Практическая работа № 1.

Расчет глубины затухания колебаний температур в горных породах.

Задание: Рассчитать глубину затухания колебаний температуры за

сутки, за месяц, за год и за 25 лет на дренируемых песча-

ных грунтах (а=0,003) и на заболоченном глинистом участ-

ке (а=0,001). Сделать письменно выводы.

Расчетная формула: ;

где h-глубина затухания температурных колебаний (м);

а-коэффициент теплопроводности (изменяется от 0,001 до 0,003)

– количество тепла , проходящее за 1 с через 1 кв.см на глубину

1см при градиенте температур 1°/1 см;

р-период колебания температуры (в часах).

Практическая работа № 2.

Расчет глубины летнего оттаивания мерзлых горных пород по формулам Стефана и Джуликиса (мощность сезонноталого слоя).

Задание: Рассчитать глубины оттаивания многолетнемерзлых пород

по формулам Стефана и Джуликиса применительно к пунк-

там Уренгой, Тамбей и Салехард при условии оттаивания

торфа с влагонасыщенностью 0,8. Сделать выводы.

Средние месячные температуры воздуха за июнь-сентябрь.

Пункт	Месяц
	Июнь	Июль	Август	Сентябрь
Тамбей	0,7	5,2	6,2	2,5
Уренгой	8,4	15,4	11,3	5,2
Салехард	7,3	13,3	10,9	4,9

Расчетные формулы: формула Стефана

где Yс – глубина протаивания многолетнемерзлых пород по

Стефану (см);

К_f - теплопроводность талой породы (ккал\мчас ⁰С),

К_f = 0,52 ккал\м час ⁰С;

F_f - индекс протаивания (число градусо-дней с положительными

температурами в течение года);

L - скрытая теплота парообразования (кал\г), L =54,4 кал\г

формула Джуликиса:

где Y_d - глубина протаивания мерзлой толщи по Джуликису (см);

К_f - теплопроводность талой породы (кал\см час ⁰С),

К_f =5,2 кал\см час ⁰С;

F_f - индекс протаивания (число градусо-часов с положительными

температурами в течение года);

Q_l – скрытая объемная теплота парообразования (кал\см),

Q_l=70 кал\см.

Практическая работа №3.

Расчет глубины зимнего промерзания грунтов по уравнению Стефана и по уравнению Джуликиса.

Уравнение Стефана дает среднее значение максимальных глубин промерзания грунтов на открытой площадке без растительности и снега в течение 10 лет.

Задание: Рассчитать глубины зимнего промерзания грунтов по

формулам Стефана и Джуликиса применительно к пунктам

Тамбей, Уренгой и Салехард. В тетради сделать письменный

вывод.

Средние месячные температуры воздуха за холодный период.

Пункт	Месяц
	янв.	февр.	март	апр.	май	окт.	нояб.	декаб.
Тамбей	- 24,6	- 26,2	- 24,0	- 16	- 7,3	- 6,1	- 15,5	- 20,7
Уренгой	- 26,4	- 26,4	- 19,2	- 10	- 2,6	- 6,3	- 18,2	- 24
Салехард	- 24,5	- 23,4	- 18,6	- 10	- 1,9	- 4,6	- 15,6	- 21,5

Расчетные формулы: формула Стефана:

где Хс-глубина промерзания грунта по Стефану (см);

К_t –теплопроводность мерзлой почвы (ккал\часм ⁰С),

К_t =1,47 ккал\часм ⁰С;

F_t - индекс промерзания (число градусо-часов ниже 0 ⁰С в течение

года);

L -скрытая энергия замерзания воды в почве (кал\г), L =54,4 кал\г.

формула Джуликиса:

где Х_D - глубина промерзания грунта по Джуликису (см) ;

К_t - теплопроводность мерзлой почвы (кал\смчас ⁰С),

К_t = 14,7 кал\см час ⁰С;

F_t - индекс промерзания (число градусо-часов ниже 0 ^oС в течение

года);

Q_L – скрытая объемная теплота замерзания воды (кал\см ),

Q_L = 70 кал\см .

Практическая работа №4.

Расчет возраста и скорости разрушения берегов термокарстового озера.

Задание 1 : Рассчитать возраст термокарстового озера по формуле

Стефана при различных сочетаниях глубины и среднего-

довой температуры талика. Сделать вывод о том, как в

зависимости от возраста термокарстового озера изменя-

ются глубина и среднегодовая температура талика.

Расчетная формула:

где τ - возраст озера (по формуле получаем в часах,

после чего переводим в годы) ;

h - глубина талика (м), Н=5 м.,15 м.,20 м.;

L - скрытая теплота таяния-замерзания воды в грунте

(ккал\м), L = 41000 ккал\ м.;

λ - теплопроводность талого грунта (ккал\мчас ⁰С),

λ =1,5 ккал\мчас ⁰С);

t - среднегодовая температура в талике (⁰С),

t = +1^oС ,+3^oС , +5^oС.

Задание 2 : Рассчитать скорость разрушения берегов термокарстового

озера различного возраста и ширины. Как зависит скорость

разрушения берегов термокарстового озера от возраста.

Расчетная формула:

Где V – скорость разрушения берегов (м\ год);

В – ширина озера (м, км), В = 500 м., 1км., 3 км);

τ – возраст озера (данные из задачи 1).
Практическая работа № 5.

Прогноз образования криогенных трещин.

Задание 1: Выявить возможность образования криогенных трещин

при различных условиях.

Расчетная формула:

где Е – напряжение, давление, усилие, необходимое для

образования трещин (МПа);

Е_о – начальное напряжение в грунтах (МПа),

Е₀= 220МПа ,360 МПа;

t₂ – величина вторичных (шестисуточных) амплитуд

температуры поверхности грунта (⁰С); t₂ = 1,5⁰С, 2,2⁰С,

t₁ – средняя многолетняя температура поверхности грунта за

самый холодный месяц (⁰С);

t₁ = -11⁰С, -17,5⁰С (в формуле берется по модулю);

Е₁ – максимально возможное напряжение (МПа) в песках

Е₁ = 700 МПа,1120 МПа.

ω – частота колебаний на некоторой глубине, принимаемая в

зависимости от расчетного периода (1\с), ω = 6∙10^-6 1\с;

τ₁ – расчетный период (с), τ₁ = 10 ч = 0,036∙10⁶с;

τ₀ = 0

Образование трещин возможно,если выполняется следующее условие : ≤1

ν - коэффициент твердости грунта, ν = 0,35 для песков

при влажности 11% и температуре -11 ⁰С;

σ - коэффициент давления (МПа), σ = 0,3 МПа для песков при

влажности 11% и температуре -11⁰С;

α - частота колебаний температур на некоторой глубине

(1\град), α = 30∙10^-61\град для песков при влажности 11% и

температуре -11⁰С.

Практическая работа № 6.

Особенности распространения многолетнемерзлых толщ на

территории Западно-Сибирской равнины.

Задание 1: Проанализировать карту мощностей многолетнемерзлых

пород Западно-Сибирской равнины. Результаты анализа

представить в виде таблицы:

Мощность ММТ, м

Районы распространения

Задание 2: Изучить схему распределения среднегодовых температур

многолетнемерзлых пород Западно–Сибирской равнины

Результаты представить в табличной форме:

Преобладающие температуры ММП, C

Районы распространения

Задание 3: По карте выявить генетические типы льда и степень льдис-

тости верхней 10-метровой части разреза многолетне -

мерзлых толщ Западно-Сибирской равнины. Результаты

оформить в виде следующей таблицы:

Типы льда	Степень льдистости	Районы распространения
Эпикриогенные	Слабая
	Средняя
	Сильная
Синкриогенные	Слабая
	Средняя
	Сильная

Задание 4: В тетради сделать вывод о том, как изменяются мощность,

среднегодовые температуры и степень льдисости

многолетнемерзлых пород на территории Западно-Сибир-

ской равнины с севера на юг и с запада на восток.

Практическая работа № 7.

Оценка грузоподъемности льда.

Расчеты необходимы для гидротехнического строительства, строительства дорог, зимников, для расчетов нагрузок на снежный покров.

Задание 1: Рассчитать толщину льда на водном объекте, необходи-

мую для перемещения транспортного средства заданной

массы.

Расчетные формулы: - колесные машины;

- гусеничные машины.

Где Н - толщина льда на водном объекте (см);

Q - полный вес машины (т),

Q_{колесные} = 2т, 6т, 10т, 15т, 112т.

Q_{гусеничные}= 4т, 10т, 20т, 40т, 112т.

Задание 2: Рассчитать допустимую нагрузку от колесного и гусенично-

го транспорта на пресноводный и морской лед при различ-

ной его толщине.

Расчетная формула:

Где Р – допустимая нагрузка на лед (т);

В – коэффициент распределения нагрузки на льду,

В = 100 для колесного транспорта,

В = 120 для гусеничного транспорта;

N – коэффициент запаса прочности , N=1,6;

h – наименьшая толщина льда без снежного покрова на

линии трассы (м) , h = 0,3м; 0,6м; 1,5м;

К – температурный коэффициент, К = 0,8;

S – коэффициент, учитывающий соленость воды в

водном объекте, для пресноводного льда S =1,

для морского льда S = 0,7.