Лабораторная работа 3.3. Определение основных характеристик физических и теплофизических свойств мерзлых грунтов

Цель работы:Научиться рассчитывать основные показатели физических и теплофизических свойств мерзлых грунтов.

Задание:Вычислить и определить по таблицам для трех незасоленных грунтов своего варианта (табл. 3.4) характеристики их физических и теплофизических свойств.

Исходные данные:Приведены в табл. 3.5.

Ход работы:

1. Определяется величина w_w, предварительно берутся из табл. 3.3 значения k_w при температуре грунта T,° C и числу пластичности I_p, полученному по формуле 3.3.

2. Влажность мерзлого грунта за счет порового льда (льда-це­мен­та) w_ic, определяется по формуле 3.4 , приняв w_m w_p,

3. Влажность мерзлого грунта за счет ледяных включений, w_i, рассчитывается по формуле 3.5.

4. Суммарная льдистость мерзлого грунта i_tot, определяется по формуле 3.6.

5. Льдистость грунта за счет ледяных включений i_i, опре­деляется по формуле 3.7, льдистость за счет льда-цемента i_iс, по формуле 3,8.

6. Степень заполнения объема пор мерзлого грунта льдом и незамерзшей водой S_r, д. е., определяется по формуле 3.9, предварительно определяется коэффициент пористости е, по формуле 3.10 и плотность скелета грунта r_d, по формуле 3.11.

7. Расчетные значения теплопроводности талого и мерзлого грунта (l_th и l_f, Вт/(м×°С)), принимаются по табл. 3.10, в зависимости от плотности грунта в сухом состоянии (r_d) и влажности w_tot. Значения объемной теплоемкости талого и мерзлого грунта (C_th и C_f, Вт·ч) по формулам 3.14 и 3.16.

8. Значение температуры начала замерзания грунта T_bf принимается по табл. 3.3 с учетом концентрации порового раствора с_ps.

9. Значение удельной теплоты таяния (замерзания) грунта L_n, Вт·ч/м³, определяется по формуле 3.26. Размерность плотности сухого грунта r_d берется в кг/м³.

10. Результаты представить в виде таблицы (пример – табл. 3.6), добавить значения температуры начала замерзания грунта T_bf иудельной теплоты таяния (замерзания) L_n.

Таблица 3.4

№ варианта
№ грунта из табл. 3.5	1, 3,	5, 13,	4, 11,	6, 8,	10, 3,	4, 15,	7, 11,	12, 13,	9, 14,	2, 12,

Номера грунтов по вариантам

№ грунта	Описание пород	Мощ-ность слоя, м	Темпера-тура грунта, °С	Плотность частиц грунта rs, г/см3	Плотность мерзлого грунта r, г/см3	Влажность, д. е.	Суммарная влажность wtot, д. е.
на границе текучести wl	на границе раскатыва-ния wp
	Суглинки сетчатой текстуры	3,2	–1,3	2,76	1,6	0,43	0,31	0,34
	Глины слоистой текстуры	3,0	–2,5	2,71	1,65	0,47	0,27	0,37
	Глины массивной текстуры	1,1	–2,6	2,75	1,85	0,28	0,10	0,28
	Суглинки средние пылеватые	2,8	–1,0	2,77	1,82	0,39	0,23	0,33
	Глины сетчатой текстуры	3,4	–3,0	2,77	1,71	0,46	0,23	0,34
	Глины слоистой структуры	3,1	–2,5	2,78	1,63	0,41	0,21	0,35
	Озерно-ледниковая супесь пылеватая	3,0	–0,9	2,79	1,96	0,29	0,25	0,25
	Суглинки массивной текстуры	2,1	–2,5	2,72	1,84	0,29	0,16	0,31
	Глины слоистой текстуры	2,9	–1,8	2,74	1,52	0,48	0,28	0,36
	Суглинки сетчатой текстуры	3,4	–0,6	2,72	1,61	0,45	0,29	0,43
	Супеси массивной текстуры	1,6	–0,8	2,78	1,76	0,18	0,13	0,23
	Суглинки слоистой текстуры	2,8	–1,0	2,75	1,52	0,44	0,29	0,43
	Суглинки сетчатой текстуры	1,3	–1,5	2,74	1,59	0,43	0,3	0,4
	Супеси массивной текстуры	1,8	–1,0	2,68	1,64	0,26	0,21	0,34
	Супеси массивной текстуры	1,6	–0.8	2,70	1,75	0,20	0,14	0,28

Таблица 3.5

Исходные данные для лабораторной работы № 3.3

Таблица 3.6

Таблица показателей физических и теплофизических свойств мерзлых пород

Описание пород

Показатели физических и теплофизических свойств мерзлых грунтов

wm

wi

ww

wic

Ip

itot

iic

ii

rd

e

Sr

lf

lth

Cf

Cth

1. Суглинки слоистой текстуры

2. Суглинки сетчатой текстуры

3. Супеси массивной текстуры