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



жүктеу 0.67 Mb.
бет3/4
Дата07.02.2019
өлшемі0.67 Mb.
түріДиссертация
1   2   3   4

2.2.2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОМЕРЗАНИЯ-ПРОТАИВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ ПОД ДНОМ ВОДОЕМА.

На первом ключевом участке мостового перехода - левом берегу реки Щучья близко к трассе расположено термокарстовое озеро. Воды термокарстового озера аккумулируют солнечное тепло, что приводит к повышению температуры поверхности пород дна водоема, с этим связано увеличение глубины сезонноталого слоя. При этом может происходить дальнейшее вытаивание подземного льда, углубление водоема и развитие несквозного подозерного талика (4).

С целью прогнозирования температурного режима выполнены расчеты глубины промерзания-протаивания под дном водоема по методике Кудрявцева В.А (5). Характер промерзания-протаивания донных отложений зависит от температурного режима воды, в том числе – мощности ледового покрова, который в районе рассматриваемого мостового переход составляет 1,3 м. По результатам расчетов глубина залегания нулевой среднегодовой изотермы под слоем воды составляет 0,6м. Таким образом, можно утверждать, что при глубине озера менее 0,6м отложения под дном водоема находятся в многолетнемерзлом состоянии и оттаивают летом на глубину 1,7м. При глубине термокарстового озера от 0,6м до 1,3м донные отложения находятся в немерзлом состоянии, зимой промерзают, имеет место несквозной талик, термокарст находится в стадии затухания. При глубине более 1,3м под водоемом развивается активный термокарст.

Таблица 4. Расчет глубины протаивания под дном водоема



 Мощность льда

Hi, м

1,3 м

 Отепляющее действие снежного покрова

ΔАснег, ˚С

3,84

 Амлитуда годовых колебаний температур воздуха

Авозд, ˚С

36,1

 Среднегодовая амплитуда колебаний температур на поверхности

А0, ˚С

14,2

 Отепляющее действие снежного покрова

Δtснег, ˚С

3,84

 Среднегодовая температура воздуха

tвозд, ˚С

-8,02

 Среднегодовая температура на поверхности льда

t0, ˚С

-4,18

 Минимальная температура на поверхности льда

tмин, ˚С

-18,39

 Максимальная температура на поверхности льда

tмакс, ˚С

10,03

 Глубина залегания нулевой среднегодовой изотермы

H1, м

0,59

 Среднегодовая температура на поверхности дна

tн, ˚С

-0,29

 Среднегодовая амплитуда на поверхности дна

Aн, ˚С

10,32

 Глубина водоема

H, м

0,55

 Условно – среднезимняя температура

tзим, ˚С

-5,30

 Объемная теплоемкость талого грунта

Cth, Вт*ч/ (м3* ˚С)

930,5

 Теплопроводность

ʎср, Вт/(м*˚С)

1,83

 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

 Безразмерный параметр

а

0,52

 Безразмерный параметр

b

0,014

 Безразмерный параметр

n

0,40

 Безразмерный параметр

m

0,073

 Безразмерный параметр

ζ *

0,72

 Глубина сезонного протаивания под дном водоема

ζ сез, м

1,68

Глава 3. ИНЖЕНЕРНО-КРИОЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОГНОЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ С ММП

В пределах Ямала в условиях сплошного развития ММП с разнообразными температурами, сложным криогенным строением воздействие линейных сооружений на многолетнемерзлые породы приводит к заметному изменению залегания и активизации криогенных процессов. В настоящей главе рассматриваются варианты взаимодействия разных линейных сооружений с многолетнемерзлыми породами разного криогенного строения и температурного режима.

3.1 ОЦЕНКА ТЕХНОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА МОЩНОСТЬ СЕЗОННО-ТАЛОГО СЛОЯ (ПОДСЫПКА ИСКУССТВЕННОГО ГРУНТА)

Насыпь является основным конструктивным элементом дорог и, в ряде случаев, магистральных трубопроводов. Подсыпка – самый действенный метод борьбы с термокарстом и пучением. Как дополнительное термическое сопротивление, она меняет условия теплообмена в системе «атмосфера – литосфера», приводит к изменению температуры многолетнемерзлых пород и мощности сезонно-талого слоя. Поэтому тепловое воздействие насыпи необходимо учитывать при ее проектировании (9).

Мостовой переход железной дороги через реку Щучья проектируется по первому принципу с сохранением многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна в течении всего периода эксплуатации дороги. Земляное полотно отсыпают с обязательным сохранением мохово-дернового покрова в основании насыпи и вдоль дороги. Проектная высота насыпи варьирует от 0,7 до 2,2м. Были произведены прогнозные расчеты влияния насыпи на мощность сезонно-талого слоя. По результатам выполненных расчетов при высоте насыпи 0,7м глубина сезонного протаивания в основании составит 0,5м. При высоте насыпи 1,1 м произойдет поднятие верхней поверхности мерзлоты до подошвы насыпи. При высоте насыпи более 1,1 м в теле насыпи сформируется мерзлое ядро, а основание не будет протаивать.

Р
ис.1.Положение кровли многолетнемерзлых пород в зависимости от Hп проектной высоты насыпи: А - Hп=0,7м; Б - Hп=1,1м; В - Hп>1,1м. 1-кровля ММП; 2- насыпной грунт.

Таблица 5. Результаты расчетов глубины сезонного протаивания в основании насыпи.



Скважина 



373

372

373

372

 Высота насыпи

Hп, м

0,7

0,7

1,12

1,09

 Глубина СТС в естественных условиях

ζ сез, м

0,9

0,9

0,9

0,9

 Затраты тепла на промерзание грунта

qf, Вт*ч/м3

38390,4

38390,4

38390,4

38390,4

 Сумма градусо-часов на поверхности в летнее время

Ωл

23506

23506

23506

23506

 Среднегодовая температура на подошве СТС

t ζ, ˚С

-1,5

-3,1

-1,5

-3,1

  Теплопроводность талого грунта

ʎth, , Вт/(м*˚С)Вт/(м*˚С)

1,80

1,80

1,80

1,80

Мощность СТС слоя насыпного грунта 

ζ п сез, м

1,41

1,33

1,41

1,33

 Глубина СТС после возведения насыпи

ζ 'сез, м

1,25

1,23

1,13

1,10

 Глубина сезонного протаивания в основании подсыпки

ζ осн сез, м

0,55

0,53

0,01

0,008

3.2 РАСЧЕТ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЯ СВАЙНОГО ФУНДАМЕНТА МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

Мостовые переходы железных дорог и трубопроводов возводятся на сваях неглубокого заложения. Были произведены расчеты несущей способности одиночных свай по СП 25.13330.2012 (1). При расчете несущей способности оснований определяется расчетная температура, которая соответствует минимальной несущей способности основания. Для свайных фундаментов это средняя по длине сваи и максимальная расчетная температура ММП, позволяющая определить несущую способность только по боковой поверхности смерзания. Несущая способность торца сваи определяет температура на глубине, отсчитываемой от подошвы слоя сезонного оттаивания. По результатам выполненных расчетов несущая способность одиночной буронабивной сваи сечением 30х30 см при погружении на глубину 10м составляет 129-214 тс; при погружении на глубину 15м – 220-349 тс. Расчетная нагрузка составляет 50 тс. Исходя из условия F Fu/n, где F – расчетная нагрузка на основание; Fuнесущая способность основания; n – коэффициент надежности по назначению сооружения = 1,2; проектная несущая способность свай в 50 тс, при сечении свай 30 см обеспечивается при их погружении на глубину 10,0м.



Табл.6 Результаты расчетов несущей способности основания свайного фундамента. Первый ключевой участок, скв.№373, длина сваи 10м, мощность СТС 2м.




 

супесь

песок

суглинок

Расстояние от подошвы СТС до уровня, на котором определяется температура

z, м

0,5

2,4

5,9

 Теплоемкость талого грунта

Cf, Дж/ (м3* ˚С)*106

2,35

2,06

2,12

 Теплопроводность талого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

1,86

2,14

1,8

 Температура на глубине нулевых годовых амплитуд

T0, ˚С

-1,5

-1,5

-1,5

 Параметр

z(Cf/Lf)

562,01

2354,71

6403,00

 Коэффициент сезонного изменения температуры пород основания

аz

0,15

0,56

0,95

 Коэффициент теплового влияния сооружения

kts

0,9

1

1

 Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,15

-0,1

-0,2

 Расчетная температура грунтов

Tz, ˚С

-0,33

-0,88

-1,43

 Температурный коэффициент

Yt

1,1

 Коэффициент условий работы

Yc

1

 Площадь опирания сваи на грунт

A, м2

0,09

 Расчетное давление под нижним концом сваи

R, кПа

1100

 Площадь поверхности смерзания

Aaf,i, м2

1,2

3,36

5,04

 Расчетное сопротивления сдвигу по боковой поверхности сваи

Raf,i, кПа

40

110

126

 Несущая способность основания

F, тс

129,2

Табл.7 Результаты расчетов несущей способности основания свайного фундамента. Первый ключевой участок, скв.№373, длина сваи 15м, мощность СТС 2м.




 

супесь

песок

суглинок

Расстояние от подошвы СТС до уровня, на котором определяется температура

z, м

0,5

2,4

8,4

 Теплоемкость талого грунта

Cf, Дж/ (м3* ˚С)*106

2,35

2,06

2,12

 Теплопроводность талого грунта

ʎf, Вт/(м*˚С)

1,86

2,14

1,8

 Температура на глубине нулевых годовых амплитуд

T0, ˚С

-1,5

-1,5

-1,5

 Параметр

z(Cf/Lf)

562,01

2354,71

9116,14

 Коэффициент сезонного изменения температуры пород основания

аz

0,15

0,56

1,03

 Коэффициент теплового влияния сооружения

k

0,9

1

1

 Температура начала замерзания грунта

Tbf, ˚С

-0,15

-0,1

-0,2

 Расчетная температура грунтов

Tz, ˚С

-0,33

-0,88

-1,54

 Температурный коэффициент

Yt

1,1

 Коэффициент условий работы

Yc

1

 Площадь опирания сваи на грунт

A, м2

0,09

 Расчетное давление под нижним концом сваи

R, кПа

1250

 Площадь поверхности смерзания

Aaf, м2

1,20

3,36

11,04

 Расчетное сопротивления сдвигу по боковой поверхности сваи

Raf, кПа

40

110

130

 Несущая способность основания

F, тс

220,4


Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет