СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ

Название	СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ
Разработчик (Авторы)	Кузьмин Г.П.
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2585953
Дата регистрации	27.11.2014
Правообладатель	Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

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.

Формула изобретения

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.

Изобретение "СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ" (Кузьмин Г.П.) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога