Освобождение площадки от снежного и растительного покровов является наиболее распространенным и резким видом нарушения поверхностных условий в области вечной мерзлоты. Это относится и к гражданским сооружениям, и к трассам трубопроводов и дорог. Результат этой операции неоднозначен: температура у поверхности может и понижаться, и повышаться, но амплитуда колебания температур увеличивается всегда.
Используя уже освоенные методики, требуется определить, насколько и в какую сторону изменится мощность СТС при полном снятии снежного и растительного покровов и на каких участках разреза-варианта это приведет (или не приведет) к опасным термокарстовым явлениям.
Подсыпка (насыпь) является основным конструктивным элементом дорог, взлетно-посадочных полос и, в ряде случаев, трубопроводов, в особенности магистральных. Подсыпка – самый действенный метод борьбы с термокарстом и пучением, она используется и для планировки территории застройки. Как дополнительное термическое сопротивление, она меняет условия теплообмена в системе «атмосфера-литосфера», приводит к изменению температуры ММП и конфигурации ее кровли (мощности СТС). Поэтому тепловое воздействие подсыпки (насыпи) необходимо учитывать при ее проектировании.
|
|
Проектируется насыпь (дороги или подсыпка на стройплощадке). Необходимо прогнозировать положение кровли ММП под насыпью относительно окружающих участков. Основанием насыпи служит верхний слой пород разреза-варианта, для насыпи используется супесь с влажностью 0,14 и плотностью 1700 кг/м3. Расчет проводится по методике Л.Н. Хрусталева (1991), а не по формулам Кудрявцева. Одновременно студенты знакомятся с новой методикой расчета глубины сезонного протаивания, учитывающего не амплитуду колебаний температур на поверхности, а другой климатический фактор – сумму градусо-часов в период положительных температур.
Глубина сезонного протаивания после возведения насыпи x¢сез определяется по формуле:
(18)
где xсез - мощность СТС на соседних участках до возведения насыпи; Н П - высота насыпи (подсыпки); xПсез - мощность СТС слоя насыпного грунта в предположении, что он бесконечен, то есть не ограничен снизу грунтами основания.
xсез и xПсез рассчитываются по одной формуле, но с разными физическими характеристиками для qi:
Для расчета показателя qf используют формулу
qf = z 0r d,f × wtot + 0,5(Cth × t л – Cft з),
где t л и t з – среднелетняя и среднезимняя температуры наружного воздуха в районе строительства, °С (см. приложение 9).
Следует учитывать, что в формуле (20) теплопроводность и теплота фазовых переходов определяется для насыпного грунта, а в формуле (19) – для пород основания, с соответствующими влажностью и плотностью.
|
|
Теплота фазовых переходов zv рассчитывается по формуле (6) аналогично предыдущим заданиям.
Wл - сумма градусо-часов на поверхности в летнее время:
(22)
где m - число летних месяцев, tj - средняя температура месяца (см. приложение 9).
Глубина сезонного протаивания в основании подсыпки равна:
(23)
Если высота насыпи Н П оказывается больше x¢сез, то основание не промерзает, и в теле насыпи формируется мерзлое ядро.