ОБОРУДОВАНИЕ
- Термосифоны вертикальные
- Термосифоны наклонные
- Термосифоны составные
- Термосифон круглогодичный
- Антисосульки
- Антигололед
МАТЕРИАЛЫ
- Теплоизоляция
- Геоматы
- Геосетки и георешетки
- Мембраны профилированные
- Мембраны дренажные
- Мембраны плоские
- Дренажи
- Тканый геотекстиль
Технологии / Термостабилизация грунтов
Фукдаменты типа "полы по грунту" на вечной мерлоте
Пример проектирование здания |
Исходные данные
Теплая стоянка автотранспорта на Бованенковском НГКМ.
Постановка задачи
В первую очередь необходимо было оценить степень тепловой нагрузки здания на грунты основания и затем решать задачу оптимизации технических решений по инженерной защите и термостабилизации грунтов оснований сооружений. Для этих целей была выполнена серия прогнозных теплотехнических расчетов с использованием программы HEAT (ТЕПЛО), разработанной на кафедре геокриологии МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством профессора Л.Н. Хрусталева.
Расчеты
При расчете задавались следующие граничные условия (ГУ, рис. 1):
- II рода – на нижней и боковых поверхностях нулевой тепловой поток;
- III рода – за контуром здания сезонный ход температуры воздуха и термическое сопротивление снежного покрова по данным метеостанций Тамбей и Сеяха;
- III рода – температура в здании +20 градусов С, теплопроводность теплоизоляции в полах 0,035 Вт/(м×К) при ее толщине 0,2 м.
|
Рисунок 1. Пример исходной расчетной модели теплового влияния здания на грунты основания:1 – насыпной грунт, представленный песком h = 1 м; 2 – суглинок сильнольдистый среднезасоленный h = 2 м; 3 – глины сильнольдистые сильнозасоленные. |
Классификация грунтов морского типа засоления определяется согласно ГОСТ 25100-95.
По результатам проведенных расчетов были получены графики распределения температуры в грунтах под серединой и краем здания, а также в естественных условиях на 5-й, 10-й и 15-й год эксплуатации (рис. 2).
|
Рисунок 2. Графики распределения температуры в грунтах под серединой и краем здания |
Проектно-технические решения
Анализируя полученное распределение температурных полей в грунте можно сделать выводы о том, что на 5-й год эксплуатации здания чаша оттаивания мерзлых пород составляет 4 метра (под серединой и краем здания), на 15-й год – 8,5 м под серединой и 6 м под краем здания. В результате к 15-му году эксплуатации на 55–80% своей длины сваи оказываются в талом водонасыщенном грунте, что наихудшим образом сказывается на их несущей способности и может повлечь деформации фундамента.
В связи с этим была поставлена задача термостабилизации грунтового основания с целью недопущения его оттаивания и обеспечения необходимой несущей способности свай. Задача активной термической стабилизации грунтов включает в себя: выбор типа, конструкции и шага расстановки двухфазных термосифонов, условия монтаж термостабилизаторов грунта и т.д.
Эта задача решалась с помощью применения технологии и технических средств активной термостабилизациии грунтов основания, а именно с помощью применения длинномерных охлаждающих устройств ДОУ-1Г в комплексе с теплоизолирующим материалом. Выбор данного типа термостабилизатора был обусловлен тем, что термостабилизаторы, изготавливаемые из алюминиевых сплавов, имеют существенно более высокую хладопроизводительность, чем стальные, что позволяет уменьшить шаг их расстановки.
Выбранная конструктивная схема (рис. 3) была заложена в качестве расчетной модели для последующих теплотехнических расчетов.
|
Рисунок 3. Конструктивная схема термостабилизации грунтов основания |
Результаты математического моделирования представлены на соответствующих графиках (рис. 4).
|
Рисунок 4. Графики распределения температуры в грунтах под серединой и краем здания |
Выводы по проектному решению
По результатам расчетов уже в первый год работы термостабилизаторов к концу летнего периода температура грунта основания свайного фундамента ниже –4 градусов С. Это обеспечивает необходимую несущую способность свай. В последующие годы аккумуляция вырабатываемого термостабилизаторами холода будет возрастать, а температура грунтов основания – снижаться.