Инженерно-криоэкологический прогноз воздействия линейных сооружений (дорог и магистральных трубопроводов) на многолетнемерзлые породы на полуострове ямал



жүктеу 0.67 Mb.
бет2/4
Дата07.02.2019
өлшемі0.67 Mb.
түріДиссертация
1   2   3   4
Глава 2. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКОВ СТРОИТЕЛЬСТВА.
2.1 ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Рассматриваемая территория мостового перехода железной дороги находится в южной части полуострова Ямал и представляет из себя полого-холмистую равнину, которую пересекает долина реки Щучья. Дневные отметки поверхности по устьям скважин варьируют от 29 до 41 м. Можно выделить типичные геоморфологические элементы: русло реки, надпойменная терраса, казанцевская морская терраса, термокарстовое озеро.

2.2 ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗРЕЗ

В пределах глубины бурения (до 30,3м) скважинами вскрыт разрез четвертичных отложений, представленных песками, супесями, суглинками и глинами казанцевской серии прибрежно-морского генезиса, перекрытые супесями и песками аллювиального генезиса.

Учитывая возраст и генезис, физико-механические свойства, температуру, их состояние по степени цементации льдом, а также номенклатурный вид, в разрезе мостового перехода выделено 8 инженерно-геологических элементов (ИГЭ).



Голоцен

Биогенные отложения – b IV

Мох мощностью 0,3м отмечен в скважинах 372, 373.

Аллювиальные отложения –a IV



ИГЭ-1 Супеси талые, пластичные до текучих, серого и коричневого цветов, с прослоями песков, с примесью органических веществ. Отложения отмечены на правом берегу. Вскрытая мощность отложений составила 1,8-4,0м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,30 д.ед, плотность грунта ρ = 1,69 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,30 г/см3, число пластичности Ip=0,06 д.ед.

ИГЭ-2 Пески пылеватые талые, серые, водонасыщенные, с прослоями и гнездами супесей, с растительным детритом. Отложения отмечены на правом берегу в скважинах № 205, 206, 4, 207. Вскрытая мощность отложений составила 2,0-3,4м.

ИГЭ-3 Пески пылеватые, серые, мерзлые, массивной криотекстуры, с прослоями супеси и растительного детрита. В нижних частях отложений включения гравия. Вскрытая мощность отложений составила от 2,4 до 7,8м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,28 д.ед, плотность грунта ρ = 1,76 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,38 г/см3.

Верхний плейстоцен

Морские отложения казанцевской свиты – mIIIkz



ИГЭ-4 Супеси с прослоями песка мерзлые, криотекстура массивная, реже линзовидная. Вскрытая мощность отложений составила 1,3-3,0м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,35 д.ед, плотность грунта ρ = 1,69 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,25 г/см3, число пластичности Ip=0,06 д.ед.

ИГЭ-5 Пески пылеватые, серые, мерзлые, массивной криотекстуры, с прослоями супеси и растительного детрита. В нижних частях отложений включения гравия. Отложения отмечены на левом берегу в скв.№ 372-374. Вскрытая мощность отложений составила от 2,1 до 2,8м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,32 д.ед, плотность грунта ρ = 1,71 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,30 г/см3.

ИГЭ-6 Суглинки серые талые текучепластичные до текучих. Отложения отмечены в русле реки в скважинах № 219, 218. Вскрытая мощность отложений составила 4,5-10,0м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,43 д.ед, плотность грунта ρ = 1,73 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,21 г/см3, число пластичности Ip=0,10 д.ед.

ИГЭ-7 Суглинки серые мерзлые криотекстура слоистая в низах массивная. Отложения отмечены во всех пробуренных скважинах. Вскрытая мощность отложений составила 9,4-18,1м.

ИГЭ-8 Глины серые мерзлые массивной криотекстуры. Отложения отмечены на правом берегу в скважинах № 4, 5 на глубине 26,8-27,0м. Вскрытая мощность отложений составила 3,0-3,5м. Суммарная влажность составляет Wtot =0,44 д.ед, плотность грунта ρ = 1,72 г/см3, плотность сухого грунта, ρd = 1,19 г/см3, число пластичности Ip=0,11 д.ед.

На исследуемой территории на фоне сплошного развития многолетнемерзлых пород с поверхности выделяются несквозные таликовые зоны. Под руслом реки Щучья существует талик, развитый до глубины 10 м, связанный с постоянным водным потоком. На правом берегу реки имеет место ассиметричный несквозной талик глубиной до 6 м. По-видимому, образование талика связано с миграцией русла реки, и появлением подземных надмерзлотных вод.

Температура многолетнемерзлых пород на левом берегу увеличивается от – 3,1˚С до - 0,5˚С в сторону русла реки. В районе русла реки температура достигает 0˚С. На правом берегу реки температура составляет 0- минус 0,1˚С.

В пределах исследуемой территории может быть выделено 3 ключевых участка:

1 ключевой участок: левый берег – казанцевская морская терраса, сплошное развитие ММП;

2 ключевой участок: русло реки, подрусловой талик;

3 ключевой участок: правый берег, первая надпойменная терраса, таликовая зона прежнего русла реки.

2.2.1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЛОЯ СЕЗОННОГО ПРОТАИВАНИЯ, ПРОМЕРЗАНИЯ

Сезонное протаивание и промерзание являются тепловым мерзлотным процессом, обусловленным сезонным изменением количества поступающей солнечной радиации на поверхность Земли. Слой сезонного протаивания и промерзания, представляет верхнюю часть слоя годовых колебаний температур, в котором совершается наибольшая часть годовых теплооборотов и наиболее интенсивно протекают физические, физико-химические и физико-геологические процессы (6). Для слоя сезонного протаивания и промерзания характерны такие криогенные процессы, как морозное пучение, выпучивание каменного материала, солифлюкция, которые могут быть опасны при взаимодействии их с линейными сооружениями, поэтому при проектировании необходимо учитывать глубину сезонного протаивания и промерзания.

На первом ключевом участке мостового перехода породы казанцевской свиты находятся в многолетнемерзлом состоянии, имеют среднегодовую температуру ниже 0˚С и летом оттаивают. Прогнозные расчеты сезонного протаивания произведены в двух вариантах: в естественных условиях и нормативная глубина.

Прогнозные расчеты глубины сезонного протаивания в естественных условиях выполнены по методике В.А. Кудрявцева (5), основанной на средних температурах поверхности грунта за период колебания, учитывающей влияние снежного и растительного покрова на среднегодовую температуру поверхности грунта. По результатам выполненных расчетов сезонное протаивание составит 0,9 м.

Таблица 1. Результаты расчетов глубины СТС в естественных условиях



Отепляющее воздействие растительности

Δtраст, ˚С

0,7

Отепляющее воздействие снежного покрова

Δtсн, ˚С

3,84

Среднегодовая температура воздуха

tв, ˚С

-8,02

Среднегодовая температура на поверхности

t0, ˚С

-4,87

Отепляющее действие снежного покрова на амплитуду годовых колебаний

Aсн, ˚С

3,84

Отепляющее действие растительности на амплитуду годовых колебаний

Араст, ˚С

3,9

Амплитуда годовых колебаний температур воздуха

Ав, ˚С

36,1

Среднезимняя температура

tзим, ˚С

-8,02

Среднегодовая амплитуда колебаний температур на поверхности

А0, ˚С


10,30


Удельная теплота фазовых переходов воды

L0, Вт*ч/кг

93

Плотность сухого грунта

Pd,f, кг/м3

1250

Суммарная влажность

Wtot, д.ед.

0,35

Влажность за счет незамерзшей воды

Ww, д.ед.

0,03

Теплота фазовых переходов

Lv, Вт*ч/м3

37200

Объемная теплоемкость талого грунта

Cth, Вт*ч/ (м3* ˚С)

930,55

Теплопроводность грунта

ʎср, Вт/(м*˚С)

1,83

Переменная

а

0.51

Переменная

b

0.24

Переменная

n

0.20

Переменная

m

0.26

Период колебания температур

Т, ч

8760

Безразмерная величина

ζ*

0.38

Глубина сезонного протаивания

ζ сез, м

0.88

Прогнозные расчеты нормативной глубины сезонного протаивания были произведены по СП 25.13330.2012 (1), позволяют определить величину минимального заглубления фундаментов. Нормативная глубина отличается от естественной в большую сторону, так как учитывает условия строительной площадки, которая весной очищается от снега и на которой отсутствует растительный покров. По результатам выполенных расчетов нормативная глубина созенного протаивания составляет 1,8 – 2,0 м.

Таблица 2. Результаты расчетов нормативной глубины СТС



Скважина



373

372

Время

t1, ч

3600

3600

Время

t2, ч

7500

7500

Средняя температура воздуха за период положительных температур

Tth,m, ˚С

8,05

8,05

Продолжительность периода положительных температур

tth,m, ч

3096

3096

Расчетная температура поверхности грунта в летний период

Tth,c, ˚С

13,67

13,67

Расчетный период положительных температур

tth,c, ч

3920

3920

Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,15

-0,15

Объемная теплоемкость талого грунта

Cth, Вт*ч/ (м3* ˚С)

930,5

930,5

Объемная теплоемкость мерзлого грунта

Cf, Вт*ч/ (м3* ˚С)

652,8

652,8

Теплопроводность талого грунта

ʎth, Вт/(м*˚С)

1,80

1,80

Теплопроводность мерзлого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

1,86

1,86

Средняя температура грунта

Tсредн, ˚С

-1,17

-2,56

Температура на глубине нулевых годовых амплитуд

T0, ˚С

-1,5

-3,1

Коэффициент

Km

5

5

Удельная теплота фазовых переходов воды

L0, Вт*ч/кг

93

93

Плотность сухого грунта

Pd,f, кг/м3

1250

1250

Суммарная влажность

Wtot, д.ед.

0,35

0,35

Влажность за счет незамерзшей воды

Ww, д.ед.

0,03

0,03

Теплота фазовых переходов

Lv, Вт*ч/м3

37200

37200

Количество открытой теплоты, поглащаемой при плавлении льда

q1, ккал/м3

43008,8

43450,3

Теплопоток в мерзлые породы

Q, ккал/м2

12355,8

26999,7

Нормативная глубина СТС

d, м

1,99

1,83

На третьем ключевом участке аллювиальные отложения находятся в немерзлом состоянии, имеют среднегодовую температуру 0˚С, зимой промерзают. Прогнозные расчеты нормативной глубины сезонного промерзания были произведены по СП 25.13330.2012 (1). По результатам выполненных расчетов нормативная глубина сезонного промерзания составляет 3,1-3,2 м.

Таблица 3. Результаты расчетов нормативной глубины сезонного промерзания



Скважина



205

207

Средняя по многолетним данным данным температура воздуха за период отрицательных температур

Tfm, ˚С

-16,06

-16,06

Средняя по многолетним данным продолжительность периода отрицательных температур

tfm, ч

5448

5448

 Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,15

-0,1

Объемная теплоемкость мерзлого грунта

Cf, Вт*ч/ (м3* ˚С)

651,60

455,74

Теплопроводность мерзлого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

1,63

1,91

Средняя температура грунта

Tср, ˚С

-7,955

-7,98

Удельная теплота фазовых переходов воды

L0, Вт*ч/кг

93

93

Плотность сухого грунта

Pd,f, кг/м3

1300

1380

Суммарная влажность

Wtot, д.ед.

0,21

0,23

Влажность за счет незамерзшей воды

Ww, д.ед.

0,03

0

Теплота фазовых переходов

Lv, Вт*ч/м3

21762

29518,2

Количество теплоты

q2, ккал/м3

26945,4

33155,0

Нормативная глубина сезонного промерзания

d, м

3,24

3,16

Каталог: bitstream -> 11701
11701 -> Проза Александра Грина: Эволюция хронотопа
11701 -> Женщины и власть: материнское наставничество позднего средневековья на примере сидонии богемской по направлению подготовки
11701 -> Кафедра русского языка
11701 -> Рожкова елизавета Сергеевна Brexit: освещение британской прессы
11701 -> 5 Глава Гастрономический (или глюттонический) дискурс 7
11701 -> Фадеева кристина Максимовна Адаптация женских иностранных изданий
11701 -> Творчество ч. С. Чаплина в контексте


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4


©kzref.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет