Динамика оттаивания промороженного берегового склона после заполнения водохранилища
Динамика оттаивания полностью промороженного вечномерзлого массива берегового склона водохранилища, определяется следующим формулам
(3.1)
(3.2)
где х – глубина от поверхности дна водохранилища до границы оттаивания мерзлого грунта (нулевой изотермы), м (рисунок 1); lт – коэффициент теплопроводности талого грунта, ккал/(ч-м-град); t1 – температура воды в водохранилище на уровне поверхности грунта, °С; t2 – среднегодовая температура поверхности грунта тела плотины (в приближенных расчетах она может быть принята равной среднегодовой температуре наружного воздуха). τ – время от заполнения водохранилища до рассматриваемого момента, ч. Q – количество тепла, необходимое для таяния грунта, ккал/м3. Q = 0,9pWс + CMt2, где ρ — скрытая теплота фазового перехода влаги грунта 80 000 ккал/т; Wc — суммарная влажность или льдистость, доли единицы; См — объемная теплоемкость мерзлого грунта, ккал/(м3·град); Если ≥ граница мерзлой зоны определяется одним уравнением (3.1), а при < – двумя уравнениями; соответственно при уравнением (3.1), а при x2 < уравнением (3.2). При τ = ∞ уравнение (3.1) примет следующий вид: , (3.3) т. е. граница мерзлой зоны будет представлена прямой линией.
Рис. 3.1. Расчетная схема оттаивания грунтового массива при наклонном его заложении в зоне водохранилища
Граница мерзлой зоны под дном водохранилища является частным случаем уравнения (3.1). При y = ∞ уравнение (3.1) примет вид . Величины, входящие в числитель: х, λм, t2, являются конечными, поэтому необходимым условием соблюдения равенства является
. Решая это уравнение относительно х, получим . Пример 5.Определение положения нулевой изотермы в промороженном береговом склоне после заполнения водохранилища в различные периоды времени (рис. 2). t2 – температура грунта берегового склона выше горизонта воды – 5° С; t1 – среднегодовая температура воды в водохранилище +4° С; t t гр – начальная температура вечномерзлого грунта –4° С; λт = 1,5 ккал/(ч м град); λМ = 1,8 ккал/ (ч м град); Wo=0,2; ρ=80 000 ккал/м3. Требуется построить нулевые изотермы в различные периоды времени τ : τ = 1; 5; 20 лет. Так как λМ t2 >λТ t1 (1,8·5>1,5·4), то граница мерзлой зоны определяется только одним уравнением (1). Величина Q, входящая в эти уравнения, определяется Q = 0,9 80 000 0,2 + 400 4 = 16 000 ккал/м3.
Рис. 2. Положение границ талого и мерзлого грунта в пределах откосной области грунта, прилегающего к водохранилищу и под дном водохранилища при λМ t2 >λТ t1
1 – при τ=1 год; х=2,9 м; 2 – при τ =5 лет; х=6,4 м; 3 – при τ = 10 лет; х=9 м; 4 – при τ = 20 лет; х=12,6 м; 5 – при τ =50 лет; х=20 м В формулах (1) и (2) t°1C, t°2C и t°грC – абсолютное значение температур (без учета знака). Приτ = 1 год
Пример 6.
Определение положения нулевой изотермы в промороженном береговом склоне после заполнения водохранилища в различные периоды времени (1, 2, 5, 10, 15 лет); t гр – начальная температура вечномерзлого грунта – 2° С.
4. Теплотехнический расчет мерзлотной завесы в однородной земляной плотине без учета взаимного влияния колонок
Расчет динамики роста цилиндра мерзлого грунта вокруг воздушной замораживающей колонки основан на следующих допущениях: плотина отсыпана из однородного грунта. Начальная положительная температура грунта, его влажность, плотность и теплофизические свойства осредняются по высоте, длине и ширине плотины; средняя по высоте плотины температура наружной поверхности замораживающей колонки постоянна в течение периода зимнего охлаждения; процессы теплообмена колонки и грунта рассматриваются только в горизонтальной плоскости; тепловые потоки направлены по радиусу колонки и образуемого ею мерзлотного цилиндра; температура замерзания грунта принимается равной 0° С. Незамерзшей воды в грунте не остается фильтрация и обусловленный ею конвективный теплообмен в пределах мерзлотной завесы отсутствуют; все тепло, выделяющееся при охлаждении растущего мерзлого цилиндра и окружающего его талого массива грунта, сосредоточено на границе промерзания, т. е. на внешнем контуре мерзлого цилиндра; неустановившийся температурный режим рассматривается как последовательная смена стационарных состояний. Совместная работа колонок в мерзлотной завесе и их взаимное тепловое влияние не учитываются (что уменьшит время промораживания).
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (670)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |