Сv – объемная теплоемкость грунтов

Численно равна количеству тепла, которое необходимо для изменения температуры на 1ºС единицы объема грунта. Сv[Дж/м³*1ºС]

Сv=С*ρ

Ρ – плотность грунта.

Для грунтов, которые представляют собой многокомпонентную систему удельная теплоемкость определяется теплоемкостью составляющей грунт компоненты. Теплоемкость твердой компоненты определяется минеральным составом и присутствием органических веществ. У большинства минералов колеблется от 0,7 до 0,95 кДж/кг*1ºС.

С увеличением содержания органического вещества теплоемкость увеличивается.

С увеличением плотности скелета грунта теплоемкость падает.

Соотношение глинистых и песчаных частиц в грунте. Чем больше глинистых частиц, тем выше теплоемкость.

Теплоемкость влажных грунтов всегда больше, чем сухих.

Это определяется высокой удельной теплоемкостью воды (при 20ºС – 40Дж/кг*1ºС).

Теплоемкость воздуха при 20ºС – 1Дж/кг*1ºС – данной величиной можно пренебречь.

Теплопроводность

Характеризует способность грунтов проводить тепло.

λ – коэффициент теплопроводности - величина, равная количеству тепла, проводимого грунтом в единицу времени через единицу площади при температурном градиенте равном 1.

λ [Вт/м*1ºС]

Теплоемкость грунтов как многокомпонентных систем определяется соотношением твердой, жидкой и газообразной составляющей, зависит от химико-минерального состава и структурно-текстурных особенностей. Большое влияние оказывает влажность и агрегатное состояние воды.

Теплопроводность большинства породообразующих минералов 0,8-4 Вт/м*1ºС, воды 0,63 Вт/м*1ºС, лед 2,1 Вт/м*1ºС, воздух 0,021 Вт/м*1ºС.

λ резко возрастает при увеличении влажности. При полном заполнении пор воды, теплопроводность грунта достигает max значения. С повышением содержания грубых частиц теплопроводность повышается. С ростом плотности скальных грунтов теплопроводность повышается. Именно поэтому промерзание и оттаивание грунтов под полотном дорог происходит более интенсивно по сравнению с соседними участками с естественным сложением.

Температуропроводность

Характеризует скорость распространения изменения температуры вследствие поглощения или отдачи тепла.

α – коэффициент теплопроводности – численно равен теплопроводности грунта с объемной плотностью равной 1 и изменяется в очень незначительных пределах.

α=λ/Сv [м²/1ºС]

Гипс 0,31*10^-6 м²/1ºС

NaCl 40*10^-6 м²/1ºС

Морозостойкость

При замерзании вода увеличивается в объеме на 9%

Морозостойкость – способность грунта противостоять воздействию отрицательных температур.

- прочность.

Уменьшение прочности происходит под влиянием двух причин (внутреннее напряжение, которое возникает вследствие разности в коэффициенте объемного расширения слагающих минералов, вторая причина обусловлена взаимодействием замерзающей воды).

Морозостойкость скальных грунтов зависит от прочностных и теплофизических свойств минералов, от прочности связи между отдельными структурными элементами. Породы, обогащенные слабопрочными минералами (слюды или хлорит) имеют относительно низкую морозостойкость. Один из определяющих факторов – влажность.

При степени водонасыщения 0,8 наступает разрушение. При меньших значениях действие воды не наблюдается.

Структура грунтов влияет на морозостойкость. Крупнозернистые, среднезернистые менее устойчивы с повышением открытой пористости морозостойкость уменьшается. Рекомендуется проводить не менее 25 циклов замораживания – оттаивания. В отдельных случаях до 100.

Электрические