Эффективными противопучинными мероприятиями, обеспечивающими регулирование теплообмена промерзающих грунтов и управление процессом пучения и его силовыми воздействиями, являются мероприятия тепловой мелиорации. Тепловая мелиорация сводится к созданию в грунте в период промерзания температурного градиента горизонтального направления, что в условиях некоторого влагонакопления и осушения грунта позволяет: уменьшить или устранить промерзание грунта; повысить температуру мерзлого грунта, уменьшая тем самым значения касательных сил пучения; снизить интенсивность пучения грунта вследствие развитая миграции влаги в сторону от фундамента.
В качестве мероприятий тепловой мелиорации можно рекомендовать устройство термолокализаторов, обеспечивающих местное утепление грунта фундамента посредством теплоизоляции.
Термолокализатор представляет собой слой теплоизоляции, укладываемый, как правило, на поверхность грунта вокруг фундамента.
С помощью теплоизоляции можно добиться:
- увеличения температуры поверхности грунта под слоем теплоизоляции,
- уменьшения периода времени промерзания грунта и, как следствие, отсрочки начала промерзания,
- уменьшения глубины промерзания грунта.
Уменьшая продолжительность периода промерзания и увеличивая температуру грунта с помощью утепления, можно добиться снижения нормальных сил выталкивания фундамента сооружения вверх, рассчитываемых в статье Как определить силы нормального пучения. Т.е., используя теплоизоляцию и проводя расчет по указанной статье, силы выпучивания будут меньше.
Кроме того, можно уменьшить высоту подъема фундамента от пучения, определяемую в статье На сколько поднимется фундамент при пучении грунта.
Параметры, используемые в указанных расчетах, вычисляются ниже в приведенном пошаговом алгоритме.
Рис. 2 - Рассматриваемое сооружение
Размеры сооружения приведены на рис. 2. Глубина сезонного промерзания df превышает глубину заложения подошвы d. Также можно учесть толщину подушки под подошвой hП из заранее известного непучинистого материала. Сооружение утепляется теплоизоляцией шириной rb и толщиной hb.
1. Определяем теплопроводности, Вт/м°С, мерзлого грунта λf и применяемой теплоизоляции λb соответственно по таблицам 1 и 2.
Табл. 1 - Значения теплопроводности некоторых видов грунтов. В таблице обозначены значения талого λТ и мерзлого λМ грунта. для настоящего расчета требуются значения мерзлого грунта
Табл. 2 - Значения теплопроводности некоторых видов теплоизоляции λb
2. Определяем толщину эквивалентного слоя, м, SC грунта, соответствующую применяемой толщине теплоизоляции по формуле:
3. Определяем глубину промерзания утепленного грунта, м, dfb по формуле:
4. Определяем глубину промерзания утепленного грунта, м, dfb,r с учетом ширины применяемой теплоизоляции по формуле:
5. Определяем температуру поверхности грунта под теплоизоляцией Tb по формуле:
где T0 - средняя температура воздуха в зимний период, определяемая по СП 131.13330.2018.
6. Определяем период времени промерзания грунта под теплоизоляцией tb по формуле:
где t0 - количество месяцев в году с температурой ниже нуля, определяемое по СП 131.13330.2018.
7. Определяем период времени , tn, через который, после наступления отрицательных температур, грунт начнет промерзать, по формуле:
В итоге теперь мы имеем несколько параметров, которые можно пименить в расчетах по определению нормальных сил морозного пучения и высоты подъема пучинистого грунта, с учетом теплоизоляции, т.е.:
- значения TП и Т0 в указанных расчетах заменяется значением Тb,
- значение td в указанных расчетах заменяется значением tb
- значение df в указанных расчетах заменяется значением dfb,r
Закрыть