Физические и теплофизические характеристики вечномерзлых грунтов Приложение 1

Страница 18 из 26

Приложение 1

Обязательное

Физические и теплофизические характеристики вечномерзлых грунтов

1. В состав физических и теплофизических характеристик, определяемых для вечномерзлых грунтов, входят:

а) суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m;

б) суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot и льдистость мерзлого грунта за счет включений льда i_i;

в) степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой S_r;

г) влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w;

д) температура начала замерзания грунта T_bf;

е) теплофизические характеристики грунта (теплопроводность l и объемная теплоемкость С);

ж) теплота таяния (замерзания) грунта z_n;

2. Суммарная влажность мерзлого грунта w_tot и влажность мерзлого грунта между включениями льда w_m определяются в соответствии с ГОСТ 5180-84.

3. Суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot, льдистость мерзлого грунта за счет включений льда w_m и степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой S_r определяются в соответствии с ГОСТ 25100-82.

4. Влажность мерзлого грунта за счет не замерзшей воды w_w определяется, как правило, опытным путем. В случаях, предусмотренных п. 2.10, значения w_w, доли единицы, для незасоленных мерзлых грунтов допускается определять по формуле

w_w = k_ww_p, (1)

где k_w - коэффициент, принимаемый по табл. 1 в зависимости от числа пластичности I_p и температуры грунта Т, ° С;

w_p- влажность грунта на границе пластичности (раскатывания), доли единицы.

Таблица 1

Значения коэффициента k_w

Грунты	Число пластичности	Коэффициент k_w при температуре грунта T, ° C
	I_p, доля единицы	-0,3	-0.5	-1	-2	-3	-4	-6	-8	-10
Пески и супеси	I_p £ 0,02	0	0	0	0	0	0	0	0	0
Супеси	0,02 < I_p £ 0,07	0.6	0,50	0,40	0,35	0,33	0,30	0,28	0,26	0,25
Суглинки	0,07 < I_p £ 0,13	0,7	0,65	0,60	0,50	0,48	0,45	0,43	0,41	0,40
Суглинки	0,13 < I_p £ 0,17	*	0,75	0,65	0,55	0,53	0,50	0,48	0,46	0,45
Глины	I_p > 0,17	*	0,95	0,90	0,65	0,63	0,60	0,58	0,56	0,55
Примечание. В таблице знак "*" означает, что вся вода в порах грунта не замерзшая.

5. Температура начала замерзания грунта T_bf ° С, характеризует температуру перехода грунта из талого в мерзлое состояние. Для незасоленных песчаных и крупнообломочных грунтов значение T_bf принимается по ГОСТ 25100-82 равным 0 ° С. Температуру начала замерзания пылевато-глинистых, засоленных и биогенных (заторфованных) грунтов T_bf следует устанавливать опытным путем. Для предварительных расчетов мерзлых оснований значение T_bf допускается принимать по табл. 2 в зависимости от вида грунта и концентрации порового раствора с_ps, доли единицы, определяемой по формуле

, (2)

где D_s - степень засоленности грунта, доли единицы, устанавливаемая по ГОСТ 25100-82;

w_tot - суммарная влажность мерзлого грунта, доли единицы.

Таблица 2

Температура начала замерзания грунта T_bf

Грунты	Температура начала замерзания грунта T_bf, ° С, при концентрации порового раствора c_ps, доли единицы
	0	0,005	0,01	0,02	0,03	0,04
Песчаные	0	-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

6. Теплофизические характеристики грунта (теплопроводность l и объемная теплоемкость С) определяются опытным путем в соответствии с ГОСТ 26263-84. В случаях, предусмотренных п. 2.9, расчетные значения теплофизических характеристик песчаных и пылевато-глинистых грунтов, включая заторфованные и гравелистые, допускается принимать по табл. 3 в зависимости от влажности и плотности сухого грунта (скелета грунта) r_d.

Таблица 3

Расчетные значения теплофизических характеристик грунтов в талом и мерзлом состоянии

Теплопроводность грунта, Вт/(м×° С), [ккал/(м×ч×° С)]

Объемная

Плотность сухого грунта

r_d,th, r_df, т/м³

Суммарная влажность грунта w_tot,

доли единицы

Пески разной крупности

гравелистые

Супеси

пылеватые

Суглинки и глины

Заторфованные

грунты и

торфы

теплопроводность грунта, Дж/(м³×° С)10^-6 [ккал/(м³×° С)]

l_th

l_f

l_th

l_f

l_th

l_f

l_th

l_f

C_th

C_f

0,1

9,00

0,81

(0,70)

1,34

(1,15)

4,00

(950)

2,31

(550)

0,1

6,00

0,40

(0,35)

0,70

(0,60)

2,73

(650)

1,68

(400)

0,1

4,00

0,23

(0,20)

0,41

(0,35)

1,88

(450)

1,26

(300)

0,1

2,00

0,12

(0,10)

0,23

(0,20)

1,05

(250)

0,64

(200)

0,2

4,00

0,81

(0,70)

1,33

(1,15)

3,78

(900)

2,40

(570)

0,2

2,00

0,23

(0,20)

0,52

(0,45)

2,10

(500)

1,47

(350)

0,3

3,00

0,93

(0,80)

1,39

(1,20)

4,15

(990)

2,40

(570)

0,3

2,00

0,41

(0,35)

0,70

(0,60)

3,32

(750)

2,10

(500)

0,4

2,00

2,10

(1,80)

2,10

(1,80)

0,93

(0,80)

1,39

(1,20)

3,78

(900)

2,73

(650)

0,7

1,00

2,10

(1,80)

2,00

(1,75)

3,60

(855)

2,10

(500)

1,0

0,60

2,00

(1,75)

1,90

(1,65)

3,44

(820)

2,18

(520)

1,2

0,40

1,90

(1,65)

1,57

(1,35)

1,80

(1,55)

3,11

(740)

2,12

(505)

1,4

0,35

1,80

(1,55)

1,86

(1,60)

1,57

(1,35)

1,66

(1,45)

3,35

(800)

2,35

(560)

1,4

0,30

1,74

(1,50)

1,80

(1,55)

1,45

(1,25)

1,57

(1,35)

3,02

(720)

2,18

(520)

1,4

0,25

1,91

(1,65)

2,14

(1,85)

1,57

(1,35)

1,68

(1,45)

1,33

(1,45)

1,51

(1,30)

2,78

(660)

2,06

(490)

1,4

0,20

1,57

(1,35)

1,86

(1,60)

1,33

(1,15)

1,51

(1,30)

1,10

(0,95)

1,22

(1,05)

2,48

(590)

1,89

(450)

1,4

0,15

1,39

(1,20)

1,62

(1,40)

1,10

(0,95)

1,27

(1,10)

0,87

(0,75)

0,99

(0,85)

2,18

(520)

1,76

(420)

1,4

0,10

1,10

(0,95)

1,27

(1,10)

0,93

(0,80)

1,05

(0,90)

0,70

(0,60)

0,75

(0,65)

1,89

(450)

1,74

(415)

1,4

0,05

0,75

(0,65)

0,81

(0,70)

0,64

(0,55)

0,70

(0,60)

0,46

(0,40)

0,52

(0,45)

1,60

(380)

1,47

(350)

1,6

0,30

1,86

(1,60)

1,97

(1,70)

1,68

(1,45)

1,86

(1,55)

1,84

(835)

2,48

(590)

1,6

0,25

2,50

(2,15)

2,73

(2,35)

1,80

(1,55)

1,91

(1,65)

1,51

(1,30)

1,68

(1,45)

3,15

(750)

2,35

(560)

1,6

0,20

2,15

(1,85)

2,37

(2,05)

1,62

(1,40)

1,74

(1,50)

1,33

(1,15)

1,51

(1,30)

2,31

(670)

2,14

(510)

1,6

0,15

1,80

(1,55)

2,00

(1,75)

1,45

(1,25)

1,57

(1,35)

1,10

(0,95)

1,22

(1,05)

2,48

(590)

2,02

(480)

1,6

0,10

1,45

(1,25)

1,62

(1,40)

1,62

(1,00)

1,28

(1,10)

0,87

(0,75)

0,93

(0,80)

2,16

(515)

1,80

(430)

1,6

0,05

1,05

(0,90)

1,10

(0,95)

0,81

(0,70)

0,87

(0,75)

0,58

(0,50)

0,64

(0,55)

1,83

(435)

1,68

(400)

1,8

0,20

2,67

(2,30)

2,84

(2,45)

1,86

(1,60)

1,97

(1,70)

1,57

(1,35)

1,80

(1,55)

3,17

(755)

2,41

(575)

1,8

0,15

2,26

(1,95)

2,62

(2,25)

1,68

(1,45)

1,80

(1,55)

1,39

(1,20)

1,57

(1,35)

2,78

(600)

2,26

(540)

1,8

0,10

1,97

(1,70)

2,20

(1,90)

1,45

(1,25)

1,57

(1,35)

1,05

(0,90)

1,22

(1,05)

2,42

(575)

2,04

(485)

1,8

0,05

1,45

(1,25)

1,51

(1,30)

0,99

(0,85)

0,99

(0,85)

0,70

(0,60)

0,75

(0,65)

2,04

(485)

1,89

(450)

2,0

0,10

2,73

(2,35)

2,90

(2,50)

1,74

(1,50)

1,86

(1,60)

1,28

(1,10)

1,39

(1,20)

2,68

(640)

2,26

(540)

2,0

0,05

2,10

(1,80)

2,14

(1,85)

2,26

(540)

2,10

(500)

Обозначения, принятые в таблице:

l_th, l_f - теплопроводность соответственно талого и мерзлого грунта;

C_th, C_f - объемная теплоемкость соответственно талого и мерзлого грунта;

r_d,th, r_df - плотность соответственно талого и мерзлого грунта в сухом состоянии.

7. Теплота таяния (замерзания) грунта z_n принимается равной количеству теплоты, необходимой для таяния льда (замерзания воды) в единице объема грунта. Значение z_n, Дж/м³ (ккал/м³), определяется по формуле

z_n = z₀(w_tot - w_w)r_d, (3)

где z_o = 3,35×10⁵ Дж/кг (80 ккал/кг) - удельная теплота фазовых превращений вода-лед в расчете на единицу массы;

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

СНиП 2.02.04-88 ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ НА ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ - Физические и теплофизические характеристики вечномерзлых грунтов Приложение 1

Содержание материала