Лозовой Сергей Александрович аспирант Вапничная Виктория Викторовна доц., к т. н

УДК 624.131.23 Лозовой Сергей Александрович аспирант Вапничная Виктория Викторовна доц., к.т.н. Научный руководитель: Зуевская Наталья Валерьевна проф., д.т.н. Кафедра геостроительства и горных технологий Национальный технический университет Украины «КПИ» Украина, г. Киев ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА В ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ АВАРИЙНЫХ ЯВЛЕНИЙ INFLUENCE OF TEMPERATURE FACTOR IN SOIL ON INITIATION OF AN EMERGENCY SITUATION Введение. Практика городского строительства и эксплуатации подземных сетей в условиях интенсификации застройки городов и одновременного старения подземных коммуникаций в последние годы внесла существенные коррективы в выбор системы протипросадочных мероприятий в связи с проявлением нового - гидротермального фактора влияния, который даже в условно не просадочных лессовых массивах провоцирует опасные деформационные процессы. В связи с этим развитие научных принципов деформирования просадочных лессовых массивов под действием температурного фактора является актуальной научно-технической проблемой. Современное состояние вопроса. В связи с распространенностью лессовых грунтов на территории Украины, их изучению отводилось большое внимание. Выдающимися учеными Института геологических наук НАН Украины Бабинцем А.Е., Краевым В.Ф., Демчишиным М.Г., были проведены изучения инженерно-геологических свойств лессовых грунтов, с целью применения их как оснований для промышленного и гражданского строительства, гидротехнических, подземных сооружений, с целью сельскохозяйственного освоения и как полезное ископаемое. В строительстве, до недавнего времени, процесс замачивания лессовых грунтов рассматривался без учета температуры воды. За последнее десятилетие в литературе начали отмечаться случаи повышения ожидаемой просадки вследствие влияния температурного фактора. Так научные работники из Алтайского государственного технического университета в своих роботах отмечают увеличение в г. Барнауле случаев деформаций оснований зданий, 30-ти летнего возраста, которые, как раньше считалось, за долгие годы эксплуатации стоят уже на непросадочных лессовых грунтах. Однако вследствие аварий теплосетей сооружения получили просадку до 0,5 м [1]. Целью работы является установление закономерностей увеличения посадочных процессов в лессовых грунтах в условиях гидротермальных воздействий. Изложение основного материала. Основные источники тепловыделения, которые содействуют развитию деформационного процесса можно условно разделить на 2 типа: замачивание просадочного грунта утечками воды с повышенной температурой (теплотрассы - диаметр труб 500-1000 мм и больше) и нагревание грунтовых вод из-за процесса теплопередачи от тепловыделяющих объектов с дальнейшим воздействием нагретой грунтовой воды на лессовый массив. Образование тепловых полей в лессовых массивах относится к опасным геологическим процессам на территории больших городов, которые вызывают изменения состава, состояния, структуры и свойства просадочных грунтов. Самым важным параметром для определения теплового воздействия на грунты является тепловой режим теплотрасс и их характеристики. Тепловой поток, который выделяется теплотрассой, зависит от диаметра и количества труб, разностью между температурой воды в трубах и грунтах, качественной теплоизоляцией, времени года, способа прокладывания теплотрассы. Предварительная оценка деформационных явлений в основаниях фундаментов на лессовых просадочных грунтах выполнена при обследовании сооружений правобережной части города Киева в 2000-2002 гг. специалистами кафедры геостроительства и горных технологий по заказу руководства НТУУ “КПИ”. Этот заказ был связан с опасными деформациями в конструкциях некоторых корпусов университета, связанных с замачиванием грунтов утечками из водоснабжающих сетей. Данные материалы основываются на конкретных и численных полевых исследованиях, обеспечивают достоверные конечные результаты и содержат одновременно рекомендации по исправлению созданной ситуации. В анализе факторов, которые повлияли на аварийные проявления в сооружениях, обращено особое внимание на наличие и даже скопление в основаниях фундаментов тепловых сетей и канализации. Происходит превышение среднего давления под подошвой фундамента над величиной расчетного сопротивления грунтов. Аналогичные результаты получены для сооружения Малого зала Национальной филармонии г. Киева. Рис. 1. Аварийное здание по ул. Рейтарской. За последние время распространились случаи аварийной просадки старых сооружений, как здание № 37-Б по ул. Рейтарская в Шевченковском районе г. Киева (рис. 1). Объект исследования расположен в пределах лессового плато. Грунтовые воды в процессе взысканий не найдены. Участок взысканий относится к II типу грунтовых условий по просадке (суммарная просадка грунта от собственного веса при полном водонасыщении равняется 13,26 см). Толщина просадочной области достигает 13,10 см. Основание составляет супесок лессовый пылеватый, твердый, просадочный. В техническом выводе о состоянии здания № 37-Б по ул. Рейтарской в Шевченковском районе г. Киева было указано, что деформации здания вызвана неравномерной просадкой лессовых грунтов основания вследствие замачивания аварийными утечками из теплотрасс. Основными причинами увеличения просадки лессового грунта при замачивании его водой с повышенной температурой являются ускорение растворимости солей и цементирующих веществ, которые являются составляющими лессового грунта и расширение фронта замачивания за счет увеличения коэффициента влагопроводности и проникновении воды в те слои грунта, которые не были уплотнены. Для подтверждения этих утверждений были проведены экспериментальные исследования по растворимости ангидрита, одного из основных составляющих лессовых грунтов, водными кислотными и солевыми растворами при разных температурах. В результате исследования установлено, что увеличение температуры от 20 до 50 ºС приводило к ускорению растворимости ангидрита в 3 раза. При замачивании лессового массива при аварийных утечках горячей воды в случае неполного водонасыщения, следует говорить об изменении влагопроводности массива [2]. Исследование влияния температуры воды для замачивания на изменение коэффициента влагопроводности лессовых грунтов проводилось на образцах лессового просадочного грунта II типа. В табл. 1 приведен усредненный коэффициент влагопроводности и показатель изменения влагопроводности в зависимости от температуры воды для замачивания θT в пределах 20–80 °С, который определяется по формуле: Таблица 1. Зависимость коэффициента влагопроводности от температуры воды для замачивания № образцов Коэффициент влагопроводности , м/сутки 1 1,86 2,85 3,22 3,86 2 1,94 2,76 3,56 3,78 3 2,06 2,90 3,86 3,76 4 2,03 2,92 3,68 3,62 5 1,98 2,95 3,32 3,84 Среднее значение коэффициента влагопроводности, м/сутки kwTcp, м/сутки 1,97 2,88 3,53 3,77 Показатель влияния температуры воды на коэффициент влагопроводности 1,0 1,46 1,79 1,91 Как видно из полученных данных, температура существенно влияет на влагопроводность просадочного грунта, при этом зависимость kwTcp выравнивается практически при T = 80º С, достигая значения близко 3,77 м/сутки, которое больше чем втрое превышает величину kwTcp для нормальных условий: . Увеличение коэффициента влагопроводности приводит к расширению фронта замачивания и проникновению воды в те слои грунта, которые не были уплотнены. Наиболее влиятельным в этом случае является процесс воздействия температуры воды при инфильтрации на увеличение глубины замачивания. Результаты экспериментальных опытов представлены в табл.2. В знаменателе табл. 2 приведено отношение значения координаты фронта замачивания при повышенной температуре воды к значению координаты фронта замачивания при холодной воде, или коэффициент влияния температуры воды, который определяется по формуле: . Согласно табл. 2 вертикальная координата фронта замачивания углубляется как со временем, так и с ростом температуры воды для замачивания. Таблица 2. Развитие глубины замачивания в массиве лессового грунта Температу-ра воды замачива-ния Вертикальная координата фронта замачивания / коэффициент влияния температуры воды βT Продолжительность замачивания t, суток t=1 t=2 t=5 t=9 t=14 t=22 Т=20º С 2,02/1,0 3,14/1,0 5,86/1,0 8,99/1,0 12,57/1,0 17,93/1,0 Т=40º С 2,73/1,35 4,24/1,35 7,92/1,34 12,13/1,35 16,97/1,35 24,21/1,35 Т=60º С 3,13/1,55 4,78/1,54 9,09/1,55 13,93/1,55 19,48/1,55 27,79/1,55 Т=80º С 3,53/1,75 5,49/1,75 10,26/1,75 15,73/1,75 22,0/1,75 31,38/1,75 Коэффициент влияния температуры воды βT не зависит от времени замачивания и возрастает в 1,75 раза лишь с увеличением температуры от 20º до 80º С. В результате выражение для глубины замачивания в зависимости от температуры воды имеет вид: Согласно приведенным исследованиям можно сделать вывод, что неучет влияния повышенной температуры грунтовой влаги на структурные связи в лессовых грунтах любой степени просадочности приводит к значительным ошибкам в определении несущей способности массива. В условиях влияния гидротермального фактора, известные инженерные способы стабилизации лессовых грунтов оказываются недостаточно эффективными и нуждаются в их дальнейшем развитии. Основными причинами увеличения проявлений просадки лессового грунта при замачивании его водой с повышенной температурой является ускорение растворимости солей и цементирующих веществ в составе лессовых грунтов, углубление замачивания и проникновение воды в те слои грунта, которые не были уплотнены. При анализе техногенного влияния теплового фактора на просадочные лессовые грунты необходимо учитывать коэффициент увеличения влагопроводности θT и коэффициент влияния температуры воды βT на изменение глубины проникновения воды, путем объединения экспериментальных результатов с математическим моделированием инфильтрационных и деформационных процессов в просадочных массивах. Литература. Быкова Е.В. Деформации лессовых просадочных грунтов при замачивании холодной и горячей водой / Е.В. Быкова, А.А. Соболев, Г.І. Швецов // Научное творчество студентов и сотрудников: 61-я науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и профессорско-преподават. состава. – Барнаул, 2003. – Ч.13: Строит.-технол. фак-т. – С. 126. Зуевская Н.В. Влияние воды с повышенной температурой на инфильтрационные процессы при замачивании лессовых грунтов / Н.В. Зуевская // Вестник НТУУ „КПИ”. Серия „Горное дело”,2011. – Вып. 20. – С. 17-20. Аннотация. Рассматриваются причины интенсификации просадочных процессов в лессовых грунтах при замачивании их водой повышенной температуры. In the article are examined reasons intensification of subsidence processes in loessial soils when it soakage by enhanceable temperature water. Ключевые слова. просадочный грунт, температура води для замачивания, влагопроводность, глубина замачивания soils subsidence, water temperature for a moistening, moisture conduction, deep moistening

Похожие:

	Сергей Георгиевич Кара Мурза, Александр Александрович Александров,... Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов (ЭП)		Сергей Георгиевич Кара-Мурза Александр Александрович Александров... Первый заместитель Председателя Национального статистического комитета Республики Беларусь
	Браило Виктория Викторовна Содержание Информация об опыте		К пенополистиролу Журба О. В., -аспирант, Архинчеева Н. В., канд хим наук, доц., Щукина Е. Г., канд техн наук, доц., Константинова К. К., канд хим...
	Сергей Георгиевич Кара-Мурза Александр Александрович Александров... Основания для разработки программы, да­та при­нятия ре­шения о раз­ра­бот­ке программы, да­та ут­верж­де­ния программы (реквизиты...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Рабочая программа составлена: Агаповой С. А., к ф н., доц., Бабак Т. П., к ф н., доц., Коршуновой А. В., к ф н., доц., Штейнгарт...
	Фбгоу впо «Омский государственный аграрный университет имени П. А. Столыпина», г. Омск Лисин П. А.* – д т н., проф., Мусина О. Н. – к т н., доц., Кистер И. В*. аспирант		Евтушенко Сергей Александрович Вестник Московского университета, серия 12 («Политические науки»), 2010, №5 (в печати)
	Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего... Багреева Е. Г., к ю н доц. Зульфугарзаде, к ю н. Щербаков В. А., к филолог н доц. Фаткина Н. Л., доц. Черданцев В. В		Программа подготовки переводчика в сфере профессиональной коммуникации ...
	Под общей редакцией С. А. Ляшко Е. В. Сухорукова — доц., канд пед наук; С. И. Шумарин — доц., канд филол наук; В. В. Назаров — доц., канд ист наук; А. И. Золотухин...		Урока по теме «Царство Растения» Шевченко Сергей Александрович, учитель биологии моу северной сош №13, Зимовниковский район
	«московский психолого-социальный университет» юридический факультет утверждаю Автор-составитель – Вериго Сергей Александрович, кандидат экономических наук, доцент		Рабочая программа учебной дисциплины «Теоретическая социология» Автор: Ветров Сергей Александрович, зав кафедрой «Связи с общественностью», д филос наук, профессор
	Рабочая программа учебной дисциплины «Социология культуры» Автор: Ветров Сергей Александрович, зав кафедрой «Связи с общественностью», д филос наук, профессор		Анализ успеваемости обучающихся I i и I i I ступеней за 2008 2009 учебный год Деев Владимир – 5А; Воробьев Станислав – 6А; Таранюк Ксения и Тихомирова Виктория – 8А; Карпова Виктория – 8Б. По 3-ей ступени в...