Файл: Левкович А.И. Инженерно-геологические изыскания для строительства на вечномерзлых грунтах.pdf

§ 7. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ МЕРЗЛОТНЫХ УСЛОВИИ

В прогнозировании ИГМ условий ведущее место занимает прогнозирование температурного режима вечномерзлых грунтов в условиях строительства и эксплуатации проектируемых зда­ ний и сооружений. В настоящей работе были определены за­ дачи прогнозирования при изысканиях для каждой стадии про­ ектирования и показаны методы решения этих задач, отвечаю­ щие потребностям проектирования оснований и фундаментов. Опыт показывает, что применение этих методов в практике проектно-изыскательских.работ дает вполне удовлетворительные результаты.

Однако теоретически многие вопросы прогнозирования тем­ пературного режима грунтов разработаны еще недостаточно. Это касается, в первую очередь, оценки точности расчета, темпе­ ратурного режима грунтов в целом и erQ составляющих, по­ скольку существующие методы расчета инженерных задач яв­ ляются приближенными.

Не разработано само понятие точности того или иного ме­ тода решения уравнения нестационарной теплопроводности, т. е. понятие ошибки, возникающей при решении. Ошибка при реше­ нии возникает за счет приближенности метода решения и за счет неизбежной схематизации реальных условий в принятой для исследования модели грунта. Эта схематизация обусловле­ на, во-первых, допущениями о закономерностях теплообмена в грунтах, а во-вторых, недостаточной степенью точности опреде­ ления исходных данных для расчета. Сюда же в принципе сле­ дует включить и ошибку, возникающую за счет также неизбеж­ ной схематизации граничных условий, потому что некоторые природные факторы с трудом поддаются количественному учету.

Однако если принять, что уровни схематизации модели грунта и граничных условий стандартны во всех случаях, то об­ щая ошибка будет характеризовать метод решения. По-види- мому, ошибку любого решения можно оценить по величине раз­ ности между рассчитанными значениями искомой величины и ее истинными значениями. Обычно точность решения оценивается величиной его относительной ошибки.

При расчетах температурного режима грунта численными методами, т. е. тем способом, который в настоящее время пред­ ставляется наиболее приемлемым-для решения большинства ин­ женерных задач, величина ошибки зависит от интенсивности теплообмена в грунтах при прочих равных условиях.

В зонах области, где не происходит промерзания или оттаи­ вания, различные абсолютные ошибки, по-видимому, могут оце­ ниваться единственной величиной относительной ошибки. В тех зонах, где грунт промерзает или оттаивает, относительные ошиб­ ки могут быть различными. В разных зада'чах, в зависимости

139

от их конкретных условий также следует ожидать различной величины относительных ошибок в пределах одного и того же метода решения. Поэтому сопоставление расчетного температур­ ного режима для какого-либо конкретного случая и данных на­ турных наблюдений позволит оценить ошибки лишь для данного случая. Отсюда возникает проблема получения эталонных тем­ ператур для сравнения с расчетными.

Один из путей решения этой проблемы представляется в раз­ работке классификации прогнозных задач, характеризующихся' различными градациями вероятных величин относительных оши­ бок, и натурной проверки результатов расчета для каждой группы задач. Более доступен путь получения эталонных реше­ ний, принимаемых по тем или иным соображениям за истинные. Однако сложности в определении ошибок этим не исчерпы­ ваются.

При проектировании оснований и фундаментов ошибки опре­ деления температурного режима в разных зонах области иссле­ дований имеют различное значение. Например, менее суще­ ственны ошибки в пределах слоя сезонного оттаивания или про­ мерзания и очень важны их величины в активной зоне. Так, ошибка порядка 1° С в верхних горизонтах области в целом вполне допустима, т. к. глубина сезонного промерзания или оттаивания за счет этого исказится не более чем на 5—10 см. Такая же ошибка в пределах активной зоны приведет к грубым ошибкам в назначении прочностных и деформационных харак­ теристик грунтов.

Все это приводит к тому, что тот или иной метод прогнози­ рования температурного режима грунтов не может характери­ зоваться единственной ошибкой. Нельзя также говорить о ма­ ксимальной или минимальной величине такой ошибки. Решение следует оценивать, величиной максимальной ошибки в различ­ ных точках области исследований. Учитывая, что тепловые воз­ действия на область в разных задачах неодинаковы, нельзя заранее в общем случае определить эти характеристические точки в области исследований. Они могут быть заранее опреде­ лены лишь для различных типов прогнозных задач, которые классифицируются по интенсивности теплообмена на границах области.

Одним из недостаточно разработанных вопросов прогнозиро­ вания является вопрос о допустимой степени схематизации ре­ альных условий в различных конкретных случаях. С одной стороны, требуется оценка влияния того или иного уровня схе­ матизации на точность получаемых решений, а с другой — не­ обходима оценка требуемой точности определения тех или иных прогнозируемых параметров в зависимости от характеристики зданий и сооружений. Только таким путем можно определить оптимальные методы прогнозирования ИГМ условий на строгой основе.

140

Л И Т Е Р А Т У Р А

региональной и инженерной геокриологии (мерзлотоведения). М.,' «Наука», 1964.

ука», 1967. Авт.: В. В. Баулин, Е. Б. Булопухова, Г. И. Дубиков, Л. М. Шмелев.

мерзлотных условий. — В сб. трудов 2-го республ. совещ. по производству инженерно-геологич. изысканий в районах распространения вечномерзлых

тов. — В сб. трудов 2-го республ: совещ. по производству инженерно-геологич. изысканий в районах распространения вечномерзлых грунтов. Т. I. М., Строй­ издат, 1972.

141

грунтов. М., Трансжелдориздат, 1957. (Труды ВНИИ транспортного строи­

М. И. Сумгин, С. П. Качурин, Н. И. Толстихни, В. Ф. Тумель.

24.Основы геокриологии (мерзлотоведения). Ч. I и II. М., Изд-во АН

СССР, 1959.

25.П а л ь к и н Ю. С. Применение АВМ и ЭЦВМ в исследованиях теп­ лового состояния оснований зданий. — В кн.: «Проблемы строительства в ус­

30.Прочность и ползучесть мерзлых грунтов и расчеты льдогрунтовых ограждений. М., Изд-во АН СССР, 1962. Авт.: С. С. Вялов, В. Г. Лмошинский, С. Э. Городецкий, В. Г. Григорьева, Ю. К. Зарецкий, Н. К. Пекарская, Е. П. Шушерина.

31.Рекомендации по прогнозированию температурного режима вечно­

мерзлых грунтов оснований при инженерно-геологических изысканиях.

ИМД-01-72 М„ 1972. ЦТИ СИЗ'

32. Р у б и н ш т е й н Л. И. О решении задачи Стефана. — Изв. АН СССР, сер. географ, и геофиз., 1947, т. XI, № 1.

33. Руководство по геологической документации при инженерных изыска­ ниях для строительства. М., Стройиздат, 1969.

' 34. Руководство по определению физических, теплофизических и меха­ нических характеристик мерзлых грунтов.. Ай., Стройиздат, 1973.

35. Словарь по гидрогеологии и инженерной геологии. М., «Недра»,

1971.

36. Тезисы докладов Всесоюзного научного совещания по мерзлотоведе-' нию. М., Изд-во МГУ, 1970.

37* Теплофизика промерзающих и протаивающих грунтов. Гл. V. М., «Наука», 1964.

38. Указания по производству инженерно-геологических изысканий в районах распространения вечномерзлых грунтов. РСН 31-69. Изд. офнц. М.,

1970.

39. Указания по производству инженерно-геологических изысканий для строительства магистральных трубопроводов в районах распространения веч­ номерзлых грунтов. РСН 36-70. Изд. офиц. М., 1970,

142