Как разморозить трубу в земле


Как разморозить трубу: 8 надёжных способов

Замерзшая канализация в частном доме – это неприятность, требующая решения. Особенно ярко наряду с этим стоит вопрос, как разморозить трубу под землей? В данной статье мы приведём все доступные решения данной задачи.

Фото замёрзшей канализационной трубы

 

Обстоятельства оледенения

Перед тем как рассмотреть, как разморозить канализационную трубу в частном доме, давайте ознакомимся с обстоятельствами происхождения таковой ситуации.

  1. Малая глубина погружения внешнего трубопровода под землю. Дабы грунт смог предохранить сточные жидкости от кристаллизации, они должны протекать ниже его уровня промерзания, что в большинстве случаев образовывает от полутора до двух метров.

Совет: попытайтесь исключить контакт трубы с железобетоном, поскольку его теплопроводность значительно выше, чем у почвы, и опасность оледенения при таких условиях существенно возрастает.

  1. не сильный утепление либо и вовсе его отсутствие. В особенности это актуально в тех случаях, в которых нет возможности при монтаже канализационной магистрали углубиться на достаточный уровень.

Совет: рекомендуется применять метод увеличения теплоизоляции называющиеся «сэндвич», который подразумевает утепление сточной пластиковой либо металлической трубы полипропиленом, войлоком либо минеральной ватой и помещением оказавшейся конструкции в ещё одну асбестовую либо железную трубу большего диаметра. При таких условиях вы имеете возможность верить в защищённости и долговечности утепляющего материала.

Пример утепления методом «сэндвича»
  1. не сильный напор стоков в следствии редкой эксплуатации. Особенно довольно часто отмечается в случае вашего долгосрочного отъезда из дома.
  2. Аномальные морозы. Время от времени кроме того при исполнении всех условий зима может преподнести неожиданные сюрпризы в виде невиданного падения температуры, что не обращая внимания на все ваши старания при монтаже трубопровода всё равняется приведёт к замерзанию сточных вод.
Иногда стихия непобедима

Способы размораживания

Имеется пара вариантов решения появившейся неприятности оледенения содержимого вашей канализации.

Вызов экспертов

Спецтехника для размораживания труб

Опытная бригада знает, как разморозить трубы отопления, канализации либо водопровода. Оснащение особым оборудованием разрешит ликвидировать каждые наросты льда.

Преимущества для того чтобы метода:

  1. Большой эффект.
  2. Ничего не нужно будет делать своими руками.

Но перед тем как начать звонить в компанию, предоставляющую соответствующие услуги, вам направляться знать, что цена для того чтобы вызова окажется очень внушительной. Так что лучше всё-таки попытаться сперва совладать с проблемой самостоятельно, а к помощи экспертов прибегнуть уже лишь в крайнем случае.

Включение нагревательного кабеля

Схема подключения нагревательного провода к канализационной трубе

Это хороший способ, легко решающий проблему. Но имеется одна оговорка: о нём направляться позаботиться ещё на протяжении укладки трубопровода, чего в большинстве случаев не происходит в виду того, что хозяева надеются на обрисованные выше предупреди

Как разморозить трубы | Что делать, если замерзли трубы

Лучший способ справиться с замерзанием труб - это в первую очередь предотвратить их.

Но если все-таки произойдет немыслимое, вам придется действовать быстро, чтобы минимизировать ущерб и стоимость ремонта.

Связано: как уберечь трубы от взрыва этой зимой

Почему лопаются замерзшие трубы

Не все замерзающие трубы лопаются, - объясняет Пол Абрамс, представитель Roto-Rooter. Но когда это происходит, это потому, что вода расширяется при замерзании, оказывая значительное давление на непрочные водопроводные трубы.Это давление может вызвать крошечную утечку в стыке или трещину на отрезке трубы, высвободив полный поток воды внутри вашего дома.

Популярные чтения

    Как нанять агента по недвижимости - и быть их лучшим клиентом

    Купи продай

    Если вы станете хорошим партнером выбранного вами агента, вы оба станете более счастливыми охотниками за домом.

    Могу ли я уволить моего агента по недвижимости?

    Купи продай

    Иногда просто не получается.Вот как попрощаться, когда вы несчастны.

    4 основных совета для принятия решения: какова ценность моего дома?

    Купи продай

    Вот как установить цену на дом, чтобы быстро продать его.

Ущерб, причиненный водой в результате прорыва труб, является одним из самых распространенных страховых случаев домовладельцев, средняя стоимость которого составляет около 5000 долларов.

Как определить охлаждающие трубы

Водопровод, покрытый инеем (или выпуклый, как сытый питон), является хорошим признаком того, что он замерз, но не все водопроводные трубы видны.

«Если ваши краны не текут, и ваши туалеты не наполняются после слива, это хороший признак того, что ваши трубы замерзли», - говорит Абрамс.

Как разморозить замерзшую трубу

Прежде чем что-либо делать, отключите подачу воды к этому участку водопровода (или ко всему дому, если это единственный вариант), потому что настоящая проблема начинается после оттепели. Это потому, что замерзшая вода может действовать как пробка, не позволяя воде выливаться из трещин в ваших трубах. Когда эта пробка оттаивает, вода хлестает.Хорошая идея - приготовить швабру, ведро и полотенца на случай протечки водопровода.

«На самом деле телефоны водопроводчиков звонят не из-за замерзших труб», - добавляет Абрамс. «Это оттаивающие трубы, которые протекают и изрыгают воду после сильного замораживания».

Используйте обогреватель, тепловую лампу или фен, чтобы разморозить замерзшую часть трубы. Обертывание труб для замораживания термоуправляемой тепловой лентой (от 50 до 200 долларов в зависимости от длины) также является эффективным способом быстрого размораживания проблемного места.

Не размораживайте трубы пропановой горелкой, это может привести к пожару.

Что делать, если лопнула труба

Если вы войдете и обнаружите Old Faithful в своем подвале, первое, что вам нужно сделать, это отключить главный водопровод, чтобы минимизировать затопление. Далее вызовите своего сантехника.

Немедленно высушите, удалив как можно больше воды с помощью швабры, губки, полотенца и пылесоса для влажной / сухой уборки. Чтобы свести к минимуму появление плесени, грибка и других проблем, связанных с влажностью, включите в помещении осушитель, пока он не станет очень сухим.

В случае серьезных неприятностей звоните своему страховому агенту. Хорошая новость заключается в том, что страхование большинства домовладельцев покрывает разрыв труб и нанесенный им ущерб от воды.

Несколько слов о том, что Главный воды отсечной клапан

«Все должны знать, где это», - говорит Абрамс. «Чем раньше вы отключите воду, тем меньше это будет стоить вам в будущем».

Владельцы домов не только должны знать, где находится клапан, но и должны проверить его в следующий раз, когда сантехник будет на месте.Если в вашем доме есть старый запорный клапан, возможно, стоит денег (от 200 до 400 долларов) заменить его более надежным шаровым клапаном.

Задвижки

склонны заклинивать, когда они вам больше всего нужны, поэтому рекомендуется проверять их один раз в год, вращая их вперед и назад.

Связанные : Чего не следует делать новому домовладельцу

.

Как разморозить сливную трубу

BRRR! Замерзает!

Пару недель назад, во время последнего ужасного похолодания, я написал пост о том, как разморозить водопроводные трубы. Я делал это много и много раз и делал это еще раз, когда писал этот пост.

Сейчас я пишу пост о том, как разморозить сливную трубу. Попробуйте угадать, почему…?

Ага! Моя дренажная труба замерзла на кухне.Теперь я не могу пользоваться раковиной или стиральной машиной, поэтому я не могу мыть посуду или стирать, пока не разморозю сливную трубу, которая, скорее всего, находится под моим домом - снова.

Хотя вероятность замерзания дренажа ниже, чем у водопровода, время от времени это случается, и когда случается, это очень неприятно. Надеюсь, с вами этого никогда не случится, но если это произойдет, вот несколько советов, которые помогут вам разморозить сливную трубу.

Нагреть трубу

Когда слив замерзает, он чаще всего замерзает в сифоне - куске трубы необычной формы прямо под раковиной или ванной.По какой-то причине сегодня в моем старом доме в стиле фанк этого нет. Цифры. Однако первый шаг, который вы должны сделать, чтобы разморозить слив, - это нагреть трубу. Однако не используйте слишком сильный огонь или открытое пламя, например паяльную лампу, так как это может повредить трубу. Вместо этого используйте фен или обогреватель. Вы также можете разморозить сливную трубу, обернув ее грелкой или влажным полотенцем, смоченным в горячей воде и отжатым.

Налейте горячую воду в канализацию

Чтобы разморозить дренажную трубу, которая не замораживалась очень долго, попробуйте просто слить немного горячей воды в дренаж.Наполните кастрюлю водой и нагрейте ее на плите. Когда он почти закипит, осторожно, вылейте его в канализацию. Этого может быть достаточно, чтобы пробить лед и полностью разморозить сток. Это также может быть одним из немногих вариантов, которые у вас есть, если у вас нет доступа к дренажной трубе, например, под полом.

Добавить соль

Есть причина, по которой мы бросаем соль на тротуары и разбрасываем ее по обледенелым дорогам - она ​​тает лед, понижая температуру замерзания воды. Иногда можно разморозить сливную трубу, насыпав простую поваренную соль в слив, в раковину или ванну.Вы можете нагреть кастрюлю с водой на плите и постепенно добавлять соль, пока она не перестанет растворяться, и вылейте ее в канализацию.

Позвоните сантехнику

Я пока отказываюсь делать это, в основном потому, что я просто упрям ​​и имею «Я могу сделать это САМ!» отношение. Однако я понимаю, что это, конечно, не лучшее отношение. В некоторых случаях вам, возможно, придется укусить пулю и вызвать сантехника, если вы испробовали все, что только могли придумать, но все еще не можете разморозить сливную трубу.

Приходилось ли размораживать сливную трубу? Есть еще советы?
.

Как разморозить водопровод своими руками | Своими руками

В разгар зимы между домом и колодцем попался водопровод. Меня в это время не было, а когда я вернулся (примерно через день), момент был упущен, и труба полностью замерзла. Труба HDPE диаметром 32 мм находится под землей в трубе HDPE диаметром 63 мм (например, труба в трубе).

Если бы я был в то время дома, я бы просто отключил 32 на концах и вытащил их.Но все замерзло, и вытащить уже не получалось: водопровод имеет два поворота по 90 °.

Причина, в общем, была понятна: труба под землей лежит на небольшой глубине, всего 1,5 м, что очень мало для Сибири (Бурятия). Я не буду вдаваться в подробности, почему это делается. Но факт остался фактом: мне нужно было разморозить около 25 м промерзшей трубы ПНД диаметром 32 мм.

Начались поиски решения.


Читайте также: Утепление водопровода - чтобы трубы не промерзли


ДЛЯ ВЫДВИЖЕНИЯ ТРУБКИ Я КУПИТЬ В САНИТАРНОМ МАГАЗИНЕ:

  • ЛЕНТА для герметизации труб 48 мм х 10 м.
  • SCOTCH OFFICE 48 мм х 40 м (главное, чтобы он был широким).
  • ШЛАНГ резиновый внутренний диаметром 18 мм и длиной 2-3 м.
  • КОЛЛЕКТОР для воды на два выхода 1 × 1/2 дюйма.
  • МУФТА переходная 1 x 3/4 дюйма.
  • NIPPLE с резьбой 1 дюйм.
  • FINGER 1/2 дюйма под резиновой манжетой.
  • ДЛИНА 1/2 дюйма
  • Червяк HOMOTIC для шланга (3 шт.).
  • МУФТА PE разъемная 32 x 1 дюйм.
  • МУФТА PE разъемная 20 x 1/2 дюйма с наружной резьбой.
  • ТРУБА ПНД 20 мм (такая же длина, как у замороженной трубы, плюс 2 м технологическая).
  • ПОГРУЖНОЙ НАСОС, емкость (бак) для воды объемом от 40 л.
  • ЛЕНТА ФУМ

В интернете нашел несколько способов. Единственный лучший способ - воткнуть трубку в замерзшую трубку, а затем наполнить ее горячей или теплой водой. Главный недостаток - сточная вода должна просто сливаться, выливая все вокруг.

В отсутствие воды это очень сомнительное удовольствие - промерз водопровод. Вдобавок труба 25 м ледовая, что тоже не облегчило задачу.

Пришлось изобретать свой метод, позволяющий без потерь доставлять теплую воду в промерзшую трубу, т.е. делать замкнутую систему. Поскольку ситуация может повториться в будущем, система должна быть простой, надежной и многоразовой.

А потом приступили к сборке. Часть деталей собрана так, как показано на фото 1.

Через этот распределитель будет проходить труба HDN 20. К муфте PE (синий) подключили застывший HDPE 32. На штуцер был надет резиновый шланг для обеспечения обратной циркуляции воды.

Затем он начал делать скользящую пломбу (рисунок 1). Отступив примерно на 40 см от конца трубы 20 HDPE, намотайте офисный скотч липкой стороной вверх. Ширина намотки около 12 см. Намотали так, чтобы обмотка была тугой и при этом с небольшим усилием могла скользить по трубе (фото 2).

Затем примерно половина намотки протолкнула трубу ПНД 20 в «распределитель».

А потом намотал ленту для заклеивания патрубков, чтобы лента легла на скотч и трамблер (фото 3).

Это уплотнение впоследствии позволило протолкнуть трубу 20 HDPE с теплой водой в трубу HDPE 32 без потери давления, т.е. Без протечек.

С помощью этого устройства в зону образовавшегося льда всегда будет подаваться теплая вода, а в процессе таяния осуществляется проталкивание трубы ПНД 20.Сточные воды возвращаются в емкость с теплой водой.

Так выглядит основная сборка (фото 4).

И после завершения сборки оказалась такая система (рисунок 2).

Насос вибрационного типа, поэтому сверху на бак желательно надеть деревянную палку и подвесить на нее насос с помощью веревки. Вода в емкости должна быть теплой.

Система была готова к использованию. Он включил насос и начал постепенно подавать трубу ПНД 20 в трубу ПНД 32.Каждые 5 секунд труба HDPE 20 сдвигается в среднем на 2,5 см. И так было легко оттаять 25 м трубы.


Ссылка по теме: Утепление и оттаивание водопровода на зиму своими руками


Устройство для оттаивания (размораживания) водопровода своими руками - фото

Схема устройства для оттаивания воды по трубам

© Д. ЛЫГДЕНОВ Бурятия

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ, ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЫЕ.БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками - домохозяину!»

  • Обогрев водопровода на даче своими руками Водоснабжение с подогревом: самодельный вариант Подача ...
  • Конус для бурения скважины своими руками Конус - наконечник для бурения ...
  • Удобный удлинитель своими руками УДЛИНИТЕЛЬ В СКРЫТОМ Для удобного использования ...
  • Рытье траншеи вручную своими руками - способ и устройство Как выкопать траншею под водопровод...
  • Самокормушка для птиц своими руками Как сделать автокормушку своими руками ...
  • Какие бывают теплоизолированные трубопроводы? Изолированные трубопроводы - какие выбрать Frozen ...
  • Аэратор своими руками Как сделать аэратор газона ...

    Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

    Давай дружить!

  • .

    Заморозка грунта | Geoengineer.org

    В этом отчете представлен подробный обзор искусственного замораживания грунта (AGF) как метода улучшения условий на площадке для проектов гражданского строительства.

    Искусственное замораживание грунта (AGF) - это метод улучшения грунта, при котором масса грунта определенной геометрии замораживается с использованием процесса охлаждения, включающего охлаждающий агент, либо охлажденный рассол, либо жидкий азот, который циркулирует через замораживающие трубы, встроенные в земля.AGF обычно используется для стабилизации грунта и контроля грунтовых вод в самых разных областях, включая все типы почв.

    Этот отчет основан на обзоре доступной литературы по промерзанию грунта и содержит краткую историю промерзания грунта и его влияния на типичные инженерно-геологические свойства. Далее обсуждаются соображения по внедрению замораживания грунта в полевых условиях, а также преимущества и недостатки этого процесса. Наконец, рассмотрены два примера внедрения AGF в полевых условиях.

    История

    Искусственное замораживание грунта (AGF) - это метод стабилизации грунта, включающий отвод тепла от земли для замораживания поровой воды почвы. Концепция промерзания грунта была впервые представлена ​​во Франции, а промышленное применение началось с 1862 года, когда оно использовалось в качестве метода строительства шахтного ствола в Южном Уэльсе (Schmidt 1895). В конце концов, этот метод был запатентован немецким горным инженером Ф. Х. Поетчем в 1883 году (иногда называемый процессом Поэтша). Способ включает систему труб, состоящую из внешней трубы и концентрических внутренних питающих труб, по которым циркулирует охлажденный хладагент (обычно хлорид кальция).Хладагент перекачивается по внутренней трубе и обратно по внешней трубе. Затем он снова охлаждается в процессе охлаждения и возвращается по системе трубопроводов. Дальнейшее развитие технологии AGF произошло во Франции в 1962 году, когда жидкий азот (LN2) закачивался в замораживающие трубы вместо охлажденного рассола хлорида кальция. Это позволяет при необходимости намного быстрее промерзать грунт. Жидкий азот проходит через трубы замораживания и испаряется в атмосферу (Sanger and Sayles, 1979).

    В настоящее время AGF применяется в большом количестве инженерных проектов, где важны стабильность, состояние грунтовых вод и локализация. Примеры ситуаций включают: строительство вертикального ствола для горных работ или проходки туннелей, стабилизация непроектированных земляных насыпей (большие препятствия), площадки, требующие горизонтального доступа (например, навес ТБМ для строительства поперечного прохода), боковая и вертикальная локализация загрязняющих веществ, перенаправление загрязняющих веществ, грунтовые воды отсечка (может быть привязана к скальной породе) и аварийная поддержка / стабилизация с использованием LN2 (Schmall and Braun 2006).

    Во время процесса тепло отводится от почвы по цилиндрической форме вокруг замораживающих труб. Это создает столбики из мерзлого грунта. Столбцы продолжают расширяться, пока не пересекутся. Отсюда мерзлая масса будет расширяться наружу, образуя стену или твердое кольцо из мерзлого грунта (Sanger and Sayles, 1979).

    В следующих разделах описывается влияние AFG на инженерные свойства грунтов, а именно на гидравлическую проводимость, жесткость, прочность на сдвиг и способность к изменению объема.Кроме того, вводятся лабораторные испытания и классификация мерзлых грунтов в соответствии со стандартами JGS и ASTM.

    Гидравлическая проводимость мерзлых грунтов

    При применении в проектах гражданского строительства для локализации или контроля грунтовых вод мерзлый грунт практически непроницаем. Трещины льда также могут излечиться путем повторного замораживания. Проблемы с проницаемостью возникают, когда процедуры замораживания не выполняются должным образом, и почва не замерзает полностью как одна масса, оставляя «окна» из незамерзшей почвы, которые могут поставить под угрозу способность замороженного барьера удерживать и контролировать грунтовые воды или изолировать загрязнитель в почве. .Окна незамерзшей почвы часто определяют и определяют их размер с помощью ультразвукового метода измерения (Jessberger 1980).

    Прочностное поведение мерзлого грунта

    Прочностное поведение мерзлого грунта, как и любого другого грунта, зависит от ряда факторов, включая тип грунта, температуру, ограничивающее напряжение, относительную плотность и скорость деформации. Мерзлые грунты обладают большей прочностью, чем незамерзшие. Как правило, прочность мерзлого грунта увеличивается при понижении температуры и увеличении ограничивающего напряжения.

    Da Re et al. В 2003 году было проведено исследование характеристик трехосной прочности замороженного мелкозернистого песка Manchester Fine Sand (MFS), в котором образцы были подготовлены с различными относительными плотностями (20 - 100%), ограничивающими напряжениями (0,1 - 10 МПа), скоростями деформации (3 x 10-6 - 5 x 10-4 с-1) и температуры (от -2 до -25 ° C).

    Результаты, графически представленные на Рисунке 1, показывают две отдельные области деформации, на которые мерзлая почва действует по-разному. Небольшие деформации (менее 1% в осевом направлении) приводят к линейному увеличению прочности, наклон (модуль) которого не зависит от относительной плотности или ограничивающего напряжения.Величина начального предела текучести (при осевой деформации 0,5–1% во всех случаях) увеличивается с увеличением скорости деформации и понижением температуры. Поведение при больших деформациях включает деформационное разупрочнение, проявляемое образцами, подготовленными при низкой относительной плотности и при низком ограничивающем напряжении, до деформационного упрочнения, проявляемое образцами, приготовленными при высокой относительной плотности и высоком ограничивающем напряжении.

    Рис. 1. Прочностные характеристики MFS (Da Re et al. 2003)

    Поведение MFS при деформационном смягчении, показанное в Da Re et al.Исследование объясняется Корнфилдом и Зубеком 2013. Они заявляют, что снижение напряжения выше начального предела текучести происходит из-за увеличения дробления и плавления под давлением замороженной поровой воды. Ян и др. 2009 и Xu et al. 2011 год также показал, что по мере увеличения ограничивающего давления прочность на сдвиг достигает пика, а затем уменьшается из-за дробления льда и таяния под давлением. Обычно при -10 ° C мерзлые пески и мерзлые глины имеют прочность на сжатие 15 МПа и 3 МПа соответственно (Klein 2012).

    Прочность замороженной глины на сжатие была проанализирована Li et al.при переменных температурах, скоростях деформации и плотности в сухом состоянии. Глина была уплотнена до трех различных плотностей в сухом состоянии и имела предел текучести 28,8% и предел пластичности 17,7%. Испытания на одноосное сжатие проводились при разных температурах (от -2 до -15 ° C) и различных скоростях деформации (приблизительно от 1 x 10-6 до 6 x 10-4 с-1) для каждой плотности в сухом состоянии. Результаты исследования показали, что силовые характеристики аналогичны исследованию, проведенному Da Re et al. для замороженных MFS. Прочность на сжатие испытанной глины увеличивалась с увеличением скорости деформации, понижением температуры и увеличением плотности в сухом состоянии, аналогично поведению MFS, испытанного в Da Re et al.учиться. Кроме того, замороженные глины проявляли как деформационное упрочнение, так и деформационное разупрочнение после достижения начального предела текучести, который сильно зависел от времени до разрушения, которое само по себе зависит от скорости деформации. Результаты исследования показали, что образцы замороженной глины, нагруженные при низких скоростях деформации, достигли низкой прочности на одноосное сжатие (приблизительно 2 МПа при 10% деформации, если разрушение не было достигнуто) при более длительном времени до разрушения, но демонстрировали характеристики деформационного упрочнения. Напротив, образцы замороженной глины, нагруженные при высоких скоростях деформации, достигают гораздо более высокой прочности на одноосное сжатие (примерно 6 МПа при разрушении), но демонстрируют деформационное разупрочнение (Li et al.2004 г.).

    Жесткость мерзлых грунтов

    В целом мерзлые грунты жестче, чем незамерзшие. Да Ре и др. В своем исследовании прочности мерзлого грунта на MFS провели исследование модуля Юнга. Они обнаружили, что замороженный MFS имеет модуль Юнга от 23 до 30 ГПа. Поскольку поведение замороженного MFS при малых деформациях было одинаковым для всех тестируемых переменных, модуль Юнга не зависел от тестируемых переменных (относительная плотность, ограничивающее напряжение, скорость деформации и температура).


    Рис. 2. Нормированное поведение напряженно-деформированного состояния MFS (Da Re et al. 2003)

    Рис. 2 из Da Re et al. al., 2003 исследование показывает независимость модуля Юнга мерзлых песков путем нормализации напряжения сдвига с начальным пределом текучести. На рисунке 2 также показаны различные объемные деформации из-за деформационного упрочнения или разупрочнения замороженного MFS после начального напряжения текучести, что обозначено как поведение типа A, B, C или D.

    Характеристики изменения объема мерзлого грунта

    Во время фазового перехода от жидкого к твердому, вода увеличивается в объеме примерно на 9%, что приводит к вспучиванию грунта на поверхности земли (Lackner et al. 2005). Пучка из-за увеличения объема может повредить близлежащие конструкции (туннели, поверхностные конструкции) во время замерзания и оттаивания, поэтому понимание свойств почвы и того, как они влияют на вспучивание почвы, важно во время AGF. Почва, подвергшаяся вспучиванию, также будет оседать при оттаивании, что необходимо учитывать.Грунт может также наблюдать изменения объема из-за ползучести под нагрузкой.

    Пучкование почвы происходит в почвах, где линзы льда образуются внутри пустот. Структура почвы должна способствовать переносу воды из окружающих пустот к фронту замерзания ледяной линзы за счет капиллярных сил. По этой причине илистые почвы особенно чувствительны к заморозкам (Widianto et al. 2009).

    Также важно отметить, что в некоторых случаях глины могут проявлять низкую морозостойкость. По мере того как фронт замерзания движется наружу, глины демонстрируют вспучивание из-за объемного расширения ледяной линзы, однако уплотнение может происходить перед фронтом замерзания, где отрицательное поровое давление создается движением воды в зону замерзания.Чистый эффект вспучивания и уплотнения под ледяной линзой может быть небольшим или незначительным на поверхности (Han and Goodings, 2006). Несмотря на это, грунты на конкретных участках должны быть проверены на морозоустойчивость, если ожидается, что морозное пучение будет проблемой для близлежащих строений.

    Общие лабораторные испытания мерзлых грунтов

    Что касается мерзлых грунтов, как ASTM, так и JGS имеют некоторые стандарты для лабораторных испытаний. Однако многие из этих испытаний относятся либо к дорожному покрытию, многократным циклам замораживания-оттаивания, либо дают информацию только о направлении теплового потока.JGS 0171-2003 - это метод испытаний для прогнозирования морозного пучения почвы. В этом стандарте используется уравнение Такаши для морозного пучения в направлении теплового потока. Kanie et al. В 2013 году было предложено использовать метод трехмерной оценки с использованием уникального лабораторного оборудования и моделирования методом конечных элементов.

    В настоящее время существуют стандарты для определения прочностных свойств при постоянной деформации (ASTM D7300-11) и свойств ползучести (ASTM D5520-11). Оба этих теста выполняются при одноосном сжатии.Стандарты трехосного испытания незамерзшей почвы не применяются к мерзлым грунтам, и для получения сопоставимых результатов необходимы новые стандарты.

    Существует множество нестандартных лабораторных и полевых испытаний, используемых в настоящее время для мерзлых грунтов, включая (Oestgaard and Zubeck 2013):

    • Прямой сдвиг (Bennett and Nickling 1984, Yasufuku et al. 2003).
    • Трехосное сжатие (Бейкер и др. 1984, Аренсон и др. 2004).
    • Одноосное растяжение (Zhu and Carbee 1987, Erckhardt 1981).
    • Постоянная ползучесть (Андерсленд и Ладаньи, 2004).
    • Тест на расслабление (Андерсленд и Ладаньи, 2004).
    • Консолидация оттепели (Моргенштерн и Никсон, 1971).
    • Давление ползучести (Ladanyi 1982).
    • Давление релаксации давления (Ladanyi 1982, Ladanyi and Melouki 1992).

    Классификация мерзлых грунтов

    Классификация и описание мерзлых грунтов в настоящее время задокументированы стандартом ASTM D4083-89 (повторно утвержден в 2007 г.). Это включает в себя описание как почвенной фазы, так и ледяной фазы материала.Описание фазы почвы такое же, как и у незамерзшей почвы, ASTM D2488. Затем замороженная фаза классифицируется на одну из двух групп: N для почвы без видимого льда и V для почвы со значительной видимой частью льда.

    Эти группы впоследствии разбиваются на подгруппы, описанные в стандарте. На рисунках 3 и 4 показаны визуальные представления классификации видимого и невидимого льда в соответствии со стандартом ASTM D4083-89.

    Рис. 3. Видимый лед в мерзлой почве (ASTM D4083-89)

    Видимый лед представлен черным цветом на Рис. 3.Видимый лед может существовать в структуре почвы в виде отдельных ледяных карманов (Vx), покрытий вокруг частиц почвы (Vc), нерегулярных образований (Vr) или слоистых образований (Vs).

    Рис. 4. Структура мерзлого грунта без видимого льда (ASTM D4083-89)

    Как и на Рис. 3, лед представлен черным цветом на Рис. 4. Когда нет видимого льда в структуре Замерзшая почва классифицируется по тому, насколько хорошо образец скреплен льдом.Замерзший грунт без видимого льда может быть плохо связан (Nf), хорошо связан без лишнего льда (Nbn) или хорошо связан с лишним льдом (Nbe).

    Sayles et al. 1987 дает несколько рекомендаций для полного описания мерзлого грунта. К ним относятся символ и описание USCS незамерзшей почвы, символ и описание мерзлого грунта, гранулометрический состав, пределы Аттерберга, а также физические свойства, такие как содержание льда (замороженный), содержание воды (незамерзшее), удельный вес, удельный вес почвы, насыщение процент и соленость.Эти параметры имеют сильное влияние на прочность и поведение почвы в мерзлом состоянии. Для искусственного замораживания грунта рекомендуется использовать систему, описанную в Andersland and Anderson 1978 (Sayles et al. 1987). Still et al. В 2013 году было предложено разработать стандартизированные индексные испытания для использования при классификации мерзлых грунтов.

    Реализация замораживания грунта в полевых условиях может выполняться с использованием различного оборудования, охлаждающих жидкостей и процедур. В следующих разделах описан общий обзор реализации замораживания грунта.

    Оборудование

    Замораживание грунта требует использования мобильной холодильной установки. Установка может работать на охлаждающих жидкостях, таких как аммиак или CO2, и работает для отвода тепла от циркулирующей жидкости, которой обычно является хлорид кальция или рассол хлорида магния (Jessberger 1980).

    Рис. 5. Мобильные холодильные установки во время AGF (SoilFreeze)

    Температуры рассола -25 ° C или ниже обычно достаточно для большинства проектов. Также доступны коммерческие рассолы, разработанные специально для использования с AFG.Важно исследовать свойства этих охлаждающих жидкостей, чтобы гарантировать совместимость с другим оборудованием (например, коррозия труб). Используемая охлаждающая жидкость может зависеть от температурных требований проекта, рассол хлорида магния замерзает при -34 °, а рассол хлористого кальция замерзает при -55 ° C.

    LN2 кипит при температуре -196 ° C и может использоваться вместо обычной охлаждающей жидкости. Из-за чрезвычайно низкой температуры LN2 промерзание почвы при контакте с LN2 происходит намного быстрее.Таким образом, полное замораживание может быть выполнено намного быстрее, используя LN2 вместо охлажденного рассола. Однако из-за более высокой стоимости его обычно резервируют для аварийной стабилизации, краткосрочного замораживания и проектов небольшого объема. В этом случае LN2 транспортируется на площадку в специализированных резервуарах для хранения и вставляется непосредственно в замораживающие трубы. Он не циркулирует через холодильную установку. Скорее, ему дают испариться на поверхности, как показано на рисунке 5, после того, как он отводит тепло от почвы (Jessberger 1980).

    Рис. 6. Испарение жидкого азота во время AGF («замораживание грунта»)

    В таблице 1 представлена ​​основная сводка относительных сравнений между охлажденным рассолом с хлоридом кальция и жидким азотом (LN2).

    Таблица 1. Обзор свойств рассола хлорида кальция и жидкого азота для AGF

    В более холодном климате термосифоны могут использоваться для достижения температур, необходимых для замораживания почвы. Термосифоны осуществляют конвекцию рабочего тела для отвода тепла от земли и передачи его воздуху на поверхности земли.Для того, чтобы этот процесс работал, температура окружающего воздуха должна быть ниже температуры земли, поэтому он обычно используется в холодных регионах. Рабочая жидкость термосифона закапывается в землю, где содержащаяся в ней жидкость поглощает тепло, испаряется и поднимается к верху сифона. Там он охлаждается окружающим воздухом, в результате чего он конденсируется и возвращается на дно термосифона. Этот процесс показан на рисунке 6 ниже. Этот процесс является энергоэффективным, однако для его эффективного использования в процессе AGF требуется температура воздуха ниже нуля.Если требуется дальнейшее замораживание, можно использовать термосифоны с питанием для снижения температуры грунта после того, как они достигли температуры окружающего воздуха (Wagner and Yarmak 2013).

    Рис. 7. Диаграмма пассивного термосифона (Wagner and Yarmak 2012)

    Морозильные трубы могут быть изготовлены из различных материалов. Типичная установка может включать стальные внешние трубы диаметром 5 дюймов и внутренние пластиковые (например, полиэтиленовые) трубы диаметром 3 дюйма (Klein 2012). Трубы для замораживания должны стоять в вертикальном положении и выдерживать боковое давление грунта, связанное с площадкой.Исторически сложилось так, что морозильные трубы должны выдерживать 13 кПа на метр глубины заглубления шахты (Klein 2012). Необходимо следить за целостностью замерзшей трубы, чтобы предотвратить повреждение труб из-за вспучивания почвы.

    Одним из наиболее важных аспектов проекта AGF является мониторинг состояния почвы во время замерзания и оттаивания. Обычно возле промерзшей стены просверливают отверстие, где устанавливают датчики температуры для контроля температуры почвы. Это жизненно важно для конечного продукта (мерзлая срезанная стенка, мерзлая почвенная масса и т.Кроме того, отслеживается пучение и оседание грунта из-за замерзания и оттаивания грунта после завершения проекта. Если предполагается проведение земляных работ за замороженной стеной, для измерения прогибов стен могут использоваться дефлектометры, экстензометры и инклинометры. Чтобы определить, существуют ли какие-либо окна из незамерзшей почвы в массе мерзлого грунта, можно провести ультразвуковые измерения. Наконец, при необходимости выполняются специальные измерения для конкретного проекта, такие как вертикальное давление и деформации существующих конструкций из-за вертикального подъема (проходка туннелей, фундаменты, особые проектные соображения) (Jessberger, 1980).

    С помощью компьютерных систем большая часть процесса AGF автоматизирована.

    Автоматический сбор данных используется для измерения температуры и прогиба. Кроме того, компьютерные системы регулируют поток охлаждающей жидкости в морозильные трубы, чтобы более точно контролировать температуру земли.

    Методы проектирования и соображения

    Возможно, наиболее важным шагом в обеспечении успешного внедрения AGF является определение характеристик площадки, как и во всех инженерно-геологических проектах.Тип почвы и грунтовые воды должны быть точно охарактеризованы, чтобы обеспечить соответствие мерзлого грунта проектным требованиям. В частности, для проектов AGF всегда следует брать пробы грунтов и проверять их термические свойства. Подземные воды также проверяются на температуру и скорость замерзания. Высокая скорость грунтовых вод (> 2 м / сутки) создает проблемы во время промерзания почвы и может приводить к неоднородностям. Меньшее расстояние между трубами, несколько рядов или использование LN2 могут использоваться для противодействия высокой скорости грунтовых вод (FHWA 2013, Klein 2012).

    Xanthakos et al. 1994 рекомендует использовать отношение расстояния между замораживающими трубами к диаметру, меньшее или равное 13, для труб диаметром 120 мм или меньше. Также необходимо учитывать соленость грунтовых вод. На участках с высокой соленостью будет наблюдаться снижение температуры замерзания и более низкая прочность при замерзании. По мере увеличения солености будет уменьшаться морозное пучение, оседание оттаивания и сила пучения (Hu et al. 2010). Некоторые из этих изменений полезны, однако в конечном итоге будет менее консервативный дизайн, если соленость не будет должным образом учтена.Кроме того, минерализация поровой воды может быть неоднородной. Области с более высокими концентрациями могут образовывать карманы из незамерзшей воды или пленки из незамерзшей воды вокруг частиц (Hu et al. 2010).

    Дальнейшее рассмотрение, помимо свойств почвы и грунтовых вод, включает температуру окружающего воздуха, сроки и риски проекта, а также ожидаемое вспучивание и оседание почвы. Если температура окружающего воздуха достаточно низкая, t

    .

    Смотрите также