Menu

Методика изучения электрических и упругих свойств

Методика приготовления образцов криогенных горных пород и особенности условии эксперимента

Как уже отмечалось, мерзлая порода даже одного и того же состава скелета и влажности при каждом значении отрицательной температуры представляет собой новое твердое тело с иной (изменившейся) пространственной криогенной кристаллизационной структурой, . а следовательно, и с другими соответствующими ей физико-механическими свойствами. Поэтому полное изучение особенностей формирования и изменения физических свойств мерзлых пород в натурных условиях практически неосуществимо, так как сопряжено с выполнением большого объема трудоемких полевых исследований во многих районах распространения мерзлых пород с различными геологическими, климатическими и геокриологическими условиями. В связи с этим особое значение приобретают лабораторные измерения на образцах моделей мерзлых пород.

Только при исследовании образцов, приготовляемых из по-род определенного минерального и гранулометрического состава с фиксированным типом и значением общей влажности, оказывается возможным осуществить измерения в большом диапазоне температур, влажности, степени заполнения пор, режима замораживания и т. д. для одного и того же состава скелета породы.ч И лишь после установления основных закономерностей на моделях мономинеральных пород (кварцевый песок, каолин, монтмориллонит) и их фиксированных по составу смесей следует переходить к измерениям на образцах пород данного региона или крупного сооружения и контрольным з_амерам в натурных . условиях. Такая схема изучения свойств мерзлых пород представляется наиболее рациональной.

При изготовлении образцов моделей мерзлых пород необходимо учитывать ряд обстоятельств и пользоваться специальными приемами для обеспечения достаточного приближения изучаемой модели к соответствующей криогенной породе в натурных условиях: задание неебходимого равномерного увлажнения, формирование определенного типа криогенной текстуры, обеспечение квазиравновесного состояния изучаемой криогенной породы и др.

Создание равномерного увлажнения и определенной криогенной текстуры образцов. При задании влажности образцов мерзлых песчано-глинистых пород для более однородного ее распределения в пределах образца •"наилучшим способом является смешивание сухого порошка породы со снегом, а не с водой. Заранее рассчитанные для определенного значения влажности навески измельченной высушенной породы и снега, просеянного через сито с отверстиями не более 0,5—1 мм, перемешивают в холодильной камере при температуру — (3-^-5)° С Исходя из необходимости задания конкретной влажности В? в образце заданного объема V для каждого образца, рассчитывают массу воздушно-сухой породы [107, 112]:

[Электрические и упругие свойства криогенных пород]

ЦРГ — гигроскопическая влажность; 47 — влажность породы в граммах воды к массе сухой породы; у — объемная масса породы; V — объем образца.

Определенные по этим формулам навески измельченного и просеянного через сито грунта и снега после тщательного перемешивания укладывают в формы и оттаивают. Затем при помощи пресса (или трамбовки) объем смеси доводят до расчетного, при котором обеспечивается заданная пористость. При изготовлении образцов мерзлых пород со степенью заполнения пор водой и льдом, близкой к единице, при трамбовке талого грунта доводят его объем до величины, при которой степень заполнения пор водой составляла бы примерно 0,9. Если необходимо приготовить образцы одинаковой пористости п, то необходимый объем образца рассчитывают по формуле

[Электрические и упругие свойства криогенных пород]

В этом случае степень заполнения пор водой у образцов разной влажности будет различна, но постоянной останется удельная поверхность исследуемых образцов пород и в первом приближении содержание в них незамерзшей воды.

Образцы после уплотнения подвергают быстрому замораживанию в холодильной камере при / =—(40-^60)°С. Замораживание при такой температуре позволяет предотвратить сильную миграцию влаги к охлаждающим поверхностям и ее перераспределение внутри образца. В то же время температура замораживания не слишком низка, чтобы обусловить растрескивание породы в результате концентрации «температурных» напряжений. При таком замораживании получается достаточно изотропная массивная криогенная текстура, т. е. равномерное по объему льдообразование в порах образца. Для получения других текстур требуются иные режимы замораживания образцов, например, с фиксированным градиентом температуры. Замораживание необходимо производить в течение не менее 8—12 ч (верхний предел для глин) для стабилизации процессов криогенных преобразований в породах и достижения условия равновесия. Затем образцы для акустических измерений выдавливают из форм и помещают в холодильную камеру с заданной температурой измерений. Образцы для измерения электрических свойств обычно замораживают сразу в измерительных формах (см. § 3 настоящей главы), поэтому выдерживание при температурах измерений производят в них же.

Изготовление образцов льда. При изготовлении для исследований искусственных образцов льда различного состава важное значение имеет получение однородных по строению образцов. Это может быть обеспечено последовательным намораживанием льда, осуществляемым путем наливания на поверхность тонких слоев воды (раствора), либо набрызгиванием капельно-жидкой фазы.

Оба способа обеспечивают при соблюдении необходимых условий формирование однородного мелкокристаллического льда. Кристаллооптические исследования (В. Н. Голубев) полученных этими способами образцов льда показали, что структура льда каждого последующего слоя повторяет структуру предыдущего при толщине наливаемых слоев воды около 2 мм.

При необходимости приготовляют образцы структурированных льдов нужной текстуры. Для этого сначала при определенных термодинамических условиях замораживают блоки льда, а затем вырезают из них образцы. При изучении физических свойств на образцах снега и фирна их отбирают с помощью специального пробоотборника из шурфов в естественных условиях.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:3422 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:6484 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:3564 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

5.4. Доминанты и геокультура

Мы уже видели, как доминантное мышление и доминантный подход встраивается в существующие идейные установки и концепции. Важным представляется также показать, как доминанты действуют при рассмотрении геокулътуры. Геокультура – «сочетание традиций и...

03-03-2011 Просмотров:4133 Комплексные географические характеристики

Основные расчетные модели и зависимости

О расчетных моделях. При разработке методов расчета грунтовой среды, а следовательно, математического описания наблюдаемых в ней процессов приходится прибегать к схематизации рассматриваемых явлений и свойств грунтов. При этом в зависимости...

25-08-2013 Просмотров:5500 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Структурные признаки и последовательност…

При рассмотрении особенностей изучения солянокупольных областей нужно выделять вопросы, связанные с тектоникой соли, надсолевой тектоникой и подсолевой тектоникой. Все эти три группы вопросов тесно связаны между собой. Изучение тектоники соли включает...

14-10-2010 Просмотров:4666 Геологическое картирование, структурная геология