Стабилизация отрицательной температуры мерзлых грунтов основания с помощью поверхностных аккумуляторов холода

• Автор: Бубело, Руслан Викторович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ФУНДАМЕНТОСТРОЕИИЕ В СЛОЖНЫХ МЕРЗЛОТНОГРУНТОВЫХ УСЛОВИЯХ.

1.1. Свойства мерзлых грунтов и механизмы теплопередачи.

1.2. Особенности строительства и способы охлаждения оснований в районах распространения многолетнемерзлых грунтов

1.3. Поверхностные способы регулирования температуры мерзлых рунтов оснований

1.4. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЕЗОННООХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВ, НА ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ.

2.1.Основные принципы расчета температурного поля

мерзлых грунтов

2.2. Анализ эффективности поверхностных способов

охлаждения мерзлых грунтов.
2.3. Натугрные исследования температурного поля мерзлых грунтов оснований при использовании поверхностных сезонноохлаждающих устройств
2.4. Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОМОРАЖИВАНИЯ СЛОЯ ВОДЫ
3.1. Взаимодействие льда и воды со стенками и дном
емкости
3.2. Экспериментальное определение давления воды при ее промерзании.
3.3. Температурный режим воды в процессе ее промерзания
3.4. Выводы.
4. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ВЕНТИЛИРУЕМЫЕ ФУНДАМЕНТЫ В СОЧЕТАНИИ С ПОВЕРХНОСТНЫМИ АККУМУЛЯТОРАМИ ХОЛОДА ПРИ УСТРОЙСТВЕ НА МНОГЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ ОСНОВАНИЙ
4.1. Легкие здания и особенности работы фундаментов при их строительстве на многолетнемерзлых грунтах
4.2. Технические решения поверхностных вентилируемых фундаментов в сочетании с поверхностными аккумуляторами
4.3. Теплотехнический расчет поверхностного вентилируемого
фундамента.
4.4. Техникоэкономическая эффективность поверхностных вентилируемых фундаментов в сочетании с поверхностными аккумуляторами холода при строительстве на многолетнемерзлых грунтах.
4.5. Выводы.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вследствие вышеуказанного подхода, между талой и мерзлой зонами с точки зрения теплопередачи нет существенной разницы, так как и в той и в другой зонах фазовые превращения лед - вода отсутствуют. Поэтому ниже обе зоны рассматриваются аналогично. Для описания процессов теплопередачи в грунтах используют как теории сплошных твердых тел, так и теорию дисперсных тел [, 3]. К грунтам, как к твердым телам, применим основной закон теплопередачи (закон Фурье). А, V 0, (1. Гамильтона "набла"; А - коэффициент пропорциональности, величина которого зависит только от свойств тела, носит название коэффициента теплопроводности и имеет размерность Вт / м °С или ккал / м ч °С. Коэффициент теплопроводности А. Поэтому величина X определяется не только составом грунта и теплопроводностью его компонентов (минеральный скелет, вода, лед, воздух), но и структурой и текстурой грунтов [, 8]. Большое влияние на величину коэффициента теплопроводности А, оказывает влажность грунта, с возрастанием влажности X увеличивается [7]. Это происходит потому, что при замене содержащегося в порах воздуха водой улучшаются контакты между частицами. Коэффициент теплопроводности воздуха равен Аа = 0,3 Вт / м °С, коэффициент теплопроводности воды при температуре 0«. С имеет значение А. Вт / м °С. В мерзлых грунтах влияние влажности (льдистости) больше, чем в талых, так как Х « 4,1 Х„> коэффициент теплопроводности льда при температуре 9 = 0,0 °С равен Х = 2, Вт / м °С. Поскольку в естественных условиях влажность меняется в очень широких пределах, то изменение теплопроводности, обусловленное ею, может быть также велико. Величина X зависит от минералогического состава грунта []. Однако, это влияние выражено недостаточно резко, так как в дисперсных телах теплопроводность скелета во много раз больше теплопроводности промежуточной среды (воды, воздуха). Текстура и структура грунта также влияет на величину X, например, слоистые грунты анизотропны в отношении теплопроводности, причем последняя может меняться до % в зависимости от изменения направления теплового потока. Зависимость X от плотности грунта р является интегральной характеристикой текстуры. Однозначного соответствия между текстурой и плотностью нет, и судить о влиянии текстуры на теплопроводность по зависимости X — А(р) можно лишь весьма приближенно. В естественных условиях плотность грунта меняется в сравнительно небольших пределах и изменение А, вызванное им, как правило, также невелико. Однако тенденция здесь совершенно четкая: чем больше р, тем контакт между частицами лучше и тем X больше. Только в области положительных температур обычно наблюдается линейное возрастание теплопроводности с повышением температуры, которое в основном обусловливается некоторым возрастанием при этом молярной теплопроводности порового воздуха, а также конвективной и лучистой составляющими теплообмена. Коэффициент теплопроводности не является аддитивной величиной коэффициентов теплопроводности компонентов (органо-минеральные частицы, вода, воздух, лед), взаимосвязь между ними достаточно сложная []. В грунтах тепло может распространяться как но минеральному скелету путем кондукции, так и через поры, причем через последние оно переносится кондукцией, конвекцией и излучением. При измерении величины А всегда определяется суммарный поток тепла, состоящий из перечисленных выше элементарных потоков. Поэтому коэффициент теплопроводности является по существу некоторой эффективной характеристикой породы, учитывающей сразу несколько различных механизмов теплопередачи []. Однако введение эффективной характеристики возможно лишь тогда, когда действие каждого механизма обусловлено одной и той же причиной (например, градиентом температуры). Поэтому такие процессы, как кондуктивный перенос тепла, при котором поток тепла пропорционален градиенту температуры () ~ V 0, и перенос тепла вследствие вынужденной конвекции мигрирующей влаги, при котором поток тепла пропорционален градиенту влажности (} ~ V нельзя объединить вместе с помощью какого-нибудь коэффициента типа А. Рассмотрим коэффициент теплопроводности А в зоне фазовых переходов. Здесь А зависит от температуры даже в случае тонкодисперсных грунтов.