Теплотехнические расчеты и прогноз состояния многолетнемерзлых грунтов (ММГ)
Прогнозирование изменения температурного состояния многолетнемерзлых грунтов (ММГ) является обязательным разделом при проектировании оснований и фундаментов зданий и сооружений в криолитозоне. Необходимость выполнения такого прогноза регламентируется действующими нормативными документами.
Результаты расчетов служат основанием для выбора принципа использования ММГ (сохранение мерзлого состояния или допущение оттаивания), определения параметров фундаментов, систем термостабилизации, а также актуализации прогнозных моделей на эксплуатируемых объектах.
Расчеты выполняются с использованием пакета программ Frost 3D (лицензионная версия).
Программный комплекс реализует численное решение нестационарной задачи теплопроводности в трехмерной постановке методом конечных разностей, с учетом фазовых переходов «вода – лед».
Состав услуги
1. Математическое моделирование температурных полей
- Моделирование динамики трехмерных температурных полей методом конечных разностей.
- Учет процессов промерзания и оттаивания в грунтах при взаимодействии с окружающей средой, зданиями и сооружениями.
- Моделирование совместной работы грунтов с сезоннодействующими охлаждающими устройствами (СОУ) и холодильными машинами.
2. Учет термостабилизации грунтов
- Включение в теплотехнический расчет СОУ различных типов (ГЕТ/ВЕТ-системы, наклонные СОУ).
- Расчет ореолов промерзания вокруг испарителей охлаждающих устройств.
- Расчет динамики холодопроизводительности СОУ (проверка работоспособности, даты включения/отключения).
3. Расчет температурных режимов
- Определение зон сезонного промерзания и оттаивания грунта.
- Расчет стационарных и нестационарных температурных полей основания.
- Учет фильтрации воды в грунтах (при наличии гидрогеологических данных).
4. Расчет несущей способности свай в ММГ
Расчет выполняется по СП 25.13330.2020 и СП 24.13330.2021:
- по результатам моделирования динамики температурных полей;
- с учетом сил смерзания грунта со сваей;
- автоматический расчет несущей способности по комбинированной методике;
- учет негативного трения по боковой поверхности свай;
- расчет температурного коэффициента (приложение П СП 25.13330.2020) по годам эксплуатации;
- расчет касательной силы морозного пучения;
- определение допускаемых нагрузок на вдавливание и выдергивание сваи.
5. Расчет осадок мерзлых грунтов при оттаивании
Расчет выполняется в соответствии с СП 25.13330.2020 на основе результатов моделирования динамики температурных полей:
- определение глубины и зоны оттаивания за расчетный период;
- расчет осадки основания по слоям (с учетом льдистости и типа грунта);
- оценка влияния осадки на деформации здания или сооружения.
Результат работы
Технический отчет, содержащий:
- расчетную схему и обоснование принятых параметров;
- результаты 3D моделирования температурных полей (графики, изотермы, анимация динамики при необходимости);
- таблицы расчетных значений температуры грунтов по глубине и во времени;
- расчет несущей способности свай;
- расчет осадок при оттаивании;
- выводы и рекомендации по проектным решениям.
Область применения
- Промышленные и гражданские объекты на многолетнемерзлых грунтах.
- Линейные сооружения (трубопроводы, автомобильные и железные дороги).
- Нефтегазовые скважины и кустовые площадки.
- Объекты энергетики (опоры ЛЭП, подстанции).
- Реконструкция и усиление фундаментов действующих объектов.
