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

3) для случая закрытой системы

Ап,з = 1,09 {5,85 • Ю-Тск (Wo - (0,34 + 6700 г 4-[(0,34+670а0.1,83тек(1о-е)~(ир~ие)Тск1 (11.14-)

Приведенные выражения, хотя на вид и весьма сложны, но вычисление по ним высоты пучения грунтов /in,i,2,3 не представит затруднений при известных значениях величин уск, о, Wp, v ii t.

Сравнение результатов расчета по формулам (П.14) с наблюдаемыми в естественных условиях дает удовлетворительные результаты.

Так для условий экспериментальной площадки научно-исследовательской станции* в Воркуте по формуле (11.12) была определена величина миграционного потока 9миг = 0,036 кГ/м-ч или мм вод. ст./ч. По формуле (П.13) величина пучения

/гд= 1,09.0,036.4800= 190 мм.

Фактическая величина пучения, замеренная в тех же условиях промерзания грунтов, оказалась равной /in,i = 201 мм.

hr.,, см

о I л

Рис. 32. Данные натурных наблюдений / и результаты расчетов 2 по формуле (11.14) морозного пучения грунтов на опытной площадке в г. Воркуте

О I Л

%,200

месяцы

Рис. 33. Кривая хода промерзания грунта # на опытной площадке в г. Воркуте

Данные расчетов и замеров морозного пучения грунтов на опытной площадке в Воркуте графически сопоставлены на рис. 32, причем расчеты были произведены по формуле (11.14), а прямая, соответствующая фактической величине пучения, построена по двум крайним замеренным точкам. На рис. 33 приведена кривая хода глубины промерзания грунта.

Сравнение расчетных прогнозов и фактических данных о пучении грунтов при промерзании для других, совершенно различных климатических и геокриологических условий (включая и районы ма1симального морозного пучения, например районы Игарки с пылеватыми грунтами) показали, что расхождение в среднем (по 7 площадкам) составляет около 14,3% и ни в одном случае не превышает 22%.

Приведенные сопоставления показывают, что теория тепло- и массообмена с успехом может применяться для прогноза криогенной миграции влаги и величины пучения грунтов при их промерзании.

§ 6. Силы морозного пучения грунтов при их воздействии на фундаменты сооружений

Если увеличение объема грунта при промерзании (криогенное пучение) происходит на большой площади равномерно в однородном по составу и влажности слое, то никаких внутренних усилий в грунте не будет возникать - будет иметь место лишь простое расширение промерзающего слоя грунта. При ограничении же расширения или его невозможности могут сформироваться н воздействовать на сооружения значительные по величине силы морозного нучения.

В естественных условиях простое, равномерное расширение промерзающих грунтов почти никогда не наблюдается вследствие неоднородности грунтов (по глубине и по площади распространения), а тем более при наличии сооружений, воздействующих на грунты слоя ежегодного промерзания (изменяя их температурный режим, увеличивая давление на нижележащие слои и пр.). Кроме того, и сами грунты при пучении ведут себя по-разному в зависимости от их глинистости, минералогического состава частиц, состава поглощенных катионов и пр.

Характерные кривые пучения грунтов при промерзании для трех типичных грунтов (мелкого песка, дисперсной глины и пылеватого суглинка) по опытам автора показаны на рис. 34. Кривая /, соответствующая морозному пучению водонасыщенного песка при промерзании его со всех сторон, показывает, что песок весьма быстро увеличивается в объеме, хотя и на незначительную величину, а затем (при дальнейшем охлаждении), как и всякое другое твердое тело, уменьшается в объеме. В случае же одностороннего промерзания водонасыщенного песка (как было описано ранее в § 2) и свободного оттока воды объем песка практически остается неизменным, т. е. морозного пучения не наблюдается.

Совершенно по иному ведет себя дисперсная глина (рис. 34, кривая 2). Вначале имеет место некоторое сжатие образца глины (вследствие увеличения адсорбционных сил пленочной воды и ее вязкости при охлаждении, а также, возможно, и сжатия защемленных пузырьков воздуха), затем наблюдается пучение грунта, которое происходит не только в начальный период промораживания, но и значительно позже при дальнейшем охлаждении грунта и замерзании новых порций рыхлосвязанной пленочной воды (как показы-

0,8 0

4 6 8 Ю 12 14 W 18 20 22 24 28

Рис. 34. Кривые пучения грунтов при промерзании (по опытам

Н. А. Цытовича): / - песок; 2 - дисперсная глина; 3 - пылевато-илистый суглинок; 4 - то же, с подтоком воды

Рис. 35. Кривая пучения кембрийской глины (замораживание

сверху):

а -кривая морозного пучения; б - термоизоплеты образца замораживаемого грунта; в распределение влажности грунта после промерзания