Определение влажности мерзлых грунтов

При нахождении отношения объема льда к объему всего мерзлого грунта, отношения объема пор к объему твердой фазы, уплотнения образца за счет его оттаивания в условиях компрессии и плотности пользуются одним из главных показателей, который называется влажность. Благодаря ей можно сделать выводы о том, как будет вести себя тот или иной грунт после оттаивания. Также она позволяет определить свойства породы.

Под суммарной влажностью (обозначается Wc) понимается отношение всей массы воды, содержащейся в мерзлом грунте, к его твердой составной фазе. Данный показатель может приобретать другое значение в широких пределах. Несмотря на это, каждый вид грунта имеет свой ориентировочный диапазон, который наиболее к нему близок. Если сравнивать суммарную влажность немерзлых грунтов с мерзлыми, то для вторых характерно то, что после их оттаивания эта характеристика может превышать даже показатель полной влагоемкости.

Возьмем, к примеру, мелкозернистые пылеватые пески, которые содержат в себе органическую часть. Показатель их влажности может достигать 60%. А вот заторфованный суглинок (смесь песка с глинистым грунтом) уже имеет влажность от 150 до 200%. Если говорить о торфе, то его показатель будет равен 400%, а иногда и 800%.

Исходя из вышеперечисленных примеров, можно сделать вывод о том, что коэффициент влажности напрямую зависит от размера взвешенных частиц, из которых и состоит грунт: чем крупнее размеры частиц, тем выше влажность, и наоборот, чем мельче частицы, тем ее показатель будет меньше.

Также стоит отметить, что породы, обладающие текстурой, которая характеризуется неравномерным распределением частиц (в виде полос, слоев, неправильных форм и др.) в большинстве случаев имеют большую суммарную влажность, чем породы с однородной текстурой.


Для определения данного показателя пользуются следующими формулами:

• Wc = Wвк + Wг;
  
  
• Wг = Wц + Wнз,
  

в которых:

• Wвк - будет являться влажностью, достигающейся за счет ледяных включений;
  
  
• Wц - влажность, характеризующаяся льдом-цементом;
  
  
• Wнз - влажность, которая достигается за счет незамерзшей воды (строго при температуре ниже нуля);
  
  
• Wг - влажность, которой обладают минеральные прослойки, располагающиеся между ледяными включениями.
  

Важным моментом является то, что у грунтов, обладающих однородной текстурой, Wc примерно равна Wг, т.е. суммарная влажность имеет примерно то же значение, что и влажность прослоек.

Чтобы определить Wнз, необходимо провести специальные опыты в лаборатории или воспользоваться расчетным способом, приняв во внимание влажность грунта, при которой он находится на границе между твердым и пластичным состояниями, а также особый показатель, который называется коэффициентом увлажнения и обозначается как Kw. Производить расчеты необходимо в соответствии с СП 25.13330.2012

Для грунтов, имеющих различные криогенные текстуры, суммарную влажность необходимо определять разными методами:

1. для песчаных и глинистых грунтов, которые состоят из тонкоизмельченных частиц, и для песчаных с однородным распределением частиц используют точечный или бороздчатый способы;
   
   
2. для видов пород, указанных выше, но при этом обладающих тонкими или частыми слоями, а также имеющих в своем составе мелкую сетку, тоже применяют метод бороздки либо средней пробы;
   
   
3. для грунтов, которые насыщены льдом, имеющих среднюю и толстую слоистость и характеризующихся средней и крупной составной сеткой, необходимо использовать метод средней пробы. Также для нахождения суммарной влажности можно воспользоваться и обычным вычислительным способом;
   
   
4. чтобы узнать влажность прослоек или агрегатов, используют точечный метод;
   
   
5. для абсолютно любых грунтов вне зависимости от их криогенной текстуры, в составе которых содержится более 50% частиц с диаметром более 2 мм, влажность находят при помощи взвешивания грунта в больших объемах. Масса взвешиваемых пород должна быть как минимум 3 кг.