Дата публикации: 2020

Дата публикации в реестре: 2020-05-29T18:45:25Z

Аннотация:

Избыточное обводнение застраиваемых территорий в районах распространения многолетнемерзлых грунтов достаточно часто возникает вследствие изменений природных факторов (в том числе климатических) либо недостатков проектирования и может длительное время оказывать негативное влияние на грунты мерзлого основания. В настоящее время отсутствует законченная методика расчета такого влияния. Решение этой проблемы тесно связано с прояснением природы формирования температурной сдвижки, которое на данный момент выполнено недостаточно ясно. Целью работы является создание методики прогноза изменения температуры грунта при возникновении неглубокого водоема на его поверхности. В первой части статьи предложена простейшая теоретическая модель явления температурной сдвижки, на основе которой получены достаточно удобные аналитические выражения для среднегодовой температуры на подошве деятельного слоя в зависимости от климатических факторов и свойств грунта. Модель наиболее ясно демонстрирует природу возникновения явления и может быть использована для простейших оценок, а также в образовательном процессе. В частности, демонстрируется, что величина сдвижки обусловлена не только разницей теплофизических характеристик талого и мерзлого грунта, но и асимметрией климатических параметров. Во второй части статьи с помощью квазистационарных методов выполнены расчеты прогнозируемой температуры грунта при возникновении водоема заданной глубины на его поверхности. В отличие от ранее применявшихся методов прогнозируемые параметры грунта отсчитываются от его невозмущенного состояния, которое определяется предложенным авторами ранее способом, что позволяет оценить направленность происходящих изменений (в сторону охлаждения либо потепления). Показано, что влияние неглубокого (глубиной до метра) поверхностного водоема на температуру мерзлых грунтов существенно зависит от процесса перемешивания воды в летнее время. Впервые установлена направленность этих процессов: при высокой степени перемешивания влияние всегда носит отепляющий характер и растет с глубиной водоема, при отсутствии перемешивания водоем охлаждает основание при малых глубинах, а при увеличении глубины больше некоторого значения возникает отепляющее влияние, которое, однако, значительно ниже, чем при наличии перемешивания. Рассмотрены практические применения полученных результатов.

Тип: Article

Права: open access