被动的方法保持冻结状态的土壤
该方法中使用的主要的一个多年冻土地区,但它不是完全欣赏或广泛使用直到1950年代经过一段长时间的不成功的尝试适应变化与结构下冻土解冻。许多建筑在冻土实质的变形由于永久冻土融化和解冻基础沉降的基础。这发生在整个俄罗斯的冻土地区当方法基于冻土解冻主要是住宿的变化相关。即使冰粉质粘土的含量相对较低,背面佛库塔煤窑里做苦力许多建筑物被摧毁(茹科夫1958年)。下的冻土工程意味着用于保护建筑的比例大大减少变形的建筑。
这个方法是唯一一个可以保护结构免受过度变形与含冰好土壤解冻现象造成的。基金会根据这种方法建造承受沉重的负荷,最小的结算,可以很容易地从保护冻胀。
方法通常是建议3°C和冻土温度的区域。”作为一个粗略的向导,情况应该批判性的评估时,地面温度是温暖的比大约3°C,如果地面保持在冷冻条件建设”(约翰斯顿1981,p 251)。第一个俄罗斯建筑规范勘察、设计和施工的冻土地区铁路和基础设施建议积极的方法在技术上的声音和经济在温暖的地区冻土(温度高于3°C)。冻土的斯科沃罗季诺镇第一个例子的地方推荐给该方法的应用。拜耶科夫和Kapterev(1940)表明,这种方法是错误的。
被动方法的成功应用在温暖的地区冻土在俄罗斯,契塔等,背面佛库塔煤窑里做苦力卡,和斯科沃罗季诺,和很多人一样,表明,被动的方法可以用在温暖的地区冻土。
有几个工程手段维持冻土下建筑,和通风空气在高架建筑空间(爬行空间)是最广泛使用的。在阿拉斯加和加拿大这个空间通常是完全开放的,在俄罗斯通过相对较小的通风开口(气孔)基础墙或墙梁。开口的总面积是评估通过使用所谓的模数通风(MV),总面积的比值的空缺的足迹。建筑的开放空间,爬行MV =爬行空间的高度乘以其周长。俄罗斯的建筑规范和一些其他来源提供方法评估MV。Saltykov(1959)提出一个表可用于初步评价的MV(表17.1)。类似的MV手册上推荐的值永冻层的建筑由Tsytovich(韦尔et al . 1977)和(1975)。
设计通风槽隙在俄罗斯传统上针对两个目标。第一是保持建筑物下的土壤冻结状态,第二个是提供一个舒适的温度在地板上面的通风槽隙最小保温,以减少成本。MV的方法既反映了这些目标。
表17.1建议通风模量(基于Saltykov 1959)
热阻的结构上面爬行空间(m2 h°C kkai-1)
室内空气温度
模量的通风冻土地带
北部
中央
南部
表17.1建议通风模量(基于Saltykov 1959)
热阻的结构上面爬行空间(m2 h°C kkai-1)
室内空气温度
模量的通风冻土地带
北部
中央
南部
1 |
15 |
0.0025 - -0.005 |
0.005 - -0.02 |
0.02 - -0.03 |
30. |
0.0075 - -0.015 |
0.015 - -0.05 |
0.05 - -0.08 |
|
2 |
15 |
0.0015 - -0.003 |
0.003 - -0.01 |
0.01 - -0.015 |
30. |
0.0035 - -0.007 |
0.007 - -0.02 |
0.02 - -0.03 |
|
3 |
15 |
0.0008 - -0.002 |
0.002 - -0.006 |
0.006 - -0.009 |
30. |
0.002 - -0.0035 |
0.0035 - -0.01 |
0.01 - -0.015 |
在诺里尔斯克镍业(北方的冻土地带),爬行空间的通风设计是一个MV从0.00225到0.004 (Shamshura 1959;Maksimov et al . 1978年)。例如,对于一个在诺里尔斯克镍业建立50 m×20 m,如果热阻等于3平方米的低矮的空间h°C kkai-1和空气温度的房间在一楼= 15°C,开放的总面积为0.8平方米之间爬行空间的通风可以和2平方米(开放的爬行空间高度1米,打开通风面积等于140平方米)。韦尔et al。(1977)提出的一个例子评价总面积的通风口爬墙梁的空间建筑在Dikson长60米,宽20米,俄罗斯的海港北极。它预计,在建筑的生命周期期间,土壤温度将增加从6到-3.6°C和通风口的面积应等于0.66平方米,MV = 0.00055(韦尔et al . 1977年)。通风面积1米高度的开放爬行空间就等于160平方米,或240倍。年平均土壤温度下开放的爬行空间会减少到-10°C。
热绝缘电阻高于通风空间在俄罗斯在阿拉斯加小于所需的3 - 5倍。因此,平均气温在爬行空间比它可能是故意保持温暖在一个开放的空间,爬行和资源在寒蝉冻土仍未使用MV取决于热阻上方的地板上爬的空间。建筑的例子Dikson(见上图)表明,机会永冻层保持在较低的温度大大降低,以满足这两个条件。这种方法在实现两个相互竞争的目标已经实现在俄罗斯为冻土地区建筑规范。这种方法至少有问题和一些俄罗斯北极工程师不支持它。根据多库恰耶夫(1963,第121页):“应该优先选择开放的爬行空间(特别是在地区冻土年平均温度高于3°C)因为开放的爬行空间保证冻土温度较低。省钱在爬墙梁空间可以用于增加保温。”This advice of one of the best Russian permafrost engineers has not been followed. For example in Chita, where mean annual permafrost temperature is about -0.3°C to -0.5°C, MV is equal to 0.015-0.03 for a building with continuous foundations, which is 10-15 times less that could be provided by the open crawl space.
还有一个缺点的通风槽隙小通风口。不容易观察,因此不允许简单的检查。泄漏在水中或加热线路,通常挂在天花板上爬行的空间,可以保持未被发现的很长一段时间,严重损害冻前土壤检测基础。
根据Shamshura(1959),冻土温度在一个开放的爬行空间变得几乎等于年平均气温爬下,冻土温度空间通风通过气孔数度。Maksimov et al。(1978)也发现,年平均土壤表面温度在一个开放的爬行空间几乎等于当地年平均空气温度。他们报告说,冬天温度很大程度上取决于爬行空间的类型。在一个开放的爬行空间,外面非常接近的温度。在一个通风不良的窄小空间,冬天意味着空气温度可以超过
年平均土壤温度,图17.2加元土壤温度的变化在雅库茨克鞋厂(基于Voytkovsky 1968)
12°C高于室外空气温度。夏季平均气温大约是1 - 2°C的低矮的空间比室外空气温度冷(Maksimov et al . 1978年)。
图17.2显示了冻土温度的降低在一个有效的通风槽隙在雅库茨克在6年时间内,俄罗斯。1963年在年平均土壤温度梯度显示,土壤温度继续下降。
一个有效的通风槽隙降低冻土温度上升几度。它发生在年后建设,不能考虑设计如果土壤初步冷却前施工尚未应用。施工期间设计依赖于冻土的温度。爬下冻土温度的降低空间在建筑的使用寿命增加了安全系数为基础的承载力。
冷却的永久冻土层下爬行空间需要数年时间,因此承载力随时间的土壤和基础。俄罗斯建筑规范(剪断1991)需要降低土壤温度的塑料冻土约2到3°C。考虑到冷却的优势,土壤温度应该减少基础施工或在施工之前。最简单的方法是从一个网站犁雪之前数年建设和热在夏天使土壤表面。土壤也可以冷冻通过管道用作成堆或孔用于安装桩(Maksimov et al . 1978年)。
降低通风开放的爬行空间提供了一个连续冻土温度和增加设计承载力的冻土双重(表17.2)。因此,增加冻土温度上升几度由于气候变化或其他因素对结构没有任何影响raybet雷竞技最新
设计特点 |
建筑1 |
2号楼 |
建筑3 |
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1950年 |
1963年 |
1959年 |
1963年 |
1958年 |
1963年 |
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嵌入在冻土桩(m) |
4 |
5 |
4 |
5 |
4 |
5 |
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平均温度在设计 |
-2.8 |
-3.4 |
-1.2 |
-2.1 |
-1.5 |
-2.2 |
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桩(°C) |
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设计温度的尖端 |
-3.6 |
5 |
-1.6 |
-3.1 |
-2.1 |
-3.2 |
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桩(°C) |
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桩承载力(T) |
One hundred. |
140年 |
60 |
One hundred. |
55 |
106年 |
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增加在承载力 |
40 |
67年 |
完整性和一个潜在的气候变化的影响将影响建筑与开放空间比raybet雷竞技最新建筑与空间后根据MV开口设计。 外墙下冻土温度决定了土壤结构设计中使用的属性,它是一个函数下冻土的温度和外面的建筑。这个温度可以下降了几个方法,如热桩的使用,建筑外保温的土壤,snow-plowing建筑,这些方法的组合。结合保温热桩导致大大降低冻土温度沿跨阿拉斯加输油管线在一些网站。结合热堆和开放的爬行空间已经被有效地使用在阿拉斯加和俄罗斯(Vialov et al . 1993年)。开放的爬行空间的组合与热管与桩和夏季季节性保温可以保持土壤处于冻结状态,即使在年平均气温是几度0°C以上。 Porkhaev(1959),其对发展的贡献的方法来评估热交互建筑的土壤冻结和解冻迄今为止最重要的,发现下冻土结构可以在几乎整个保护冻土地区。他还发现,较低的永久冻土温度和厚度越大,就越容易保护冻土。空气温度是决定性因素,因为冻土温度可以减少冷却系统,最终成为接近年平均空气温度。”工程的热影响冷却系统如通风槽隙,通风管道和其他几次大于自然因素的影响”(Porkhaev 1959, p 19)。当代的方法冻土工程有强大的手段保护冻土的冻结状态在各种气候条件(Khrustalev 2005)。 虽然一般方法设计冻土条件是相同的,他们的应用程序是不同的在俄罗斯和北美(表17.3)。相比之下,与通风爬行空间和建筑桩基础被认为是。的差异是重要的在评估潜在的气候变化影响冻土作为建筑物的基础。raybet雷竞技最新比较表明,建筑设计与美国标准可以承受更大的气候变化。
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