Научная статья на тему 'Особенности температурного режима грунтов в г. Москве и его влияние на инженерно-геологические свойства активной зоны оснований сооружений'

Особенности температурного режима грунтов в г. Москве и его влияние на инженерно-геологические свойства активной зоны оснований сооружений Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
657
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Вестник МГСУ
ВАК
RSCI
Ключевые слова
ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ / GEOLOGICAL ENGINEERING SURVEYS / ТЕМПЕРАТУРНЫЙ РЕЖИМ ГРУНТОВ / TEMPERATURE DISTRIBUTION CURVE / ТЕПЛОВЛАГОПЕРЕНОС / КОЭФФИЦИЕНТ ФИЛЬТРАЦИИ / FILTRATION RATIO / КРИВАЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУР / СОСТОЯНИЕ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ / CLAY SOIL / МОДУЛЬ ДЕФОРМАЦИИ / MODULUS OF DEFORMATION / СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ / STATIC PENETRATION TEST / НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ / ГРУНТЫ / THERMAL BEHAVIOUR / MOISTURE AND HEAT TRANSFER / DEFLECTED MODE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Кашперюк Александра Александровна, Кашперюк Павел Иванович, Потапов Александр Дмитриевич, Потапов Иван Александрович

Рассмотрены некоторые аспекты влияния температурного режима грунтов активной зоны основания сооружений на тепловлагоперенос в этих грунтах, их состояние и деформационные свойства в городских условиях. Отмечено, что изменение температурного градиента в грунтах за счет тепловлагопереноса изменяют не только коэффициенты фильтрации различных по составу грунтов, но и их напряженнодеформированное состояние. На конкретном примере строительства высотного дома в г. Москве показано, что наличие теплонесущих коммуникаций в пределах 3…10 м от поверхности земли могут повышать среднегодовую температуру этой толщи грунтов до 30 и более градусов, при этом демонтаж таких коммуникаций приводит к резкому изменению температурного режима грунтовой толщи. За счет возникающего перераспределения влаги ранее нагретые обезвоженные грунты увлажняются, изменяя свое состояние и, соответственно, основные физико-механические свойства. В результате натурных исследований грунтов установлено, что понижение температуры глинистых грунтов на 1 °С приводит к уменьшению значения их модуля деформации на 0,7…1,0 МПа. Обращается внимание на то, что прогноз изменения основных физико-механических свойств грунтов основания в городских условиях невозможен без обязательного проведения термометрических работ при инженерно-геологических изысканиях. Результаты экспериментальных и натурных исследований и их теоретическое обоснование показывают, что вопросы изучения фильтрационных особенностей грунтов в верхней зоне грунтового основания зданий и сооружений, инженерных сетей в условиях городских экосистем требуют постановки масштабных гидрогеологических работ в стесненной городской обстановке. Полученные результаты имеют значение как для инженерно-геологической и гидрогеологической оценки условий строительства зданий и сооружений, инженерных сетей в условиях освоения подземного пространства городов, так и для рассмотрения их с геоэкологических позиций. Такие факторы антропогенного воздействия на грунтовую среду оснований, как температура, состав фильтрующей воды, изменение гидрогеологического режима подземных вод являются типичными геоэкологическими факторами, которые определяют гомеостаз и его трансформации при антропогенной нагрузке в городских экосистемах. Подтверждается тезис об определенной трансформации в современных условиях понятий об инженерно-геологических процессах и явлениях в геоэкологические. Обоснована недопустимость отсутствия в действующей нормативной документации по инженерно-геологическим изысканиям требований термометрических исследований грунтов в городских условиях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Кашперюк Александра Александровна, Кашперюк Павел Иванович, Потапов Александр Дмитриевич, Потапов Иван Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Thermal behaviour of moscow soil and its influence on geotechnical properties of the active zone of bases of structures

The authors consider particular aspects of influence of the thermal behaviour of soils of the active zone of bases of structures on the moisture and heat transfer inside the soil, their condition and deformation behaviour in the urban environment. It is noteworthy that any changes of the temperature gradient of soils caused by the moisture and heat transfer alter both the value of filtration ratios of soils having various compositions and their stress-strained state.The authors analyze the process of construction of a specific high-rise building in Moscow to prove that availability of systems of utilities emitting heat in Moscow soils at the depth of 3 — 10 meters below the ground level may increase the soil temperature up to 30 degrees C and even higher, whereas demounting of utility networks will cause an abrupt change in the thermal behaviour of the soil. Moisture redistribution causes heated and dehydrated soils to absorb moisture and to change their condition and principal physical mechanical properties.Having completed a series of field tests, the authors have identified that 1C reduction in the clay soil temperature reduces its modulus of deformation by 0.7…..1.0MPa. It is noteworthy that no projections of alterations in the principal physical and mechanical properties of base soils in the urban environment are possible absent of thermometrical tests accompanying geological engineering surveys. Findings of experimental and field research projects and their theoretical justification have proven that research into filtration properties of soils in the top zone of bases of buildings and structures and engineering networks in the environment of urban ecosystems require wide scale groundwater research to be performed within tight urban territories.

Текст научной работы на тему «Особенности температурного режима грунтов в г. Москве и его влияние на инженерно-геологические свойства активной зоны оснований сооружений»

ВЕСТНИК roft,-

3/2013

ОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

УДК 624.131.1

А.А. Кашперюк, П.И. Кашперюк, А.Д. Потапов, И.А. Потапов

ФГБОУ ВПО «МГСУ»

ОСОБЕННОСТИ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ГРУНТОВ В Г. МОСКВЕ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АКТИВНОЙ ЗОНЫ ОСНОВАНИЙ СООРУЖЕНИЙ

Рассмотрены некоторые аспекты влияния температурного режима грунтов активной зоны основания сооружений на тепловлагоперенос в этих грунтах, их состояние и деформационные свойства в городских условиях. Отмечено, что изменение температурного градиента в грунтах за счет тепловлагопереноса изменяют не только коэффициенты фильтрации различных по составу грунтов, но и их напряженно-деформированное состояние. На конкретном примере строительства высотного дома в г Москве показано, что наличие теплонесущих коммуникаций в пределах 3...10 м от поверхности земли могут повышать среднегодовую температуру этой толщи грунтов до 30 и более градусов, при этом демонтаж таких коммуникаций приводит к резкому изменению температурного режима грунтовой толщи. За счет возникающего перераспределения влаги ранее нагретые обезвоженные грунты увлажняются, изменяя свое состояние и, соответственно, основные физико-механические свойства. В результате натурных исследований грунтов установлено, что понижение температуры глинистых грунтов на 1 °С приводит к уменьшению значения их модуля деформации на 0,7.1,0 МПа. Обращается внимание на то, что прогноз изменения основных физико-механических свойств грунтов основания в городских условиях невозможен без обязательного проведения термометрических работ при инженерно-геологических изысканиях. Результаты экспериментальных и натурных исследований и их теоретическое обоснование показывают, что вопросы изучения фильтрационных особенностей грунтов в верхней зоне грунтового основания зданий и сооружений, инженерных сетей в условиях городских экосистем требуют постановки масштабных гидрогеологических работ в стесненной городской обстановке. Полученные результаты имеют значение как для инженерно-геологической и гидрогеологической оценки условий строительства зданий и сооружений, инженерных сетей в условиях освоения подземного пространства городов, так и для рассмотрения их с геоэкологических позиций. Такие факторы антропогенного воздействия на грунтовую среду оснований, как температура, состав фильтрующей воды, изменение гидрогеологического режима подземных вод являются типичными геоэкологическими факторами, которые определяют гомео-стаз и его трансформации при антропогенной нагрузке в городских экосистемах. Подтверждается тезис об определенной трансформации в современных условиях понятий об инженерно-геологических процессах и явлениях в геоэкологические. Обоснована недопустимость отсутствия в действующей нормативной документации по инженерно-геологическим изысканиям требований термометрических исследований грунтов в городских условиях.

Ключевые слова: инженерно-геологические изыскания, температурный режим грунтов, тепловлагоперенос, коэффициент фильтрации, кривая распределения температур, состояние глинистых грунтов, модуль деформации, статическое зондирование, напряженно-деформированное состояние, грунты.

Известно, что в процессе инженерных изысканий для осуществления инженерно-геологического прогнозирования и решения ряда геотехнических задач, например, при расчете устойчивости обводненных склонов или бортов котлованов, давления на подпорную стенку и др.учет гидродинамических напряжений является обязательным. Согласно современным представлениям геофильтрационной теории гидродинамические напряжения возникают в толще дисперсных грунтов при фильтрации в них воды под влиянием гравитационных или других физических полей [1]. При ламинарном режиме фильтрации жидкости в пористой среде сопротивление текущего потока зависит от сил вязкого трения внутри него. Таким образом, согласно закону Бингами — Шведова, движение воды в дисперсных системах имеет вязкопластичный характер и существенно зависит от значения коэффициента динамической вязкости. Движение воды в дисперсной среде по своей природе имеет вязкопла-стичный характер, а взаимное смещение молекул воды зависит не только от их вязкого трения, но и от молекулярного поля частиц, а в первую очередь, от степени дисперсности фильтрующих грунтов, температуры воды, состава и консистенции ее солевого раствора.

Согласно формуле Пуазейля значение коэффициента фильтрации определяется вязкостью жидкости и геометрией порового пространства грунта (когда поры фильтра представляют собой цилиндрические трубы с одинаковым радиусом), т.е.

к пг2Р£

К = '

где г — радиус капилляров; р — плотность; g — ускорение свободного падения; п — вязкость воды.

Вязкость жидкости с повышением температуры уменьшается. Влияние температуры на динамический коэффициент вязкости жидкостей оценивается формулой ц = ц0еа'-'0, где ц = ц0 — значения динамического коэффициента вязкости соответственно при температуре ^ и ^ градусов; а — показатель степени, зависящий от рода жидкости, для масел, например значения его изменяются в пределах 0,025...0,035. Может возникнуть вопрос о том, какое значение имеет упоминание о маслах, здесь нелишне сослаться на результаты исследований, которые уже оценили влияние состава фильтрующей жидкости на скорость фильтрации, а кроме того по некоторым экспертным оценкам количество нефтепродуктов, в т.ч. и масел, в значительных объемах поступает в приповерхностную гидросферу с автомобильных дорог, не говоря уже о нефтебазах, автозаправочных станциях, промышленных предприятиях, автобазах и т.п.

Из формул видно, что коэффициент фильтрации прямо пропорционален плотности воды (она изменяется сравнительно мало) и обратно пропорционален вязкости. Еще академик Е.М. Сергеев в своем учебнике отмечал, что температурная поправка на изменение вязкости может существенно повлиять на значение Кф. Так при изменение температуры воды от 20 до 1 °С величина коэффициента фильтрации может измениться почти вдвое [2]. Таким образом, становится очевидным, что прогноз изменения инженерно-геологических и

гидрогеологических условий в процессе строительства и эксплуатации подземных и заглубленных сооружений не возможен без определения температурного режима грунтового массива, являющегося средой или основанием сооружения.

К сожалению, актуализированный СНиП 11-02—96 нормирует определение среднегодовой температуры и глубины нулевых годовых колебаний температур (п. 6.9 указанного СНиПа) грунтов только при инженерно-геологических изысканиях в районах распространения многолетнемерзлых пород [3]. Во всех других случаях определение температурных и теплофизических свойств грунтов СНиПом не предусматриваются, за исключением отдельных случаев определения режима подземных вод, когда ведутся режимные наблюдения за температурой воды исследуемого водоносного горизонта.

Учитывая современную практику строительства в г. Москве, когда идет повсеместное освоение подземного пространства до глубины 10.. .18 м, необходимо отметить, что строящиеся подземные и заглубленные сооружения существенно влияют на формирование температурного режима грунтовой толщи и, следовательно, на изменение их физико-механических свойств за счет тепло-влагопереноса внутри песчаных и особенно глинистых грунтовых массивов. Особенно существенное влияние на температурный режим грунтов оказывают теплонесущие коммуникации (теплотрассы), залегающие в городе на глубинах от 3,5 до 12.15 м от поверхности земли. Вблизи подобных теплоцентралей температура грунтов может достигать 40..50 °С.

Известно, что процесс переноса влаги в грунтах в естественных условиях осуществляется при наличии температурного поля, причем, перераспределение влаги за счет градиента температуры происходит от более нагретой области к более холодной [4—6]. Таким образом, вблизи подземного сооружения или теплотрассы в естественных условиях идет осушение грунтового массива, вмещающего сооружение, глинистых, а в зоне аэрации и песчаных грунтов. В зоне полного водонасыщения песчаных грунтов в пределах области повышенных значений температур формируются участки повышенных значений коэффициентов фильтрации этих песков. К сожалению, следует отметить, что на сегодняшний день натурные работы по исследованию тепловлагопереноса в грунтах в условиях г. Москвы практически отсутствуют, это прежде всего связано с тем, что существующие положения действующих нормативных документов по инженерно-геологическим изысканиям не содержат требований по проведению исследований температурного режима изучаемых грунтовых массивов.

Результаты исследований. Примером влияния изменения температурного режима грунтов на их физико-механические свойства в процессе строительства и эксплуатации зданий являются два рядом расположенных участка строительства жилых многоэтажных домов по адресу г. Москва, ул. Ясногорская, вл. 21 и ул. Тарусская, вл. 22, на пресечении этих улиц с ул. Голубинской. Расстояние между площадками составляет 250 м. В процессе инженерно-геологических изысканий на указанных площадках в 2007 и 2008 гг. соответственно авторами настоящей статьи были выполнены температурные измерения грунтов в 2

скважинах по одной площадке. Характер распределения температур на глубину 25 м приведен на рисунке. Кривые температур показывают, что среднегодовая температура в скважине № 1 (на Тарусской ул.) составляет 8,2 °С, а их амплитуда распространяется до глубины 17,5 м. В подобных же по составу и характеру сложения грунтах кривая распределения температур в скважине № 7 на ул. Ясногорской до глубины 25 м не вышла на асимптоту, причем максимальная температура грунта на глубине 5,0 м здесь составляет 28,0 °С. Здесь нужно отметить, что скважина № 7, в которой проводились замеры температур, располагалась в 6,0 м от оси проходящего под проектируемым зданием трубопровода городской теплоцентрали, залегающей на глубине 4,5 м. В дальнейшем, при строительстве в 2010 г., трубопровод под зданием был демонтирован, и теплотрасса перенесена на расстояние в 30 м от строящегося здания.

б

Температурные кривые по скважинам на соседних площадках: а — скважина № 7 на площадке по ул. Ясногорская, вл. 21; б — скважина № 1 на площадке по ул. Тарусская, вл. 22; в — скважина № 7а, расположенная в трех метрах от скважины № 7 по ул. Ясногорская, вл. 21

а

в

На основании материалов, полученных при бурении, геологическое строение участка представляется в следующем виде.

С поверхности до глубины 5,8 м участок сложен насыпными грунтам (К^1у), состоящими из суглинка тяжелого пылеватого, местами песчанистого, коричневато-серого, с включениями до 30 % щебня, кусков асфальта, битого кирпича, с корнями растений, местами перекрытого слоем асфальта. Насыпь преимущественно слежавшаяся. Однако имеются места на глубинах 2.. .4 м, где встречаются насыпные грунты не слежавшиеся (выход керна не более 50 %). Техногенные отложения развиты повсеместно, их мощность изменяется от 2,7 до 5,8 м.

Под насыпью в пределах изученного участка залегают верхнечетвертичные и современные покровные отложения (Р^ш 1У), представленные суглинком тяжелым пылеватым, коричневато-серым, с прослойками и линзами глины легкой пылеватой, с вкраплениями ожелезнения, гнездами омарганцева-ния, с редкими включениями дресвы, мощностью от 0,9 до 2,4 м.

Ниже залегают среднечетвертичные водно-ледниковые и озерно-ледни-ковые нерасчлененные отложения (f,lg-QIId-m), распространенные повсеместно и представленные в верхней части преимущественно глиной легкой пы-леватой, желтовато-коричневой, а в нижней — супесью пылеватой, буро-коричневой, с редкими включениями дресвы; иногда прослои выклиниваются; на локальном участке в районе скважины № 3 вскрыта мощная линза песка мелкого, коричнево-желтого, с редкими включениями гравия; общая мощность отложений от 0,8 до 4,3 м.

Ниже практически повсеместно залегают среднечетвертичные ледниковые отложения представленные суглинком тяжелым песчанистым, красновато-коричневым, с линзами и прослоями глины легкой песчанистой, с включениями дресвы и щебня (до 10 %), с гнездами грунта дресвяного, мощностью до 3,2 м.

Ниже повсеместно залегают нижне-среднечетвертичные водно-ледниковые и озерно-ледниковые нерасчлененные отложения представленные переслаиванием глин легких песчанистых, серовато-сиреневых и песков пылеватых, реже мелких, желтовато-коричневых, в нижней части толща становится существенно более песчанистой, встречаются редкие включения гравия и гальки; общая мощность отложений изменяется от 4,0 до 7,0 м.

Четвертичные отложения подстилаются мощной толщей отложений меловой системы нижнего отдела барремского и готеривского ярусов (К1Ьг, К^), распространенных повсеместно и представленных переслаиванием супесей песчанистых, сиренево-серых и зеленовато-серых, слюдистых; глин тяжелых, сиренево-серых; и песков пылеватых, сиренево-серых, слюдистых, с прослоями песка мелкого. Вскрытая мощность меловых отложений достигает 35 м.

Гидрогеологические условия участка простые и характеризуются наличием двух водоносных горизонтов.

Верхний водоносный горизонт верховодки приурочен к насыпным грунтам и имеет прерывистое распространение. Водовмещающими породами являются линзы насыпных песков и щебня, мощность которых не превышает 0,5 м. Верховодка вскрыта в нескольких скважинах на абсолютных отметках 198,08.200,11 м, глубина залегания этих вод различна и составляет 1,0.2,2 м. Следует отметить возможные сезонные колебания уровня верховодки, возможность ее возникновения на разных участках исследованной территории в весенне-осенний период, а также при аварийных утечках из водонесущих коммуникаций.

Межпластовые напорно-безнапорные воды нижне-среднечетвертичных межледниковых и нижнемеловых отложений имеют повсеместное распро-

странение. Водовмещающими породами являются пески пылеватые и мелкие, а также песчанистые супеси, их коэффициент фильтрации изменяется от 0,3 до 1,3 м. По степени водопроницаемости грунты относятся к водопроницаемым. Мощность горизонта составляет 27,6.28,6 м. Глубина залегания данного водоносного горизонта колеблется от 12,5 до 14,2 м, абсолютные отметки уровня воды составляют 187,41.187,91 м. В отдельных скважинах отмечен локальный напор 1,2 м, что связано с линзой глинистого грунта, залегающей до глубины 14,2 м. Наличие в водно-ледниковых и меловых песках прослоев суглинков и глин, расположенных на различных глубинах и имеющих различные мощности, обусловливает возникновение напоров при вскрытии подземных вод при бурении. Однако установление напорных вод на одних и тех же отметках (187,41.187,91 м) свидетельствует о гидравлической взаимосвязи между водовмещающими толщами, расположенными на различных глубинах.

В июле 2012 г. Заказчик обратился к авторам данной статьи с просьбой провести геотехнические исследования на площадке по адресу ул. Ясногорская, вл. 21 для выяснения причин неравномерной деформации фундаментной плиты под построенным 18-этажным зданием перед его государственной приемкой в эксплуатацию. В августе 2012 г. силами ООО «НПФ СИВС» было пробурено две скважины глубиной до 25 м в непосредственной близости от здания со стороны максимальных его осадок и выполнены 4 точки статического зондирования грунтов на установке ФУГРО, причем одна точка была выполнена со стороны минимальных осадок здания. В одной из скважин были проведены замеры температуры грунтов до глубины 25 м. Кривые распределения температур показаны на рисунке.

Анализ материалов основных изысканий и проведенных исследований позволяет заключить, что изменение температуры грунтов основания за 2 года после ликвидации теплотрассы в пятне застройки привело к существенному изменению физических и механических свойств грунтов основания. Причем, песчаные грунты практически не отреагировали на эти изменения, в то же время глинистые грунты, как показано в таблице, изменили свое состояние и, соответственно, свои деформационные свойства. Так значения модулей деформации покровных и озерноледниковых суглинков и глин уменьшились в 1,6.1,8 раза при увеличении влажности на 1,9.2,4 % соответсвенно, значения модулей деформации ледниковых суглинков (ИГЭ 6), залегающих на глубинах 7,0.9,3 м, уменьшились в 2 раза по сравнению с первоначальными, определенными до начала производства строительных работ, при этом влажность моренных суглинков увеличилась только на 3,7 %. Здесь следует отметить, что температура грунта в интервале глубин 2,7.6,2 м уменьшалась на 10.13,4 °С, а в интервале глубин 7,0.9,3 м (для ИГЭ - 6) — на 14,2.14,8 °С. Соответственно, можно заключить, что понижение температуры анализируемых суглинков и глин на 1 °С приводит к уменьшению значения их модулей деформации на 0,7.1,0 МПа.

МГСУ-

3/2013

Сравнительная таблица некоторых физико-механических свойств грунтов до и после строительства здания (переноса теплотрассы) на улице Ясногорская, вл. 21

Модуль деформации Е, МПа

Номер ИГЭ Мощность Геологический Описание Плотность р, г/см Природная влажность д.е. Коэффициент пористости. (по результатам статического зондирований)

слоя, м индекс грунта е ул. Ясногорская ул. Тарус-ская

* ** * ** * ** * ** *

Суглинок тяжелый

2 0.9-2,4 РЮш-м гылееатый, тугопластич ный 1,99 2,00 0,223 0,242 0,668 0,687 18 10 20

Глина

легкая

3 0,0-1.9 (,1дОа пылееатая. тугопластич пая 2.03 2,03 0,229 0.253 0,659 0,678 21 13

4 0.0-3,0 МдОа Супесь пылеватая, пластичная 2.01 2,04 0,205 0,227 0,605 0,617 25 17 27

Песок

мелкий,

средней

5 0.0-3,4 ШОи ПЛОТНОСТИ, средней степени водо-насыщения 1.86 1,87 0,151 0,188 0,643 0,650 29 30

Суглинок

тяжелый

6 0.0-3.2 дО/ песчанистый, полутвердый 2.15 2,14 0,139 0,136 0,445 0,507 27 13 27

Суглинок

тяжелый

6а 0.0-2.0 да/ песчанистый, мягко-ппастичныИ 2,10 - 0,199 - 0,547 13 13 -

Песок

пылеватый,

7 1,2-7,6 ИдОи" средней плотности, насыщенный водой 2.02 0,235 0.614 * 36 37 35

Примечание.

Нормативные значения параметров:

- на период изысканий; ** - через 2 года после строительства.

Выводы. 1. Инженерно-геологические изыскания для проектирования и строительства ответственных сооружений предусматривают прогнозирование изменения инженерно-геологических свойств грунтов основания. Прогнозирование невозможно без определения целого ряда параметров дисперсных грунтов, зависящих от температурного режима грунтовой толщи.

2. Специфика городских условий характеризуется существенными различиями температурных полей в приповерхностных грунтовых толщах, когда пространственная и временная изменчивость температурных полей в грунтах может достигать десятков градусов.

3. Перестройка температурного поля в грунтах, как это показано на примере участка строительства жилого дома по Ясногорской улице, вл. 21, приводит к существенному изменению влажностного режима мелкодисперсных грунтов, их состояния и особенно деформационных свойств.

4. Анализ материалов изысканий показывает, что понижение температур глинистых и суглинистых грунтов на 1 °С приводит к уменьшению значений их модуля деформации на 0,7.1,0 МПа.

5. Отсутствие в действующей нормативной документации по инженерно-геологическим изысканиям требований термометрических исследований грунтов в городских условиях, с нашей точки зрения, недопустимо.

Библиографический список

1. Осипов В.И. Физико-химическая теория эффективных напряжений в грунтах / ИГРАН. М. : ИФЗ РАН, 2012. 74 с.

2. Грунтоведение / Е.М. Сергеев, Г. А. Голодковская, Р.С. Зиангиров и др. ; под ред. Е.М. Сергеева. 3-е изд. М. : МГУ, 1971. 595 с.

3. СНиП 11-02—96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. М. : Госстрой России, 1997. 44 с.

4. Королев В.А., Фадеева Е.А. Сравнительный анализ термовлагопереноса в дисперсных грунтах разного гранулометрического состава // Инженерная геология. 2012. № 6. С. 18—31.

5. Королев В.А., Фадеева Е.А., Ахромеева Т.Я. Закономерности термовлагопереноса в ненасыщенных дисперных грунтах // Инженерная геология. 1990. № 3. С. 16—29.

6. Grifoll J., Gastor J.M., Cohel Y. Non-isothermal soil water transport and evaporation // Advances in Water Resources. 2005. № 28. Pp. 1254—1266.

Поступила в редакцию в феврале 2013 г.

Об авторах: Кашперюк Александра Александровна — студент 5 курса кафедры механики грунтов, оснований и фундаментов, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];

Кашперюк Павел Иванович — кандидат геолого-минералогических наук, доцент, профессор кафедры инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];

Потапов Александр Дмитриевич — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected];

Потапов Иван Александрович — инженер кафедры инженерной геологии и геоэкологии, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, [email protected].

Для цитирования: Особенности температурного режима грунтов в г. Москве и его влияние на инженерно-геологические свойства активной зоны оснований сооружений / А.А. Кашперюк, П.И. Кашперюк, А.Д. Потапов, И.А. Потапов // Вестник МГСУ 2013. № 3. С. 88—97.

A.A. Kashperyuk, P.I. Kashperyuk, A.D. Potapov, I.A. Potapov

THERMAL BEHAVIOUR OF MOSCOW SOIL AND ITS INFLUENCE ON GEOTECHNICAL PROPERTIES OF THE ACTIVE ZONE OF BASES

OF STRUCTURES

The authors consider particular aspects of influence of the thermal behaviour of soils of the active zone of bases of structures on the moisture and heat transfer inside the soil, their condition and deformation behaviour in the urban environment. It is noteworthy that any changes of the temperature gradient of soils caused by the moisture and heat transfer alter both the value of filtration ratios of soils having various compositions and their stress-strained state.

The authors analyze the process of construction of a specific high-rise building in Moscow to prove that availability of systems of utilities emitting heat in Moscow soils at the depth of 3 — 10 meters below the ground level may increase the soil temperature up to 30 degrees C and even higher, whereas demounting of utility networks will cause an abrupt change in the thermal behaviour of the soil. Moisture redistribution causes heated and dehydrated soils to absorb moisture and to change their condition and principal physical mechanical properties.

Having completed a series of field tests, the authors have identified that 1C reduction in the clay soil temperature reduces its modulus of deformation by 0.7.....1.0

MPa. It is noteworthy that no projections of alterations in the principal physical and mechanical properties of base soils in the urban environment are possible absent of thermometrical tests accompanying geological engineering surveys. Findings of experimental and field research projects and their theoretical justification have proven that research into filtration properties of soils in the top zone of bases of buildings and structures and engineering networks in the environment of urban ecosystems require wide scale groundwater research to be performed within tight urban territories.

Key words: geological engineering surveys, thermal behaviour, moisture and heat transfer, filtration ratio, temperature distribution curve, clay soil, modulus of deformation, static penetration test, deflected mode.

References

1. Osipov V.I. Fiziko-khimicheskaya teoriya effektivnykh napryazheniy v gruntakh [Physicochemical Theory of Effective Stresses in Soils]. Moscow, IFZ RAN Publ., 2012, 74 p.

2. Sergeev E.M., Golodkovskaya G.A., Ziangirov R.S., edited by Sergeev E.M. Gruntovedenie [Soil Science]. Moscow, MGU Publ., 1971, 595 p.

3. SNIP 11-02—96 Inzhenernye izyskaniya dlya stroitel'stva. Osnovnye polozheni-ya [Construction Norms and Rules 11-02—96. Engineering Surveys for Construction Purposes. Basic Provisions]. Moscow, Gosstroy Rossii publ., 1997, 44 p.

4. Korolev V.A., Fadeeva E.A. Sravnitel'nyy analiz termovlagoperenosa v disper-snykh gruntakh raznogo granulometricheskogo sostava [Comparative Analysis of Moisture and Heat Transfer in Disperse Soils Having Different Granulometric Compositions]. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geology]. 2012, no. 6, pp. 18—31.

5. Korolev V.A., Fadeeva E.A., Akhromeeva T.Ya. Zakonomernosti termovlagoperenosa v nenasyshchennykh dispernykh gruntakh [Regularities of Moisture and Heat Transfer in Non-saturated Disperse Soils]. Inzhenernaya geologiya [Engineering Geology]. 1990, no. 3, pp. 16—29.

6. Grifoll J., Gastor J.M., Cohel Y. Non-isothermal Soil Water Transport and Evaporation. Advances in Water Resources. 2005, no. 28, pp. 1254—1266.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

About the authors: Kashperyuk Aleksandra Aleksandrovna — student, Department of Soil Mechanics, Beddings and Foundations, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected];

Kashperyuk Pavel Ivanovich — Candidate of Geological and Mineralogical Sciences, Professor, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected];

Potapov Aleksandr Dmitrievich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Chair, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected];

Potapov Ivan Aleksandrovich — engineer, Department of Engineering Geology and Geoecology, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; [email protected].

For citation: Kashperyuk A.A., Kashperyuk P.I., Potapov A.D., Potapov I.A. Osobennosti temperaturnogo rezhima gruntov v g. Moskve i ego vliyanie na inzhenerno-geologicheskie svoystva aktivnoy zony osnovaniy sooruzheniy [Thermal Behaviour of Moscow Soil and Its Influence on Geotechnical Properties of the Active Zone of Bases of Structures]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 3, pp. 88—97.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.