Задание 5. Оценка техногенного влияния на мощность СТС (расчистка стройплощадки, подсыпка искусственного грунта)

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 x_сез - мощность СТС на соседних участках до возведения насыпи; Н _П - высота насыпи (подсыпки); x^П_сез - мощность СТС слоя насыпного грунта в предположении, что он бесконечен, то есть не ограничен снизу грунтами основания.

x_сез и x^П_сез рассчитываются по одной формуле, но с разными физическими характеристиками для q_i:

Для расчета показателя q_f используют формулу

q_f = z ₀r _d,f × w_tot + 0,5(C_th × t _л – C_ft _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 z_v рассчитывается по формуле (6) аналогично предыдущим заданиям.

W_л - сумма градусо-часов на поверхности в летнее время:

(22)

где m - число летних месяцев, t_j - 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.