Определение льдистости мерзлых грунтов

Льдистость - это главная классификационная особенность мерзлой породы, которая характеризуется фазовым составом и физическим состоянием ее при конкретной температуре и давлении. Проще говоря, льдистость - это объем льда, который находится в мерзлом грунте.

Ею пользуются при установке минимально допустимых размеров толщины ограждающей конструкции для обеспечения оптимальной температуры в помещении, при определении прочности почвы (а именно, ее способности выдерживать физические нагрузки), механической прочности и устойчивости в водной среде, а также уровня понижения поверхности грунта после его оттаивания.

Отношение объема льда, который содержится в грунте, к объему самого грунта и называется льдистостью. Она выражается либо в процентном отношении, либо в долях единицы. Чтобы определить общую льдистость, необходимо сложить две различные льдистости: цементного льда (Лц) и льдистости, которая достигается за счет включений льда(Лвк).

Это можно выразить формулой:

Лс = Лц + Лвк.


Всего выделяется три основных типа льдистости:

1. сильнольдистые. Их коэффициентный показатель составляет более 0,5;
   
   
2. льдистые. Числовой коэффициент находится в диапазоне от 0,25 до 0,5;
   
   
3. слабольдистые, показатель которых не превышает 0,25.
   

Первый тип характеризуется тем, что после оттаивания порода обладает текучим состоянием, при котором происходит последовательная деформация, оказывающая влияние на большое уменьшение объема при замачивании под собственным весом без возможности бокового расширения (проще говоря, происходит большая просадочность). В таком состоянии она отличается наименьшим коэффициентом, характеризующим выдерживание нагрузок, небольшой способностью сохранять механическую прочность и устойчивость в водной среде и высокой степенью сжимаемости.

Породы, относящиеся к 3-му типу, при том же состоянии обладают полутвердой консистенцией и, наоборот, характеризуются высокой устойчивостью в воде и небольшой сжимаемостью.

Если говорить о льдистых породах, то они имеют средние показатели свойств между сильнольдистыми и слабольдистыми.

Объемная льдистость грунта (содержит в себе исключительно лёд) находится путем прямого вычисления или измерения горных выработок на кернах, находящихся непосредственно в стенах, или монолитах. Второй способ необходим в случаях, когда у включения отчетливо видны границы, их толщина достигает больше 0,5 см, а включения, расположенные рядом, будет находиться друг от друга на расстоянии от 1 см.

Чтобы найти льдистость, опираясь на керны, можно воспользоваться методом, который заключается в подсчете абсолютно всех включений.

Для этого необходимо:

1. провести как минимум три линии строго вдоль керна;
   
   
2. затем, используя нанесенные линии, нужно найти всю толщину включений в каждой единице разреза. Эта толщина связана не только с высотой образца, но с интервалом разреза, благодаря чему и определяется льдистость за счет включений;
   
   
3. последний шаг - это занесение всех получившихся результатов в таблицу и нахождение среднего показателя на их основе.

Чтобы найти на определенном участке суммарную толщину в грунтах, имеющих сетчатую или сложную текстуру, измерения необходимо производить уже не только по вертикали, но и по горизонтали, причем подсчет будет относиться к единице площади. Эти результаты так же, как и в предыдущем случае, нужно записать в таблицу. Абсолютно каждый грунт оценивается по категории льдистости.

Чтобы найти объем льдистости за счет включений, необходимо воспользоваться следующей формулой: