凍結深度について

質問

寒冷地域の上下水道管は、凍結防止のために地面の凍結深度以下に埋設配管されていると思うのですが、凍結深度はどのように算出されているのでしょうか。

精密に計算するなら気象条件や地質など、複雑になってしまいますが一般的なものがあればお願いします。

回答No.1

take-1A

上下水道管の埋設施工基準については 専門外です故、詳しいことは判りません。

１．地中温度の計算
　　　地面下 Ｘ（m）の深さの 地中温度 Ｔx（℃）は、次式で求める。（但し Ｘ≦１０m）

　　　　Ｔx　＝　（Ｔs＋Ｔo）／２　－　{　（Ｔs－Ｔo）／２　*　ｅ＾(-0.53X)　}

　　　　ここで　Ｔs ： 毎日最高気温の月平均値のうち、最高月の値（℃）
　　　　　　　　 Ｔo ： 毎日最低気温の月平均値のうち、最低月の値（℃）

２．凍結深度の計算
　　　地中温度が、計算上 ０℃ になる深さを 凍結深度 Ｄ（m）と見なす。
　　　上の式で　Ｔx＝０　と置いて変形すると

　　　　（Ｔs＋Ｔo）／（Ｔs－Ｔo）　＝　ｅ＾(-0.53Ｄ)　・・・・　より

　　　　　Ｄ　＝　－（１／０.５３）　*　Ｌｎ｛　（Ｔs＋Ｔo）／（Ｔs－Ｔo）　｝
　　　　　　　＝　－１.８８７　*　Ｌｎ｛　（Ｔs＋Ｔo）／（Ｔs－Ｔo）　｝

　　　　　ただし、（Ｔs＋Ｔo）／（Ｔs－Ｔo）　≦　１　
　　　　　ここで　Ｌｎ ： ｅ（2.71828・・）を底とする自然対数

３．地温不易層
　　　地中温度が年中ほぼ一定と見なされる深さ（不易層）は、地下約１０ｍ前後の所
　　　にあり、その温度は 月平均気温の最高と最低月の値の平均値｛ （Ｔs＋Ｔo）／２ ｝、
　　　すなわち ほぼ 年平均気温 に等しくなります。

４．例

地名　　最高月値（Ｔs）　最低月値（Ｔo）　　不易層温度　　　凍結深度Ｄ　　　　
帯広　　２６．１ ℃　　　－１７．７ ℃　　　 ４．２ ℃　　　３１２ ｃｍ　　
札幌　　２６．９　　 　　－１０．９ 　　　 　８．０ 　　　　１６２
仙台　　２８．１　　　 　 －４．１　　 　 １２.０　　 　　　 ５５　
東京　　３０．７　　　 　 －１．５　　　 １４．６　　　　　 １８　
大阪　　３２．７　　　　　 ０．２　　　 １６．５　　　　　　－－