Глубина промерзания грунта в подмосковье: Показатели для закладки фундамента и водной магистрали- Особенности и разновидности +Фото и Видео

Содержание

Глубина промерзания грунта в московской области для фундамента СНИП

Такой параметр как глубина промерзания грунта в Московской области строители чаще всего принимают условно равным 120-140см но, тут нужно учесть, что данная глубина взята с расчетом максимально жестких погодных условий: высокого уровня грунтовых вод, сильных морозов, полного отсутствия снежного покрова. На практике, показатели реальной глубины промерзания существенно ниже, чем прописано в нормативах, и чаще всего не превышают расстояния в один метр.

Кроме этого, важным моментом является то, что в зимний период, если в доме проживают на постоянной основе, грунт под постройкой нагревается, и расчетная глубина промерзания грунта может быть уменьшена на 15 — 20 %.

глубина промерзания грунта по России

Показатели промерзания почвы могут быть уменьшены. Чтобы это осуществить, следует произвести утепление грунта вокруг постройки, путем обустройства специальной теплоизолирующей отмостки. Хороший утеплительный материал, ширина которого 1,5-2 метра, уложенный вокруг постройки, способен существенно снизить глубину замерзания почвы, вокруг фундамента постройки, и свести её к минимуму.

Показатели глубины промерзания почвы зависят, в первую очередь, от того, какого типа грунт характерен для данной местности: грунт глинистого типа не так промерзает как песчаный, по этой причине, в плане промерзания почвы глинистые грунты предпочтительнее. Кроме этого, на глубину промерзания грунта влияют климатические условия, а если конкретнее, то среднегодовая температура: чем меньшие показатели она имеет, тем большей нормативной глубиной промерзания грунта обладает данная местность.

СНИП в московской области

Mt является безразмерным коэффициентом, чтобы узнать его значение, нужно сложить абсолютные значения среднемесячных минусовых температур в зимний период в данной местности. Данные значения можно взять из СНиПов, используемых в таких отраслях как строительная климатология и геофизика. Более подробная информация в СНиП 2.02.01-83.

Программа для расчета глубина промерзания грунта в московской области

Скачать программу расчета

Видео как пользоваться программой расчета глубина промерзания:

Какова глубина промерзания грунта в Московской области? :: SYL.ru

Такое свойство грунта, как его промерзание, – важный фактор, который следует учитывать при возведении нового жилого или промышленного объекта. Морозное пучение, скорость и глубина промерзания грунта зависят от многих составляющих:

  • от самого типа породы;
  • природной влажности;
  • длительности холодного периода года в определенной местности;
  • значений отрицательных температур;
  • наличие снегового покрова;
  • теплоизоляция, либо покрытие грунта.

Обладая знаниями по этому показателю, можно начинать возведение прочного и долговечного фундамента, который прослужит не один десяток лет. В противном же случае все может закончиться весьма плачевно – уже через пару лет по фундаменту пойдут трещины.

Типы грунтов

Глубина промерзания грунта в Московской области, как и в любом другом регионе страны, зависит от его типа. Согласно многолетним наблюдениям, влажные глины, как и суглинки, промерзают на 20 % меньше, чем такие типы грунтов, как супеси, пылеватые и мелкие пески. А вот крупные пески и крупнообломочные грунты промерзают больше супесей.

В различных регионах страны этот показатель разительно отличается. В одних областях грунт не промерзает и на полметра, а в других цифра может превысить и 6 метров. Максимальными значениями изобилует Забайкальский край, территории, граничащие с Монголией. Грунт там в основном песчаный и крупнообломочный.

Морозное пучение

От того, насколько глубоко промерзает грунт, зависит и его дневное вспучивание. Так, промерзание грунта в Москве приводит к 15-сантиметровому вспучиванию.

Зависит цифра морозного пучения от скорости промерзания грунта. На скорость же влияют показатели отрицательной температуры воздуха.

Еще на вспучивание влияет коэффициент фильтрации грунта, зависящий от подтока количества влаги к месту промерзания.

Если грунт замерзает при небольшой скорости, его структура становится льдистой. В нем накапливаются ледяные включения. Когда такой грунт начинает таять, значительно ухудшаются его физические свойства. Часто твердые или пластичные породы весной в результате замерзания и последующего оттаивания становятся текучими.

Глубина промерзания грунта в Московской области местами равняется 1-1,2 метра. В этих условиях в них скапливается достаточно большое количество льда. При смене температурного режима, когда холодная зима уступает место теплой весне, наступает оттепель и грунт превращается в густую вязкую кашу.

Проектирование фундамента

Основой любого дома служит фундамент. Его строительство начинается с рытья траншей или котлованов. Их глубина зависит от множества факторов, в том числе и региона, где осуществляется строительство. Так, прежде чем начать рыть траншеи, следует знать, какая глубина промерзания грунта (в Московской области, Ленинградской — не суть важно). Котлованы под фундамент всегда делают ниже уровня промерзания почв, чтобы грунтовые воды и отрицательные температуры его не разрушили. Стоимость этих работ зависит и от собственно глубины промерзания, и от типа грунта на участке, и от будущей конструкции. Специалисты также уделяют внимание используемым в строительстве материалам и их весу.

Фундамент и морозное пучение

Когда инженеры планируют возводить новый строительный объект, они подробно изучают все свойства грунта на территории. Если процесс морозного пучения приводит к подобным метаморфозам с почвой, будущий фундамент может получить серьезные повреждения.

Еще в процессе проектирования фундамента важно учитывать все особенности грунта, применять различные противопучинные мероприятия. Немаловажно и знание основных свойств породы.

Грунт в Московской области

Пренебрежение фактором промерзания грунта неизбежно приводит к разрушению фундамента здания. Следует учитывать это при возведении построек.

Какова глубина промерзания грунта в Московской области? Гидрологи и геологи, изучая многолетние изменения грунтов этого региона, пришли к выводу, что средние значения составляют один метр. Однако этот показатель не универсален. В разных районах области, как и в самом городе Москве, цифры существенно отличаются.

Основные факторы, влияющие на уровень промерзания грунта:

  • высота снежного покрова в холодное время года;
  • подземные и грунтовые воды;
  • среднемесячная и даже среднедневная температура воздуха.

Тип грунтов также оказывает сильное влияние на этот показатель. В местах с преимущественно песчаными почвами глубина промерзания значительно больше, чем у глиняных.

Между глинами и песками располагаются супесчаные и суглинистые типы грунта. Их показатели промерзания также обладают усредненными цифрами. Среднегодовая температура на участке также влияет на глубину промерзания. Поэтому на севере и юге Московской области цифры будут разными. В любом случае при большей нормативной глубине промерзания и фундамент будет закладываться глубже.

Нормативы промерзания грунта

Люди ведут учет всех показателей. Проводятся многолетние наблюдения, которые потом отображаются в справочниках. Тем не менее время играет свою роль, грунты могут меняться под воздействием внешних факторов. Изменяется и глубина промерзания грунта в Московской области. СНиП показывает, что пределы промерзания составляют от 0,8 до 2,4 метра.

Согласно показателям:

  • глины и суглинки промерзают на 1,35 метра в глубину;
  • пылеватые и мелкие пески – на 1,64 метра;
  • пески средние и крупные – на 1,76 метра;
  • крупнообломочные грунты – на 2 метра.

Данные показатели варьируются в зависимости от района, области и города. Нормативная глубина промерзания грунтов в Москве, по мнению специалистов, составляет 1,4 метра.

Закладка фундамента

Если фундамент для одно- или двухэтажного дома требуется устанавливать на полускальной или скальной породе, то его глубина выбирается произвольно. Когда речь идет о гравелистых либо крупнообломочных грунтах, то фундамент будет закладываться минимум на 0,5 метра. Если речь идет о глинистых, пылеватых или песчаных породах, а глубина промерзания не превышает 1 метра, то минимум закладывания фундамента составляет 0,5 метра. А когда речь идет о 1,5-2,4 метра, то котлован под основание дома должен быть не меньше метра.

Часто во время строительства специалисты дополнительно устанавливают защиту основания здания от промерзания. С этой целью в грунт вокруг дома помещается теплоизоляция.

Фундамент традиционно является наиболее затратной частью бюджета строительства. Но неправильная его закладка приведет к быстрому износу и необходимости капитального ремонта. Поэтому так важно учитывать все факторы, которые могут повлиять на его износостойкость: каковы климатические условия, особенность местности, конструкция будущего здания, тип почвы и фундамента, глубина промерзания грунта. В Московской области, например, последний фактор играет важную роль. В местах со значением, равным 1 метру, фундамент закладывается минимум на 1,2-1,4 метра.

При возведении основания также нужно знать, будет ли здание использоваться и в зимний период. В холодное время года люди прогревают свой дом, а значит, фундамент в этом случае будет закладываться на 10-20 % выше расчетной глубины.

В заключение

Нормативные показатели отличаются от того, какова реальная глубина промерзания грунта в Московской области. На эту цифру оказывает влияние большое количество факторов. Время также оказывает влияние на грунт, его состав, физические и химические свойства. Изменяется со временем и глубина промерзания. Поэтому начинать строительство следует с определения всех параметров грунта и правильной закладки фундамента. Тогда он прослужит долгие годы.

Нормативная глубина промерзания грунта | Расчет сезонного промерзания грунта по СНиПу

Калькулятор ГПГ-Онлайн v.1.0

Калькулятор по расчету нормативной и расчетной глубины промерзания грунта для регионов РФ, Украины, Белоруссии и др. Два поиска: быстрый (по названию города) и расширенный. Пояснения и рабочие формулы можно найти под калькулятором.

Расширенный поиск:

Страна
Выберите странуРоссийская ФедерацияАзербайджанская республикаРеспублика АрменияРеспублика БеларусьГрузияРеспублика КазахстанКыргызская республикаРеспублика МолдоваРеспублика ТаджикистанРеспублика УзбекистанУкраина

Республика, край, область
Выберите регион:

Город
Выберите город:

Нормативная глубина промерзания (СП 131.13330.2012)

Город Грунт Глубина промерзания, м
Глина или суглинок 0
Супесь, песков пылеватый или мелкий 0
Песок средней крупности, крупный или гравелистый 0
Крупнообломочные грунты 0

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

Источники данных: СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012); СНиП 23-01-99; СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*); СНиП 2.02.01-83

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

dfn = d0 * √Mt

где Mt — безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства — по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 — величина, принимаемая равной, м, для:

суглинков и глин — 0,23;

супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28;

песков гравелистых, крупных и средней крупности — 0,30;

крупнообломочных грунтов — 0,34.

Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяется по формуле:

df  = kh * dfn 

где dfn — нормативная глубина промерзания, определяемая;

kh — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений — по табл.1; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

П р и м е ч а н и я

  1. В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
  2. Для зданий с нерегулярным отоплением при определении kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

Таблица 1

Особенности сооружения

Коэффициент kh при расчетной среднесуточной

температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С

0

5

10

15

20 и более

Без подвала с полами, устраиваемыми:
по грунту

0,9

0,8

0,7

0,6

0,5

на лагах по грунту

1

0,9

0,8

0,7

0,6

по утепленному цокольному перекрытию

1

1

0,9

0,8

0,7

С подвалом или техническим подпольем

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

П р и м е ч а н и я

1 Приведенные в таблице значения коэффициента kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента af< 0,5 м; если af 1,5 м, значения коэффициента kh повышают на 0,1, но не более чем до значения kh= 1; при промежуточном значении af значения коэффициента kh определяют интерполяцией.

2 К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии – помещения первого этажа.

3 При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Строительные калькуляторы

Глубина промерзания грунта в Московской области

Глубина промерзания грунта рассчитывается исходя из двух основных характеристик — температурных показателей в регионе и вида грунта на участке, где планируется проводить строительство. Данные по среднемесячным температурам в Московской области можно взять из свода правил СП 131.13330.2012, в котором расписана строительная климатология для территории всей Российской Федерации. А определение типа грунта уместно выполнять только на конкретной стройплощадке.

Глубина промерзания различных типов грунта

Сотрудники научно-исследовательского института строительной физики (НИИСФ РААСН) исследовали среднюю месячную и годовую температуру для трех городов Московской области: Москвы, Дмитрова и Кашира. Если рассматривать Москву, как географический центр области, то Кашира находится в 130 км южнее столицы, а Дмитров расположен в 73 км севернее от центра.

Таким образом, имея температурные показатели в центральной, северной и южной частях области, можно с достаточно высокой вероятностью получить значения глубины промерзания для населенного пункта, в котором проводятся строительные работы. Для этого нужно принять показатели ближайшего к стройплощадке города, указанные в соответствующей таблице.

В таблице выше можно видеть показатели глубины промерзания для города Москвы, с учётом типа грунта на участке, на котором планируется возведение здания. Далее размещены таблицы для северных регионов Московской области на примере города Дмитров и южных — на примере города Кашира.

Изучив табличные данные можно сделать выводы, что отличия в значениях глубины для севера, центра и юга области практически отсутствуют. То есть, определяющим фактором при выборе конкретной цифры здесь становится не географическое расположение населенного пункта в рамках Московской области, а правильное определение разновидности грунта.

К содержанию ↑

Определение типа грунта

Для начала немного о классификации грунтов. В строительстве различают четыре основных вида грунтовых покрытий территории. Первый и второй типы — это скальный грунт и гравий. В Московской области данные разновидности практически не встречаются, поэтому их описание мы опустим, да и вообще строительство частных домов на таких грунтах происходит крайне редко.

[attention type=green]Наиболее распространенные на территории Московской области типы — это глинистые и песчаные грунты. Под классификацию «глинистые» попадают также суглинки и супеси. Если грунт называют глина, это означает, что содержание глинистых частиц в нём составляет более 30%. Суглинки имеют в своём составе количество частиц глины в пределах между 10% и 30%. Супеси содержат совсем небольшой процент глинистых частиц — от 3% до 10%.[/attention]

Особенностью глинистых грунтов является очень большие показатели «пучения». То есть, во время промерзания грунта вода, которая находится в такой почве, замерзая увеличивается в объёме и приводит к увеличению объёма грунта. Данный процесс происходит во всех грунтах, но глинистые показывают наибольшие деформации вследствие особенностей своей структуры и физико-химических взаимодействий, происходящих между водой и частицами глины.

Что касается песчаных грунтов, то они в значительной степени менее подвержены пучению. Особенно благоприятной почвой для строительства является песок с крупной фракцией. Чем большие размеры имеют частицы в составе песка (они бывают от 0,1 мм до 2 мм), тем лучше поверхность из такого песка воспринимает большие нагрузки. Кроме того пески гравелистые, с фракцией крупной и средней крупности практически не вспучиваются и не меняют своих свойств при увлажнении.

Для Московской области существует карта, на которой обозначены области с преобладанием того или иного типа грунта.

На севере в области I преобладают супесчаные и песчаные почвы. Регион, обозначенный символом II имеет преимущественно тяжелые и средние суглинки. Регион под номером III покрыт песчаными и супесчаными заболоченными почвами. Цифрой IV обозначены территории с лесными и дерново-подзолистыми грунтами, имеющими состав средних и тяжелых суглинков. V — это регионы суглинков. Наиболее южный участок под цифрой VI характеризуется преобладающими грунтами из тяжелых суглинков.

Почему наблюдается разная глубина промерзания грунта в Московской области?

Глубина промерзания почвы зависит напрямую от ее типа, климатических условий местности, влажности и прочего. Особенности и параметры учитываются при бурении скважин, строительстве и прочих видах хозяйственной деятельности.

Что такое глубина сезонного промерзания грунта? На что влияет этот показатель?

Это случайная величина, и она не может являться постоянной. Это обусловлено тем, что некоторые факторы, влияющие на показатели, со временем почти не изменяются (например, тип почвы, рельеф), а другие – наоборот, меняются постоянно (влажность почвы, высота снежного покрова, интенсивность и длительность сниженной температуры и прочие). При возведении зданий большое значение имеет глубина промерзания грунта. В Московской области сегодня ведется активное строительство. От того, насколько глубоко промерзает почва, зависит величина заглубления фундамента сооружения. При строительстве следует учитывать, что в зимний период (в случае постоянного проживания) участок под домом прогревается. Благодаря этому расчетную глубину, на которую промерзает почва, можно уменьшить на пятнадцать-двадцать процентов. Обеспечить максимальное сохранение тепла почвы способна лента качественного утеплителя шириной полтора-два метра. Ее укладывают вокруг дома, создавая таким образом теплоизолирующую отмостку.

Величины колеблются от 50 см до 1 м 80 см. Такая разница объясняется специалистами различной плотностью почвы. Чем сильнее мороз и плотнее грунт, тем больше земля промерзает. В почве, насыщенной влагой, показатели будут выше, чем в сухой. Как таковая средняя величина по Подмосковью отсутствует. Но существует нормативная глубина промерзания грунта. СНиП устанавливает следующую расчетную величину – 1 метр 40 см. Но следует сказать, что при ее определении учитывались крайне суровые климатические условия: высокий уровень грунтовой воды, сильный мороз, отсутствие снега. В действительности глубина промерзания грунта в Московской области отличается от существующих стандартов. Зачастую она не превышает и одного метра. Если зима очень холодная, практически нет снега, то уровень может составлять до полутора метров. На западе Подмосковья почва промерзает примерно на 65 см, а на востоке, севере, в южной части – до 75 см.

Влияние типа почвы

Глубина промерзания грунта в Московской области зависит от разных факторов. Одним из них является тип почвы. Так, песчаный грунт промерзает на большую, в сравнении с глинистым, глубину. Это обусловлено тем, что глина более пористая, нежели песок. Для Подмосковья характерны песчаные почвы, суглинки, крупнообломочные почвы, торфяники и супесь. Максимально точно уровень могут определить специалисты, учитывающие при расчетах все факторы в комплексе. Например, крупнообломочные почвы начинают промерзать при температуре от 0 градусов. Для песков и супесей глубина промерзания – 132 сантиметра, а для суглинистой и глинистой почвы – 1.2 м.

Глубина промерзания грунта в Москве. Глубина промерзания в Москве для различных типов грунтов и при различных типах строений — Водоснабжение и канализация




























Тип грунта   Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до …
 0º С   5º С   10º С   15º С  20º С и более
Строения без подвалов с полами по грунту
 — глина и суглинок 0.99 0.88 0.77 0.66 0.55
 — супесь, песок мелкий и пылеватый 1.21 1.07 0.94 0.8 0.67
 — песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.29 1.15 1 0.86 0.72
 — крупнообломочные грунты 1.46 1.3 1.14 0.98 0.81
Строения без подвалов с полами по деревянным лагам 
 — глина и суглинок 1.1 0.99 0.88 0.77 0.66
 — супесь, песок мелкий и пылеватый 1.34 1.21 1.07 0.94 0.8
 — песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.44 1.29 1.15 1 0.86
 — крупнообломочные грунты 1.63 1.46 1.3 1.14 0.98
Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию
 — глина и суглинок 1.1 1.1 0.99 0.88 0.77
 — супесь, песок мелкий и пылеватый 1.34 1.34 1.21 1.07 0.94
  — песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.44 1.44 1.29 1.15 1
 — крупнообломочные грунты 1.63 1.63 1.46 1.3 1.14
Строения с подвалами или с техническими подпольями
 — глина и суглинок 0.88 0.77 0.66 0.55 0.44
 — супесь, песок мелкий и пылеватый 1.07 0.94 0.8 0.67 0.54
  — песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.15 1 0.86 0.72 0.57
 — крупнообломочные грунты 1.3 1.14 0.98 0.81 0.65
Строения с неотапливаемыми помещениями
 — глина и суглинок 1.21
 — супесь, песок мелкий и пылеватый 1.47
  — песок гравелистый, крупный и средней крупности 1.58
 — крупнообломочные грунты 1.79

Карта промерзания грунта Московской области

Промерзание грунта не маловажный аспект, который учитывается при прокладки подземных коммуникаций для водоснабжения дач и частных домов. После того как скважина была пробурена и обвязана, от места скважины к дому будет проходить жгут коммуникаций, который необходимо поместить на такую глубину, что бы в холодное время года он не подвергался низким температурам. И так как земляные работы под эти коммуникации имеют стоимость относительно куб. метров, а стоимость за эти работы повлияет на окончательную сумму сметы — предлагаем Вам ознакомиться с картой промерзания грунта московской области.

От чего зависит глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта зависит от многих факторов и особенностей локации объекта исследования. В основном имеет важную роль структура грунта, тип грунта, наличие и количество грунтовых вод, растительности и толщи снега в зимнее время. Само собой надо понимать, что каждый год количество и снега и грунтовых вод может меняться, тем самым влияя на показания промерзания грунта.

Глубина промерзания грунта Московской области

Величина промерзания грунта

В зависимости от плотности грунта, насыщении грунта водой и влагой, от состава и местоположения к климатическим условиям, величины промерзания грунта по Московской области варьируются от сорока сантиметров до двух метров. Чем грунт плотнее и влажнее, а морозы стойкие и крепкие, тем сильнее он промёрзнет. А если земля на участке рыхлая и влаги практически нет — соответственно о глубоком промерзании не может быть и речи. Как показывает практика — грунт в Подмосковье в среднем, по факту, промерзает на глубину не более одного метра, а в некоторых района на шестьдесят — семьдесят сантиметров. На карте промерзания грунтов указанны величины с условием самых неблагоприятных температур и сопутствующих факторов для промерзания, на основании типа грунта в определённых локациях. Не стоит забывать, что зимы в России бывают суровыми — соответственно лучше заранее позаботиться о Ваших коммуникациях дачного домика или частного загородного дома.

вечная мерзлота; Замерзшая почва начинает таять!

Часть B: Вечная мерзлота, замерзшая почва начинает таять!

Tundra 300

Тундра. Предоставлено: Билли Линдблом.
Если вы прогуляетесь по сибирской тундре — это обширный, равнинный, безлесный арктический регион Европы, Азии и Северной Америки, недра которого постоянно заморожены. ты должен смотреть, куда идешь. Вы можете упасть в тающую раковину, споткнуться о череп мамонта или даже наткнуться на захороненную гробницу железного века с телами и лошадьми, все еще замороженными внутри тысячи лет назад.Это сибирская вечная мерзлота — почва, которая замерзла тысячи лет. С потеплением климата вечная мерзлота меняется — начинает таять.

  1. Чтобы узнать о вечной мерзлоте, посмотрите Thawing Permafrost на веб-сайте NBCLearn’s Changing Planet. Затем посмотрите видеоролик YouTube — A Thawing Climate ниже.
  2. При просмотре видео обратите внимание на следующее:
    • Свидетельства таяния вечной мерзлоты
    • Доказательства того, что метан (CH 4 ) присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте

Обсудить

  • Какие свидетельства таяния вечной мерзлоты вы наблюдали?
  • Какие доказательства вы заметили, что метан присутствует в больших количествах в вечной мерзлоте?

Вечная мерзлота состоит в основном из замороженного неразложившегося растительного материала и льда

Yedoma Permafrost Ice Wedge

Предоставлено: Dr.Кэти В. Энтони, UAF

Вечная мерзлота — это вечно мерзлый грунт, отложения или горная порода, которые могут содержать или не содержать значительное количество льда. Слой почвы поверх вечной мерзлоты называется активным слоем , потому что зимой он замерзает, а летом оттаивает. Вечная мерзлота, расположенная непосредственно под активным слоем, остается замороженной как минимум два года подряд. Можете ли вы определить активный слой и слой мерзлой вечной мерзлоты на картинке слева? Узнайте больше о вечной мерзлоте из видео ниже.Во время просмотра обратите внимание на следующее:

  • в районе вечной мерзлоты
  • как ученые используют керны почвы для изучения вечной мерзлоты
  • роль микробов в выделении углерода после замерзания в вечной мерзлоте
  • петля обратной связи, которая может возникнуть при таянии вечной мерзлоты
  • как рост новых растений может повлиять на вечную мерзлоту обратная связь

Если видео не воспроизводится, вы можете посмотреть его здесь

Изменения в сезонных циклах замораживания-оттаивания увеличивают оттаивание вечной мерзлоты

Permafrost Ed Schuur

Вечная мерзлота.Предоставлено: Тед Шур. «Постоянство» вечной мерзлоты зависит от продолжительности сезонных циклов замораживания-оттаивания. В арктических тундровых циклах замораживания-оттаивания зима длинная, а лето короткое. Активный слой вечной мерзлоты, самый верхний слой почвы, оттаивает летом и замерзает зимой. Летом активный слой прогревается достаточно, чтобы растения могли расти. Из-за потепления в Арктике зимы во многих районах вечной мерзлоты стали короче. В этих областях ученые наблюдали увеличение глубины активного слоя и уменьшение глубины вечной мерзлоты.

Обсудить

Рассмотрите диаграмму вечной мерзлоты, изображенную наверху справа, и обратите особое внимание на активный слой. Этот слой содержит углерод от мертвых растений и животных, умерших в течение последних нескольких лет. Вечная мерзлота содержит очень старый углерод — возможно, возрастом от сотен до тысяч лет. Когда эта вечная мерзлота тает, углерод становится доступным для микробов, которые затем производят двуокись углерода и метан.

Вместе с партнером или группой ответьте на следующие вопросы:

  • Опишите, как изменения глубины активного слоя цикла замораживания-оттаивания могут «разблокировать» часть арктического углерода в этой почве.
  • Какую роль в этом процессе будут играть микробы?

Mechanisms of Greenhouse Gas Release in Arctic

Механизмы выброса парниковых газов в Арктике

Provenance: Skeptical Science www.skepticalscience.com
Повторное использование: Этот элемент предлагается по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ Вы можете повторно использовать этот элемент в некоммерческих целях при условии указания авторства и предложения любых производных работ по аналогичной лицензии.

Микробы и метан (CH 4 ) — двойная проблема?

До сих пор вы многое узнали о почвенных микробах, разложении и выделении CO 2 во время дыхания почвы. Но есть еще один парниковый газ, помимо CO 2 , который беспокоит ученых по вечной мерзлоте — метан (CH 4 )! Помните, что вы узнали о метане как о проблеме вечной мерзлоты, когда смотрели видео в начале этой лабораторной работы. Щелкните, чтобы увеличить изображение справа и отметить источники CO 2 и CH 4. Исследователь Арктики Кэти Энтони освещает газообразный метан, который пузырится из пруда в кампусе Университета Аляски в Фэрбенксе.

Methane and Lakes

Ученый К. Энтони зажигает метан в арктическом пруду. Предоставлено: Тодд Пэрис, Университет Аляски в Фэрбенксе. Метаногены — это микробы, которые производят метан (CH 4 ) вместо CO 2

Хотя арктический метан имеет много разных источников, основным источником метана в вечной мерзлоте являются микробы.Не все почвенные микробы дышат одинаково. Метаногены — это группа микробов, которые производят метан вместо CO 2 при дыхании. Метаногены живут и процветают в среде с очень низким содержанием кислорода ( бескислородных ), такой как илистое дно пруда на этом изображении. Вы обычно найдете метаногены в заболоченных бескислородных средах, таких как водно-болотные угодья, болота, болота, илистое дно озер и рисовые поля. Из-за сезонного таяния и замерзания большая часть арктической тундры заболочена, что обеспечивает идеальные экологические условия для метаногенов.

Methanogens

Метаногены. Авторы и права: Консорциум астробиологов Мэриленда, НАСА и STScI.
Упрощенное уравнение для дыхания метаногенами: C 6 H 12 O 6 → 3CO 2 + 3CH 4

Метан — мощный парниковый газ

Methane molecule

Молекула метана (CH 4 ) Источник: WikiMedia
Что плохого в микробах, выделяющих метан (CH 4 )? Как и углекислый газ, метан является парниковым газом, улавливающим тепло в атмосфере.Однако метан может улавливать инфракрасное тепло гораздо эффективнее, чем CO 2 . Хотя способность метана улавливать инфракрасное тепло в двадцать пять раз больше, чем у CO 2 , продолжительность жизни метана в атмосфере намного короче, чем у CO 2. На самом деле, продолжительность жизни метана в атмосфере составляет около 12 лет по сравнению с продолжительность жизни углекислого газа в атмосфере до 200 лет. К счастью, ученые обнаружили в вечной мерзлоте бактерии, переедающие метан ( метанотрофов) , которые химически «поедают» метан для получения углерода и энергии.К сожалению, эти сжигатели метана затем вдыхают CO 2 вместо метана.

Остановись и подумай:

1: Объясните, как тающая вечная мерзлота создает идеальную среду для микробов, производящих метан (метаногены).

2: Опишите, как таяние вечной мерзлоты может повлиять на текущий парниковый эффект.

Следы углерода в теплой тундре

Следите за работой двух исследователей, отслеживающих углерод в теплой арктической тундре.

  1. Во-первых, посмотрите видео доктора Кэти В. Энтони «Охота на метан в Арктике».
  2. Затем просмотрите слайд-шоу и прочтите статью «Таяние вечной мерзлоты и углеродный баланс» (Acrobat (PDF) 324kB Oct1 18) об арктических исследованиях, проведенных доктором Тедом Шууром, известным арктическим экологом. В статье доктор Шур описывает по крайней мере два возможных сценария, которые могут иметь потенциальное влияние на углеродный цикл в теплеющей арктической тундре:
    • Сценарий 1: потепление увеличивает рост растений и способствует вторжению кустарников и деревьев в тундровые ландшафты.Оба эти процесса могут увеличить количество углерода, хранящегося в растительной биомассе, тем самым уменьшая количество углерода в атмосфере.
    • Сценарий 2: В то же время таяние вечной мерзлоты может стимулировать микробное разложение углерода в почве. Это разложение может уменьшить количество накопленного углерода за счет выброса большего количества CO 2 в атмосферу. Эти побочные продукты обмена веществ дыхания. (CO 2 и CH 4 ) — это те же «парниковые газы», ​​которые участвуют в изменении климата.
  3. Когда вы просматриваете и читаете о работе исследователей, подумайте о следующем:
    • Что они делают для отслеживания содержания углерода в двуокиси углерода (CO 2) и метане (CH 4) по мере потепления тундры?
    • Какие доказательства они находят, что указывает на усиление выброса CO 2 и / или CH 4 ?
    • Обнаруживает ли их исследование свидетельство возможных механизмов обратной связи по мере таяния вечной мерзлоты?

Обсудить

Вместе с партнером или группой просмотрите свои заметки о Dr.Исследования Энтони и доктора Шура. Связаны ли потепление арктического климата и таяние вечной мерзлоты друг с другом в рамках обратной связи? Используйте свои заметки, чтобы нарисовать схему любых потенциальных петель обратной связи, которые могут существовать из-за потепления арктического климата. Когда вы закончите, поделитесь своими диаграммами отзывов с классом.

  • Являются ли эти потенциальные контуры обратной связи положительными (усиливающими) или отрицательными (уравновешивающими)? Откуда вы знаете?
  • Повлияют ли эти петли обратной связи вечной мерзлоты только на Арктику, или они повлияют на глобальный углеродный цикл? Объясните свои аргументы в пользу ответа.
  • Как ваш эксперимент по влиянию температуры на дыхание почвы информирует ваше понимание о потенциальном влиянии таяния вечной мерзлоты на изменение углеродного цикла?

Дополнительные расширения
  • Узнайте о последних исследованиях! Новые исследования углеродного цикла, климата и окружающей среды продолжаются. Вы можете использовать ScienceDaily и Phys.org для изучения недавних исследований вечной мерзлоты в Арктике, используя некоторые из следующих тегов: вечная мерзлота, таяние, обратная связь, микробы, метаногены, кустарники, метагеномика.Вот два примера:

Ученые предсказывают постепенные и продолжительные выбросы парниковых газов из-за вечной мерзлоты, что дает нам больше времени для адаптации — ScienceDaily

Как сонные микробы в арктической тундре превращаются в производителей метана по мере таяния вечной мерзлоты — ScienceDaily

  • Изучите, насколько глубина оттаивания активного слоя изменилась с течением времени на различных исследовательских участках в Арктике, посетив сайт сети мониторинга циркумполярного активного слоя — CALM.
    1. Прочитав о CALM, щелкните вкладку данных в меню вверху.
    2. Затем щелкните по карте слева. Это перенесет вас на следующую страницу, где вы увидите сводную таблицу данных CALM, в которой представлены средние значения годовой глубины оттаивания в конце сезона (см).
    3. Выберите данные из арктического местоположения и типа измерения — (P — механическое зондирование, T — измерение температуры земли или TT — измерения в трубе оттаивания). Обратите внимание, что на некоторых участках было выполнено более одного типа измерений.
    4. Графические данные с одного или нескольких сайтов. Сообщите, как менялась глубина активного слоя с даты первого измерения. Какие тенденции и изменчивость вы видите в данных? Одинаковы ли эти тенденции и изменчивость во всех регионах?
  • Прочтите интересные факты о метане на сайте Methane
  • Подробнее о кустарниках и меняющейся экологии арктической тундры
  • Прочтите о туннеле вечной мерзлоты на Аляске.

.

Станция метро Marienplatz, Мюнхен Туннельный метод с использованием замораживания почвы

Отчеты о средних ценах за единицу

Отчеты о средних ценах за единицу 12/7/2015 ОТЧЕТ О СРЕДНЕЙ ЦЕНАХ ЗА ЕДИНИЦУ Отказ от ответственности Информация, представленная в следующем отчете о средних ценах за единицу, предназначена только для использования Alberta Infrastructure & Transportation

Дополнительная информация

Почвы, фундаменты и контроль влажности

Почвы, фундаменты и контроль влажности почвы Верхний рыхлый слой минерального и / или органического материала на поверхности Земли, который служит естественной средой для роста растений и опорой для фундаментов

Дополнительная информация

ТБМ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ СТАНЦИЙ

ТБМ ПЕРЕСЕЧЕНИЕ СТАНЦИЙ Eng.Марко Барбанти Astaldi S.p.A. Eng. Tommaso Grosso Astaldi S.p.A. 18-11-2011 При наличии грунтовых вод проницаемость грунта представляет большой интерес. Важно

Дополнительная информация

Защита на входе ливневого дренажа — IP

Защита входного отверстия ливневой канализации — ОПРЕДЕЛЕНИЕ IP Временное защитное устройство, образованное вокруг входного отверстия ливневой канализации для улавливания отложений. НАЗНАЧЕНИЕ Для предотвращения попадания наносов в системы ливневой канализации, до

Дополнительная информация

ЭКСПЕРИМЕНТ 10 МЕТОД ПОСТОЯННОЙ ГОЛОВКИ.

ЭКСПЕРИМЕНТ 10 ИСПЫТАНИЕ НА ПРОНИЦАЕМОСТЬ (ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ) МЕТОД ПОСТОЯННОЙ ГОЛОВКИ 106 Цель: Целью этого испытания является определение проницаемости (гидравлической проводимости) песчаного грунта с помощью постоянной

Дополнительная информация

Руководство по эксплуатации водосбора

Национальный закон о гарантиях занятости в сельской местности. Руководство по сооружению водосбора. ОБРАБОТКА ДРЕНАЖНОЙ ЛИНИИ: СТРУКТУРА ГАБИОНА Центр Баба Амте по расширению прав и возможностей людей Самадж Прагати Сахайог Сентябрь 2006 г. Обработка дренажной линии:

Дополнительная информация

Международная тепличная компания

Конструкция фундамента теплицы Как и в любом другом здании, хороший прочный фундамент имеет решающее значение для долговечности и функциональности вашей теплицы.Слабый фундамент приведет к тому, что ваша теплица станет

.

Дополнительная информация

Типы майнинга — таблица экспертов

См. Стр. 6 «Minerals Downunder». Руководство для учителя (2002) — Задание 4a «Типы добычи полезных ископаемых — Таблица экспертов» Как составить мозаику информации 1. Разделите класс на домашние группы по пять человек для пяти различных типов добычи

Дополнительная информация

ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

ОБЪЕМ И ПОВЕРХНОСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ Q.1. Найдите общую площадь и объем прямоугольного твердого тела (кубоида) размером 1 м на 50 см на 0,5 м. 50 1 Отв. Длина куба l = 1 м, Ширина куба b

Дополнительная информация

Гидравлические Экскаваторы

Глава 8 Гидравлические экскаваторы Гидравлические экскаваторы предназначены для выемки грунта под поверхностью земли, на которой стоит машина. Эти машины обладают хорошей мобильностью и отлично подходят для

общего назначения.

Дополнительная информация

Разработан и спроектирован для работы

История EARTH CONTACT PRODUCTS, L.L.C. — семейная компания, базирующаяся в Олате, штат Канзас. Эта компания была основана на запатентованной в США системе прокалывания стали четвертого поколения Дона Мэя, которая привела к созданию модели

.

Дополнительная информация

ГЛАВА 2 ВЗЯТОЕ КОЛИЧЕСТВО

ГЛАВА 2 ОТБОР КОЛИЧЕСТВА Отбросы количества — важная часть сметы затрат. Он должен быть максимально точным и должен основываться на всех доступных инженерных и проектных данных.Использование соответствующего

Дополнительная информация

Руководство по работе с общественной канализацией

Руководство по работе с общественной канализацией, затронутой строительными работами Введение Компания Severn Trent Water Ltd требует, чтобы работы выполнялись для защиты общественной канализации и минимизации риска, связанного с тем, что нам придется использовать

Дополнительная информация

СВАЙНЫЙ ФУНДАМЕНТ FM 5-134

ФУНДАМЕНТЫ НА 6 СВАЙ Раздел I.ГРУППОВОЕ ПОВЕДЕНИЕ 6-1. Групповое действие. Сваи наиболее эффективны при объединении в группы или кластеры. Объединение свай в группу усложняет анализ, так как характеристика

Дополнительная информация

Как Сохраняя Руководство по стене

Руководство по установке подпорных стен Перед тем, как начать: согласие и согласие на строительство Подпорные стены высотой более 1,5 м потребуют согласия на строительство от Совета местных органов власти.Стены, несущие лишние

Дополнительная информация

ГЛАВА 11 ШТОРМОВЫЙ ДРЕНАЖ

ГЛАВА ДРЕНАЖНАЯ ЧАСТЬ ПК 0 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 0. Объем. Положения этой главы регулируют материалы, проектирование, строительство и установку ливневой канализации. Расход ливневых вод —

.

Дополнительная информация

РАЗДЕЛ 02845 ОГРАЖДЕНИЯ

РАЗДЕЛ 02845 ЗАЩИТЫ ЧАСТЬ 1 — ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.01 ОБЪЕМ РАБОТ A. Предоставить всю необходимую рабочую силу, материалы, оборудование и вспомогательные средства, а также отремонтировать, заменить или установить все типы ограждений, как указано в настоящем документе

Дополнительная информация

KWANG SING ENGINEERING PTE LTD

KWANG SING ENGINEERING PTE LTD 1. ВВЕДЕНИЕ В этом отчете представлены работы по исследованию почвы на Алджуниед Роуд / Гейланг Ист Сентрал. Цель исследования почвы — получить параметры почвы

.

Дополнительная информация

Предотвращение затопления подвала

Предотвращение затопления подвала Перри Линдквист, менеджер по земельным ресурсам, департамент округа ВокешаПарков и землепользования Семинар по ливневым водам округа Вокеша 10 апреля 2013 г. Краткое содержание презентации Предыстория Практический пример

Дополнительная информация

GOWANUS EXPRESSWAY ТУННЕЛЬНЫЙ ПРАЙМЕР

GOWANUS EXPRESSWAY TUNNEL PRIMER Департамент транспорта штата Нью-Йорк в настоящее время изучает возможность замены скоростной автомагистрали Gowanus на туннель. Это расследование предполагает изучение

Дополнительная информация

Проект Follo Line

Самый длинный проект Follo Line.УРБАН. Сложный. Быстрее. 2015/1 Норвежская национальная администрация железных дорог следующий проект 1 2 следующий проект Проект Follo Line Project в настоящее время называется

Дополнительная информация

Решения CLIPPER

CLIPPER Solutions 111 112 C51 6,5 л.с. Ø 350 мм 76 кг Компактные, прочные и высокоманевренные машины, предназначенные как для влажной, так и для сухой резки бетона и асфальта. Машина поставляется без алмазного диска.

Дополнительная информация

РАЗДЕЛ 1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Страница 1 из 6 РАЗДЕЛ 1 ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ 1. ОБЪЕМ РАБОТ: ​​Работы, которые должны быть выполнены в соответствии с положениями этих документов и контракта, основанного на них, включают предоставление всех рабочих, оборудования, материалов,

Дополнительная информация

Терминология Safe & Sound Bridge

Safe & Sound Терминология моста Абатмент Подпорная стена, поддерживающая концы моста и, в целом, удерживающая или поддерживающая насыпь на подходе.Подъезд Часть моста, по которой проходит

Дополнительная информация

.

Методика замораживания грунта для стабилизации грунта — применение, преимущества

Замерзание грунта — это метод стабилизации грунта, осуществляемый путем непрерывного охлаждения почвы. Обсуждаются методы, применение и преимущества замораживания грунта.

Существует множество способов и технологий стабилизации грунта для глубоких земляных работ или проходки туннелей. Некоторые из них — это затирка, метод термообработки и многое другое. Один из распространенных и популярных в последнее время методов — замораживание грунта.

Замораживание грунта — это процесс превращения поровой воды или пор в лед путем непрерывного охлаждения почвы.

Водоносный грунт очень слабый и не имеет достаточной прочности на сжатие и сдвиг, чтобы выдерживать собственные нагрузки. Для увеличения этих прочностей и временного непроницаемости водоносных пластов применяется метод промерзания грунта.

Обычно это делается для обеспечения структурной основы, временной поддержки и предотвращения попадания грунтовых вод на территорию площадки.Когда водоносные пласты взламываются, вода в них превращается в лед, который становится барьером от воды и укрепляет почву.

При затирке используются посторонние материалы. Но в этом методе не требуется дополнительных материалов, и после завершения работы почва возвращается в нормальное состояние, как и раньше.

Этот метод можно использовать в любом типе почвы, независимо от размера, формы или глубины выемки, почвы или горной породы независимо от структуры, размера зерна или проницаемости.Однако он лучше всего подходит для мягких грунтов, а не для горных пород.

Это применимо к широкому кругу почв, но для создания прочной ледяной стены требуется значительное время, и замораживание должно поддерживаться постоянным охлаждением столько, сколько необходимо.

История техники замораживания грунта

Метод искусственного замораживания грунта был открыт немецким ученым Ф. Германом Поэтчем в 1883 году. Впервые он был применен в Америке в компании Chapin Mine Company в Айрон-Маунтин, где замораживание производилось на глубину до 100 футов.

Тем не менее, обеспечение контроля грунтовых вод и обеспечение выемки грунта при проходке ствола остается основным применением. Фактически, для глубоких валов пока не найдено лучшего метода.

Условия, при которых замораживание грунта наиболее эффективно

  • Грунт с ограниченной проницаемостью при бурении, цементировании струей, раскопке грейфера или других вертикальных отрезных инструментах.
  • Засыпанный грунт и грунт, содержащий искусственные препятствия.
  • Девственный грунт, содержащий булыжники, валуны или неровную поверхность раздела грунт / камень.
  • Земля, нарушенная из-за нестабильных условий или притока воды.

Принципы замораживания грунта

Основным принципом этого метода является преобразование воды в лед с помощью методов внешнего замораживания для создания гидрозатвора и укрепления почвы. Эффективность замораживания зависит от наличия воды для образования льда, цементирования частиц и увеличения прочности грунта до эквивалента мягкой или средней породы.

Если в почве недостаточно воды, чтобы заполнить все поры при замерзании, то может потребоваться дополнительная вода, чтобы поры полностью закрылись. Этот метод очень эффективен в местах, где земля состоит из ила. Использование других методов затирки невозможно из-за очень мелких пор.

Прочность, достигаемая грунтом после укладки этим методом, зависит от температуры замерзания, влажности и характера почвы. После завершения первоначального замораживания и установки замораживающего барьера необходимая холодопроизводительность значительно снижается для поддержания замороженного барьера.

Когда грунтовые воды превращаются в лед, происходит расширение, которое незначительно, наблюдается около 9% расширения, которое не оказывает серьезного напряжения или напряжения на почву.

Поскольку это искусственный метод охлаждения, равномерное замораживание может применяться к любому типу грунта, что обеспечивает большую безопасность по сравнению с различными методами затирки.

Как и во всех методах обработки грунта, необходимо адекватное обследование площадки, чтобы позволить выбрать лучшую систему и спроектировать соответствующий массив замораживающих трубок и выбрать установку соответствующей мощности.

После начала процесса замораживания требуется мониторинг, чтобы гарантировать образование барьерной стены и проверить, когда замораживание завершено. В процессе бурения устанавливаются трубы контроля температуры для измерения температуры грунта.

Типы методов замораживания грунта

Типы методов промерзания грунта, используемые для временной поддержки прохода туннеля, обсуждаются ниже:

  1. Косвенный метод
  2. Прямой метод

Косвенный метод замораживания грунта

Этот метод замораживания обычно используется повсюду для стабилизации проходов туннелей.В этом методе вторичный теплоноситель циркулирует по трубам, вбитым в землю.

На рисунке схематически показан метод косвенного замораживания грунта. В этом методе используются две охлаждающие жидкости. Первый — это аммиак, а второй хладагент — хлорид кальция.

Аммиак сжимается в морозильной камере и переходит на охлаждение. Конденсатор охлаждает аммиак из газовой формы в жидкую. Вода охлаждается в холодильном агрегате.

Этот жидкий аммиак пропускается, и теплоноситель второго контура охлаждается жидким аммиаком. Охлажденный солевой раствор подается в трубы, проложенные параллельно земле. При этом замерзают трубы и прилегающая территория земли тоже замерзает. Этот цикл повторяется до промерзания необходимого участка земли.

Время, необходимое для замораживания земли, очевидно, будет зависеть от мощности морозильной установки по отношению к объему замораживаемой земли, а также от расстояния и размера морозильных трубок и содержания воды в грунте.

Прямой метод замораживания грунта

Этот метод делится на два типа:

1. Прямой, путем циркуляции первичного хладагента через заземляющие трубы

В этом типе метода прямого замораживания грунта в процессе замораживания используется только аммиак. Процесс такой же, как и при непрямом методе, но здесь используется только один хладагент.

Аммиак сжимается и попадает в трубы, вбитые в землю.Этот аммиак замораживает трубы, что, в свою очередь, замораживает окружающую землю. Время, необходимое для этого процесса, такое же, как и для непрямого процесса, но эффективность выше по сравнению с непрямым методом.

Выбор будет зависеть от наличия завода, оценки стоимости и, возможно, личных предпочтений.

2. Прямой, путем впрыска в грунт охлаждающей жидкости, например жидкого азота

Этот метод не требует наличия холодильной установки.Аммиак доставляется на площадку под умеренным давлением и хранится на площадке в изотермических емкостях. Трубки вбиваются в землю с обеспечением возвратных труб для вывода в атмосферу.

Существует преимущество для экстренного использования, т.е. быстрое замораживание без сложных стационарных установок и оборудования. Это может быть вдвойне выгодно на объектах, удаленных от источников питания. В таких условиях азот может быть выпущен непосредственно через трубы, вбитые в землю, и может выйти в атмосферу.Необходимо соблюдать меры предосторожности для обеспечения достаточной вентиляции.

Скорость замораживания грунта азотом намного выше, чем при использовании других методов, дни, а не недели, но жидкий азот стоит дорого. Этот метод особенно подходит для кратковременного замораживания до 3 недель.

Его можно использовать в сочетании с другими процессами с тем же набором замораживающих трубок и сетью изолированных распределительных труб, в которых сначала используется жидкий азот для быстрого установления замораживания, а за ним следует обычное охлаждение для поддержания условий во время работы. выполнен.

Это может помочь, когда естественный поток грунтовых вод затрудняет начальное замерзание.

Преимущества технологии замораживания грунта

  • Временная опора смежной конструкции и опора при постоянной опоре.
  • Вал, проходящий через водоносный грунт.
  • Конструкция вала полностью в несвязном насыщенном грунте.
  • Проходка туннелей через всю поверхность сыпучей почвы.
  • Прохождение туннелей через смешанный грунт.
  • Стабилизация грунта.

Недостатки метода замораживания грунта:

  • Очень дорого.
  • Требуется постоянный мониторинг.
  • Объемное расширение воды при замерзании, приводящее к просачиванию почвы и оттаиванию.

Подробнее:

Методы улучшения грунта для стабилизации грунта различного назначения

Вибро-стабилизационный способ улучшения грунта

Методы улучшения грунта для стабилизации земляного полотна

.

Влияние цикла замораживания и оттаивания на механические свойства и стабильность откоса мягких пород

Для изучения законов изменения механических параметров мягких пород и устойчивости сформированного откоса был проведен эксперимент с собранными образцами материала мягких пород, а также с замораживанием и оттаиванием цикл был разработан. Между тем, был проведен анализ с помощью компьютерного моделирования устойчивости склона при промерзании-оттаивании. Проанализированы ключевые факторы, влияющие на прочность образцов мерзлых горных пород.Результаты показали, что влажность и количество циклов замораживания-оттаивания существенно влияют на механические параметры мягкой породы. С увеличением содержания влаги сцепление замороженных образцов мягких горных пород уменьшается по квадратичной функции, а угол внутреннего трения демонстрирует отрицательное экспоненциальное уменьшение. Коэффициент устойчивости откоса мягких пород в зоне сезонного промерзания грунта непрерывно снижается. С увеличением цикла замораживания и оттаивания, когезия и угол внутреннего трения мягкой породы уменьшаются экспоненциально.Чем выше содержание влаги, тем быстрее происходит восстановление. Такой коэффициент устойчивости представляет собой отрицательное экспоненциальное уменьшение. После трех циклов замораживания и оттаивания коэффициент устойчивости откоса изменяется незначительно. Результаты были окончательно подтверждены зарегистрированной базой данных.

1. Введение

Склон — это крутой холм с определенным углом, сложенный из почвы и камней. Это наиболее распространенное каменное строение [1]. Открытые разработки образуют откосы с большими геометрическими размерами.Безопасность и устойчивость откосов карьера являются важными факторами, ограничивающими безопасную и высокоэффективную добычу на руднике [2–5]. Деформация и выход из строя больших откосов приводят к огромным экономическим потерям и даже угрожают безопасности жизни рабочих [6–12]. Прочность на сдвиг горных пород на склоне является основным параметром, определяющим устойчивость откосов, на которую в значительной степени влияют внешние факторы. Температурные поля существенно влияют на механические свойства горных пород, особенно пород с высокой влажностью и низкой жесткостью [13–19].В Китае ресурсы угля в основном сосредоточены в северных районах, где расположено более 10 угольных разрезов с годовой производительностью более 20 млн тонн. Эти районы относятся к участкам сезонного промерзания почв. Из-за повышения и понижения температуры во время смены сезона горные породы испытывают цикл физического замерзания и оттаивания, что легко может вызвать различные разрушения откосов, такие как морозное пучение, денудация горной массы и деформация ползучести. Циклы замерзания и оттаивания вызывают развитие трещин в горных породах, ухудшают физико-механические свойства массива пород-грунт, снижают прочность откосов и, таким образом, легко приводят к оползневым авариям [20, 21].

Многие ученые проводят многолетние исследования проблем замерзания и оттаивания склонов. Разработан комплекс уникальных механических теоретических систем, основанных на механизме разрушения горных пород и грунта [22]. Было исследовано изменение физико-механических свойств породы с дефектами (например, трещина стыка) в условиях цикла замерзания и оттаивания, а также фазовые переходы и характеристики влаго- и теплообмена, вызванные замерзанием свободной воды внутри склона [23]. Также изучалась эволюция макро- и микроповреждений горных пород, вызванных разным температурным режимом и содержанием влаги (льда).Такая механическая теория обеспечивает теоретическое руководство для проектирования и строительства горных пород в холодных регионах [24].

Существующие теоретические и экспериментальные исследования влияния диапазона низких температур (обычно ниже 0 ° C) на физико-механические свойства горных пород можно разделить на три типа. Первый тип, основанный на механике сплошной среды и классической теории теплопередачи, изучает термогидромеханическое (THM) взаимодействие горных пород при низкой температуре и циклах замерзания и оттаивания [25], а также законы распределения морозного пучения. давление под влиянием морозного пучения и температуры на горных породах, окружающих туннель, в холодных регионах [26, 27].Второй тип исследует основные механические свойства горных пород в условиях циклов замерзания и оттаивания на основе механики повреждений. Николсон и др. [28] проанализировали повреждение 10 видов горных пород, вызванное циклами замерзания и оттаивания, и изучили макроскопическую эволюцию повреждений горных пород при замерзании и оттаивании посредством графической записи. Ли и другие [29] изучали микроскопические повреждения горных пород при замерзании и оттаивании, используя передовую технику компьютерной томографии (КТ), и попытались создать конститутивную модель повреждений, которая использует КТ в качестве переменной повреждения при замораживании и оттаивании.На основе связанной теории механики разрушения, третий тип изучает развитие трещин и критерий разрушения треснувших горных пород при циклах замораживания, оттаивания и замораживания и оттаивания [30, 31].

Угольные ресурсы Китая в основном расположены в северных районах, которые относятся к зоне сезонных мерзлых почв и ежегодно проходят полные циклы замерзания и оттаивания. Из-за условий добычи предпочтительным методом добычи в этой области является открытый карьер. Поэтому построено множество высоких крутых спусков.Немногочисленные исследования по проектированию откосов карьеров исследуют механизм влияния циклов замерзания и оттаивания на деформацию и устойчивость откосов. На участках с сезонным промерзанием грунта прочность, влажность, деформационные характеристики и механические параметры откосов мягких пород существенно отличаются от других участков. Поэтому исследования деформации и устойчивости откоса в условиях промерзания и оттаивания должны основываться на его механическом состоянии и соответствующих физико-механических параметрах.Многолетняя инженерная практика уже доказала, что циклы замерзания и оттаивания играют важную роль в влиянии на нарушение устойчивости откосов. В результате изучение характеристик морозостойкости горных пород, физико-механических параметров и устойчивости откосов мягких пород во время циклов замерзания и оттаивания имеет очень важное инженерное значение и значение безопасности для карьеров в Северном Китае.

2. Влияние региональной геологии и циклов замерзания и таяния на склон
2.1. Внедрение карьера Вулинь

Карьер Вулинь находится в округе Линкоу, Северный Китай (Рисунок 1). Он окружен железными и автомобильными дорогами и поэтому имеет удобные транспортные условия. Все рудное поле в среднем составляет 5,2 км в длину и 0,82 км в ширину, занимая площадь 4,3 км 2 . Участок рудника относится к холмистому склону местности и равнине долины по рельефу, показывая относительно простую структуру. Самая низкая температура на покрываемой территории — январь (−30,3 ° C, −17.7 ° C в среднем), а самая высокая температура — в июле (29,7 ° C, в среднем 22,6 ° C). Максимальная глубина промерзания грунта — 2 м.

2.2. Влияние факторов замерзания и оттаивания

Территория рудника Вулинь относится к типичным сезонным промерзающим грунтам. После ноября поверхность почвы начинает постепенно промерзать. Толщина промерзшего грунта постепенно увеличивается до максимума. Затем в марте поверхность и максимальная глубина промерзания грунта начинают оттаивать.Промерзающий слой между поверхностью и максимальной глубиной промерзания под землей называется сезонным промерзающим слоем. Ноябрь считается типичным периодом замерзания рудника, а март — типичным периодом оттаивания. Время с ноября по март считается замороженным периодом.

Сезонный промерзающий слой за один год замерзает и оттаивает, вызывая морозное пучение и оттаивание незамерзшей воды в почве. Замерзание вызывает вспучивание на некоторых участках склона, увеличивает общую жесткость и изменяет плоскостность откоса.Таяние приводит к образованию неровной и неровной массы камня и грунта на поверхности склона и рабочих столов, а также к образованию грязи на дороге, что влияет на эффективность производства. После вступления в период оттаивания на поверхностном слое откосов часто возникают оползни разного масштаба, угрожающие безопасности рабочих и оборудования. Замерзание и оттаивание являются ключевыми факторами, влияющими на устойчивость откоса в этой шахте.

3. Эксперименты
3.1. Экспериментальная система сдвига

Вся структура испытательной системы показана на рисунке 2.Система состоит из следующих трех частей.

(1) Многофункциональная система моделирования мерзлых грунтов . Система для испытания мерзлого грунта имеет хорошие теплоизоляционные характеристики. Внутренняя стена имеет полиуретановое изоляционное покрытие толщиной 150 мм, а теплоизоляционный материал на внешней стене может снизить влияние температуры и обеспечить высокую точность результатов испытаний.

(2) Система охлаждения и контроля температуры . Система охлаждения и система контроля температуры обеспечивают экспериментальную среду.Используемая система охлаждения состоит из двух независимых охлаждающих устройств, которые могут обеспечивать низкотемпературную среду. Точность управления и точность отображения составляют 0,5 ° C и 0,1 ° C соответственно.

(3) Система испытаний на сдвиг . Испытательная система оснащена одним устройством прямого сдвига EDJ-1 с регулируемой деформацией. Диаметр врезного кольца 61,8 мм, высота 20 мм, скорость сдвига 0,8 мм / мин.

Поскольку металлы чувствительны к температуре, изменение температуры напрямую влияет на технические параметры кольца динаметра.Влияние температуры на кольцо динаметра было исправлено с помощью трехкратного предварительного прессования с максимальной нагрузкой при различной температуре окружающей среды. Алгоритм корректировки: где — скорректированное значение кольца динаметра (кПа / 0,01 мм), — исходное значение кольца динаметра (кПа / 0,01 мм), t — рабочая температура кольца динаметра (° C) , — заданная температура кольца динаметра (° C), и коэффициент температурной коррекции (0,0003 / ° C).

3.2. План и процедуры испытания на сдвиг

(1) Подготовка образца . Образцы были отобраны на южном откосе торцевой стенки карьера Вулинь, и основным компонентом образца породы является алевролит с размером зерен 0,1 мм. Известно, что средний удельный вес образца породы составляет около 18,3 кН / м 3 , а естественная влажность составляет около 15,3%. В лаборатории образцы были преобразованы в стандартные образцы диаметром 61,8 мм и высотой 20 мм, как показано на рисунке 3.

Важно убедиться, что образцы горных пород, используемые в лаборатории, обладают схожими свойствами с естественным состоянием, чтобы экспериментальные результаты, полученные в представленных исследованиях, могли быть репрезентативными для реального поведения рассматриваемых материалов. Кроме того, необходимое количество воды будет добавлено к образцу породы во время его подготовки, чтобы содержание влаги было таким же, как в исходном состоянии.

(2) Условия и этапы испытаний .Используя метод контрольных переменных, в этом эксперименте были приготовлены образцы замораживающейся породы, изменяя начальное содержание влаги, количество циклов замораживания и оттаивания, а также температуру замораживания и оттаивания по одному. Затем механическая прочность подготовленных образцов была проверена путем испытания на прямой сдвиг. На основе статистического анализа результатов испытаний выявлено влияние изученных факторов на механические свойства слабоконсолидированных мягких пород. Различные условия для подготовки образцов мягкой породы и испытания на прямой сдвиг устанавливаются в соответствии со следующим:

(a) Температура замерзания и оттаивания варьировалась в диапазоне от –20 ° C до + 20 ° C в каждом цикле замораживания и оттаивания; начальная влажность образцов горных пород была установлена ​​равной 15.3%, 18,1%, 20,3% и 23%.

(б) Исходная влажность образцов горных пород была постоянной. Диапазон температур замораживания и оттаивания составлял от -20 ° C до + 20 ° C. Количество циклов замораживания и оттаивания было установлено на 1, 2, 3 и 5.

(c) Начальное содержание влаги и количество циклов замораживания и оттаивания оставались постоянными, но диапазон температур замораживания и оттаивания был установлен на От −20 ° C до + 20 ° C, от −15 ° C до + 15 ° C, от −10 ° C до + 10 ° C и от −5 ° C до + 5 ° C.

Конкретные этапы испытаний следующие:

(a) Образцы подготавливаются в системе моделирования низкотемпературного промерзания грунта в группе из четырех человек.Подготовленные образцы помещают в шкаф постоянной температуры и замораживают при –20 ° С на 12 ч.

(b) Отрегулируйте температуру системы моделирования до расчетной температуры испытания и поддерживайте ее в течение 24 часов.

(c) Образцы помещаются в систему моделирования для обработки изоляции. Термистор используется для измерения температуры в реальном времени. Испытание на прямой сдвиг начинается после того, как температура достигает расчетного значения.

(d) Покройте внутреннюю стенку бокса для испытания на прямой сдвиг вазелином.Поместите образцы в ящик и проведите испытание на сдвиг при четырех различных нормальных нагрузках. Скорость сдвига должна составлять 0,8 мм / мин. Данные записываются во время тестов.

(e) Угол сцепления и внутреннего трения рассчитывается на основе результатов испытаний.

3.3. Обработка и анализ данных испытаний на сдвиг

Для изучения влияния ключевых факторов на прочность образцов мерзлых пород было проведено несколько групп экспериментов по замораживанию и оттаиванию образцов горных пород, собранных на руднике Вулин.Ортогональный экспериментальный план был использован для уменьшения объема экспериментальной работы. Результаты экспериментов и механические параметры образца почвы с содержанием воды 23% показаны на рисунках 4 и 5. Эксперимент был оптимизирован равномерно по принципу трех факторов и четырех уровней. Схема эксперимента и данные испытаний приведены в таблице 1.


Номер Содержание влаги (%) Количество циклов замораживания и оттаивания Температура (° C) (кПа) (°)

(1) 15.3 1 −5 31,9 20,9
(2) 15,3 2 −10 27,1 19,8
(3) 15,3 3 −15 25,2 18,2
(4) 15,3 5 −20 22,7 17,2
(5) 18,1 1 −10 25.8 20,5
(6) 18,1 2 −5 23,1 19,8
(7) 18,1 3 −20 19,6 17,5
(8) 18,1 5 −15 17,9 16,8
(9) 20,3 1 −15 21,7 19,9
(10) 20.3 2 −20 18,7 18,6
(11) 20,3 3 −5 18,2 17,6
(12) 20,3 5 −10 15,3 16,7
(13) 23 1 −20 17,2 19,4
(14) 23 2 −15 15.6 18,2
(15) 23 3 −10 13,7 17,2
(16) 23 5 −5 12,7 16,4


Из таблицы 1 видно, что влажность и количество циклов замораживания и оттаивания существенно влияют на механические параметры мерзлой мягкой породы при замораживании и оттаивании. температура менее значима.Поэтому в данной статье основное внимание уделяется изучению влияния начальной влажности и количества циклов замораживания и оттаивания. Кривые зависимости начального содержания влаги (рис. 6) и количества циклов замораживания и оттаивания (рис. 7) с механическими параметрами мерзлого грунта были получены путем дополнительных экспериментов.

(a) Сцепление
(b) Угол внутреннего трения
(a) Сцепление
(b) Угол внутреннего трения
(a) Сцепление
(b) Угол внутреннего трения
(a) Сплоченность
(b) Угол внутреннего трения

Рисунок 6 (a) показывает, что сплоченность образца мерзлого грунта имеет линейную функцию уменьшения с увеличением содержания влаги, что следует формуле, где когезия; и — параметры, связанные с разностью температур, где и; влажность; это разница температур.

Такое снижение постепенно замедляется. Это происходит главным образом потому, что увеличение содержания влаги приводит к утолщению тонкого слоя воды, абсорбированной частицами в образцах горных пород, что увеличивает расстояние между внутренними частицами и ослабляет их прочность соединения.

На рис. 6 (b) наблюдается уменьшение угла внутреннего трения по квадратичной зависимости с увеличением содержания влаги. Такое уменьшение постепенно ускоряется, что можно описать следующим образом: где — угол внутреннего трения; « — параметры, связанные с разностью температур, где,

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*

*

*