Горнолыжный комплекс

В последнее время в России и мире развивается строительство горнолыжных курортов, некоторые из которых расположены на участках локального распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ). Для принятия обоснованных экономичных проектных решений, обеспечивающих надежную эксплуатацию в суровых условиях, необходимо уделять особое внимание предотвращению негативных последствий, возникающих при оттаивании и промерзании грунтов. Отдельно стоит учитывать наличие в основании сильнольдистых грунтов и подземных льдов, увеличивающих риски развития опасных криогенных процессов, особенно на склонах. Теплотехнические расчеты позволяют не только спрогнозировать развитие возможных негативных процессов, но и разработать мероприятия по их предупреждению и подобрать оптимальный тип фундамента.

В данном примере приводится теплотехнический расчет основания горнолыжного комплекса на ММГ в программном комплексе Frost 3D для участка, строение которого осложнено наличием высокольдистых грунтов.

Цель проведения расчета: оценить устойчивость основания горнолыжного комплекса на ММГ с применением столбчатого фундамента неглубокого заложения, без мероприятий по термостабилизации грунтов.

Для выполнения указанной задачи в программном комплексе Frost 3D выполнялся прогнозный расчет температурного режима грунтов основания горнолыжного комплекса, глубины оттаивания и осадки основания (на 25 лет эксплуатации).

Условия участка строительства осложнены наличием сильнольдистых грунтов.

Инженерно-геологические условия:

Грунты основания сложены преимущественно грубообломочным материалом: щебень, глыбы, щебень с суглинком, подстилаемые ледогрунтом и сланцами. По результатам инженерно-геологических изысканий на участке выделены 12 ИГЭ.

Геокриологические условия:

ММГ сливающегося типа. Практически по всей площадке строительства в основании фундаментов распространен ледогрунт. Средняя температура ММГ составляет -1,2...-1,6 °С. Мощность сезонно-талого слоя (СТС) 3...4 м. Также встречены участки с заглубленной кровлей мерзлоты (до 8 м).

Климат:

Среднегодовая температура воздуха составляет - 6,1 °С. Среднемесячная температура самого холодного месяца (января) составляет -19,3 °С, самого теплого (июля) +11,7 °С. Среднегодовая высота снежного покрова по постоянной рейке 57,8 см.

Проектом предусмотрены следующие решения:

Фундаменты - монолитные железобетонные мелкого заложения из бетона В15, F200, W6;
Здание дежурного блок-модульное, подполье закрытое без продухов;
Опоры канатной дороги, мачты освещения – металлические сварные конструкции мачтового типа;
Верхняя станция является навесом, в котором находятся приводящие механизмы канатной дороги. Фундаменты монолитные неглубокого заложения. Места посадки и высадки пассажиров оборудованы железобетонным перроном.

На верхней границе расчетной области задавались граничные условия (ГУ) третьего рода, учитывающие воздействие климата. На нижней и боковых границах расчетной области – граничные условия второго рода, тепловой поток равен нулю.

Для здания дежурного на верхней стации приняты ГУ третьего рода, учитывающие влияние вентилируемого подполья. Коэффициенты теплообмена вычислены во встроенном «Калькуляторе теплообмена» с учетом продухов.

На железобетонном перроне приняты ГУ третьего рода с учетом пониженного снегонакопления ввиду очистки от снега.

Прогнозные теплотехнические расчеты грунтов основания показали, что в результате естественных климатических изменений и влияния солнечной радиации температура грунтов основания повышается, происходит деградация ММГ.

Под фундаментами верхней станции и здания дежурного на верхней станции оттаивания подземных льдов не происходит, деформации не превышают предельно допустимых значений. Проектные решения из столбчатых фундаментов обеспечат надёжность и безопасность в течение всего срока эксплуатации. Для здания дежурного на верхней станции дополнительно рекомендуется предусмотреть продухи в подполье, общей площадью не менее 0,06 м².

Под фундаментами опоры канатной дороги и мачты наружного освещения происходит оттаивание ледогрунта. Осадка превышает предельно допустимые значения. Рекомендуется применить свайный фундамент с заделкой в скальные грунты.

Распределение температуры на момент максимального оттаивания (октябрь) на период эксплуатации горнолыжного комплекса

Распределение температуры на момент максимального промерзания (апрель) на период эксплуатации горнолыжного комплекса

Результаты проверки показали, что фундаменты верхней станции и здания дежурного полностью соответствуют утверждённым проектным решениям.

В рамках оптимизации проектных
решений рекомендовано:

Для здания дежурного предусмотреть устройство вентилируемого подполья. Для опоры канатной дороги и мачты наружного освещения использовать свайный фундамент с заделкой в скальный грунт (сланец).

Выбор окончательных проектных решений должен быть осуществлён на основании повторных прогнозных теплотехнических расчётов для подтверждения их соответствия требованиям безопасности и экономической эффективности.

Распределение температуры по глубине в основании верхней станции горнолыжного комплекса (без вентелируемого подполья) на момент максимального оттаивания через 25 лет эксплуатации (01.10.2052)

Распределение температуры по глубине в основании верхней станции горнолыжного комплекса (с вентилируемым подпольем) на момент максимального оттаивания через 25 лет эксплуатации (01.10.2052)

Опора канатной дороги. Распределение температур на 01.10.2052

Распределение температуры по глубине в основании опоры канатной дороги горнолыжного комплекса на момент максимального оттаивания через 25 лет эксплуатации (01.10.2052)

Вышка освещения. Распределение температур на 01.10.2052

Распределение температуры по глубине в основании вышки освещения горнолыжного комплекса на момент максимального оттаивания через 25 лет эксплуатации (01.10.2052)

В составе программного комплекса Frost 3D поставляются модули Frost.Свая и Frost.Осадка. С помощью модуля Frost.Свая можно произвести расчет несущей способности свай с учетом полученного во Frost.Термо трехмерного распределения температур. С помощью модуля Frost.Осадка в рамках рассматриваемого примера возможно производить расчет осадки.

Прогноз температурного режима грунтов основания инфраструктуры
горнолыжного курорта в программном комплексе Frost 3D

Постановка задачи

Объект строительства

Граничные условия

Результаты расчета

Выводы

О компании

Связаться с нами

Информация