СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ Российский патент 2016 года по МПК G01N33/24 G01N9/00 

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано для оперативного получения необходимых параметров грунта.

Известен «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОЗДУХА В МЕРЗЛОМ ГРУНТЕ» RU 2478196 [1], включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, общей влажности, количества незамерзшей воды, производят высушивание образца грунта, определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц, после чего определяют относительное содержание воздуха в мерзлом грунте.

Недостатком известного способа является невозможность оперативного определения параметров талого грунта.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОЗДУХА В ТАЛОМ ГРУНТЕ» RU 2487336 [2], включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, определение плотности и влажности образца грунта и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта.

Недостатком известного способа является невозможность оперативного определения параметров мерзлого грунта.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение оперативности получения значений величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористости грунта n, полной влагоемкости образца грунта w_n в талом и мерзлом состояниях и степени заполнения пор образца грунта s_r в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом.

Технический результат достигается тем, что способ определения показателей физических свойств грунтов, включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при w=0 и по формулам:

для талых грунтов

для мерзлых грунтов

где V_a - объем воздуха в образце грунта; V - объем образца грунта; ρ_d, ρ_s, ρ_w и ρ_i - плотности соответственно сухого грунта, минеральных частиц, воды и льда; w - суммарная влажность; s_r - степень заполнения пор грунта водой или льдом, плотность сухого грунта определяют по формуле , где m_d - масса высушенного образца грунта, плотность твердых частиц определяют по формуле , где V_d - объем твердых частиц в образце, влажность образца грунта определяют по формуле , где m - масса образца грунта до высушивания, затем по экспериментально найденным значениям ρ_d и w из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта n, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта s_r в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине w, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми и s_r-w, ординаты точек пересечения которых равны значениям и s_r образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых с осью ординат дают значение пористости образца грунта n, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости w_n в талом и мерзлом состояниях.

Плотности твердых частиц разных типов грунтов различаются незначительно и в среднем составляют для песка 2,66, супеси 2,70, суглинка 2,71 и глины 2,74 г /см³ [6]. Для решения практических задач можно принять ρ_s=2,7, ρ_ω=1,0 и ρ_i=0,92 г/см³. Тогда формулы (1-4) при ρ_d=Const становятся уравнениями, в которых значения показателей и s_r линейно зависят от w.

На чертеже показана взаимосвязь показателей физических свойств талых (сплошные) и мерзлых (штриховые) грунтов при ρ_s=2,7 г/см³; 1-ρ_d=1,0; 2-ρ_d=1,1; 3-ρ_d=1,2; 4-ρ_d=1,3; 5-ρ_d=1,4; 6-ρ_d=1,5; 7-ρ_d=1,6; 8-ρ_d=1,7 г/см³.

Промышленное применение

Предлагаемый способ может с успехом применяться для оперативного определения параметров грунтов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Способ определения содержания воздуха в мерзлом грунте. RU 2478196 С1. 27.03.2013.

2. Способ определения содержания воздуха в талом грунте. RU 2 487336 С2. 10.07.2013.

3. Кузьмин Г.П. Графическое представление взаимосвязи показателей физических свойств грунтов. //Фундаментальные исследования, №9 (часть 8), 2014. С. 1664-1667.

4. Сергеев Е.М., Гладковская Г.А., Зиангиров Р.С.и др. Грунтоведение. М.: Изд-во Моск.унив., 1971. 595 с.

Изобретение относится к области инженерной геологии применительно к определению необходимых параметров грунта. Способ включает отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, определение плотности и влажности образца грунта и расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при нулевой суммарной влажности талого или мерзлого грунта и при нулевом относительном содержании воздуха в образце грунта из заданных соотношений для талых и мерзлых грунтов. Затем по экспериментально найденным значениям плотности сухого грунта и влажности грунта из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине суммарной влажности, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности и степени заполнения грунта водой или льдом от суммарной влажности, ординаты точек пересечения которых равны значениям относительного содержания воздуха в образце грунта и степени заполнения пор образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности с осью ординат дают значение пористости образца грунта, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости в талом и мерзлом состояниях. Достигается повышение оперативности определения. 1 ил.

Способ определения показателей физических свойств грунтов, включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, высушивание и взвешивание высушенного образца, расчет по полученным значениям плотности и влажности грунта, причем предварительно строят графики зависимости относительного содержания воздуха в грунте и степени заполнения пор талого грунта водой и мерзлого грунта льдом от влажности при различных постоянных значениях плотности грунта, причем расчет данных для построения графиков производят в двух точках - при w=0 и по формулам:
для талых грунтов


для мерзлых грунтов


где V_a - объем воздуха в образце грунта; V - объем образца грунта; ρ_d, ρ_s, ρ_w и ρ_i - плотности соответственно сухого грунта, минеральных частиц, воды и льда; w - суммарная влажность; s_r - степень заполнения пор грунта водой или льдом, плотность сухого грунта определяют по формуле , где m_d - масса высушенного образца грунта, плотность твердых частиц определяют по формуле , где V_d - объем твердых частиц в образце, влажность образца грунта определяют по формуле , где m - масса образца грунта до высушивания, затем по экспериментально найденным значениям ρ_d и w из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта n, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта s_r в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине w, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми и s_r-w, ординаты точек пересечения которых равны значениям и s_r образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых с осью ординат дают значение пористости образца грунта n, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости w_n в талом и мерзлом состояниях.