Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 [ 100 ] 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

результаты будут здесь paccMpTjpeHbi. Для более же детального изучения поставленных вопросов необходимо обратиться к соответствующей литературе *.

3. Стационарное температурное поле в замороженных земляных плотинах и прилегающих к ним зонах основания, как показывают соответствующие расчеты, устанавливается через очень большой промежуток времени - порядка 50-100 лет для небольших плотин (высотой до 10 м) и нескольких сот лет (до 1-2 тыс.) - для больших; так что картина стационарного температурного поля в замороженных плотинах, возводимых на вечномерзлых грунтах, имеет лишь познавательный характер для установления предела, к которому стремится изменение температуры в теле и основании замороженной плотины при данных граничных условиях ее возведения и существования.

Уравнением стационарного температурного поля, как известно, является уравнение Лапласа:

у2б=-+- + -=0, (Vm.22)

и В случае плоской задачи

у29= 0. (VIII.23)

ajc2 ду

Решение последнего уравнения может быть легко получено с помощью прибора ЭГДА-9/60. Как пример на рис. 132 приведены изотермы в каменнонабросной плотине, состоящей: в верховом откосе из каменной наброски с пустотами, заполненными льдом; в. низовом откосе - из ледяного ядра и каменной наброски (по построению Н. В. Уховой). Изотермы рис. 132 показывают, что для сохранения тела плотины в мерзлом состоянии требуется применение постоянного искусственного охлаждения ледяного ядра и основания плотины с помощью морозильной установки; в противном случае, неизбежно протаивание и разрушение основания.

На рис. 133 показаны изотермы стационарного температурного поля в фильтрующей плотине по расчетам П. А. Богословского, причем в приводимом примере было принято: температура воды в водохранилище Э=--3°С, основание совершенно водонепроницаемо, а подошва его, так же как и часть тела плотины выше кривой

* 1. П. А. Богословский. Расчет многолетних изменений температуры земляных плотин, основанных на толще мерзлых грунтов. «Труды Горьковского ИСИ», вып. 27, 1957;

2. Научные доклады высшей школы «Строительство», 1958, № 1; «Известия высших учебных заведений», 1958, № 5, 1963, 11-12 и др.

3. И; С. Моисеев. Расчет температурного режима земляных плотин в районах распространения многолетней мерзлоты. Сб. «Трудов МИСИ», № 29, 1959.

4. В. И. Грандилевский. Применение метода конечных разностей для решения пространственных задач нестационарной теплопроводности. «Труды Горьковского ИСИ», вып. 37, 1961.

5. Н. А. Цытович, И. В. Ухова, С. Б. У х о в Прогноз температурной устойчивости плотин из местных материалов на вечномерзлых основаниях. Стройиздат, 1972.

Рис. 132. Изменение температуры в теле и основании плотины через 75 лет после заполнения водохранилища

Рис. 133. Стационарное температурное поле в теле и основании плотины, возводимой на вечномерзлых грунтах (по вычислениям и построению П. А. Богословского)

Рис. 134. Расчетная схема каменнонабросной замороженной плотины на вечномерзлых грунтах: / - каменная наброска со льдом; 2 - ледяное ядро; 5 - сухая каменная наброска; 4 - основание (толща вечномерзлых грунтов); 5 - потерна

депрессии, условно приняты имеющими постоянную температуру 6 = 0С. Конечно, и в этом случае сохранить основание в мерзлом состоянии (без постоянного искусственного поддерживания его температуры на 0°С) затруднительно.

Огромное практическое значение имеет прогноз нестационарного температурного поля в замороженных плотинах из местных строительных материалов (каменной наброски, грунтов и пр.), так как он позволяет оценить не только изменение температурного поля в теле и основании плотины в различные промежутки времени от начала заполнения водохранилища, но и наметить пути управления этими изменениями в необходимых для устойчивости плотины направлениях.

Следует отметить, что вследствие чрезвычайной сложности нестационарной задачи температурного поля замороженных плотин строгое решение задачи пока не получено, но разработан приближенный (инженерный) метод, базирующийся на ряде допущений (в известной мере проверенных в лабораторных и полевых условиях) и; использующий существующие решения отдельных теплофизических задач промерзания и протаивания грунтов.

4. Инженерный способ прогноза нестационарного температурного поля замороженных плотин, возводимых в районах распространения вечномерзлых грунтов, разработанный в МИСИ*.

Расчетная схема плотины из каменной наброски с ледяным ядром, возводимой в условиях распространения вечномерзлых грунтов, показана на рис. 134.

Этот метод заключается в том, что общее решение температурной устойчивости плотины из местных материалов на вечномерзлом основании разделяется на ряд более простых линейных задач; расчетные сечения устанавливаются в местах, достаточно удаленных от краевых воздействий, с тем чтобы боковыми тепловыми потерями можно было бы с достаточной для практических целей точностью пренебречь (например, сечения Л-Л, Б-Б, Ж-Ж по рис. 134). При необходимости используются две добавочные одномерные задачи: когда нулевая изотерма переходит из области с одними значениями теплофизических характеристик в область с другими (слоистая толща) или когда температурные поля, формирующиеся от разных источников, накладываются друг на друга.

Общее температурное поле плотины и основания для каждого расчетного значения времени строится на основе решения указанных выше задач с использованием метода криволинейной интерполяции.

Для линейных задач используются известные решения Т. Стефана- Л. Лейбензона или же метод составления теплового баланса с учетом выделения скрытой теплоты таяния льда (или замерзания

* 1. Н. В. Ухова. Исследование нестационарного температурного режима замороженных плотин из местных материалов на вечномерзлых основаниях. Диссертация под руководством проф. И. А. Цытовича и доц. В. А. Веселова. МИСИ, 1967.

2. См. сноску 5 на стр. 305.