Расчет глубины промерзания грунтов

При производстве земляных работ в зимний период выбор метода производства работ, прежде всего, будет зависеть от расчетной глубины промерзания грунта [4], величина которой определяется по формуле

, (2)

где Н – расчетная глубина промерзания грунта, м;

t – средняя отрицательная температура наружного воздуха за рассматриваемый период (день, неделя, месяц, квартал и т.д.), ^оС;

n – число дней с установившейся отрицательная температура наружного воздуха;

k – коэффициент влияния величины снежного покрова (принимается по табл. 1);

λ_М – коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, Вт/м·^оС,

; (3)

λ_ГР – коэффициент теплопроводности грунта в естественном состоянии, Вт/м·^оС (определяется по табл. 2);

В_ГР – объемная влажность грунта, %.

Таблица 1. Коэффициент влияния толщины снежного покрова

Толщина снежного покрова, см
Коэффициент влияния величины снежного покрова	0,50	0,40	0,35	0,30	0,275	0,25

Одним из самых простых и распространенных методов разработки грунтов в зимних условиях является укрытие поверхностей грунта теплоизоляционными материалами с последующей разработкой грунтов обычными методами. Толщина утеплителя зависит от расчетной глубины промерзания грунта при данных климатических условиях и определяется по формуле

, (4)

где Н_У – расчетная толщина утеплителя, м;

Н – расчетная глубина промерзания грунта, м;

λ_У, λ_ГР – коэффициент теплопроводности утеплителя и грунта, Вт/м ^оС (определяется по табл. 2);

С_У, С_ГР – удельная теплоемкость утеплителя и грунта, кДж/кг·^оС (определяется по табл. 2);

ρ_У, ρ_ГР – плотность утеплителя и грунта, кг/м³ (определяется по табл. 2).

Таблица 2. Характеристики строительных и теплоизоляционных материалов

Материалы	Ед. изм.	Толщина слоя, мм	Объемная масса, кг/м^3	Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·°С)	Удельная теплоемкость, кДж/кг·°С
Бетон	–	–		2,6	1,05
Минераловатные плиты на синтетическом связующем (мягкие и полужесткие)	м^3	20–40		0,05–0,07	0,76
Минераловатные плиты на битумном связующем	м^3			0,05–0,07	0,92
То же	м^3			0,07–0,08	0,92
Маты минераловатные прошивные	м^3			0,048	0,76
То же	м^3			0,06	0,76
Пенопласт плиточный	м^3			0,043	1,34
То же	м^3			0,049	1,34
То же	м^3			0,06	1,34
Войлок строительный	м^3	9–11		0,06–0,10	0,35
То же	м^3	9–11		0,07–0,12	0,45
Опилки	м^3	–		0,16–0,24	2,2
Шлак	–	–		0,24–0,29	–
Фанера	м^3	8 и более		0,17–0,20	2,72
Рубероид, пергамин, толь	м^2	1,0–2,0		0,17	1,47
Древесина, доски	м^3	20 и более		0,17	2,72
Сталь	кг	3–5			0,48
Глина	–	–		1,82	1,24
Суглинок	–	–		1,50	1,16
Супесь	–	–		1,10	1,13
Песок	–	–		0,60	1,09

Варианты задач

2.1. Рассчитать глубину промерзания глинистого грунта влажностью 25%, который промерзал в течение 15 дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –12^оС. В течение первых 5 дней толщина снежного покрова составила 10 см; в течение вторых 5 дней – 15 см; в течение последних 5 дней – 30 см.

2.2. Рассчитать глубину промерзания глинистого грунта влажностью 35%, который промерзал в течение 12 дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –12^оС. В течение всех 12 дней толщина снежного покрова составила в среднем 15 см.

2.3. Рассчитать глубину промерзания песчаного грунта влажностью 40%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –28 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 40 см.

2.4. Рассчитать глубину промерзания глинистого грунта влажностью 30%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –25 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 30 см. Определить толщину теплоизоляционного защитного слоя из опилок.

2.5. Рассчитать глубину промерзания песчаного грунта влажностью 22%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –18 ^оС. За 24 дня толщина снежного покрова равномерно увеличилась с 10 см до 20 см.

2.6. Определить влажность песчаного грунта, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –18 ^оС, при установившейся толщина снежного покрова 15 см, если глубина его промерзания составила 0,297 м.

2.7. Определить при какой температуре наружного воздуха в течение 24-х дней промерзал песчаный грунт с влажностью 22%. Если известно, что при толщине снежного покрова 15 см глубина его промерзания составила 20,2 см.

2.8. Определить количество дней, в течение которых песчаный грунт с влажностью 22% промерз на 0,202 м при средней установившейся температуре наружного воздуха t = –18 ^оС и толщине снежного покрова 15 см.

2.9. Определить толщину снежного покрова песчаного грунта с влажностью 42%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –18 ^оС, если глубина его промерзания составила 0,297 м.

2.10. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из опилок) глинистого грунта влажностью 25%, который промерзал в течение 15 дней со средней установившейся отрицательной температурой t = –12 ^оС. В течение первых 5 дней толщина снежного покрова была 10 см; в течение вторых 5 дней – 15 см; в течение последних 5 дней – 30 см.

2.11. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из опилок) песчаного грунта влажностью 30%, который промерзал в течение 61 дня со средней установившейся отрицательной температурой t = –10 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 10 см.

2.12. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из фанеры) песчаного грунта влажностью 40%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся отрицательной температурой t = –28 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 40 см.

2.13. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из пенопласта) песчаного грунта влажностью 30%, который промерзал в течение 61 дня со средней установившейся отрицательной температурой t = –10 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 10 см.

2.14. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из пенопласта) песчаного грунта влажностью 40%, который промерзал в течение 24-х дней со средней установившейся отрицательной температурой t = –28 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 40 см.

2.15. Определить глубину промерзания глинистого грунта влажностью 25%, который промерзал в течение 20 дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –21 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 15 см. Определить толщину теплоизоляционного защитного слоя при использовании в качестве утеплителя сухого шлака, покрытого рыхлым снегом толщиной 20 см.

2.16. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из пенопласта) песчаного грунта влажностью 20%, который промерзал в течение 23-х дней со средней установившейся отрицательной температурой t = –22 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 10 см.

2.17. Определить глубину промерзания глинистого грунта влажностью 15%, который промерзал в течение 25 дней со средней установившейся температурой наружного воздуха t = –11 ^оС. В течение всех дней толщина снежного покрова составила в среднем 10 см. Определить толщину теплоизоляционного защитного слоя при использовании в качестве утеплителя сухого шлака, покрытого рыхлым снегом толщиной 10 см.

2.18. Определить толщину теплоизоляционного слоя (состоящего из опилок) глинистого грунта влажностью 22%, который промерзал в течение 25 дней со средней установившейся отрицательной температурой t = –22 ^оС. В течение первых 5 дней толщина снежного покрова была 5 см; в течение вторых 5 дней – 15 см; в течение последних 5 дней – 35 см.

Дата добавления: 2014-12-17