Теплофизические своиства грунтов лекция

Теплофизические характеристики:
Теплопроводность в талом и мерзлом состояний
Теплоемкость в талом и мерзлом состоянии.
Температуропроводность
Теплота фазовых переходов.
Зависимость содержания незамерзшей воды от температуры
Температура начала замерзания и оттаивания

Теплопроводность
Рассмотрим стационарный процесс распространения теплоты через однородный слой грунта.
Из закона распространения теплоты путем теплопроводности (закон Фурье) следует:
q = λ·∆Т/∆h, (1)
где q – плотность теплового потока, Вт/м2;
λ - коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);
∆Т/∆h – градиент температуры слоя грунта (gradT, К/м);
К – градус по Кельвину;
м – метр.

Зависимость теплопроводности от температуры для каолинитовой глины разной степени засоления
Зависимость теплопроводности от температуры супеси c разной степени затофованности

СП 25.13330-2012

Теплоемкость
Собственная теплоемкость Сx
Эффективная теплоемкость Ceff
Теплота фазовых переходов Qf
Cg=0,7-1,1 кДж/кг*К
Cw=4,2 кДж/кг*К
Ci=2,1 кДж/кг*К
СП 25.13330-2012
Ci=2120+7,8*T

Tbf – температура начала замерзания грунта, Tsc – температура переохлаждения грунта
Термограмма замерзания засоленного песка
Tsm – температура начала таяния грунта, Tem – температура конца таяния грунта
Термограмма оттаивания дистиллированной воды

Рисунок – Политермы незамерзшей воды
а – суглинок, б – гидрослюдистая, в - глина каолинитовая, г - керамика
1-сорбционный, 2 – десорбционный, 3 - контактный

Рисунок - Термограммы замерзания суспензии глины монтмориллонитовой при различной концентрации хлористого кальция в ней
Криоскопический метод по термограммам замерзания

Рисунок – Сводная зависимость влажности за счет незамерзшей воды глины монтмориллонитовой по результатам испытания криоскопическим, десорбционным и гигроскопическим методами

Рисунок – Сводная зависимость влажности за счет незамерзшей воды песка засоленного по результатам испытания криоскопическим, десорбционным и гигроскопическим методами

Пучинистые свойства грунтов

Пучинистость грунтов
Относительная деформация морозного пучения εth(д.е.)- увеличение высоты образца при промерзании по отношению к высоте мерзлой части после промерзания.
Нормальное давление пучения (или нормальные силы пучения)- давление (МПа) с которой образец может давить на опору над ним при промерзании.
Касательные силы пучения- сила смерзания образца с поверхностью сваи при промерзании. Обычно пересчитываются с на единицу площади сваи и измеряются в МПа.