Визначення геотермії гірського масиву

Федеральне агентство з освіти

Державна освітня установа

вищої професійної освіти

"Якутська державний університет ім. М.К. Аммосова "

Технічний інститут (філія) в м. Нерюнгрі

Контрольна робота № 1

на тему: «Визначення геотермії гірського масиву»

Варіант 5

Виконав: ст. гр. Титр - 06

Денисов Д.С.

Перевірив: викладач

Скоморошки Ю.М.

Нерюнгрі 2008р.

Визначення геотермії гірського масиву

Мета заняття - побудувати температурний профіль гірського масиву по глибині (у геліотермозоне, кріолітозоне) і оцінити потужність СТС, а також потужність поширення вічній гірських порід.

Теоретичні положення:

Температурне поле верхній частині земної кори визначається взаємодією внутрішніх і зовнішніх джерел тепла. Внутрішні джерела тепла відносно стабільні, тому що пов'язані з постійно діючими факторами (радіоактивний розпад, гравітаційна диференціація речовини і т.д.). Ці джерела викликають підвищення температури порід з глибиною. Зовнішні джерела (основним з яких є змінна в часі сонячна радіація) викликають періодичні температурні коливання гірського масиву, затухаючі на певній глибині від поверхні Н _0, званої глибиною геліотермозони або глибиною нейтрального шару.

Температурний режим поверхні Землі в конкретному районі визначається як:

, (1.1)

де т _ср - середньорічна температура грунту,  С;

т _ср = t _ср +2;

t _ср - середньорічна температура повітря,  С;

А _т - амплітуда коливань температури грунту,   С;

А _т  А _t - 2,5;

А _т - амплітуда коливань повітря,  С;

 - час, змінюється від 0 до 8760 - тривалість року в годинах,

Для напівобмеженого масиву амплітуда річних коливань температури порід на глибині Н визначається за відомою формулою:

А _т (Н) = А _т  ехр  С, (1.2)

де а - коефіцієнт температуропровідності, м ² / год;

а = 3600  ;

 _  коефіцієнт теплопровідності порід, Вт / (м  К);

с - питома теплоємність порід, Дж / ​​(кг  К);

 - густина порід, кг / м ^3.

Запізнення коливань температури порід по відношенню до змін температури повітря для напівобмеженого масиву має вигляд:

   _{т }  _   год       

Тоді зміна температури порід у межах геліотермозони з урахуванням залежностей (1.2), (1.3) приблизно описується рівнянням:

 т _{н   }  _ т _{ср }  _ А _т  ехр      

Глибину геліотермозони можна визначити з виразу (1.2)

Н _о = . (1.5)

де А _т (Н _о) - амплітуда порід на глибині Н _о, для розрахунків можна прийняти А _т  Н _про        С.

Зміна температури порід при поглибленні на 1м називається геотермічних градієнтом q _г (G). Тепловий потік в надрах Землі q пов'язаний з геотермічних градієнтом законом Фур'є

      _п   _р

Знак мінус у формулі говорить про те, що вектор геотермічного градієнта спрямований зверху вниз (у бік збільшення температури), а тепловий потік - знизу вгору (напрямок теплопередачі).

Тому, геотермічний градієнт можна визначити наступним чином

 _г      _п      

Середній питомий тепловий потік з надр Землі до її поверхні становить         ^{ } Вт  м ^ 

Зі збільшенням глибини Н нижче нейтрального шару температура гірських порід зростає приблизно по лінійному закону

Т  Т _про   _г   Н  Н _про        

де Т _о - температура порід на глибині нейтрального шару Н _о і обчислюється за формулою (1.4).

Вихідні дані

Теплофізичні властивості порід

Таблиця 1.1

Дані за варіантом

Порядок проведення роботи

1. Розрахувати за формулою (1.1) і побудувати графік зміни поточної температури поверхні за заданими t _СР і А _t у функції часу на період один рік.

2. Обчислити річне зміна температури порід на різних глибинах (2, 5, 8,10,13,15,17 метрів і т.д.) у межах геліотермозони за формулою (1.4).