Выявление зависимости степени морозной пучинистости грунтов от приложенной нагрузки у грунтов
Введение
Актуальность темы. Промерзание, а в некоторых случаях и оттаивание, достаточно влажных дисперсных грунтов в естественных условиях сопровождается таким опасным процессом, как их морозное или криогенное пучение. Криогенное пучение наблюдается в области распространения как сезонно - так и многолетнемерзлых грунтов и поэтому представляет опасность для всей территории России. Под влиянием этого процесса поверхность земли испытывает ежегодное циклическое поднятие при промерзании и опускание при оттаивании. Это приводит к постоянной пульсации поверхности земли, которую принято называть гидротермическим движением.Результатом этого процесса также являются различные бугры, площади и гряды пучения, каменные «моря» и «венки», курумы, пятна-медальоны и др. [6].Морозное или криогенное пучение грунтов обусловлено увеличением объема замерзающей влаги и льдонакоплением (вследствие миграции воды) и распучиванием при промерзании, что приводит в итоге к образованию напряжений и деформаций [16].
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
МЕХАНИЗМ КРИОГЕННОЙ МИГРАЦИИ И МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
1 Термодинамический потенциал влаги в мерзлых грунтах
2 Категории воды и их роль в морозном пучении грунтов
3 Влагопроводные свойства талой и мерзлой зон промерзающих грунтов
4 Фильтрационно-диффузионная модель морозного пучения грунтов
5 Выводы
ЗАКОНОМЕРНОСТИ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ
1 Влияние дисперсности грунтов на пучение
2 Влияние влажности грунтов и условий системы на пучение
3 Влияние плотности грунта на пучение
4 Влияние степени охлаждения на пучение грунта
5 Влияние давления на пучение грунтов
6 Влияние на пучение минерального состава и состава обменных катионов глинистых фракций грунта
7 Выводы
ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
1 Основные характеристики образцов исследования
2 Выводы
ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАВИСИМОСТИ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИИ
1 Методика определения степени пучинистости грунтов
2 Оборудование и приборы
3 Подготовка образцов к испытаниям
4 Выводы
ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ
1 Обработка результатов зависимости относительного морозного пучения от приложенной нагрузки мелкого песка
2 Обработка результатов зависимости относительного морозного пучения от приложенной нагрузки пылеватого песка
3 Обработка результатов зависимости относительного морозного пучения от приложенной нагрузки супеси
4 Обработка результатов зависимости относительного морозного пучения от приложенной нагрузки суглинка легкого
5 Обработка результатов зависимости относительного морозного пучения от приложенной нагрузки суглинка тяжелого и глины
6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Абжалимов Р.Ш. Опыт строительства подземных переходов на пучинистых грунтах. Транспортное строительство, 1982, №7, с. 13-14.
Абжалимов Р.Ш. Лабораторные исследования морозного пучения. //Основания, фундаменты и механика грунтов, 1982, №5, с. 20-22.
Баулин В.В., Аксенов В.И., Дубиков Г.И. Инженерно-геокриологический мониторинг Ямала, т. II, Геокриологические условия Бованенковского месторождения, Тюмень: Институт проблем освоения Севера СО РАН, 1996. С. 240.
Белицина Г. Д., Васильевская В. Д., Гришина Л. А. и др. Почвоведение : учеб для ун-тов. В 2 частях. Ч. 1. Почва и почвообразование. М.: Высшая школа, 1988. – 400 с.
Березанцев В.Г. Сопротивление грунтов местной нагрузке при постоянной отрицательной температуре. Материалы по исследованиям мерзлых грунтов, сб.1. М.: АН СССР, 1953. – 134 с.
Гольдштейн М.Н. Лекции по механике грунтов. Физико-механические свойства грунтов. Днепропетровск, 1956, С 34
ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. М.: Стандартинформ.2011
ГОСТ 25100 – 2020. Грунты. Классификация.
ГОСТ 28622-12. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости (научные руководители В.О.Орлов и В.Г. Чеверев).
Гречищев С.Е., Невечери В.Л. Методические рекомендации по стационарному изучению криогенных физико-геологических процессов. М.: ВСЕГИНГЕО, 1979.
Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Шур Ю.Л. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. М.: Недра, 1980. – 389 с.
Емельянова Т.Я., Крамаренко В.В. Практикум по мерзлотоведению: учебное пособие. Томск: Томский политехнический университет, 2010. - 120 с.
Ершов Е.Д. Общая геокриология. М.: Издательство Московского университета, 2002. - 683 с.
Ершов Э. Д. Основы геокриологии. Ч. 1. Физико-химические основы геокриологии. М.: МГУ, 1995. - 368 с.
Ершов Э. Д. Основы геокриологии. Ч. 4. Динамическая геокриология.М.: МГУ, 2001. - 688 с.
Основную роль в механизме формирования движущих сил криогенной миграции играет мерзлая зона промерзающих грунтов. Кристаллизация влаги в ней при отрицательных температурах освобождает поверхностную энергию минеральной компоненты пропорционально величине отрицательной температуры. При этом градиент температуры образует градиент потенциала незамерзшей воды, возбуждая тем самым в промерзающей зоне влагоперенос от температуры начала замерзания в сторону более низких температур [5].Энергетическое состояние воды в грунте является определяющим фактором в формировании их свойств. Существенное влияние на него оказывают силы, возникающие на поверхности раздела твердого компонента грунта (включая и обменные катионы) с жидкой и газовой компонентами, а также кривизна поверхности раздела между ними.Воздействие первых зависит от расстояния, на котором находятся молекулы воды от минеральной поверхности, а вторых определяется радиусом кривизны поверхности раздела. Степень их влияния на энергетическое состояние воды в грунте во многом обусловлена структурой, строением и составом твердого компонента грунта.Наличие растворенных веществ тоже влияет на энергетическое состояние воды в грунте, так как растворенные в воде молекулы и ионы взаимодействуют с молекулами воды и ограничивают их движение. Это влияние будет тем больше, чем больше частиц растворенного вещества содержится в единице массы или единице объема воды, то есть чем выше ионная сила порового раствора.Заметное влияние на энергетику воды в грунтах оказывает механическое давление, возникающее в результате противодавления со стороны поверхности, ограничивающей данный объем грунта или вследствие давления вышележащих слоев грунта.