Определение плотности мерзлого грунта

Плотность мерзлого грунта - это масса единицы объема монолита. Под плотностью скелета (твердой фазы) мерзлого грунта понимают соотношение всей скелетной массы образца к объему мерзлого грунта с системами ледяных включений монолита.

Для определения плотности твердой фазы образца используют следующую формулу:


p_d = p /1+Wc,


в которой p будет являться плотностью мерзлого грунта, а Wc - общая влажность, выражаемая в долях единицы. Для определения данной плотности испытуемый образец должен иметь естественную влажность (объем воды, который содержится в его порах; диапазон показателя - от 3 до 8%) и представлять из себя монолит. Показатель плотности грунта зависит от таких характеристик, как пористость, влажность, а также от количества и размера частиц, входящих в состав того или иного образца. Наибольшей плотностью обладают те образцы грунта, в состав которых входят соединения железа с кислородом (или железный колчедан). Если же говорить о породах, которые имеют наименьшую плотность, то к ним относятся образцы, характеризующиеся повышенным уровнем содержания глинистых минералов.


Для упрощенного ведения расчета приняты следующие показатели плотности твердой фазы для различных грунтов:

• для песков величина составляет 2,65;
  
  
• для супесей (рыхлых горных пород, которые преимущественно состоят из песчаных и пылеватых частиц) - 2,7;
  
  
• для суглинков - от 2,71 до 2,73;
  
  
• для глины - 2,74.
  
  

Чтобы приступить непосредственно к определению плотности того или иного мерзлого грунта, необходимо определить системы его ледяных включений, т.е. его текстуру, так как для каждой из них применяется свой метод.


При проведении работ по сбору первичных данных пользуются тремя основными способами:

1. метод режущих цилиндров;
   
   
2. метод обмера образцов;
   
   
3. метод лунки.
   

Для грунтов, состоящих из тонко измельченных частиц, а также для песчаных с беспорядочным расположением породообразующих материалов подходят абсолютно все вышеперечисленные способы определения указанной характеристики. Для тех же пород, но имеющих уже тонкослоистый или тонкосетчатый характер строения твердых частиц, у которых толщина прослоев льда составляет не менее 0,5 см, используют 2 и 3 методы. Если порода содержит в себе шлиры (т.е. скопления минералов), величина пробы должна быть в 4-5 раз больше величин ледяных включений и различных минеральных прослоев. Для дисперсных грунтов, содержащих в себе более 50% хорошо окатанных частиц крупностью более или менее 10 мм, применяют 3 метод, при этом не учитывается характер их текстуры.


Для того, чтобы быть максимально уверенными в полученных результатах, определение плотности мерзлого грунта проводят не менее трех раз.

Чтобы найти показатель плотности с помощью расчетов, необходимо знать общую влажность (Wc), влажность, получающуюся за счет незамерзшей воды (Wнз), а также плотность твердых элементов, которые входят в состав породы.


При нахождении плотности нужно обязательно указывать способ определения, вид системы ледяных включений, габариты, форму и ориентировки включений и, кроме того, влажность мерзлой породы.