Глубина заложения фундамента

ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАТИВНОЙ ГЛУБИНЫ СЕЗОННОГО

ОТТАИВАНИЯ И ПРОМЕРЗАНИЯ

При расчете конструкций инженерных коммуникаций (как, впрочем, и при расчете любых сооружений) на вечномерзлых грунтах необходимо знать глубину залегания верхней границы вечномерзлой толщи грунтов (ВГМ), т.е. величину Н_т (рис. 3.1). Она определяется расчетным путем на момент максимального оттаивания с поверхности (сентябрь, а в южных районах области вечномерзлых грунтов начало октября) в наиболее теплое лето на срок 10-15 лет. Расчет ведется с помощью карт, приведённых на рис. 3.1-3.3, по формуле:

H_т=k_wS, (3.1)

где S - глубина оттаивания грунта, взятая по соответствующей карте для данного географического пункта. Карты даются различные - для глинистых и для песчаных грунтов при определенной их влажности (15% для глинистых и 5% для песчаных), поэтому для перехода на фактическую влажность грунтов в рассматриваемом месте в формулу (3.1) введен коэффициент k_w, который берётся из графика, указанного на картах.

Глубина сезонного оттаивания органических грунтов (торфов и мохорастительного слоя) определяется по карте, приведенной на рис. 3.1. Глубина оттаивания торфяного грунта почти не изменяется при любом увеличении влажности свыше 70-100%. Влажность же торфяных слоёв в области вечномёрзлых грунтов, как правило, превышает эти значения, поэтому здесь отпадает необходимость перехода от одной влажности к другой. Влажность грунтов в данном случае просто не учитывается.

Когда требуется определить положение ВГМ в грунтах, состоя­щих из различных слоев, следует пользоваться методом эквивалентного слоя и расчет вести по формулам:

для двухслойной толщи:

S₂ = S²- S²/S¹ ∙ h¹ + h¹; (3.2)

для трёхслойной толщи:

S₃ = S³ - S²/S¹ ∙ h¹ – S³/S² ∙ h² + h² (3.3)

и т.д.

Глубины сезонного оттаивания грунта каждого слоя (S¹, S², S³ и т.д.) оделяются по картам с поправкой на влажность по формуле (3.1); h¹, h², h³- мощности слоев. Если рассчитывается глубина протаивания песчаного слоя, подстилаемого глинистым грунтом, то вместо карты, данной на рис. 3.1, следует пользоваться картой, учитывающей изменение теплооттока в нижележащие слои глинистого мерзлого грун­та (рис. 3.3). Поправку на влажность в этом случае берут с карты на рис. 3.2.

Если рассчитывается конструкция с насыпями, например, при об­валовании трубопроводов или с пульсирующими опорами, то положе­ние ВГМ под насыпями определяется с помощью формул (3.2) – (3.3). В процессе мерзлотно-грунтовых изысканий нельзя получить данных о влажности насыпей, потому она принимается как нормативная:

Нормативная влажность в %

Гравийно-галечный и щебенистый грунт………………..………………..5

Песок средней крупности………………………………………………… 7

-''- мелкий…………………………………………………………………8

-''- пылеватый……..………….…………………………………………..10

Супесь лёгкая……….………………………………………………………10

-''- тяжёлая…………………...…………………………………………....12

Суглинок легкий…….………………………………………………………13

-''- средний………………….………………..…………………………….15

-''- тяжёлый…………………………………………………………...……17

Глубина промерзания грунта с поверхности Н_м на оголенных площадках (свободных от снега и со снятым растительным слоем) определяется по формуле:

Н_м = (3.4)

где t_в – средняя температура воздуха за период промерзания грунта в °С;

τx– период промерзания, принимаемый равным периоду года с отрицательной среднемесячной температурой в ч;

p = 80000 ккал/кг – теплота льдообразования.

Остальные символы в формуле рассмотрены выше, причем W_н и C’_м определяются при температуре 0,5t_в. Плотность скелета мерзлого грунта следует брать в кг/м³. Если известны физические характеристики только талого грунта, то для расчета его промерзания по формуле (3.4), влажность следует увеличить на 20%. Если надо знать, насколько промерзнет грунт, лежащий под слоем естественной теплоизоляции, например, под слоем снега или торфа, то можно воспользоваться той же формулой (3.4), вычтя из полученного значения толщину фиктивного слоя грунта h_из, т.е.

H¹n = H_м - h_из (3.5)

где H¹n - промерзание грунта, считая от дневной поверхности, в м;

h_из - фиктивный слой грунта: h_из = δλ_м/λ (3.6)

δ - толщина слоя теплоизоляции, в м;

λ - коэффициент теплопроводности теплоизолирующего слоя в ккал/м.ч.град. (значения его для расчета приведены ниже).

Коэффициент теплопроводности λ в ккал/м.ч.град.

Торф талый влажный ……………………………………………… 0,30

-''- мерзлый ……..……………………………………………….. 0,45

Мох уплотненный талый …………………………………………...0,08

-''- мерзлый ……………..………………………………………..0,22

Снег рыхлый ………………………………………………………..0,20

-''- плотный .……………………………………………………...0,50

Лед ………...………………………………………………………...1,54