная влажность мерзлого грунта W_tot = 19%, плотность снегового покрова с_s = 0,55 т/м³, плотность сухого грунта с_{d, th, f} = 1780 кг/м³.

Решение.

1. Температура начала замерзания незасоленного грунта:

грунт оттаивание промерзание.

T_bf = А — В (53 С_ps + 40 С_ps²),.

T_bf = -0,25 — 0 (53 С_ps + 40 С_ps²) = -0,25 .

2. Значение Ww для незасоленного мерзлого грунта:

.

W_w = 0,98 • 0,15 + 0 = 0,147.

3. Объёмная теплоемкость талого Сth и мерзлого Сf грунта:

С _th = (С + С_w W_tot) _{d, th} ,.

С _th = (950 + 4200 0,19) 1780 = 3,11 10⁶ Дж/(м³°С).

С_i = 2120 + 7,8 Т, С_i = 2120 + 7,8 (-0,25) = 2118.

С _f = (С + С_w W_w + C_i (W_tot — W_w)) _{d, f} ,.

С _f = (950 + 4200 0,147 + 2118 (0,19 — 0,147)) 1780 = 2,95 10⁶ Дж/(кг°С).

4. Теплопроводность талого th и мерзлого f грунта.

_th = 1,57 Вт /(м⁰С).

_f = _{f m} — (_fm — _th) [W_w (T) — W_w(T_m)] / [W_tot — W_w (T_m)],.

_f = 1,86 — (1,86 — 1,57) [0,147 — 0,0825] / [0,19 — 0,0825] = 1,686 Вт /(м⁰С).

5. Величина таяния грунта Lv.

L_v = L₀ [W_tot — W_w] _{d, th, f} ,.

L_v = 3,35 10⁵ [0,19 — 0,147] 1780 = 246,4 10⁵ Дж/м³.

6. Среднезимняя теплопроводность снегового покрова:

л_s = 1,16 (0,18 + 0,87 0,55) = 0,764 Вт/м²⁰С.

7. Термическое сопротивление снегового покрова:

.

8. Расчетная среднегодовая температура многолетнемерзлого грунта:

.

Т.к. T₀ > T_bf, то T₀ = T_bf = -0,25.

9. Расчетный период положительных температур:

t_{th, c} = 1,15 t_{th, m} + 0,1t₁ ,.

t_{th, c} = 1,15 4392 + 0,1 3600 = 5410,8 ч.

10. Расчетная температура поверхности грунта в летний период:

T_{th, c} = 1,4T_{th, m} + 2,4 ,.

T_{th, c} = 1,4 11,5 + 2,4 = 18,5 °C.

11. Определяем q1:

.

12. Определяем Q:

т.к. (T0 — Tbf) = 0, то Q = 0.

13. Нормативная глубина сезонного оттаивания грунта:

15. Нормативная глубина сезонного промерзания грунта:

q₂ = L 0,5 • C_f • (T_{f, m} T_bf),.

q₂ = 256,4 • 10⁵ — 0,5 • 2,95 • 10⁶ • (-15,32 + 0,25) = 47 869 250 Дж.

14. Расчетные глубины сезонного оттаивания dth и сезонного промерзания df грунта:

d_th = 1,0 • 4,3 = 4,3 м.

d_f = k_hd_{f, n} ,.

d_f = 1,0 • 4,1 = 4,1 м.

Вывод: В Чите нет вечной мерзлоты, т.к. глубина оттаивания грунта больше, чем его глубина промерзания.