- •Министерство образования и науки российской федерации
- •«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
- •Методы исследования мерзлых грунтов
- •1.2. Физические свойства
- •1.3. Химические характеристики
- •1.4. Инженерно-геокриологические исследования для строительной оценки напластований мерзлых грунтов
- •1.5. Инженерно-геологическое опробование
- •1.6. Отбор, транспортировка, хранение и последовательность лабораторного изучения мерзлых пород
- •1.6.1. Отбор образцов
- •1.6.2. Транспортировка образцов
- •1.6.3. Хранение образцов
- •1.7. Необходимые требования при исследовании мерзлых грунтов
- •1.8. Инженерно-геологические особенности и характеристики физических свойств мерзлых грунтов
- •1.8.1. Суммарная влажность
- •1.8.2. Влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды
- •Значения коэффициента
- •1.8.3. Влажность мерзлого грунта за счет порового льда-цемента Wic
- •1.8.4. Влажность мерзлого грунта за счет ледяных включений Wi
- •1.8.5. Льдистость
- •1.8.6. Степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и не замерзшей водой
- •1.8.7. Коэффициент пористости
- •1.8.8. Плотность
- •1.8.9. Криогенная текстура мерзлых пород
- •1.8.10. Методы исследования грунтов методы определения влажности мерзлых грунтов
- •Методы определения плотности мерзлых грунтов
- •Методы определения физических свойств мерзлых грунтов
- •2.1. Лабораторная работа № 1. Определение криогенной текстуры мерзлого грунта
- •Бланк по фотофиксации образцов мерзлых грунтов.
- •Журнал фотофиксации
- •2.2. Лабораторная работа № 2. Определение плотности мерзлых грунтов
- •2.2.1. Определение плотности методом режущего кольца
- •Журнал определения плотности грунта методом режущего кольца
- •2.2.2. Определение плотности методом обмера образцов правильной геометрической формы
- •Журнал определения плотности грунта методом обмера образцов правильной геометрической формы
- •2.2.3. Определение плотности методом вытеснения в нейтральной жидкости
- •Журнал определения плотности грунта методом взвешивания в нейтральной жидкости
- •2.3. Лабораторная работа № 3 определение суммарной влажности мерзлых грунтов
- •2.4. Лабораторная работа № 4 определение основных характеристик физических свойств мерзлых грунтов
- •Лабораторная работа № 5. Определение степени засоленности мерзлых грунтов
- •Содержание
- •2. Практическая часть. Методы определения физических свойств мерзлых грунтов
1.8.2. Влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды
Влажность мерзлого грунта за счет незамерзшей воды Ww, определяется опытным путем. Для мерзлых незасоленных грунтов допускается определять по формуле:
Ww= kw· Wp, (4)
где kw – коэффициент, принимаемый по табл. 1 [8] в зависимости от температуры грунта Т, С и числа пластичности Ip:
Ip=WL – Wp, (5)
где wl – влажность грунта, соответствующая верхнему пределу пластичности (влажность на границе текучести).
Таблица 1
Значения коэффициента
Грунты |
Число пластичности Ip, доля единицы |
Коэффициент kw при температуре грунта T, C |
||||||||
–0,3 |
–0,5 |
–1 |
–2 |
–3 |
–4 |
–6 |
–8 |
–10 |
||
Пески и супеси |
Ip 0,02 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Супеси |
0,02 Ip 0,07 |
0.6 |
0,50 |
0,40 |
0,35 |
0,33 |
0,30 |
0,28 |
0,26 |
0,25 |
Суглинки |
0,07 Ip 0,13 |
0,7 |
0,65 |
0,60 |
0,50 |
0,48 |
0,45 |
0,43 |
0,41 |
0,40 |
Суглинки |
0,13 Ip 0,17 |
* |
0,75 |
0,65 |
0,55 |
0,53 |
0,50 |
0,48 |
0,46 |
0,45 |
Глины |
Ip 0,17 |
* |
0,95 |
0,90 |
0,65 |
0,63 |
0,60 |
0,58 |
0,56 |
0,55 |
Примечание. В таблице знак “*” означает, что вся вода в порах не замерзшая. |
||||||||||
1.8.3. Влажность мерзлого грунта за счет порового льда-цемента Wic
Влажность мерзлого грунта за счет порового льда-цемента Wic, обычно вычисляется по зависимости:
Wic=W m –W w [10] (6)
1.8.4. Влажность мерзлого грунта за счет ледяных включений Wi
Wi=W tot –W m [10] (7)
1.8.5. Льдистость
Льдистость мерзлых грунтов является классификационным показателем, который в равной мере должен оцениваться для всех типов мерзлых толщ и рекомендуется определять расчетным путем.
Весовая льдистость – i, д. е., отношение веса воды к весу всего грунта, определяется по формуле:
[10]
(8)
Wtot – суммарная влажность мерзлого грунта, д. е.;
Ww – влажность мерзлого грунта за счет содержащейся в нем при данной отрицательной температуре незамерзшей воды, д. е.
Суммарная льдистость мерзлого грунта itot, д. е., – отношение объема содержащегося в нем льда к объему мерзлого грунта, определяется по формуле:
[10]
(9)
где i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3;
– плотность мерзлого грунта, г/см3,
i – весовая льдистость, д. е.
Формула применима для мерзлых грунтов с различными видами криогенных текстур, где толщина включений льда не превышает 0,5 см.
Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii, д. е., – отношение содержащегося в нем объема видимых ледяных включений к объему мерзлого грунта. Определяется по формуле [10]:
[10]
(10)
где s – плотность частиц грунта, г/см3;
i – плотность льда, принимаемая равной 0,9 г/см3;
wtot – суммарная влажность мерзлого грунта, д. е.;
wm – влажность мерзлого грунта, расположенного между ледяными включениями, д. е.,
ww – влажность мерзлого грунта за счет содержащейся в нем при данной отрицательной температуре незамерзшей воды, д. е.
Льдистость грунта за счет видимых ледяных включений ii, д. е., – это отношение объема содержащегося в нем видимых ледяных включений к объему мерзлого грунта.
По льдистости за счет видимых ледяных включений грунты подразделяют согласно табл.2 (Таблица Б 29, ГОСТа 25100–95 Грунты. Классификация)
Таблица 2
Классификация мерзлых грунтов по льдистости
Разновидность грунтов |
Льдистость за счет видимых ледяных включений ii, д. е. |
|
скальные и полускальные грунты |
дисперсные грунты |
|
Слабольдистый |
< 0,01 |
< 0,20 |
Льдистый |
0,01 – 0,05 |
0,20 – 0,40 |
Сильнольдистый |
> 0,05 |
0,40 – 0,60 |
Очень сильнольдистый |
– |
0,60 – 0,90 |
Льдистость грунта за счет порового льда-цемента iic, д. е., определяется также из разности:
iiс=itot–ii. [10] (11)
Экспериментально льдистость определяется на основе совмещенного метода Г.П. Мазурова непосредственным измерением суммарной толщины включений льда, приходящихся на единицу разреза. Для этого к мерзлому монолиту прикладывают масштабную линейку и непрерывно по всей высоте монолита грунта измеряют суммарную толщину прослоек льда, секущих поперечную линию. Средний показатель льдистости мерзлого грунта за счет льда включений вычисляется на основе измерения суммарного содержания льда прослоек по трем линиям.
