Расчетные значения теплофизических характеристик грунтов
Теплофизические СВОЙСТВА ГРУНТОВ
Руководство . Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов
При проектированииоснований и фундаментов зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах необходимознать их физические, теплофизические и механические характеристики,определяемые в лабораторных и полевых условиях при инженерных изысканиях длястроительства. Переченьхарактеристик, обязательных для наполнения расчетов оснований и фундаментов навечномерзлых грунтах, приводится в действующих главах СНиП II -Б. Однако в настоящее время не существуетдокумента, содержащего унифицированные методики определения физических,теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. НастоящееРуководство восполняет указанный пробел и является первым документом такогорода. Оно разработано в развитие действующих глав СНиП с целью унифицироватьметодики определения указанных выше характеристик. При этом рекомендуемые вРуководстве методики впервые учитывают зависимость физических, теплофизическихи механических свойств мерзлых грунтов от их криогенного строения. Мерзлыегрунты, как правило, характеризуются резко выраженной анизотропией инеоднородностью распределения свойств, для оценки которых используют обычноосредненные значения характеристик. В связи с этим возникает необходимостьрасчленения неоднородного мерзлого массива на объемы слои, горизонты , впределах которых распределение данного свойства принимается однородным, что всвою очередь потребовало введения некоторых новых понятий. Был обобщен опытпрактики строительства на Севере и учтены предложения и замечания ряданаучно-исследовательских, изыскательских, проектных, строительных организаций ивысших учебных заведений страны. ПодразделыРуководства составлены следующими авторами; Литвиновым А. Руководствовключает методики лабораторных и некоторых полевых определений физических,теплофизических и механических свойств мерзлых грунтов и предназначено дляинженерно-геологических изысканий для строительства на вечномерзлых грунтах. В главах СНиП II -Б. Настоящее руководство содержитрекомендации методик определения таких характеристик. Составнеобходимых характеристик, определяемых в лабораторных и полевых условиях,устанавливается программой или заданием на инженерные изыскания, составляемой псоответствии с требованиями главы СНиП II -А. Экспериментальноеопределение характеристик, приведенных в таблицах главы СНиП II -Б. К числу такихсвойств, определяемых главой СНиП II -Б. Документация,прилагаемая к доставляемым в лаборатории образцам и монолитам мерзлых грунтов,должна содержать кроме общепринятых также сведения о криогенной текстуре тойчасти мерзлого массива, из которой произведен их отбор. В лабораторныхусловиях определяют точечные характеристики свойств мерзлого грунта, то есть характеристики, отражающие свойства ограниченного объема грунта. Количество, вес иобъем отбираемых образцов мерзлого грунта устанавливаются программой работ напроизводство инженерных изысканий. Согласно главеСНиП II -Б. Наименованиевидов мерзлых грунтов принимают по номенклатуре грунтов главы СНиП II -Б. В соответствии сглавой СНиП II-Б. По числупластичности глинистые грунты подразделяются на: Числом пластичности грунта W п называетсяразность весовых влажностей, соответствующих двум состояниям грунта: Крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты объединяются общимнаименованием - нескальные грунты. В соответствии с главой СНиП II-Б. Крупнообломочные мерзлые грунты могут находиться в твердомерзломили сыпучемерзлом состоянии в зависимости от их температуры, состава и свойствзаполнителя, а также от условий залегания этих грунтов в массиве. Помимохарактеристик, предусмотренных для талых грунтов главой СНиП II-А. Перечисленные характеристики записывают поформе табл. Под криогенной текстурой понимают строение мерзлого грунта, обусловленноезамерзанием содержащейся в нем воды и характеризуемое размерами, формой ипространственным распределением льда. Лед в мерзлом грунте подразделяют на: В зависимости от толщины ледяные включенияподразделяют на тонкие менее 2 мм , средние мм итолстые более 20 мм. В соответствии с главой СНиП II -Б. Ледяные включения могут быть расположены горизонтально, косо,вертикально и распределены равномерно или неравномерно;. Ледяная сетка может быть правильной, завершенной илинеправильной, незавершенной и т. При описании криогенной текстуры необходимо приводить данные о размерах ледяныхвключений и расстояниях между ними. Слоистую криогеннуютекстуру по расстоянию между ледяными включениями толстыми, средними илитонкими подразделяют на частослоистую менее 10 мм , среднеслоистую мм и редкослоистую более мм. Сетчатую криогеннуютекстуру в зависимости от размера ячеек подразделяют на мелкосетчатую менее10 мм , среднесетчатую мм и крупносетчатую более мм. Наименование криогенной текстуры мерзлогогрунта включает оба указанных признака - толщину ледяных включений и расстояниемежду ними и поэтому имеет двучленный характер, например,тонкочастотослоистая, толстокрупносетчатая и т. В природныхусловиях часто встречаются переходные разновидности криогенных текстур: Иногда криогенную текстуру лишь условно можно отнести копределенному типу. Нередко можно наблюдать сложное строение мерзлого массива,вследствие наложения и чередования двух или более криогенных текстур; в этихслучаях следует выделять криогенные текстуры различного порядка, образованныеледяными включениями, которые отличаются друг от друга размерами и интерваломмежду ними. Оценка среднего показателя какого-либо свойства определенной частинеоднородного мерзлого массива предполагает его расчленение на объемы, впределах которых распределение данного свойства с известным приближением можносчитать однородным. Величину показателя определяют для каждого из выделенныхобъемов; полученные значения используют для характеристики всего массива илиего части. Изучениеразрезов мерзлого грунта, отличающихся сложным криогенным строением, следуетначинать с расчленения разреза на горизонты, которые характеризуютсякриогенной текстурой первого порядка, образованной системой наиболее крупныхдля данного разреза ледяных включений. Внутри горизонтов выделяют слои, заключенныемежду наиболее крупными включениями льда. Каждый слой характеризуетсякриогенной текстурой второго порядка, связанной с более мелкими ледянымивключениями; между ними расположены минеральные прослойки или отдельности, сцементированные поровым льдом. Отбор образцов мерзлого грунта и определение показателей их физических,теплофизических и механических характеристик необходимо производить такимобразом, чтобы охарактеризовать каждый из выделенных слоев мерзлого грунта иобобщить эти показатели для горизонта или его части. При определении физических, теплофизических и механических свойств мерзлыхгрунтов необходимы следующие сведения об их криогенном строении: Подсчет суммарной толщины ледяных включений производят длякаждого горизонта или его части в случае, если мощность горизонта превышает,5 м;. Образцоммерзлого грунта называют определенный его объем, отобранный из массива мерзлойпороды. Образцы мерзлого грунта отбирают или с сохранением естественногосложения и влажности монолиты, керны или нарушенного сложения. Количество,вес и объем отбираемых образцов мерзлого грунта устанавливаются программойработ на производство инженерных изысканий. Образцынарушенного сложения и, монолиты керны мерзлого грунта отбирают изсвежезачищенных забоя и стенок открытых горных выработок или из буровых скважин. На монолите керне мерзлого грунта немедленно после отбора отмечают его верх. Монолиты керны иобразцы нарушенного сложения снабжают этикеткой. Этикетку заполняютчетко простым графитовым карандашом. Образцынарушенного сложения и монолиты керны мерзлого грунта для определенияфизических, теплофизических и механических свойств отбирают только из массивамерзлого грунта массивной, тонкослоистой или мелкосетчатой текстуры пп. При наличии в разрезе крупных ледяных включений образцы отбирают между ними,одновременно измеряя толщину ледяных включений и расстояния между ними. Монолитымерзлого грунта отбирают при отрицательной температуре воздуха; в теплое времягода отбор монолитов мерзлого грунта допускается производить при условиисохранения их мерзлого состояния и немедленной доставки в помещение сотрицательной температурой воздуха. Монолиты мерзлого грунта отбирают из открытой горной выработки в форме куба сминимальным размером стороны не менее 10 см для глинистых и песчаныхгрунтов, не менее 20 см для дресвяных и гравийных грунтов и не менее 30 см для щебнистых и галечниковых грунтов. Допускается производить отбормонолитов мерзлого грунта произвольной формы, но с сохранением указанныхразмеров сторон как минимальных. Диаметр кернов мерзлых грунтов, отбираемых избуровых скважин для определения физических, теплофизических и механическихсвойств для крупнообломочных грунтов, должен быть не менее мм, остальныхвидов грунтов не менее 94 мм при высоте не менее одного и не более двухдиаметров. Образцы мерзлого грунта нарушенного сложения отбирают в шламовые мешочки. Вескаждого из отобранных образцов мерзлого грунта должен быть не менее: Сохранение мерзлого состояния и влажности отбираемых образцов непредусматривается. Для определения суммарной влажности мерзлого грунта этиобразцы использованы быть не могут. Образцы мерзлого грунта нарушенного сложения для определения суммарнойвлажности отбирают, не допуская их оттаивания: Образцы дляопределения суммарной влажности мерзлого грунта взвешивают немедленно после ихотбора: Проходка открытых выработок в теплоевремя года допускается только на участках, где обеспечен отвод поверхностных инадмерзлотных вод,. В соответствии стребованиями главы СНиП II-А. Запрещается использовать прибурении промывочные жидкости. Сжатый воздух используют с предварительнымохлаждением. Диаметр бурения должен превышать диаметр отбираемых образцов в1, раза. Упаковкумонолитов кернов мерзлого грунта производят при отрицательной температуревоздуха. Для изоляции их от внешней среды монолиты парафинируют илинамораживают на них корку льда. Каждый монолит должен быть снабжен этикеткой,которую помещают на его верхнюю грань. Монолит тугообматывают несколькими слоями марли и покрывают слоем парафина толщиной мм путем многократного полива или погружения монолита в сосуд с расплавленнымпарафином. Монолит тугообматывают несколькими слоями марли или кальки и намораживают на него слойльда, либо многократно погружая монолит в охлажденную пресную воду, либополивая его небольшими порциями охлажденной воды до образования на поверхностимонолита корки льда толщиной не менее 1 см. Монолитмерзлого грунта, предназначенный для транспортирования в лабораторию, удаленнуюот места отбора, после парафинирования или намораживания льда помещают в ящик,на дно которого предварительно укладывают теплоизоляционный материал опилки,стружки, сухой мох или торф, поролон и т. Монолитыукладывают в ящик, оставляя зазор см между ними и стенками ящика и см между соседними монолитами; все свободное пространство заполняюттеплоизоляционным материалом. Под крышку ящика кладут завернутую в кальку описьмонолитов. Упаковку монолитовмерзлого грунта в ящики производят только при отрицательной температуревоздуха. Образцы,отправляемые в лабораторию, расположенную в непосредственной близости от местаих отбора, доставляют без упаковки в ящики, но обязательно в сопровождениилица, ответственного за их сохранность. Транспортирование ящиков с образцами мерзлого грунта на дальние расстояния пожелезной дороге, морским или речным транспортом производят только приотрицательной температуре воздуха, а в теплое время года - транспортом,оборудованным холодильными камерами. Допускается перевозка монолитов мерзлого грунтав теплое время года обычным транспортом при условии, что времятранспортирования не превышает 3 ч. Притранспортировании монолиты не должны подвергаться резким динамическимвоздействиям и значительным перепадам температуры. Припроизводстве инженерно-геологических изысканий в теплое время года предохранитьот оттаивания монолиты мерзлого грунта можно только при условии немедленногопомещения их в холодильную камеру или подземную полевую лабораторию сотрицательной температурой рис. Перенос образцов мерзлого грунта отскважин в полевую подземную лабораторию или в холодильную камеру осуществляют вспециальных термосах. Термос представляет собой деревянный ящик с двойнымистенками, пространство между которыми заполнено теплоизоляцией вата, пенопласти др. Крышка ящика обшита войлоком. Схема полевой лаборатории 1 - настил-площадка из толстых досок; 2 - теплоизоляция торф,мох, опилки - слой 30 см ; 3 - грунтовой отвал; 4 - двустворчатый люк из теса;5 - одностворчатый люк из теса; 6 - граница наибольшего сезонного протаивания;7 - крепление стенок шурфа; 8 - навес. Основныефизические свойства мерзлых грунтов: Поэтому показатели этих свойствнеобходимо определять с учетом особенностей криогенного строения мерзлых грунтовв условиях их естественного залегания. Мерзлые грунтыслоистой и сетчатой криогенной текстуры обладают резко выраженной анизотропиейи неоднородностью пространственного распределения их свойств в массиве. Дляоценки свойств таких грунтов используют только осредненные значения иххарактеристик пп. Мерзлые грунтымассивной криогенной текстуры, отличающиеся однородностью строения ираспределения свойств, характеризуют по данным испытаний одного образца сповторностью. Осредненныезначения характеристик мерзлого грунта должны сопровождаться указаниемконкретных размеров части геологического разреза, для которой они определены,так как показатели этих характеристик изменяются в зависимости от размеровопробуемой части массива. В связи с этим суммарная влажность, льдистость иобъемный вес мерзлого грунта определяют для основных составляющих разреза, т. Физическиесвойства мерзлых грунтов помимо криогенной текстуры зависят также от ихзасоленности. С увеличением засоленности резко возрастает содержаниенезамерзшей воды, что в свою очередь оказывает существенное влияние натеплофизические и механические свойства грунтов. Значение влажности выражают впроцентах или долях единицы к весу сухого грунта. Суммарная влажность W c мерзлого грунта равна: W ц -влажность за счет льда-цемента порового льда ;. W н -влажность за счет незамерзшей воды, содержащейся в мерзлом грунте при даннойотрицательной температуре;. При изучениимерзлых грунтов в массиве определяют влажность минеральных прослоек илимакроагрегатов W г и суммарную влажность слоев W c л и горизонтов W гор. В случае если выделениегоризонтов мерзлого грунта не производится, определяют суммарную влажностьгрунта, залегающего в определенном интервале глубинюю. Суммарная влажностьслоя мерзлого грунта W c л равна: W г - значение то же, что в формуле 1. Суммарная влажностьгоризонта мерзлого грунта или мерзлого грунта, залегающего в определенноминтервале глубин W гор , равна: Влажность засчет незамерзшей воды W н и льда-цемента W ц для мерзлых грунтов массивнойкриогенной текстуры и минеральных прослоек или макроагрегатов грунтов слоистойи сетчатой криогенной текстуры определяют: Для незаселенных мерзлых грунтов содержание незамерзшей воды ипорового льда - льда-цемента определяют калориметрическим методом, если этопредусмотрено программой работ. Суммарнуювлажность песчаных и глинистых мерзлых грунтов определяют различными методами взависимости от их криогенной текстуры: Влажностькрупнообломочных мерзлых грунтов вне зависимости от их криогенной текстурыопределяют согласно пп. Данные определениявлажности сопровождают указанием: Дляопределения влажности песчаных и глинистых мерзлых грунтов используют следующуюаппаратуру: Калориметрический метод определения влажности за счет незамерзшей воды W н и льда-цемента W ц основан на измерениитеплового эффекта при оттаивании образцов мерзлого грунта в калориметре. Длякаждого вида грунта определяют W н при пяти заданных значенияхотрицательной температуры и строят для него кривую зависимости содержаниянезамерзшей воды от температуры рис. Пример кривой зависимости содержаниянезамерзшей воды от отрицательной температуры и расчет температуры началазамерзания грунта W т - влажность образца грунта на границе текучести; W - природная влажность образца грунта; q 3 - температура начала замерзания порового раствора. Дляопределения влажности за счет незамерзшей воды и льда-цемента калориметрическимметодом используют образцы нарушенного сложения. В случае если этопредусмотрено программой работ, используют образцы естественного сложения иприродной влажности. Воздушно-сухойгрунт г растирают в фарфоровой ступке и просеиваютчерез сито с отверстиями 1 мм. Из грунтовоймассы в специальные латунные бюксы отбирают образцов весом по 30 г. Бюксы закрывают крышками и хранят в экскаваторе над водой. Калориметрические опыты проводят с образцами грунта с заданной отрицательнойтемпературой в интервалах: Для каждого значенияотрицательной температуры определяют содержание W н с трехкратной повторностью. Бюксы с замороженнымиобразцами помещают во внутренний сосуд ультратермостата, заполненный сухимпеском рис. Калориметрический опыт проводят в помещении с положительной температурой, гдене допускаются резкие колебания температуры. Схема калориметра 1 - стенки калориметра; 2 - жидкость вода в оболочкекалориметра; 3 - калориметрический стакан; 4 - эбонитовая подставка длякалориметрического стакана; 5 - калориметрическая жидкость вода ; 6 -термометр Бекмана; 7 - мешалка; 8 - сетка, в которую помещают образец мерзлогогрунта; 9 - нагреватель для определения теплового значения калориметра; 10 -эбонитовая крышка; 11 - термометр в оболочке калориметра: Вкрышке имеется отверстие для термометра Бекмана. Калориметрический стакан, термометр Бекмана, нагреватель, сетка для образца имешалка должны быть сухими. Взвешивание воды для опыта производятнепосредственно в калориметрическом стакане; вес воды определяют по разностивесов калориметрического стакана с водой и без воды в сухом состоянии. Весводы берут постоянным, например или г, и для этого жеколичества воды определяют тепловое значение калориметра. Вкрышку вставляют термометр Бекмана таким образом, чтобы нижняя часть его неменее чем на 10 см была погружена в калориметрическую жидкость; этоустанавливают предварительно и делают отметку на термометре Бекмана. Шкала термометра Бекмана рис. Установку положения ртути в термометре Бекмана нажелаемый интервал температур производят перед опытом следующим образом: Термометр Бекмана для измерения теплового эффекта приоттаивании образцов мерзлого грунта в калориметре 1 - главный резервуар; 2 -дополнительный резервуар. Перед началом опыта включают мешалку для выравнивания температуры воды вкалориметрическом стакане. Отсчеты по термометру Бекмана в этом периоде делаютчерез 5 мин. После восьмогоотсчета температуры бюкс с образцом быстро вынимают из ультратермостата,помещают в трубку диаметром мм из изоляционного материала,закрытую на концах пробками и охлажденную до температуры более низкой, чемтемпература образца, и переносят к калориметру. Производят одиннадцатый отсчеттемпературы я минута начального периода и осторожно на капроновой нитке,закрепленной за петлю на крышке бюкса, опускают его в калориметр. Важно не пропустить записи ни одного изотсчетов. Бюкс с оттаявшимобразцом грунта вынимают из калориметра и определяют влажность образца пп. Для обработкиданных калориметрического опыта необходимо установить поправку на теплообмен сокружающей средой и определить тепловое значение калориметра. Хотя масса воды воболочке калориметра уменьшает теплообмен с окружающей средой, все же егонеобходимо учитывать. Вычисление поправкина теплообмен производят по формуле Реньо-Пфаундлера-Усова. Q 0 - средняя температура начальногопериода сумма первого и одиннадцатого отсчетов, деленная на 2 ;. Q n - то же, для конечного периода;. J 0 - последний отсчет начальногопериода;. J n - последний отсчет главногопериода температура равновесия ;. ФормулаРеньо-Пфаундлера-Усова, строго говоря, применима для случая, когда главныйпериод калориметрического опыта не превышает мин и изменениетемпературы происходит равномерно. При определении льдистости грунтов допустимоевремя главного периода мин. Пример расчета поправки на теплообмендан в п. Это регулируют реостатом иконтролируют при помощи миллиамперметра и вольтметра. Тепловое значениекалориметра k равно: U - напряжение в в ;. Обычно вкачестве калориметрической жидкости используют дистиллированную воду;теплоемкость ее принимают по данным табл. Весльда-цемента в образце мерзлого грунта g л вычисляют на основании данныхкалориметрического опыта по формуле 6 , а вес незамерзшей воды при даннойотрицательной температуре g н - по разности. Желательно определять теплоемкость скелета каждого грунта экспериментально пп. Запись данныхкалориметрического опыта производят по форме табл. Данные определения влажности за счет льда-цемента W ц и незамерзшей воды W н калориметрическим способом. Глубина взятии образца в м от-до. Вес бюкса g , г. Вес бюкса с мерзлым грунтом, g 1 , г. Вес мерзлого грунта g 1 - g , г. Вес бюкса с грунтом после сушки, г. Вес льда в образце g л , г. Вес незамерзшей воды g н , г. Влажность грунта за счет. Расчет влажности за счет незамерзшейводы и льда-цемента ведут в такой последовательности: Пример записи данных калориметрического опыта и расчета значений W н и W ц приведен в табл. Вес калориметрического стакана с водой ,1 г. Вес калориметрического стакана ,1 г. Вес бюкса с влажным грунтом 71,18 г. Расчет влажности засчет льда-цемента и незамерзшей поды. Количество льда в образце мерзлого грунта g л вычисляют по формуле 6. Вес незамерзшей воды g н вобразце мерзлого грунта равен: Влажность за счетнезамерзшей воды W н равна: Влажность за счет незамерзшей воды W н для незаселенных грунтовопределяют по формуле. В заранее высушенный и взвешенный стеклянный или алюминиевый стаканчик скрышкой помещают пробу мерзлого грунта весом не менее 50 г и взвешиваютна технических весах с точностью до 0,01 г. Стаканчик закрывают крышкой, охлаждают 30 мин в эксикаторе с хлористым кальцием и взвешивают. Повторныевысушивания производят до постоянного веса, т. Если при повторном высушивании и взвешиваниигрунта наблюдается увеличение веса пробы, то за постоянный вес принимаютнаименьшее его значение. Приэтом первое высушивание производят в течение 1 ч , повторные - в течение30 мин. Величинусуммарной влажности мерзлого грунта W с в долях единицывычисляют по формуле. Для каждого образца мерзлого грунта производят два параллельных определения, иза величину суммарной влажности образца мерзлого грунта принимают среднееарифметическое значение результатов параллельных определений. Запись данныхопределений производят по форме табл. По зачищенной стенке выработки или по всей высоте керна прочерчивают линию, покоторой последовательно с каждых см по высоте соскабливают мерзлыйгрунт тонким в несколько миллиметров слоем; отобранную пробу помещают втарированный металлический или стеклянный бюкс и определяют суммарную влажность пп. Определение производят с трехкратной повторностью. Запись данных производят поформе табл. Образец мерзлого грунта весом около 2 кг, отобранный в мешочек изсинтетической пленки и взвешенный немедленно после его отбора п. Оттаявший грунт перемешивают металлическим шпателем и доводят до состоянияоднородной грунтовой массы с влажностью, близкой к границе текучести, добавляяк образцу дистиллированную воду или сливая избыток воды после ее осветления. Миску с грунтом взвешивают; в тарированные бюксы берут с двукратнойповторностью пробы весом не менее 50 г и определяют влажность грунтовоймассы W сп согласно пп. Суммарную влажность мерзлого грунта W с в долях единицырассчитывают по формуле. W сп - влажность средней пробы грунтовой массы в долях единицы. Данные определения суммарной влажности мерзлого грунта точечнымметодом и методом бороздки. Глубина взятия образца в м от-до. Вес бюкса с мерзлым грунтом g 1 , г. Вес бюкса с грунтом после сушки g 0 , г. Вес сухого грунта g 0 - g , г. Определение суммарной влажности мерзлого грунта методом среднейпробы. Вес мешочка g 0 , г. Вес мерзлого грунта с мешочком g 3 , г. Вес чашки g , г. Вес чашки с грунтовой массой g 2 , г. Вес грунтовой массы g 2 - g , г. Суммарная влажность образца грунта W c. Расчетный метод определения суммарной влажности применяется для грунтовслоистой и сетчатой криогенных текстур, когда включения льда имеют четкиепрямолинейные границы, толщина их превышает 2 мм, а расстояния междусоседними включениями более 10 мм. При изучениикриогенной текстуры мерзлого грунта в стенках открытых горных выработок илиестественных обнажений непосредственно измеряют суммарную толщину включенийльда в определенном интервале глубин или в горизонте п. Для грунта слоистойкриогенной текстуры суммарную толщину включений льда подсчитывают по глубинеразреза, для грунта сетчатой криогенной текстуры - по глубине и по простиранию. Измерения производятс трехкратной повторностью, и за величину суммарной толщины включений льдапринимают среднее арифметическое значение результатов параллельных измерений. Суммарнуювлажность слоев W сл мерзлого грунта определяют в зависимости от их криогеннойтекстуры точечным методом пп. При мощности слоев0,5 м и более влажность определяют для каждого из них; при меньшеймощности - в случае постоянства их криогенной текстуры - через каждые 0,5 м поглубине, а при изменении криогенной текстуры слоев в разрезе - для каждогослоя. Суммарную влажность горизонта рис. При определении влажности мерзлого грунта крупноредкосетчатойкриогенной текстуры по кернам расчетный способ дает лишь приближенное значение W с , как правило, заниженное, так какпри этом невозможно учесть крупные вертикальные включения льда. Зависимость влажности горизонта мерзлого грунта W гор от льдистости за счетледяных включений, разделяющих слои, Л в. Запись результатовпроизводят по форме табл. Интервал глубин в м от-до. Мощность горизонта или части горизонта мерзлого грунта в м. Суммарная толщина ледяных включений, разделяющих слои, в см. Льдистость за счет ледяных включений, разделяющих. Суммарная влажность горизонта мерзлого грунта. Для определения влажности мерзлых крупнообломочных грунтов используют следующуюаппаратуру: Высушиваниеобразцов производят на металлических противнях в сушильном шкафу. Взвешиваниеобразцов производят на чашечных весах с точностью до 1 г. Значениевлажности определяют по формуле 8. Длякрупнообломочных грунтов различают влажность крупнообломочных частиц W к и влажность мелкозема или заполнителя W зп. Образецкрупнообломочного грунта после его высушивания для определения влажности п. Значениевлажности крупнообломочных частиц W к вычисляют по формуле 8. Влажность заполнителя W зп , выражаемую отношениемвеса содержащейся в нем воды к весу скелета заполнителя, вычисляют по формуле. W к - влажность крупнообломочных частиц;. Все входящие в формулу значения приведены в долях единицы. Подльдистостью мерзлого грунта понимают отношение объема содержащегося в нем льдак объему всего мерзлого грунта. Значение льдистости выражают в процентах илидолях единицы. Суммарнуюльдистость Л с мерзлых грунтов выражают: Л ц - льдистость за счетльда-цемента. Льдистостьминеральных прослоек и макроагрегатов мерзлого грунта, содержащая тольколед-цемент, выражают: Льдистостьмерзлых грунтов за счет ледяных включений Л в вычисляютраздельно для слоев Л в. Значения W r и g r - те же, что в формуле Значение влажности минеральных прослоек W г в пределах слоев и горизонтапредполагается постоянным. Льдистость засчет ледяных включений, когда они имеют четкие границы, толщину более 2 мм ирасстояние между соседними ледяными включениями превышает 10 мм, можноопределять расчетом по результатам непосредственных измерений в стенках горныхвыработок или по кернам, извлеченным из буровых скважин. Под объемнымвесом мерзлого грунта понимают вес единицы его объема. Дляопределения объемного веса песчаных и глинистых мерзлых грунтов в зависимостиот типа криогенной текстуры применяют следующие методы: Объемный весмерзлых крупнообломочных грунтов определяют вне зависимости от их криогеннойтекстуры методом вытеснения нейтральной жидкости пп. Определениеобъемного веса мерзлого грунта выполняют в помещении с отрицательнойтемпературой воздуха в шерстяных перчатках; приборы и нейтральная жидкость,используемые для определения объемного веса мерзлых грунтов, должны иметьотрицательную температуру. Взвешиваниепроизводят с точностью до 0,01 г на технических весах и до 1 г начашечных весах. Определение объемного веса мерзлого грунта производят сдвукратной повторностью. За величину объемного веса мерзлого грунта принимают среднее арифметическоезначение результатов параллельных определений. Каждоеопределение объемного веса мерзлого грунта должно сопровождаться указанием: Дляопределения объемного веса мерзлого грунта применяют следующую аппаратуру: Метод режущего кольца применяют для определения объемного веса сыпучемерзлого,пластичномерзлого и твердомерзлого грунта: Из монолитапластичномерзлого или твердомерзлого грунта с помощью ножовки выпиливаютпризму, наименьший размер которой на см превышает диаметр режущегокольца. Призму мерзлого грунта помещают на площадку пресса, на ее верхнееоснование ставят режущее кольцо острым концом вниз; сверху на кольцо надеваютнасадку и опускают поршень до упора. Подрезают ножом мерзлый грунт вокругкольца и одновременно осторожно опускают поршень пресса, не допуская перекосакольца. При отсутствии пресса кольцо насаживают вручную. После того каккольцо с насадкой заполнено мерзлым грунтом, его вынимают из-под пресса. Снижней стороны кольца ножовкой осторожно отпиливают мерзлый грунт на расстоянии мм от края кольца и снимают с него насадку. Избыток грунта с обеихсторон кольца срезают ножом, грунт с торцов зачищают шкуркой вровень с краямикольца. Кольцо с грунтомпомещают между заранее взвешенными плоскими стеклами или пластинками ивзвешивают на технических весах. Мерзлый грунт из кольца выдавливают в заранеевзвешенную выпаривательную чашку, взвешивают и определяют суммарную влажностьмерзлого грунта. V - объем кольца в см 3. Глубина взятия образца в м. Объем кольца в см 3 V. Вес кольца g 1 , г. Вес кольца с грунтом и стеклами g , г. Вес стекол g 2 , г. Вес мерзлого грунта g - g 1 - g 2 , г. Определение объемного веса мерзлых грунтов способом взвешивания внейтральной жидкости. Вес образца в воздухе g , г. Вес образца в нейтральной жидкости g 1 , г. Метод обмераобразцов правильной геометрической формы. При отсутствии колец для взятия образцов мерзлого грунта ненарушенного сложениядля определения объемного веса можно использовать керны из буровых скважинвесом не более 1 кг каждый или образцы-монолиты из шурфов, которымпридают форму куба с ребром около 5 см. Высоту и диаметркерна или каждое ребро куба измеряют с трехкратной повторностью, с точностью до1 мм. Керн или монолит взвешивают, не допуская его оттаивания, натехнических весах с точностью до 0,01 г. V - объем образца в см 3. Метод взвешиванияв нейтральной жидкости. С коромыслатехнических весов снимают левую дужку с чашкой и уравновешивают весы с помощьюмешочка с дробью, подвешенного на крючок левой дужки. Одновременно измонолита берут пробу мерзлого грунта для определения влажности грунта пп. На подставкувесов с левой стороны помещают стеклянный сосуд с нейтральной жидкостью; пробумерзлого грунта, подвешенную к левой серьге весов, осторожно погружают вжидкость на глубину не менее см и вновь взвешивают. Проба мерзлого грунта при взвешивании в нейтральной жидкости недолжна соприкасаться с дном и стенками сосуда. Запись данных опыта производят по форме табл. Монолит мерзлого грунта произвольной формы весом кг взвешивают начашечных весах и перевязывают капроновой жилкой или тонкой проволокой. Ведро со сливомнаполняют нейтральной жидкостью, пока избыток не начнет выливаться через слив;предварительно измеряют температуру и определяют удельный вес нейтральнойжидкости нефтеденсиметром. Монолит мерзлогогрунта, подвешенный на жилке или проволоке, осторожно погружают в сосуд снейтральной жидкостью и собирают всю вытесняемую жидкость в заранее взвешенныйстеклянный или металлический сосуд емкостью л. Сосуд свытесненной жидкостью взвешивают на чашечных весах. Монолит мерзлого грунтаизвлекают из ведра, удаляют слой, пропитанный жидкостью, определяют влажностьмерзлого грунта. Объемный вес мерзлого грунта определяют по формуле. Запись данных опытапроизводят по форме табл. При массовыхопределениях объемного веса мерзлых грунтов п поле допускается измерять объемвытесненной жидкости мензуркой или мерным цилиндром. В этом случае объемный весмерзлого грунта вычисляют по формуле. V - объем вытесненной жидкости в см 3. Вес сосуда g 2 , г. Вес сосуда с вытесненной нейтральной жидкостью, g 1 , г. Вес вытесненной нейтральной жидкости g 1 - g 2 , г. Объем вытесненной жидкости V ж , см 2. Объемный вес мерзлых грунтов слоистой и сетчатой криогенной текстуры можноопределить расчетом на основании данных о его влажности. Для каждого слоязаданного интервала глубин или горизонта грунта объемный вес вычисляют поформуле. W c - суммарная влажность слоя илигоризонта интервала глубин в долях единицы. Весь грунт, отобранный из лунки,собирают и взвешивают на чашечных весах с точностью до 1 г. Объем лупкизамеряют, полностью заполняя ее из мерного сосуда сухим песком или водой. При заполнении водой лунку выстилают синтетической пленкой. Объемный весмерзлого грунта вычисляют по формуле. V лун - объем лунки, равный объему заполнившего ее песка или воды, в см 3. W c - суммарная влажность грунта вдолях единицы. Под засоленностью грунта понимают весовое содержание в нем водорастворимыхсолей. Грунтыназывают засоленными, если содержание в них водорастворимых солей превышает: Крупнообломочные грунты называютсязасоленными, если содержание водорастворимых солей в их заполнителе превышаетуказанные значения засоленности. Критерии засоленности для различных номенклатурных видов грунтаустановлены на основании данных о влиянии засоленности на прочностные свойстваобразцов мерзлых грунтов. Дляопределения засоленности мерзлых грунтов используют монолиты или образцынарушенного сложения и природной влажности. В стекляннуюширокогорлую колбу емкостью мл помещают навеску грунта природнойвлажности, значение которой определено заранее. Навеску отбирают так, чтобы вней содержалось г частиц скелета грунта. Вес влажной навескиопределяют по формуле. W - влажность грунта в долях единицы [определяют методом среднейпробы пп. В колбу доливают мл дистиллированной воды, плотно закрывают ее пробкой, энергичновстряхивают в течение 5 мин и переносят суспензию на воронку с двойнымфильтром, установленную над колбой, емкостью мл. Во времяфильтрования воронку необходимо прикрыть часовым стеклом. Если первые порции фильтрата будут мутными, их повторнофильтруют через тот же фильтр до тех пор, пока фильтрат не станет совершенно прозрачным. Фильтратразливают на пять порций в заранее взвешенные чашки емкостью мл ивыпаривают на песчаной бане до получения сухого остатка. При выпаривании не допускается кипения и выбрызгивания фильтратаиз чашки. Засоленностьгрунта Z вычисляют по формуле. Вес чашки в г. Вес чашки с сухим остатком в г. Вес сухого остатка g z , i , г. Общий вес сухого остатка , г. Вес образца природной влажности g , г. Вес сухого остатка водной вытяжки g z , г. Характеристикитеплофизических свойств мерзлых и оттаявших грунтов, используемых в качествеоснований зданий и сооружений, необходимы для выполнения теплотехническихрасчетов. Основнымирасчетными характеристиками теплофизических свойств мерзлого или оттаявшегогрунта являются: Эти характеристикисвязаны между собой соотношением. Теплофизическиесвойства грунта зависят от его влажности, объемного веса, гранулометрическогосостава, сложения и температуры и должна определяться на образцах естественногосложения и влажности. Лабораторныеметоды определения теплофизических характеристик грунта разделяются на методыстационарного и нестационарного теплового режима. В составе последних выделяютметоды регулярного теплового режима. Практическая применимость этих методовразлична и определяется характером грунта, его температурой, размерамииспытуемых образцов и требуемой точностью измерений характеристик. Основнымпреимуществом метода стационарного теплового режима является простое и строгоетеоретическое обоснование. Методом стационарного теплового режима коэффициенттеплопроводности определяется непосредственно по величине теплового потока при установившемсяраспределении температур в исследуемом образце грунта. При определениитеплопроводности мерзлого грунта, изменение температуры которого сопровождаетсяфазовыми переходами воды, этот метод обеспечивает получение наиболее точныхрезультатов. Метод стационарноготеплового режима неприменим для определений тепловых свойств влажного талогогрунта, внутри которого вода перераспределяется в связи с большойпродолжительностью испытания. Для этих целей применяют методы нестационарноготеплового режима, позволяющие определять теплофизические характеристики грунтапри кратковременном тепловом воздействии на него. Методы нестационарноготеплового режима применяются также для определения тепловых свойств мерзлыхгрунтов, но при достаточно низких отрицательных температурах которых затратамитепла на фазовые переходы воды можно пренебречь. Различныемодификации указанных методов определения теплофизических свойств грунтовотличаются теоретическим обоснованием, способами учета утечек тепла и техникойпроизводства опыта. Методики, рекомендованные в Руководстве для практическогоприменения, выбраны с учетом особенностей тепловых свойств талых и мерзлыхгрунтов, а также накопленного опыта теплофизических исследований грунтов истроительных материалов. В составрекомендуемого комплекса теплофизических исследований талых и мерзлых грунтовразличного гранулометрического состава и текстуры, а также сильнольдистых изасоленных грунтов включены методы: Метод теплового импульса рекомендуется в модификации, предложенной Конференциейпо современным проблемам строительной физики. Применительно к определениютепловых свойств грунтов эти методы подвергались некоторой переработке, незатрагивающей их принципиальной основы. Метод регулярноготеплового режима и калориметрический метод определения теплоемкости грунтовприведены в соответствии с общепринятой методикой. Применениеразных методов для исследования мерзлых и талых грунтов, соответственнооснованных на закономерностях стационарного и нестационарного теплового режима,отвечает особенностям теплопереноса и обеспечивает получение результатов,свободных от влияния основных мешающих факторов. Комплекс экспериментальныхметодов определения теплофизических характеристик грунтов дополнен расчетнымиспособами, что позволяет сократить в допустимых случаях количество трудоемкихопытов. В приложении кэтому разделу Руководства даны основные рекомендации по изготовлениюнеобходимых измерительных приборов для теплофизических исследований грунтов. Теплоемкостьгрунта характеризует его способность аккумулировать тепло. Различают удельную и объемную теплоемкость. Значения удельной и объемной теплоемкостей грунта связанысоотношением. Удельнаятеплоемкость грунта не зависит от его сложения и объемного веса. С достаточнойдля практических целей точностью величины удельной теплоемкости талого с т и мерзлого с м грунта можно определять расчетом по весовомусоотношению основных составляющих грунта минерального скелета, незамерзшейводы и льда по формулам: W с -весовая влажность грунта в долях единицы;. W н - количество незамерзшей воды при заданной температуре мерзлого грунта в доляхединицы, определяемое по формуле 7 илипо методике пп. Для мерзлогогрунта различают его собственную и эффективную теплоемкость. При сообщениитепла грунту допускается, что в нем соотношение води и льда не изменяется. Эффективная теплоемкость зависит от температуры грунта. Удельная эффективнаятеплоемкость может быть приближенно выражена формулой. Численно она равна тангенсу угла наклонакасательной к кривой в точке заданной температуры. Втеплотехнических расчетах промерзания и протаивания грунтов в качестверасчетного параметра принимают величину собственной теплоемкости мерзлогогрунта. Затраты тепла на фазовые переходы воды учитывают отдельно, полагаяусловно, что такие переходы происходят на границе промерзания. Приэкспериментальных определениях теплофизических характеристик грунтов разделитьзатраты тепла, идущие на таяние льда и нагрев грунта, нельзя. Поэтому в общемслучае на основании экспериментальных определений получают величину эффективнойтеплоемкости мерзлого грунта. Если теплоемкость мерзлого грунта определена экспериментальноили вычислена по формуле 30 , токоэффициент k c р в формулах 42 - 44 главы СНиП II-Б. Величинусобственной теплоемкости мерзлого грунта экспериментально не определяют. Значение ее вычисляют по формуле 29 либо определяют по табл. Экспериментальноеопределение теплоемкости производят для определения других теплофизическихсвойств грунта фазового состава поровой влаги, коэффициента теплопроводности в составе соответствующих методик, а также в специальных целях при стационарныхисследованиях теплового режима грунтов оснований. Определениеудельной теплоемкости минерального скелета грунта производят методомкалориметрирования в жидкостном калориметре переменной температуры, описание икомплектация которого приведены п пп. Образцы для определения удельной теплоемкости минерального скелета грунтаприготовляют из отобранного грунта согласно указаниям п. Отобранный грунт высушивают до воздушно-сухого состояния, измельчают пестиком срезиновым наконечником и просеивают через сито с отверстиями 1 мм. Изпросеянного через сито грунта путем последовательных квартований отбирают навески весом по г. При наличии в грунте крупных включений из нихприготовляют отдельные навески по количеству основных минеральныхразновидностей. Если определениеудельной теплоемкости минерального скелета грунта входит составной частью вметодику исследования фазового состава поровой влаги, то для измерениятеплоемкости следует использовать образцы грунта, на которых выполнялисьопределения количества незамерзшей воды. Из отдельных образцов составляютобъединенную пробу, из которой путем последовательных квартований отбирают навески весом по г. Температуру, при которойвыдерживают образцы, назначают с учетом температуры жидкости в стаканекалориметра так, чтобы выполнялись условия: Опыты поопределению удельной теплоемкости минерального скелета грунта производят стрехкратной повторностью по общим правилам калориметрирования. По окончанииизмерений производят контрольное взвешивание образцов. Величину удельной теплоемкости исследованного образца грунта по результатамопыта вычисляют по формуле. Удельнуютеплоемкость минерального скелета неоднородного грунта, теплоемкость отдельныхсоставляющих которого определялась раздельно на образцах, приготовленныхсогласно указаниям п. Результатыкалориметрических определений теплоемкости грунтов представляют по форме табл. Вграфе о температурных условиях опыта указывают начальную температуру образца икалориметрической жидкости. За среднюю температуру калориметрических испытанийобразца принимают среднеарифметическое значение указанных температур. Среднейэффективной теплоемкостью мерзлого грунта с эф называютсреднее значение его эффективной теплоемкости в заданном интервалеотрицательных температур, отнесенное к середине этого интервала. Величинусредней эффективной теплоемкости мерзлого грунта определяют методомкалориметрирования для установленного заданием интервала отрицательныхтемператур или ряда последовательных интервалов. Если изменения с эф входят в состав методики определения коэффициента теплопроводности мерзлогогрунта, то калориметрирование образцов производят в тех температурных пределах,при которых выполнялся основной опыт. Калориметрирование образцов мерзлых грунтов производят в жидкостном калориметре. Для работы при отрицательной температуре в качестве калориметрической жидкостииспользуют спирт или другую незамерзающую жидкость, которые заливают вкалориметрический стакан и во внешнюю оболочку калориметра. Калориметрустанавливают в холодильной камере с постоянной отрицательной температурой,равной или близкой к предполагаемой в опытах температуре калориметрическойжидкости. Образцыгрунтов для калориметрических определений теплоемкости отбирают согласноуказаниям п. Вес образца должен быть 0, кг. Допускается оттаивание образцов приусловии сохранения их начальной влажности. Из отобранногообразца грунта приготовляют навески весом по г, помещают их снебольшим уплотнением в калориметрические бюксы, взвешивают с точностью до 0,01 г и замораживают при постоянной температуре в соответствии с указаниямип. Образцы, доставленные в лабораторию в мерзлом состоянии, передкалориметрированием выдерживают при постоянной отрицательной температуре ч ,которая должна соответствовать нижнему пределу температурного интервала опытов,установленных заданием. В случае когдаизмерение теплоемкости входит в состав методики определения коэффициентатемпературопроводности мерзлого грунта, для калориметрирования используютобразец, на котором определялся коэффициент теплопроводности грунта. Передкалориметрированием образец выдерживают при постоянной отрицательнойтемпературе ч. Калориметрическое определение теплоемкости образца мерзлого грунта производятпо правилам калориметрирования. Измерения проводят в режиме повышениятемпературы исследуемого образца в цикле оттаивания при начальной температурекалориметрической жидкости, равной верхнему пределу интервала температурыиспытания образца, установленному заданием. Измерения выполняют с трехкратнойповторностью. После окончания калориметрических испытаний образец взвешивают иопределяют его суммарную влажность термостатно-весовым методом. Значениесредней эффективной теплоемкости исследованного образца грунта с эф вычисляют по формуле Вычисленноезначение с эф относят к средней температуре калориметрическогоопыта, равной среднему арифметическому из начальных значений температурыобразца q обр и калориметрической жидкости q 0. Результаты калориметрических испытаний грунта представляют по форме табл. Место отбора образца выработка, глубина. Наименование и характеристика грунта. Общий вес образца грунта в кг. Пример расчетаудельной теплоемкости минерального скелета грунта приведен в табл. Отсчет по термометру Бекмана. Поправку на теплообмен D D q вычисляют по формуле 4. Определяют разницумежду показаниями лабораторного термометра и термометра Бекмана: Удельнуютеплоемкость образца грунта определяют по формуле Свойствотеплопроводности грунта характеризуют величиной коэффициентатеплопроводности, являющегося показателем пропорциональности междувеличиной удельного теплового потока и градиентом температуры в грунте. Согласнодействующим главам СНиП, при теплотехнических расчетах оснований зданий исооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, величину коэффициента теплопроводностигрунта определяют по таблице расчётных значений теплофизических характеристикталых и мерзлых грунтов табл. Экспериментальные определениятеплопроводности грунтов предусматривают при строительстве в сложныхмерзлотно-грунтовых условиях, а также на сильнольдистых, переувлажненных изасоленных грунтах, на которые действие табл. Программу этих работ устанавливает проектная организация в зависимости отназначения и класса сооружений, мерзлотно-грунтовых условий и принятого способаиспользования грунтов в качестве оснований. Расчетные значения теплофизических характеристик талых и мерзлыхгрунтов. Суммарная влажность в долях единицы W с. Коэффициенттеплопроводности определяют для мерзлого, талого или оттаявшего грунта,используя монолиты грунта ненарушенного сложения, отбираемые согласно указаниямп. При исследовании грунтов восновании сооружений на глубину более 5 м для определениятеплопроводности допускается также пользоваться керном из буровых скважин диаметромне менее 50 мм. Коэффициент теплопроводности оттаявшего грунтаопределяют на образцах мерзлого грунта после их оттаивания под расчетнойнагрузкой. Испытанияобразцов мерзлого грунта для определения теплопроводности производят приустановившемся распределении температуры в образце методом стационарноготеплового режима. Средняя температура образца при испытании должна бытьравна естественной или расчетной температуре грунта, установленной заданием. Образцы талогои оттаявшего грунта испытывают при неустановившемся тепловом режиме методомтеплового импульса, исключающим перераспределение в них влаги. Испытаниеобразцов талого или мерзлого грунта, вырезанных из керна скважин малогодиаметра за исключением тяжелых суглинков и глин , производят в обоих случаях методомрегулярного теплового режима. Коэффициенттеплопроводности льдистого грунта с крупными включениями льда определяютрасчетом по данным раздельных определений теплопроводности слагающих егоминеральных и ледяных прослоек. В зависимости от характера криогенной текстурырасчет производят по следующим формулам: Приближенноезначение l 2 определяют по табл. Результатыопределений коэффициента теплопроводности грунта представляют по форме табл. Глубина отбора образца в м. Вид образца монолит или нарушенного сложения. Метод определения коэффициента теплопроводности. Если испытание производилось по методу регулярного теплового режима, дополнительно указываются значениеудельной теплоемкости образца и способ ее определения. Рекомендуемыйдля испытаний мерзлого грунта метод стационарного теплового режима основан наизмерении проходящего через исследуемый образец грунта, установившегося вовремени потока тепла. Поток тепла, возникающий при постоянной разноститемператур на поверхности образца, измеряют малоинерционным тепломером. Устройство прибора для определения коэффициента теплопроводности мерзлыхгрунтов показано на рис. Схема прибора дляопределения коэффициента теплопроводности мерзлых грунтов по методустационарного теплового режима 1 - образец грунта; 2 - плоский электронагреватель; 3 -малоинерционный тепломер; 4 - холодильник; - термопары; 9 -теплоизоляционный кожух; 10 - прижимное приспособление. Наповерхностях образца заложены термопары. Прибор помещен в металлический кожух,заполненный теплоизоляцией. Плотное прилегание образца к тепломеру инагревателю обеспечивается рычажным приспособлением. Нагреватель, тепломер ихолодильник имеют форму круга диаметром см. Средняя рабочая частьтепломера, занятая термоэлементами, не должна превышать половины его диаметра. В полевых условиях можно применять упрощенный вариант прибора, вкотором холодильник и нагреватель заменены ваннами, заполненными охладительнымисмесями с разными температурами плавления. Схема упрощенного прибора показанана рис. Схема прибора для определения коэффициента теплопроводностимерзлых грунтов по методу стационарного теплового режима упрощенный вариант 1 - малоинерционный тепломер; 2 -металлический поддон; 3 - сменный теплоизоляционный корпус; 4 - образец грунта;5 - прокладка; 6 - ванна нагревателя: Дляопределения теплопроводности грунта из монолитов вырезают образцы, имеющие вплане форму круга с диаметром, равным диаметру нагревателя прибора или квадратас диагональю такого же размера. Толщину образцов принимают не менее 4 см ине более 5 см. Высоту образца измеряют с точностью до 0,1 см. Основания образца грунта должны быть плоскими и строго параллельными междусобой. Образец льдистого грунта слоистой криогенной текстуры вырезают так,чтобы основания его совпадали с направлением слоистости грунта. Образецсыпучемерзлого грунта, не сохраняющий форму без жесткой тары, приготовляют тогоже размера в специальных обоймах из теплоизоляционного материала. Плотностьобразца должна быть равномерной по всему объему и соответствовать среднемуобъемному весу монолита грунта. При невозможности получить образец указанного размера измерениепроизводят на образце меньших размеров, но не менее размеров рабочей частитепломера. Пространство между краями образца и тепломера в этом случаезаполняют материалом с теплопроводностью примерно равной, но не большейтеплопроводности образца. Подготовленныйк испытанию образен грунта помещают в измерительный прибор. Сверху на образецустанавливают нагреватель с датчиком терморегулятора. Собранную таким образомизмерительную установку сжимают рычажным приспособлением. Для улучшениятеплового контакта образца с тепломером и нагревателем между ними рекомендуетсяпрокладывать тонкие асбестовые; или резиновые прокладки. Терморегуляторы нагревателя и термостата холодильника устанавливают на заданныезначения температуры опыта и включают ток электронагревателя. По истечении ч после включения нагревателя производят периодические отсчеты термоЭДС тепломера по потенциометру. После установления стационарного тепловогопотока в образце, что соответствует постоянству последовательных отсчетов попотенциометру, производимых в течение 30 мин и более с точностью до0,05 мв , записывают показания термопар, установленных на поверхностяхобразца. Данные наблюдений записывают по формуле табл. Для контролярезультатов рекомендуется проведение повторного опыта при расположениинагревателя с противоположной стороны образца. Послеокончания измерений образец грунта взвешивают с точностью до 0,01 кг иотбирают не менее трех проб для определения влажности грунта по ГОСТ Объемный вес образца грунта определяют путем деления его веса на объем,устанавливаемый обмерами. Данные определения коэффициента теплопроводности грунта методомстационарного режима. Размер образца в см. Вес образца в кг. Ориентация включений льда в образце к плоскости тепломера. Показания потенциометра в мв. По даннымопыта вычисляют коэффициент теплопроводности исследованного образца грунта поформуле. Количество тепла q определяют по формуле. Для каждого монолита грунта опыты производят не менее чем на двуходнотипных образцах. В исследуемомобразце талого грунта при определении коэффициента теплопроводности не должнопроисходить перераспределения влаги. Это достигается кратковременным тепловымвоздействием на образец грунта при испытаниях его по методу теплового импульса. Вариант методатеплового импульса, рекомендуемый для лабораторного испытания грунта, основанна нагреве образца плоским электрическим нагревателем в течение заданногопромежутка времени. В опыте измеряютскорость изменения температуры образца на поверхности контакта с плоскимнагревателем и на фиксированном расстоянии от него. Устройствоприбора для определения теплопроводности грунта по методу теплового импульсапоказано на рис. Схема прибора дляопределения коэффициента теплопроводности грунтов по методу теплового импульса 1 - подставка: Прибор состоит изподставки, плоского электрического нагревателя, помещаемого между двумяполовинами образца, теплоизоляционного корпуса и прижимного устройстварычажного типа. Нагревательимеет форму круга диаметром 20 см или квадрата со стороной того жеразмера и изготовляется из константанового или манганинового провода. Для испытанийиз монолита вырезают два одинаковых образца, имеющих в плане форму и размерынагревателя прибора. Высота каждого из нихдолжна быть не менее 10 см. Торцовые поверхности образца должны бытьровными для плотного прилегания к нагревателю. Образцы протаявшего грунта приготовляютиз монолитов мерзлого грунта и оттаивают их и жестких формах, соответствующихразмерам образца. Оттаивание образца производят при заданной нагрузке вусловиях свободного отжима влаги. Подготовленныек испытаниям образцы устанавливают в измерительный прибор. Холодныеспаи дифференциальных термопар, т. Выводы термопар через переключатель МГП присоединяютк клеммам гальванометра. В пределах образца грунта выводы термопар располагаютпараллельно плоскости нагревателя. Отсчет времени в обоих случаях производят от начала включения нагревателя синтервалом мин. Данные наблюдении записывают по форметабл. Данные определения коэффициента теплопроводности методом тепловогоимпульса. Размеры образца в см. Вес образца в г. Площадь нагревателя в см 2. Электрическое сопротивление нагревателя в ом. Напряжение тока нагревателя в вольтах. Длительность теплового импульса в мин. Наблюдения по термопаре Т э. Длительность тепловогоимпульса не должна быть более мин. Величины напряжения токанагревателя назначают исходя из электрического сопротивления и размеровнагревателя по формуле. F - площадь нагревателя в контакте с одним образцом в см 2. По окончанииопыта образец грунта взвешивают с точностью до 0,01 кг, а затем отбираютне менее трех проб для определения влажности грунта по ГОСТ Объемныйвес образца определяют путем деления веса образца на его объем, устанавливаемыйобмером. По даннымиспытаний коэффициент теплопроводности исследованного образца грунта определяютпо формуле. F - площадь нагревателя в контакте с одним образцом в м 2 ;. Таблица значений функций В у. Величина функции В у определяется по формуле. Остальныеобозначения те же, что в формуле Контрольноеопределение коэффициента теплопроводности образца грунта производят по формуле. Результатыопределения коэффициента теплопроводимости грунта представляют по форме табл. За среднюю температуру испытанияобразца принимают среднее арифметическое значение указанных температур. Значениекоэффициента теплопроводности определяют как среднее из основного иконтрольного определений. Измерительная установкаимеет следующие параметры: По термометру Т э. Аргумент у, находимыйпо табл. Вычисляетсякоэффициент теплопроводности образца грунта по формуле Среднее значениекоэффициента теплопроводности грунта из данных основного и контрольногоопределений равно: Теплопроводность грунта на образцах малого размера, например, типа кернабуровой скважины определяют по упрощенной методике, основанной назакономерности регулярного теплового режима. В состав испытания образца грунта для нахождениякоэффициента теплопроводности этим методом входит независимое калориметрическоеопределение его теплоемкости. Прибор дляопределения коэффициента теплопроводности грунта по методу регулярноготеплового режима основан на свободном охлаждении или нагревании образца в средепостоянной температуры. В опыте наблюдают за изменениями температуры вовремени. Схема прибора показана на рис. Схема прибора дляопределения коэффициента теплопроводности грунтов по методу регулярноготеплового режима 1 - а-калориметр; 2 - образец грунта; 3 - дифференциальнаятермопара; 4 - термос; 5 - охладительная смесь; 5 - бачоктеплоприемника; 7 - незамерзающая жидкость; 8 - крышка: Прибор состоитиз а-калориметра, в который помещают исследуемый образец грунта, термоса,заполненного охладительной смесью, латунного или медного бачка теплоприемника снезамерзающей жидкостью, крышки из теплоизоляционного материала и мешалки смеханическим или электрическим приводом. К верхней крышке припаяналатунная трубка для ввода в образец рабочего спая дифференциальной термопары. Испытаниеобразцов грунта по методу регулярного теплового режима производят ва-калориметре. Размеры образцаопределяются основными размерами а-калориметра. Образец грунтаприготовляют либо из керна разведочной скважины, либо вырезают из монолита, отобранногов горной выработке. В процессе обработки поверхность образца плотно притирают кстенкам и крышкам а-калориметра. Из буровой скважины образец отбирают с уровнязачищенного забоя с помощью обуривающего или забивного грунтоноса,обеспечивающего сохранность естественного сложения грунта. Для отбора кернамерзлых грунтов применяют специальные пробоотборники. При отборе,транспортировании и обработке образцов мерзлого грунта принимают меры длясохранения их в мерзлом состоянии. При испытаниигрунта нарушенного сложения образец приготовляют из равномерно увлажненного иуплотненного под заданной нагрузкой грунта до достижения условной стабилизацииосадки. Уплотнение образцов можно производить рычажным прессом непосредственнов а-калориметре. Для предотвращения деформации последнего его при этом помещаютв толстостенную оправу. Для измерениятемпературы образца закладывают в среднюю его часть спай дифференциальнойтермопары. Спай термопары должен плотно соприкасаться с грунтом. Крышки при этом должныплотно прилегать к торцовым поверхностям образца. Подготовленные таким образомобразцы выдерживают при постоянной температуре: При испытанияхобразца талого грунта бачок теплоприемника удаляют, а термос прибора заполняютсмесью воды с измельченным льдом. Для измеренияа-калориметр погружают в бачок или термос прибора и наблюдают за изменением вовремени разности температур между образцом и теплоотводящей жидкостью с помощьюгальванометра, присоединенного к выводам дифференциальной термопары. Показаниягальванометра отсчитывают в течение мин с интервалом в 1 мин. Данные наблюдений записывают вформу табл. Данные определения коэффициента теплопроводности методомрегулярного теплового режима. Вес образца грунта в г. Размеры а-калориметра в см. Отсчет по гальванометру в дел. Темп остывания образца h в мин. Образцыанизотропных грунтов тонкослоистой текстуры подвергаются дополнительномуиспытанию при измененном условии теплообмена: Между колпачком иповерхностью образца оставляют воздушный зазор в 8- 10 мм, исключающий непосредственный контакт образца с жидкостьюи теплообмен между ними. Испытание анизотропных образцов следует производить ва-калориметре высотой, примерно равной их диаметру. Слоистость образца должнасовпадать с его торцовой поверхностью. Все опытывыполняют с двукратной повторностью. По окончании измерений определяютвлажность исследованного образца грунта термостатновесовым методом ГОСТ График строят в полулогарифмическом масштабе. По оси ординат откладываютзначения l n q , а по оси абсцисс - время t в мин. На прямолинейномучастке графика выбирают две точки, соответствующие моментам времени t 1 и t 2 , и определяют значениятемператур q 1 и q 2. По этим данным вычисляют темп охлаждения образца грунта h по формуле. Вычисляюткоэффициент температуропроводности образца а по формуле. Определяюткоэффициент теплопроводности исследованного образца грунта по формуле. Величинуудельной теплоемкости образца грунта, вошедшую в формулу 50 , определяютэкспериментально при температурных условиях, аналогичных условиям данногоопыта. Для образцагрунта слоистой текстуры вычисляют коэффициент тепловой анизотропности поформуле. Абсолютное значение теплопроводностей l R и l z по данной методике не определяют. Результатыиспытаний грунта представляют по форме табл. За среднюю температуру испытанияобразца принимают среднее арифметическое значение начальной и конечнойтемпературы. Испытания образцагрунта произведены двумя способами: По найденному изпервого опыта значению темпа охлаждения образца h определяют величину коэффициента температуропроводности грунта по формуле Вычисляют величину коэффициента тепловойанизотропности образца грунта по формуле Для расчётакоэффициента теплопроводности грунта предварительно вычисляют величину егоудельной теплоемкости по формуле 30 либо используют данные ее экспериментального определения. Подставляя это значение с в формулу 51 , определяют коэффициент теплопроводности. Подтемпературой начала замерзания засоленного грунта понимают отрицательнуютемпературу, при которой в поровом растворе появляются кристаллы льда. Температуруначала замерзания порового раствора определяют для мерзлых грунтов массивнойкриогенной текстуры, а также для минеральных прослоек или макроагрегатовмерзлых грунтов слоистой и сетчатой криогенной текстуры, содержащих толькопоровый лед. В засоленныхгрунтах массивной криогенной текстуры незамерзшая вода состоит из различныхкатегорий связанной воды и раствора солей. Для таких грунтов температуры началазамерзания и таяния практически совпадают, так как они в основном зависят отконцентрации порового раствора. Дляопределения температуры начала замерзания засоленного грунта используютмонолиты или образцы нарушенного сложения с сохранением природной влажности. Температуруначала замерзания определяют по кривой зависимости количества незамерзшей водыот отрицательной температуры, которую строят по результатам калориметрическихопытов см. Температураначала замерзания засоленного грунта на кривой зависимости количестванезамерзшей воды от отрицательной температуры соответствует количествунезамерзшей воды, равной природной влажности исследуемого образца. Образцызасоленного грунта для определения содержания незамерзшей воды при различныхзначениях отрицательной температуры приготовляют при влажности границытекучести, т. Дляопределения температуры начала замерзания грунта массивной криогенной текстурына графике зависимости количества незамерзшей воды от отрицательной температуры см. Из точки А проводят прямую,параллельную оси температур, до ее пересечения в точке В с кривой W н q. Основаниеперпендикуляра, опущенного из точки В к оси температур, определяеттемпературу замерзания засоленного грунта массивной криогенной текстуры q з. В случаемерзлых грунтов слоистой и сетчатой криогенной текстуры для определения температурызамерзания необходимо предварительно установить влажность минеральных прослоекили макроагрегатов W г. Эту влажность откладывают на оси ординат и определяют значение q з. Приопределении теплофизических характеристик грунта применяют дифференциальныетермопары. Они представляют собой два последовательно соединенныхтермоэлемента, каждый из которых образован контактом двух проволок из разныхметаллов. Один термоэлемент, называемый горячим, или рабочим, спаем,помещают в исследуемый образец грунта, другой - холодный спай, или спайсравнения - в среду в известной температурой, например в тающий лед. Дляизготовления термопар следует выбирать металлы, дающие в паре устойчивую ивысокую термоэлектродвижущую силу ТЭДС на единицу разности температургорячего и холодного спаев см. Длябольшинства практических целей применяют медь-константановые термопары изпроводов марки ПЭШОК; ПЭК; ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,,5 мм. При этом зеркальным гальванометром,присоединенным скользящими контактами из того же металла к проверяемому участкупровода, выявляют наличие ТЭДС. Участки проводов, в которых отмечентермоэлектрический ток, отбраковывают. Изпроверенных на гомогенность проводов изготовляют термопары. Спаивание производят только с применением канифоли. Длинаспая термопары должна быть мм. Для предохранения термопары отокисления и предупреждения условий возникновения паразитных токов ее покрываютводостойким электроизоляционным лаком шеллак, эмалитовый лак и пр. Следуетизбегать промежуточных соединений проводников термопары. К гальванометру, какправило, выводят медные электроды дифференциальной термопары. Каждуютермопару подвергают индивидуальной тарировке, причем тем гальванометром,которым предусматривают выполнение работ. Тарировку производят для четырехфиксированных значений температуры, избираемых из предполагаемого диапазонаизмерений. Обычно холодный спайтарируемой термопары помещают в тающий лед, а горячий - в сосуд Дюара сперемешиваемой жидкостью. Угловой коэффициент этогографика в дел. Электрическийнагреватель, применяемый при определении теплофизических характеристик грунта,должен быть тонким около 2 мм обладать малой собственнойтеплоемкостью, большой теплопроводностью, обеспечивать равномерный исимметричный нагрев соприкасающихся с ними поверхностей образца грунта пристабильной тепловой мощности. Дляизготовления обмотки нагревателя используют провод диаметром 0,,5 мм вшелковой или эмалевой изоляции с малым температурным коэффициентомсопротивления, например константан, манганин, нейзильбер, фехраль и др. Нагревательную обмотку укладывают бифилярно между двумя листами лакоткани так,чтобы расстояние между витками было одинаковым и не превышало 5 мм. Рекомендуютследующую технологию изготовления нагревателя. На доску накладывают листлакоткани и по контуру нагревателя на равных расстояниях вбивают шпильки,служащие основой для обмотки. После укладки нагревательной обмотки поверхностьпроводов в лакоткани смазывают клеем БФ-2 или эмалитовым лаком, снимают шпилькии накладывают второй слой лакоткани. Выбор сеченияи длины провода для нагревательной обмотки производится исходя из заданнойтепловой мощности нагревателя по формуле. U и I - соответственно напряжение в вольтах и сила тока вамперах. Значения основныхэлектрических параметров проводников, применяемых для изготовлениянагревателей, приведены в табл. Электрические параметры материалов, применяемых для изготовлениянагревателей. Тепломер представляет собой батареюпосле довательносоединенных термопар, горячие и холодные спаи которых располагаются напротивоположных сторонах плоской пластины, выполняющей роль эталонного тела. Пластине толщиной мм придаютформу круга диаметром не менее 25 см или квадрата со стороной того жеразмера. В средней части пластины до половины ее радиуса или стороны квадрата по равномерной квадратной сетке просверливают тонкие отверстия с расстояниеммежду ними в мм. В отверстия поочередно проделывают медные иконстантановые электроды термопар и спаивают между собой так, чтобы каждыйпоследующий спаи находился на противоположной стороне пластины посередине междусоседними отверстиями. Первый и последний электроды термобатареи выбираютмедными. Концы их выводят к выходным клеммам тепломера, запрессованным сбокупластины. Диаметр проводов для изготовления термопар не должен быть более0,,3 мм. После монтажа термопарной батареи спаи термопар заделываютвровень с поверхностью пластины и весь тепломер покрывают слоем изоляционногопокрытия, например раствором органического стекла в дихлорэтане. Градуировку производят вустановке, описанной в п. Для этого в прибор дополнительно устанавливают второй холодильник,присоединяемый к общему термостату с первым холодильником. Между холодильникамипомещают два одинаковых тепломера с заложенным между ними плоским нагревателем. После включения тока нагревателя и установления стационарного теплового потоказаписывают показания потенциометра, который поочередно подключают к тарируемымтепломерам. Тарировочные опыты выполняют с двукратной повторностью при взаимнойперемене положения тепломера по отношению к нагревателю. Коэффициент пересчетатепломера v вычисляется по формуле. R э - электрическое сопротивление нагревателя в ом;. Характеристики механических свойств мерзлых и оттаивающих грунтов рекомендуетсяопределять для глинистых и песчаных грунтов массивной, тонкослоистой имелкосетчатой криогенной текстуры пп. Для крупнообломочных, исключаящебнистые мерзлые грунты, в лабораторных условиях допускается определять толькоосадку при оттаивании. Испытание мерзлого грунта производят на образце грунта ненарушенного сложения,естественной влажности и при отрицательной температуре, соответствующейзаданным условиям опыта. Образец грунта вырезают из монолита иликерна, доставляемых в лабораторию без изменения их естественной влажности и приотрицательной температуре. Количество и размер поступающих в лабораториюмонолитов и кернов должны обеспечить получение необходимого числа идентичныхобразцов для каждой разновидности грунта. Образец вырезают из монолита так, чтобы при последующем испытании он поотношению к прилагаемому усилию имел ориентировку, соответствующую природномузалеганию грунта в массиве. Образецмерзлого грунта вырезают при помощи металлического кольца-пробобрателя режущего цилиндра , из которого он с помощью ручного пресса или специальноговыталкивателя перемещается в рабочее кольцо прибора. Для уменьшения трениягрунта внутреннюю поверхность стенки кольца пробообрателя предварительнопокрывают тонким слоем пленкой технического вазелина. В опытах по определению сжимаемости мерзлого грунта под нагрузкой пп. Кольцо-пробобратель изготовляют из нержавеющей стали толщиной мм. Нижнюючасть кольца с внешней стороны затачивают на конус. Пробобратель должен быть на мм выше рабочего кольца и иметь внутренний диаметр на 0, мм большевнутреннего диаметра рабочего кольца, что исключит возможность появления зазорамежду образцом и стенками рабочего кольца. Рекомендуется иметьнабор колец-пробобрателей по шт. Перед отборомобразцов грунта рабочие кольца и кольца-пробобратели нумеруют, а такжеопределяют их вес и размеры, необходимые для расчета объемного весаиспытываемого мерзлого грунта. Эти данные записывают в журнал табл. Номер кольца бюкса чашки. Вес кольца бюкса чашки. Внутренний диаметр кольца в см. Площадь образца в см 2. Высота образца перед опытом в мм. Вес образца с кольцом в г. Для отбора образца на зачищеннуюповерхность мерзлого грунта устанавливают кольцо-пробобратель или рабочеекольцо. Грунт с наружнойстороны кольца у заостренного края осторожно срезают острым ножом и, легконадавливая кольцо, постепенно надвигают на образующийся грунтовый цилиндр дополного его заполнения. Излишки грунта с торцов срезают вровень с краямикольца; верхнюю и нижнюю поверхности образца грунта тщательно зачищают ножом спрямым лезвием. Испытываемыйобразец грунта должен соответствовать размеру рабочего кольца и иметь тщательнозачищенные и отшлифованные тонкой наждачной бумагой поверхности оснований. Взаимную параллельность оснований образца проверяют измерением его высотыштангенциркулем, производимым с точностью до 0,1 мм. Измерение высотыпроизводят не менее чем в шести различных точках образца. Исходные данныезаписывают в журнал наблюдений табл. Подготовленныйобразец мерзлого грунта вместе с кольцом-пробобрателем или рабочим кольцомвзвешивают с точностью до 0,01 г на технических весах, установленных впомещении, в котором поддерживается отрицательная температура. Полученныеданные записывают в журнал табл. Передиспытанием образец мерзлого грунта, взятый в кольцо-пробобратель заисключением случая, когда он предназначен для испытания на сжимаемость вмерзлом состоянии , перемещают из пробобрателя в рабочее кольцо, зачищаютсверху и снизу вровень с краями кольца и снова взвешивают. Данные записывают вжурнал табл. При перемещении образца грунта в рабочее кольцо необходимоследить за плотностью прилегания грунта к стенкам кольца. Условиямтаких помещений отвечают естественные и искусственные холодильные камеры иполевые лаборатории, вырытые в толще вечномерзлых грунтов см. Подготовленный образец грунта до испытания рекомендуется хранить в помещении сотрицательной температурой и постоянной относительной влажностью воздуха в нем,по не более пяти суток, при этом с целью предохранения образцов от выветриванияих обертывают листовой резиной - изопаролентой или полиэтиленовой пленкой. Образец можно также покрывать резиновым клеем, при высыхании которогообразуется тонкий слой резины, хорошо прилегающий к поверхности образца ипредохраняющий его от выветривания. Образец при постоянной температуре ивлажности воздуха хранят либо непосредственно в помещении, где производятиспытания, либо в специальном ультратермостате, холодильном шкафу или камере. Для каждого образца грунта определяют исходное до опыта и конечное послеопыта знамения объемного веса и влажности, а для каждой разновидности грунта -гранулометрический состав, засоленность п удельный вес, а также пластическиесвойства, необходимые для общей характеристики и установления номенклатурыгрунта. Результатыопределений записывают в журнал табл. Данные по определению физических показателей образцов мерзлогогрунта после опыта. Высота образца после опыта в мм. Объем образца после опыта в см 3. Вес образца с чашкой в г. Вес сухого образца в г. Вес влажного образца в г. Испытанияобразца мерзлого грунта производят при постоянных в течение всего опытаотрицательной температуре и относительной влажности воздуха в помещений. При испытаниидопускается лишь небольшое отклонение температуры от принятогоэкспериментального значения. При длительных испытаниях грунтов, когда по техническим причинамв течение всего опыта трудно поддерживать постоянную температуру, допускаетсякратковременное; часовое ее понижение, но не более чем на один градус,при обязательном условии, что заданная температура будет восстановлена ивыдержана в течение времени, необходимого для стабилизации деформации. Температуруобразца мерзлого грунта при испытании назначают в зависимости от задания. Приотсутствии в задании на лабораторную работу указания о температуре испытаниярекомендуется проводить при двух температурах: Перед каждым испытанием прибор выдерживают не менее 2 ч в холодильнойкамере при отрицательной температуре, соответствующей температуре последующихиспытаний. Перед началом каждого испытания опытную установку проверяют и приводят вгоризонтальное положение. Установку прибора в горизонтальном положенииосуществляют специальными установочными винтами, уровнем и отвесом. Смонтированный для испытания прибор необходимо тарировать, т. Тарировку производят стрехкратной повторностью по методике, принятой для приборов, применяемых прииспытаниях талых грунтов. Перед началом каждого испытания для достижения наиболее полного контактаповерхности оснований образца со штампом и поддоном прибора производят обжатиемерзлого грунта: Обжатие производят в помещении сотрицательной температурой воздуха. Некоторые разновидности мерзлых грунтов при определенных условиях обладаютсвойством сжимаемости. Основания, сложенные сжимаемыми грунтами, рассчитываютпо второму предельному состоянию, т. Под сжимаемостьюмерзлого грунта понимают его уплотнение без возможности бокового расширения,вызываемое в изотермических условиях действием сжимающей нагрузки. К сжимаемыммерзлым грунтам можно отнести все разновидности пластичномерзлых грунтов табл. Основнымирасчетными показателями, характеризующими сжимаемость мерзлых грунтов, являютсякоэффициент сжимаемости а i и модуль деформации E i , которые зависят от температурымерзлого грунта, а также от величины и продолжительности действия нагрузки. Характеристикисжимаемости мерзлого грунта определяют по результатам испытаний грунтастатическими нагрузками испытания штампом , проводимых непосредственно вполевых условиях, или по результатам компрессионных испытаний грунта влабораториях. Методиспытаний мерзлых грунтов статическими нагрузками в настоящее время имеетограниченное применение: Этот метод рекомендуетсяиспользовать только в исключительных случаях при инженерно-геологическихизысканиях для особо важных зданий и сооружений, причем проведение такихиспытаний должно быть предусмотрено специальным заданием. Методкомпрессионного испытания имеет широкое применение как наиболее простой иприемлемый для работы в стационарных лабораториях. При таком испытании образецмерзлого грунта подвергается сжатию без возможности его бокового расширения поддействием возрастающей ступенями нагрузки. Метод компрессионных испытаний образцов мерзлого грунта вотличие от испытаний талых грунтов дает удовлетворительные результаты, так кактрение мерзлого грунта о стенки прибора незначительно и при этом не нарушаетсяструктура грунта, взятого с любой глубины. Приборы,используемые для компрессионных испытаний мерзлого грунта, аналогичныкомпрессионным установкам, предназначенным для обычных, немерзлых грунтов, исостоят из трех основных частей - одометра или прибора, в которомнепосредственно сжимают мерзлый грунт, рычажного пресса, при помощи которогоосуществляют передачу нагрузки на образец, и измерительной аппаратуры -индикаторы, самописцы. Каждая составная часть компрессионного прибора,предназначенного для испытания именно мерзлого грунта, должна удовлетворятьповышенным техническим требованиям. Компрессионныйприбор - одометр рис. Схема прибора для определения сжимаемости мерзлого грунта 1 - образец грунта; 2 - рабочее кольцо; 3 - направляющеекольцо; 4 - направляющий цилиндр обойма ; 5 - перфорированный поддон; 6 -перфорированный штамп; 7 - индикаторы; 8 - стойки для крепления индикаторов; 9- подвижной кронштейн; 10 - шарик для точенной передачи нагрузка. Рычажныйпресс, применяемый при испытании мерзлого грунта подбирают в зависимости отмаксимального значения предполагаемого усилия. Для принятых размеров образцагрунта такому условию удовлетворяют прессы с усилием в 0,,5 т. Рекомендуютприменять прессы с передачей нагрузки через сдвоенную систему рычагов илисекторные рычаги при общей кратности их плеч, не превышающей 1: Этопозволяет пользоваться при экспериментах нагрузкам-разновесами небольшойвеличины. Деформациисжимаемости мерзлого грунта измеряют разовыми отсчетами по индикаторам часовоготипа или автоматически при помощи самописцев. Измерениедеформаций производят двумя приборами, расположенными по диаметру образца. Исследуемые образцы должны строго соответствовать размеру рабочих колец,поэтому поверхности нижнего и верхнего оснований образца тщательно зачищаютострым ножом с прямым лезвием и отшлифовывают на тонкой наждачной бумаге. Основания образца должны быть взаимно параллельны, что следует проверятьизмерениями высоты образца штангенциркулем с точностью до 0,1 мм неменее чем в шести различных точках. Показателисжимаемости мерзлого грунта определяют по данным измерения линейных деформацийобразца. Другие способы определения деформации по изменению пористости и веса не применяют. Компрессионныеиспытания образца мерзлого грунта производят в помещении с постояннымиотрицательной температурой и относительной влажностью воздуха. Перед каждымиспытанием проверяют готовность компрессионного прибора, обращая внимание наотсутствие засоренности отверстий в штампе и поддоне, а также на свободноепрохождение штампа через рабочие кольца проверка на эллипсность. Компрессионныеиспытания выполняют под нагрузкой, возрастающей ступенями, с выдерживаниемкаждой ступени нагрузки до стабилизации деформации. Число ивеличина ступеней нагрузки определяются видом мерзлого грунта и еготемпературой: Величинупоследней ступени нагрузки, т. При отсутствии конкретного задания в качествеориентировочного значения давления на последней ступени нагружения образцагрунта принимают величину, равную нормативному сопротивлению мерзлого грунтанормальному давлению по табл. На каждойступени нагрузки фиксируют деформацию и время. Нагрузку каждой последующейступени прикладывают только после стабилизации деформации на данной ступени. Условно стабилизовавшейся считают деформацию, приращение которой не превышает0, мм за следующие интервалы времени: Стабилизацию считают достигнутой, если указанныеусловия выполняются в течение двух последующих интервалов времени. Для каждойустановленной ступени нагрузки определяют вес груза разновесов в кг: N - соотношение плеч рычагов пресса например, 1: Подготовленныйв соответствии с рекомендациями пп. После этого образецвыдерживают в одометре не менее 1 ч. Затем дают первую ступень нагрузки, одновременно включая секундомер, ппроизводят последующие отсчеты. Результаты наблюдении записывают в журнал табл. Вес грунта Р, кг. Время от момента приложения данной ступени нагрузки. Показания индикаторов в мм. Абсолютная деформация грунта и прибора в мм. Абсолютная деформация грунта, l , мм. Отсчеты по индикаторам рекомендуют брать через следующие интервалы времени: Установленный режим наблюдений сохраняют для всех ступеней нагружения в каждомопыте. Периодические наблюденияпозволяют своевременно реагировать на отклонения температуры от ее опытногозначения. Данные наблюдении записывают в журнал табл. Послестабилизации деформации на последней ступени нагрузки считают опыт законченным,одометр быстро в течение нескольких минут разбирают, чтобы отжатая вода в немне замерзла. Образец грунта вместе с кольцом извлекают из одометра. Появившуюсяна поверхности образца воду рекомендуется удалять фильтровальной бумагой. Наконец, образец вместе с рабочим кольцом взвешивают с точностью до 0,01 г натехнических весах, установленных в том же помещении. По результатамизмерений, выполненных в соответствии с п. Еевычисляют как среднюю арифметическую величину h н из числа замеров п ,сделанных штангенциркулем. По установленнымзначениям размера образца мерзлого грунта высоты, диаметра и результатам еговзвешивания до и после опыта рассчитывают следующие характеристики грунта: По результатамнаблюдений при испытаниях табл. Ее рассчитывают как среднюю арифметическуювеличину из показаний двух индикаторов или записей двух автоматическихизмерительных устройств. Затем рассчитывают величину абсолютной деформациисамого грунта с учетом поправки на тарировку прибора п. Результаты определения показателей величины сжимаемости мерзлогогрунта. Приращение относительной деформации на каждой ступени нагрузки D d. Зависимость величины относительной деформации d от времени t при ступенчатом загружении мерзлого грунта. Зависимость относительной деформации от давления р компрессионнаякривая. Компрессионнуюкривую строят по конечным деформациям грунта, т. По кривойзависимости относительной деформации d от нагрузки р определяютвеличину коэффициента сжимаемости мерзлого грунта а i. С этой целью компрессионнуюкривую заменяют ломаной прямой и величину коэффициента сжимаемости а i мерзлого грунта определяют какотношение приращения относительной деформации сжатия D d к величине приращения давления D р. Таким образом,коэффициент сжимаемости а i численно равен тангенсу угла наклонак оси абсцисс прямой, интерполирующей компрессионную кривую в пределахвыбранного интервала уплотняющих давлений см рис. Интервалы давлений D р и соответствующие им изменениядеформаций D d грунта определяют графически и записывают в журнал табл. Модуль деформации E i мерзлого грунта, как обратнуювеличину коэффициента сжимаемости а i , рассчитывают по формуле. При отсутствииданных о значении коэффициента бокового расширения величину b можно принимать равной 0,8. Расчетоснований, оттаивающих при эксплуатации зданий и сооружений, производят повторому предельному состоянию по деформациям по формулам 28 и 31 всоответствии с указаниями пп. В эти формулывходит важная характеристика оттаивающего мерзлого грунта, называемаяотносительным сжатием. Подотносительным сжатием вечномерзлого грунта при его оттаивании понимают осадку,отнесенную к слою грунта единичной толщины, обусловленную таянием ледяныхвключений и уплотнением оттаявшего грунта при воздействии сжимающей нагрузки. Величинуотносительного сжатия вечномерзлого грунта определяют по формуле. Онхарактеризует осадку оттаивающего слоя мерзлого грунта единичной толщины безвоздействия давления;. Он равен относительной осадке,приходящейся на единицу давления, т. Коэффициенты А i и а i , характеризующие сжимаемостьоттаивающего грунта, могут быть определены в полевых условиях горячими штампамиили в лабораторных условиях методом компрессионных испытаний. Основным видомиспытания для определения характеристик сжимаемости оттаивающего грунта А i и а i является полевой метод. Приполевом испытании грунта получают значения А i и а i , осредненные по слоямлитологического разреза. Полевой метод применим для всех видов грунтов, новвиду трудоемкости он используется главным образом для определения сжимаемостиоттаивающих разрушенных коренных пород, крупнообломочных и сильнольдистыхмерзлых грунтов. Метод компрессионныхиспытаний оттаивающего грунта рекомендуется для грунтов, указанных в п. Деформативныехарактеристики оттаивающего грунта определяют непосредственно на строительнойплощадке в оборудованном для этих целей опытном шурфе с помощью специальныхустановок. Для испытаниягрунта в шурфе применяют жесткие квадратные или круглые плоские штампы площадьюне менее см 2. Сравнительно большой размер штампа, вызваннеобходимостью учета влияния на осадку при оттаивании криогенного строениятекстурированных грунтов и крупных включений крупнообломочных грунтов. Конструкцияштампа должна обеспечивать его нагревание электроэнергией, горячей водой илигазом. Наиболее простой и рациональной является конструкция штампа сэлектрообогревом рис. Потребляемая мощность для штампа площадью см 2 должна быть квт, чтобы обеспечить наблюдаемую в естественныхусловиях скорость протаивания грунта. Испытаниегрунта в опытном шурфе желательно производить двумя штампами с целью выявлениянеравномерности осадки по площади. Нагрузку наштамп создают при помощи гидравлического домкрата или любого тарированногогруза при использовании грузовой платформы или рычага. В последнем случаенагрузку осуществляют бетонными погрузочными блоками весом до 2,5 т. Величинанагрузки при опыте берется из расчета получения в испытываемом слое, грунтанапряжений, предусмотренных заданием. Наиболеецелесообразно применять распорное устройство в сочетании с гидравлическимдомкратом рис. Распорное устройство состоит из саней, двух опорных ферм,двух продольных и одного поперечного пакета. Для выемки грунта из шурфа испуска в него материалов и оборудования предусматривают кран-укосину слебедкой. Схема полевойустановки для определения сжимаемости мерзлого грунта при оттаивании 1 - балласт - бетонные блоки; 2 - продольный пакет; 3 - опорные фермы;4 - сани; 5 - поперечный пакет; 6 - гидравлический домкрат с индикаторомперемещений и манометром давлений; 7 - винтовой ручной домкрат; 8 - насоснаястанция; 9 - кран-укосина для выемки грунта из шурфа а спуска в него материалови оборудования; 10 - электрическая лебедка; 11 - распределительный электрощит;12 - колонна штанг на фланцевом соединении; 13 - металлический штамп сэлектронагревателем; 14 - деревянная венцовая крепь; 15 - насыпной грунт; 16 -суглинистый, грунт; 17 - крупнообломочный грунт. Предлагаемаяраспорная установка в опытном шурфе позволяет проводить испытания одновременнодвумя штампами. Расстояния между центрами штампов должны быть не менее 2 м, чтобыисключить их взаимное влияние. Нагрузку отгидравлических домкратов, каждый из которых крепится к поперечному пакетуустановки, передают на штампы через колонну вертикальных штанг. Для испытанийцелесообразно применять домкраты с механическим приводом от насосной станциимарки НСПм. Вертикальныештанги изготовляют из металлических труб диаметром мм на фланцевыхсоединениях. Комплект штанг для одного штампа при его заглублении до 15 м состоитиз труб длиной 0,2; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,2; 1,5 м и пяти труб длиной2 м. Возможность продольного изгиба колонны штанг при заглублении штампаболее чем на 10 м устраняют установкой распорок к каждой стенке шурфачерез каждые 4 м по высоте. Нижний конецштанги снабжен шаровой пятой, которая опирается на подпятник наконечник штампа. На верхний конец штанги крепят ручной винтовой домкрат, с помощьюкоторого окончательно устанавливают длину колонны штанг в пределах мм ,требуемую по условиям опыта. Манометр длярегистрации давления монтируют непосредственно на гидравлическом домкрате. Дляподдержания в течение всего опыта в масляной системе постоянного давления,соответствующего заданной нагрузке на штамп, гидравлический домкрат с насоснойстанцией оборудуют магнитным пускателем с реле, а вместо обычных применяютэлектроконтактные манометры с теми же пределами измерений. Вертикальныеперемещения штампа измеряют индикаторами часового типа или другимиизмерительными устройствами. Окончательную осадку определяют как среднее издвух показаний измеряющих устройств, фиксирующих осадку противоположных сторонштампа. Место дляопытного шурфа выбирают в зависимости от задания с учетоминженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки. Для сохранения температурного режима мерзлых грунтовстроительной площадки в период монтажа оборудования на ее поверхностьотсыпают балластную подушку из гравия, гальки или горелой породы толщиной см. На выровненнуюплощадку устанавливают при помощи отвеса и уровня распорную установку. Послеэтого проходят шурф с креплением стенок до глубины максимального сезонногооттаивания, а в случае несливающейся вечномерзлой толщи - до ее верхнейповерхности. Над шурфом устраивают перекрытие с люками и наблюдательную будку. На продольные пакеты установки укладывают бетонные блоки, а затем в будкемонтируют все необходимое оборудование. До началаиспытания описывают и зарисовывают криогенное строение стенок шурфа стщательным замером ледяных включений в соответствии с указаниями пп. На уровне установки штампа отбирают два-три монолита мерзлого грунта весомболее кг каждый для определения состава и основных физическиххарактеристик. Исходные данные обусловиях проведения полевого опыта записываются в журнал табл. Местоположение опытного шурфа и его описание. Глубина залегания испытываемого слоя грунта в см. Мощность испытываемого слоя в см. Площадь горячего штампа F , в см 2. Сила тока, а и мощность, в т, потребляемые электрической спиралью штампа. Перед установкой штампа забой шурфатщательно выравнивают и зачищают до ненарушенного мерзлого грунта. Выступыотдельных валунов и крупной гальки сбивают, а образовавшиеся углублениязасыпают песком и уплотняют для обеспечения надежного контакта штампа сгрунтом. В местах установки штампа под его центром пробуривают, если это возможно,скважину диаметром см и глубиной 50 см. В ней устанавливаютпять электротермометров сопротивления на глубинах 10, 20, 30, 40 и 50 см. Скважины сустановленными электротермометрами по всей глубине тщательно забивают охлажденнойглиной или суглинком, чтобы предотвратить попадание воды при оттаиваниимерзлого грунта под штампом. Концы проводов от электротермометров сопротивлениявыводят в будку для наблюдений и подключают к измерительной аппаратуре. Наподготовленный забой шурфа под центром гидравлического домкрата по отвесу иуровню устанавливают штамп и монтируют вертикальные штанги требуемой длины. Гидравлический домкрат подключают к насосной станции, а штамп собогревательными спиралями включают в электрическую сеть. Всю измерительнуюаппаратуру, установленную в будке, приводят в рабочее положение. Перед началомиспытания полностью собранную установку тарируют нагрузкой, согласно условиямопыта, но без включения подогрева штампа. По данным этихиспытаний строят тарировочный график установки. Путем послойного опробования оттаивающих грунтовопределяют характеристики сжимаемости А i и а i ряда слоев мерзлых грунтов до за данной проектной глубины. Испытаниюподвергают слой грунта толщиной менее половины ширины или радиуса штампа. Послеиспытания каждого слоя штамп демонтируют, убирают опробованную породу и сновамонтируют всю установку. Рекомендуетсяподогрев штампа производить до момента, когда глубина оттаивания грунта подштампом достигнет 20 см, после чего обогревательную установку выключают. Дальнейшее оттаивание грунта происходит за счет запаса тепла в оттаявшемгрунте. При штампедиаметром 70,7 см и потребляемой мощности электроэнергии квт оттаиваниена глубину 20 см в среднем происходит за ч в зависимости отразновидности грунтов и типа их криогенной текстуры. После снятия нагрузки обжатияприступают непосредственно к испытаниям. Испытаниегрунта в шурфе горячим штампом производят путем оттаивания грунта без нагрузки- первый этап и последующего его уплотнения под нагрузкой - второй этап. Послеоттаивания производят уплотнение грунта второй этап давлением, равным: При наличиикрупнообломочных грунтов и разрушенных коренных пород их оттаивание безнагрузки может привести, к заклиниванию крупных включений. При испытанияхизмеряют протекающие во времени осадки штампа и максимальную глубину оттаиваниягрунта под штампом. Данные измерений записывают в журнал табл. Данные наблюдения за осадкой штампа в процессе оттаивания иуплотнения грунта. Время нагружения штампа в ч-мин. Средняя глубина оттаивания грунта под штампом Н от , см. Глубина заложения электротермометров сопротивления в см. Осадки грунта измеряют индикаторами или самописцами, а глубину оттаиваниягрунта определяют щупами через каждый час и контролируют термометрическимиизмерениями см. Глубину оттаиваниягрунта под серединой штампа определяют графически, экстраполируя измеренныещупом минимум в пяти точках глубины протаивания. При каждойступени нагрузки испытание проводят до условной стабилизации осадки, чтоустанавливают периодическим наблюдением за процессом уплотнения. Измерениядеформации производят по показаниям индикаторов через 1; 5; 10; 20 и 60 мин отначала опыта и далее через каждый час до установления стабилизации. За критериистабилизации осадки штампа принимают условие, когда приращение осадки штампа втечение трех последних часовых отсчетов не превышает 0,1 мм длякрупнообломочных и песчаных грунтов и 0,05 мм для глинистых грунтов. По окончаниикаждого опыта вертикальные штанги и штамп демонтируют, из зоны оттаиванияудаляют оттаявший слой грунта, зарисовывают вид оттаявшей зоны и замеряют ееглубину и диаметр. Затем описывают криогенную текстуру пород и характер ихзалегания в опробованном слое. Послезавершения опробования одного слоя опыт повторяют на следующем слое. Оттаявшийгрунт удаляют из шурфа и на см зачищают мерзлую поверхность забоя. Для каждогоопробованного слоя по опытным значениям осадки штампа S и глубины оттаивания грунта Н от определяют величинуотносительного сжатия , которую записывают в журнал табл. Порезультатам, представленным в табл. Для каждогоопробованного слоя по графикам зависимости относительного сжатия S i от давления s i определяют коэффициентоттаивания грунта А i и коэффициент сжимаемости a i оттаивающего под нагрузкойгрунта. Глубина заложения оттаивающего слоя h , см. Суммарная влажность мерзлого грунта W c , дол. Результаты определений записывают и журнал табл. Коэффициент оттаивания А i - выражается зависимостью , где S 0 - осадка без нагрузки,определяемая на первом этапе испытания, а Н от - глубинаоттаявшего слоя. Коэффициентсжимаемости грунта а i , выражается зависимостью: Для крупнообломочныхгрунтов коэффициенты а i , и А i - выражаются зависимостями: Длялабораторного определения коэффициентов сжимаемости оттаивающих грунтов применяюткомпрессионную установку, состоящую из рычажного пресса, одометра, нагревательнойи измерительной аппаратуры. Общая схема установки представлена на рис. Одометр для испытаниямерзлого грунта изготовляют из материала низкой теплопроводности оргстекла, эбонита,текстолита , чтобы обеспечивалось оттаивание образца грунта только сверху. Оттаиваниеосуществляют с помощью теплого штампа, устанавливаемого на образец мерзлогогрунта рис. Схема прибора для определения сжимаемости мерзлогогрунта при оттаивании. Одометр, используемый при определении сжимаемости оттаивающего грунта, состоит изтрех основных частей: Корпус одометрасборный - состоит из основания с перфорированным дном и направляющего цилиндра,изготовленных из оргстекла. Толщина стенок должна составлять не менее см. Рабочее кольцо из оргстекла имеет толщину стенок мм, онодолжно плотно, без зазора, входить в корпус одометра. Штамп - полыйцилиндр высотой см, изготовляют из меди или нержавеющей стали. Сверху штамп наглухо закрывают крышкой, на которойукреплены шток по центру и два штуцера для подачи и отвода теплой воды, котораяво время опыта циркулирует в верхней полости штампа. На внешней цилиндрическойповерхности штампа внизу имеются отверстия диаметром 1 мм, а по всейвысоте узкие вертикальные бороздки, обеспечивающие отвод воды, поступающей изобразца в нижнюю полость штампа. При естественном оттаивании образца мерзлогогрунта за счет теплообмена с окружающим воздухом используют обычныйперфорированный штамп из теплопроводного материала латунь, медь. Дляопределения осадки мерзлых грунтов при оттаивании размеры рабочего кольцавыбирают в зависимости от состава и однородности грунта. Рекомендуетсяпользоваться кольцами высотой от 3 до 6 см с внутренними диаметрами8,74; 11,3 и 16 см, что позволяет испытывать образцы грунта площадьюсоответственно 60, и см 2. Для обеспечения равномерностиоттаивания образца мерзлого грунта в одометре рекомендуется пользоватьсяультратермостатом, с помощью которого в штампе поддерживают заданнуютемпературу воды. Удобен ультратермостат марки ТСА. Ультратермостатприсоединяют к штуцерам штампа с помощью резиновых шлангов. При отсутствииультратермостата вода в штамп может поступать из любого большого сосуда бака,ведра , в котором поддерживают заданную температуру. Температуруводы в штампе принимают согласно заданию в соответствии с режимом оттаиваниягрунтов под сооружением. Осадку приоттаивании и уплотнении образца мерзлого грунта под заданными нагрузкаминамеряют с помощью индикаторов часового типа с точностью до 0,01 мм. Перед началомопыта производят проверку компрессионной установки: Испытание поопределению осадки оттаивающего грунта предпочтительно проводить приотрицательной температуре воздуха. Допускается вести испытание и при обычнойтемпературе. Однако в таком случае вся подготовительная работа перемещение: Передустановкой образца одометр и штамп охлаждают до возможно низкой отрицательнойтемпературы. Затем подготовленный в соответствии с указаниями пп. На образец устанавливают штамп с закрепленными на неминдикаторами; прибор в собранном виде устанавливают на станину и производятобжатие образца см. К штампуприсоединяют шланги от ультратермостата, записывают начальные показанияиндикаторов, прикладывают нагрузку, при которой будет производиться оттаивание,снова берут отсчеты по индикаторам и затем включают ультратермостат, фиксируяпри этом время начала опыта. Перед началом опыта индикаторы целесообразноустанавливать на нуль. Отсчеты поиндикаторам при определении осадки оттаивающего грунта производят через 1, 5,10, 20, 30 мин от начала оттаивания и далее: Осадку оттаивания считают законченной, если при двухпоследних отсчетах изменение показаний индикаторов не превышает 0,01 мм. Результатыопыта записывают в журнал табл. Данные наблюдений осадки мерзлых грунтов в процессе оттаивания прикомпрессионных испытаниях. Нагрузка на подвеске рычага р, кг. Время отсчета t , ч-мин. Осадка грунта в приборе S , см. Поправка на деформацию прибора в см. Стабилизированная осадка грунта с учетом поправки на деформацию прибора S , см. Оттаиваниемерзлого грунта под нагрузкой сопровождается резким изменением его пористости. Для оттаивающего вечномерзлого грунта его относительное сжатие d 1 определяют по формуле Коэффициент А 1 представляет собой параметр, характеризующий деформацию грунта вследствиеоттаивания, не зависящую от нормального давления. Таким образом,величину А i рассматривают как параметрлинейной зависимости сжатия грунта при его оттаивании под нагрузкой. Зависимость относительного сжатия d i от давления s i. Практическиоттаивание ведут при небольшой нагрузке, обеспечивающей сжатие грунта только засчет вытаивания ледяных включений и смыкания образующихся при этом полостей. Поэтому принимается; что величина А i соответствует сжатию слоя грунтапод действием собственного веса. Коэффициентсжимаемости а i представляет собой угловойкоэффициент спрямленной опытной зависимости d i от s i или тангенс угланаклона прямой. Опыт показывает, что в большинстве случаев линейная зависимость d i от s i допустима приизменении s i: Определениекоэффициентов А i и а i производят по результатамиспытаний нескольких образцов, оттаивающих под разными нагрузками первыйспособ или по результатам испытания одного образца второй способ. Второйспособ используют для определения приближенных значений коэффициентов А i и а i , когда отсутствует необходимоеколичество идентичных образцов грунта. При первомспособе определяют величину осадки при оттаивании S для нескольких идентичныхобразцов мерзлого грунта, каждый из которых оттаивает под определеннойнагрузкой s i. Для каждого испытания вычисляютотносительное сжатие , соответствующее каждой нагрузке. Результаты испытанийзаписывают в журнал табл. Влажность мерзлого грунта W с , дол. Осадка грунта S , см. Относительное сжатие d i , дол. Коэффициент оттаивания, А i. Учитываянеоднородность мерзлых грунтов, определение осадки при оттаивании рекомендуетсяпроводить с трехкратной повторностью при трех-четырех значениях давления: Для определениязначении коэффициентов А i и а i этим способом необходимо иметьне менее девяти идентичных образцов мерзлого грунта. Определениекоэффициентов A i и a i вторым способом рекомендуетсяпроводить не менее чем с трехкратной повторностью на трех и более идентичныхобразцах мерзлого грунта. Средние значения A i и a i вычисляют как среднееарифметическое из всех определений. Дляпредварительных расчетов величину относительного сжатия d i вечномерзлого песчаного грунта,оттаивающего в процессе эксплуатации, допускается определять по формуле. Важной характеристикой мерзлых грунтов, используемых в качестве основанийзданий и сооружений, является сопротивление грунта нормальному давлению. Предельно длительное значение этого сопротивления принимают за нормативнуювеличину сопротивления грунта нормальному давлению R н и используют для оценки несущейспособности мерзлых грунтовых оснований. Значениенормативного сопротивления грунта нормальному давлению R н определяется для основныхразновидностей грунтов по табл. Для ряда видов грунтов- сильнольдистых, засоленных, заторфованных и др. Основнымметодом определения нормативного сопротивления мерзлых грунтов нормальномудавлению R н являетсяметод испытания грунтов статическими нагрузками испытание штампом. Испытаниемерзлого грунта штампом трудоемко, так как связано с сохранением в течениедлительного времени отрицательной температуры грунта и окружающего воздуха. Испытания по этому методу проводят, как правило, в особых случаях и поспециальной программе. Нормативноесопротивление мерзлого грунта нормальному давлению R н определяют также в лабораторныхусловиях по результатам испытания образцов мерзлого грунта на сдвиг, трехосноеи одноосное сжатие. Все эти испытания производят в условиях ползучести припостоянно действующих нагрузках. Методикаиспытания мерзлого грунта на сдвиг описывается в пп. Испытания мерзлыхгрунтов на трехосное сжатие ввиду трудоемкости эксперимента применяют длямерзлых грунтов в случаях, специально предусмотренных заданием. Такие испытанияпроводят при проектировании особо ответственных сооружений, а также в техслучаях, когда грунт работает в условиях, при которых существенно сказываетсявлияние всестороннего давления - глубокозаложенные подземные выработки исооружения, основания тяжелонагруженных фундаментов большого размера в плане идр. Испытания мерзлогогрунта на одноосное сжатие проводят только с глинистыми грунтами. Онизаключаются в испытаниях при постоянно действующем напряжении серии однородныхи однотипных образцов под разными нагрузками. Приопределении нормативного сопротивления R н можно пользоваться такжехарактеристиками эквивалентного сцепления с экв исопротивления грунта сжатию s сж , полученными из испытанийобразцов мерзлого грунта упрощенными экспресс-методами: Метод испытания шариковым штампом применяют для всех разновидностей мерзлыхгрунтов с массивной, мелкосетчатой и тонкослоистой криогенной текстурой, заисключением крупнообломочных грунтов и крупного песка. Метод испытания наодноосное сжатие в условиях меняющегося напряжения используют для всех видовпесчаных и глинистых мерзлых грунтов, за исключением глин со слоистойкриогенной текстурой при толщине ледяных включений более 2 см. Н - глубина заложения фундамента в см. Значениенормативного сопротивления мерзлого грунта нормальному давлению R н по данным испытания образцовгрунта на одноосное сжатие в условиях уменьшающегося напряжения определяют поформуле. Сущность метода испытания образцов грунта шариковым штампомзаключается в определении деформаций ползучести грунта при длительномвдавливании в него под постоянной нагрузкой шарикового штампа. По полученнымзначениям деформаций образца грунта вычисляют эквивалентное сцепление с экв и фиксируют егоизменение во времени. Значениеэквивалентного сцепления с экв для каждого момента времениопределяют по величине погружения в грунт шарикового штампа при действиипостоянной нагрузки и рассчитывают по формуле. S ш - деформация грунта под штампом, или глубина погружения штампа, в см. В приведеннойформуле 64 деформация грунта под штампом является переменной во временивеличиной, зависящей от продолжительности действия нагрузки. В связи с этимразличают наибольшее, или условно-мгновенное, эквивалентное сцепление мерзлогогрунта с экв. Определениеэквивалентного сцепления мерзлых грунтов рекомендуется производить на шариковыхприборах. Схематическое изображение одного из них представлено на рис. Шариковые приборы состоят из следующих основных частей: Каждый шариковый прибор имеетнабор штампов разного диаметра. Дляопределения эквивалентного сцепления мерзлого грунта могут быть рекомендованыодноштоковые и многоштоковые шариковые приборы рис. Преимущество многоштоковых приборов заключается в возможности одновременногопроведения измерений в нескольких по числу штоков точках испытуемого образца,что повышает точность определяемых характеристик и сокращает сроки испытаний. При испытаниимерзлого грунта с криогенной текстурой, указанной в п. При испытаниимерзлого грунта с более крупными включениями льда используют штампы большихразмеров, при этом диаметр отпечатка шарика должен быть не менее чем в 10 разбольше самых крупных видимых отдельностей льда. Для предохранениямерзлого образца грунта при испытании от воздействия колебаний температуры впомещении и выветривания шариковые приборы рекомендуется располагать либо вспециально вырытой в толще вечномерзлых грунтов нише с застекленной рамой, еслииспытание ведется в полевых условиях, либо накрывать прибор защитным колпаком коробом из органического стекла, если испытание ведется в холодильной камере. При этом образец грунта на время испытания рекомендуется накрывать бумажнымкружком из глянцевой или парафинированной бумаги, соответствующим по размерувнутреннему диаметру кольца пробобрателя. Бумажный кружок должен иметьотверстия, через которые свободно может проходить штамп прибора. Чтобыуменьшить испарение с поверхности мерзлого образца, вокруг прибора укладываюткусочки льда. Испытание образца грунта шариковым штампом выполняют при одной постоянной втечение всего опыта нагрузке. Величину нормальной нагрузки устанавливают исходяиз следующих рекомендаций. При испытании шариковым штампом диаметром в 22 мм назначают следующие нагрузки: При испытаниимерзлого грунта с крупными включениями льда см. Перед каждымиспытанием проверяют готовность прибора к работе: Уравновешивание одноштокового шарикового прибора осуществляется либо с помощьюпротивовесов в рычажном приборе , либо путем подбора тарировочной пружины. Загрузкумногоштокового прибора производят при неуравновешенном штоке и штампе. Собственный вес штока и штампа включают в общий вес, т. На опорнуюплиту прибора см. Передачу нагрузки на образец мерзлого грунта осуществляют путемослабления стопорного винта штампа. С момента начала загружения штампа включаютсекундомер и берут отсчеты по индикатору, записывая их в журнал табл. Время от начала опыта. Деформация грунта осадка S ш , мм. Отсчеты по индикатору производят через следующие промежутки времени от началаопыта: Критерием стабилизации деформации служит ее приращение, которое не должнопревышать 0,01 мм за два следующих друг за другом интервала временипродолжительностью 24 ч каждый. Испытаниеобразца мерзлого грунта шариковым штампом допускается производить такжеускоренно; в этом случае опыт продолжается 8 ч, считая от началанагружения. Штампымногоштокового шарикового прибора загружают последовательно с интервалами 10 мин. Дальнейшая процедура испытания выполняется в соответствии с программойиспытания образца на одноштоковом шариковом приборе п. Во времяпроведения испытания ведут наблюдение за деформацией образца грунта итемпературой окружающего воздуха. Температуру воздуха определяют по даннымавтоматической записи термографом или путем разовых отсчетов попсихрометрическому термометру, устанавливаемому рядом с прибором. При этомртутный резервуар термометра должен располагаться на уровне верхнего основанияобразца. Послестабилизации деформации образца грунта под шариковым штампом опыт считаютзаконченным и производят разгрузку прибора: Величинуэквивалентного сцепления с экв мерзлого грунта определяют порезультатам испытаний грунта шариковым штампом. Результаты вычислений записывают вжурнал табл. По полученнымзначениям эквивалентного сцепления с экв мерзлого грунтастроят кривую зависимости сцепления от времени t , т. Величинамгновенного сцепления с экв. Результаты определения величины предельно длительного эквивалентногосцепления записывают в журнал табл. Изменение во времени сопротивления мерзлого грунта вдавливанию шарикового штампа. Величина эквивалентного сцепления грунта с экв. Нормативное значение эквивалентного сцепления грунта. Величину предельно длительногоэквивалентного сцепления по результатам кратковременных 8-часовых испытанийобразца определяют из выражения. Способиспытания образца мерзлого грунта на одноосное сжатие при непрерывноизменяющемся напряжении сводится к определению минимального значениянапряжения, устанавливающегося в образце мерзлого грунта при длительномвоздействии на пего уменьшающейся во времени сжимающей нагрузки. Эта нагрузкасоздается предварительно сжатым динамометром. Испытание образца грунтасопровождается развитием деформации ползучести, в результате чего происходитразжатие динамометра и уменьшение передаваемого им напряжения. В опыте этотпроцесс продолжают до стабилизации деформации. Достижениестабилизации деформации образца грунта соответствует наступлению равновесногосостояния между нагрузкой, передаваемой динамометром, и внутренними силамисопротивления грунта.
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения. Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Соседние файлы в папке Металлоконстр Сум- мар- ная влаж- ность грун- та доли еди- ницы. Пески разной круп- ности и граве- листые. Заторфо- ванные грунты и торфы.
Тест драйв коды на деньги
Фунгицид кардон инструкцияпо применению
Как можно сделать бизнес с нуля
История заказ копию этого сообщения
Гмг 4 технические характеристики