142
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2012
УДК 551.340: 51-74
А.В. Гласко, А.М. Калмыков, Н.И. Сидняев,
П.В. Спиридонов
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ГРУНТОВ
ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
В УСЛОВИЯХ ЛИНЗОВОЙ МЕРЗЛОТЫ
Выполнено моделирование динамики температурного поля грун-
тов основания здания в условиях линзовой мерзлоты для двух слу-
чаев: здание установлено полами по грунту и не предпринимается
никаких мер для искусственного сохранения грунта в мерзлом со-
стоянии и здание установлено на свайном фундаменте с провет-
риваемым подпольем, а грунт основания охлаждается с помощью
вертикальных термостабилизаторов.
E-mail:
petronyi@mail.ru
Ключевые слова:
уравнение теплопроводности, фазовые переходы, ос-
нования фундаментов, криолитозона.
Одна из основных проблем строительства на Дальнем Севере (в
криолитозоне) состоит в том, что таяние вечномерзлого грунта из-за
теплового воздействия со стороны установленного на нем отапливае-
мого здания или сооружения ведет к проявлению опасных криогенных
процессов (пучение, осадка, образование наледей, появление морозо-
бойных трещин и пр.) и в результате к аварийной ситуации.
Постановка задачи.
Требуется выполнить моделирование дина-
мики температурного поля в прямоугольной области грунта под зда-
нием, установленном на горизонтальной поверхности грунта без
фундамента (рис. 1), на протяжении нескольких лет от момента нача-
ла его эксплуатации. Горизонтальную плоскость, соответствующую
поверхности грунта, принимаем за координатную плоскость
xOy
,
ось
Oz
направим в глубь грунта. Закрашенный прямоугольник на
рис. 1 соответствует части здания, расположенной в первой коорди-
натной четверти. Размер прямоугольника составляет 10
×
4
м. Предпо-
лагаем симметрию здания, свойств грунта и прочих условий относи-
тельно координатных плоскостей
xOz
и
yOz
,
т. е. динамику темпе-
ратурного поля будем рассчитывать в четверти прямоугольной
области грунта, изображенной в виде параллелепипеда на рис. 1 (на
остальные три четверти результаты расчета могут быть обобщены из
соображений симметрии [2]).
Область грунта под зданием считаем неоднородной, т. е. допус-
каем содержание различных разновидностей грунта, а значит, разные
области грунта характеризуются различными значениями теплофи-