Расчетные значения теплофизических характеристик талых и мерзлых грунтов

Теплофизические свойства

Воднопрочностные свойства мерзлых пород

Размываемость и размокаемость относятся к водопрочностным характеристикам мерзлых пород и необходимы для оценки термоэрозионной опасности. Они используются при оценке скорости переработки берегов.

Размываемость – это свойство, характеризующее их способность отдавать агрегаты и элементарные частицы грунта текучей воде в результате одновременного теплового и механического воздействия воды. Размываемость мерзлых пород зависит от характера структурных связей в породе, льдистости и типа криогенной текстуры.

Размокаемость – способность мерзлых пород терять связность и превращаться в рыхлую массу при взаимодействии с водой. Размокание мерзлой породы является результатом растворения льда и ослабления связей между грунтовыми частицами при набухании.

Теплофизические свойства пород при кондуктивной передаче тепловой энергии оцениваются тремя основными характеристиками: теплоемкостью, теплопроводностью и температуропроводностью.

Под теплоемкостью пород подразумевают количество тепла, которое необходимо сообщить единице массы или объема породы, чтобы изменить ее температуру на 1 ̊С.

При этом различают удельную или объемную теплоемкость. Существует также понятие эффективной теплоемкости, в которой учитывается и скрытая теплота фазового перехода. Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/м*К) характеризует породу в отношении ее способности переносить тепловую энергию и численно равен потоку тепла, проходящего через единицу площади породы в единицу времени при температурном градиенте, равном единице.

Температуропроводность пород выражается через коэффициент температуропроводности (а, м²/с), который является показателем инерционности температурного поля и связан с коэффициентами теплоемкости и теплопроводности следующим соотношением: а= λ / С_об.

Таблица 17

Объемная масса γ0, т/м^3	Суммарная влажность W с, доли единицы	Коэффициент теплопроводности грунта, ккал/(м ч ^0С)	Объемная теплоемкость грунта, ккал/(м^3 ^0С)
Пески	Супеси	Суглинки и глины
λт	λм	λт	λм	λт	λм	с т	с м
1,2	0,05	0,40	0,52	-	-	-	-
1,2	0,10	0,62	0,79	0,38	0,45	-	-
1,4	0,05	0,57	0,69	-	-	-	-
1,4	0,10	0,87	1,08	0,52	0,69	0,44	0,68
1,4	0,15	1,00	1,25	0,71	0,88	0,56	0,84
1,4	0,20	-	-	0,84	1,05	0,65	0,94
1,4	0,25	-	-	0,92	1,16	0,72	1,00
1,6	0,05	0,75	0,91	-	-	-	-
1,6	0,10	1,05	1,35	-	-	-	-
1,6	0,15	1,25	1,60	0,93	1,10	0,72	0,98
1,6	0,20	1,36	1,73	1,05	1,29	0,88	1,12
1,6	0,25	1,41	1,82	1,16	1,44	0,96	1,24
1,6	0,30	-	1,93	1,20	1,55	1,00	1,30
1,6	0,35	-	-	1,30	1,65	1,05	1,35
1,6	0,40	-	-	-	1,72	1,10	1,41
1,6	0,60	-	-	-	-	-	1,50	-
1,8	0,10	1,30	1,60	-	-	-	-
1,8	0,15	1,55	1,90	1,19	1,31	1,00	1,23
1,8	0,20	1,65	2,10	1,34	1,52	1,12	1,38
1,8	0,25	1,75	2,23	1,43	1,70	1,24	1,53
1,8	0,30	-	2,23	1,48	1,82	1,28	1,61
1,8	0,35	-	-	1,51	1,93	1,33	1,66
1,8	0,40	-	-	-	2,00	1,40	1,72
1,8	0,60	-	-	-	-	-	1,80	-
2,0	0,15	1,76	2,20	1,40	1,50	-	-
2,0	0,20	2,00	2,42	1,56	1,75	1,24	1,50
2,0	0,25	2,26	2,72	1,73	1,93	1,35	1,65
2,0	0,30	-	-	1,80	2,10	1,44	1,75
2,0	0,35	-	-	-	-	1,53	1,86

Примечание. Значения С _м в таблице даны для температуры – 10 ⁰С. В интервале температур от – 0,5 до – 10 ⁰С С _м определяется в зависимости от количества незамерзшей воды при заданной температуре по формуле С _м = (1/ W _c)[ С _м(W _c – W _н) + С _т W _н].

Морозостойкость обусловлена способностью горных пород выдерживать без разрушения многократное замораживание, чередующееся с оттаиванием. Морозостойкость оценивается числом циклов замораживания и оттаивания пород и соответствующей потерей их прочности.

Дата добавления: 2014-12-08