9 / 18
В.И. Васильев, М.В. Васильева, И.К. Сирдитов
150
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
Таблица 2
Расчетные значения физических и теплофизических характеристик
талых (числитель) и мерзлых (знаменатель) грунтов
Грунт
Объемная
теплоемкость,
Вт/(м
3
· ч
·
°C)
Теплопроводность,
Вт/(м
· ч
·
°C)
Удельная теплота
таяния, (Вт
· ч)/м
3
Насыпь (песок)
470 /435
0,90/0,96
7 070
Почвенно-
растительный слой
390/270
0,76/ 1,40
1 500
Песок:
мелкий, средней сте-
пени влагонасыщения
770/570
1,91/2,14
34 870
пылеватый, слаболь-
дистый
780/590
2,15/2,37
32 200
мелкий, малой степе-
ни водонасыщения
780/590
2,15/ 2,37
29 000
Суглинок легкий:
пылеватый льдистый
666/ 524
1,37/1,72
20 925
слабольдистый
830/630
1,45/1,66
20 550
Супесь пылеватая,
слабольдистая
780/590
1,62/1,74
24 550
Распределение температуры вдоль средней линии приведено на рис. 6 (вари-
анты 1 и 2). Представленные результаты аналогичны как при наличии, так и при
отсутствии почвенно-растительного слоя. Распределение температуры после
удаления почвенно-растительного слоя и добавления насыпи (вариант 3) для
=
t
365, 375, 395 дней представлено на рис. 7,
а–в
.
Сравним результаты моделирования в случае установки свай и без них. Ре-
зультаты моделирования после установки свай приведены на рис. 7,
г–е
. Чис-
ленное сравнение температуры вдоль линии
= 48
y
представлено на рис. 8 и ил-
люстрирует оттаивание грунта.
По приведенным результатам численного моделирования задач теплопере-
носа в грунтах в условиях криолитозоны с учетом таких факторов, как удаление
почвенно-растительного слоя, добавления насыпи и установки свай, можно
сделать следующие выводы:
−
численные расчеты температурного поля грунтов с учетом наличия поч-
венно-растительного слоя и с использованием теплообмена по закону Ньютона
с коэффициентом теплообмена, учитывающим толщину почвенно-раститель-
ного слоя и его теплопроводность, позволяют получить близкие результаты;
−
возведение насыпи под здание из подходящих материалов достаточной
высоты может сохранить грунт под зданием в мерзлом состоянии;
−
моделирование температурного влияния свай показывает, что их уста-
новка может привести к кратковременному повышению температуры окружа-
ющих мерзлых грунтов, время стабилизации температурного поля грунта зави-
сит от температуры сваи и составляет 3–12 мес.