Способ определения физических свойств грунтов

Авторы патента:

G01N9/00 - Определение плотности или удельного веса материалов; анализ материалов путем определения их плотности или удельного веса (устройства для взвешивания G01G)

G01N33/24 - грунтов (G01N 33/42 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2585953:

Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области инженерной геологии применительно к определению необходимых параметров грунта. Способ включает 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, 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 нулевой суммарной влажности талого или мерзлого грунта и при нулевом относительном содержании воздуха в образце грунта из заданных соотношений для талых и мерзлых грунтов. Затем по экспериментально найденным значениям плотности сухого грунта и влажности грунта из графиков находят величины относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях, пористость грунта, полную влагоемкость образца грунта в талом и мерзлом состояниях и степень заполнения пор образца грунта в талом состоянии - водой и мерзлом состоянии - льдом, для чего из точки на оси абсцисс, соответствующей экспериментально найденной величине суммарной влажности, проводят вертикальную прямую до пересечения с наклонными прямыми зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности и степени заполнения грунта водой или льдом от суммарной влажности, ординаты точек пересечения которых равны значениям относительного содержания воздуха в образце грунта и степени заполнения пор образца грунта в талом и мерзлом состояниях, а пересечения наклонных прямых зависимости относительного содержания воздуха в образце грунта в талом и мерзлом состояниях от суммарной влажности с осью ординат дают значение пористости образца грунта, а с осью абсцисс - значения полной его влагоемкости в талом и мерзлом состояниях. Достигается повышение оперативности определения. 1 ил.

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.

ЛИТЕРАТУРА

1. Способ определения содержания воздуха в мерзлом грунте. RU 2478196 С1. 27.03.2013.

2. Способ определения содержания воздуха в талом грунте. RU 2 487336 С2. 10.07.2013.

3. Кузьмин Г.П. Графическое представление взаимосвязи показателей физических свойств грунтов. //Фундаментальные исследования, №9 (часть 8), 2014. С. 1664-1667.

4. Сергеев Е.М., Гладковская Г.А., Зиангиров Р.С.и др. Грунтоведение. М.: Изд-во Моск.унив., 1971. 595 с.

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 относится к области целлюлозно-бумажного производства, в частности к учету объемов технологической щепы в кучах открытого хранения на площадках деревоперерабатывающих предприятий и ЦБК в плотной мере с переводом ее геометрического объема коэффициентом полнодревесности щепы.

Способ определения плотности грунта при компрессионных испытаниях // 2569915

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических характеристик грунтов, и может быть использовано при испытании образцов грунта в условиях невозможности бокового расширения (компрессионных испытаниях).

Способ определения плотности твердых материалов и устройство для его осуществления // 2559175

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам измерения плотности образцов твердых материалов и применяющимся для этого устройствам. Способ определения плотности твердых материалов включает последовательное определение веса сосуда с жидкостью, определение веса образца исследуемого материала, определение веса сосуда с жидкостью и помещенным в жидкость образцом исследуемого материала и последующее математическое вычисление плотности материала.

Способ определения параметров жидкости в резервуаре и устройство для его осуществления // 2557680

Изобретения относятся к измерительной технике, а именно к способам и устройствам для определения различных параметров жидкостей, в частности нефтепродуктов, хранимых или перевозимых в резервуарах, и могут быть использованы в системах определения объема и массы жидкостей.

Устройство контроля плотности // 2554294

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам контроля плотности твердой фазы гетерогенных систем и тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Способ и устройство определения поверхностного натяжения и/или плотности металлических расплавов // 2554287

Изобретение относится к технической физике, а именно к анализу материалов, в частности к определению физико-химических параметров высокотемпературных металлических расплавов методом геометрии так называемой «большой капли», т.е.

Способ измерения параметров жидкости в резервуаре и устройство для его осуществления // 2548926

Изобретение относится к технике контроля, измерения плотности, уровня и определения массы жидкостей преимущественно в резервуарах. Техническим результатом являются уменьшение погрешностей измерения интегральной плотности и уровня жидкости в резервуаре.

Устройство сферической формы для исследования сжимаемости газов в области сверхвысоких давлений // 2545289

Изобретение относится к области исследований квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д., в мегабарной области давлений. Устройство содержит заряд взрывчатого вещества, охватывающий металлическую оболочку с полостью для напуска газа посредством трубопровода, проходящего через указанные заряд и оболочку.

Способ измерения плотности // 2540247

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к пневматическим способам измерения плотности твердой фазы гетерогенных систем, например сыпучие, волокнистые, тканые и нетканые материалы, пористая фильтрующая керамика, газонаполненные пластмассы (поропласты) и др., а также твердых тел неправильной формы, и может найти применение в различных отраслях промышленности.

Способ и устройство для измерения физических свойств свободнотекучих материалов в емкостях // 2535249

Настоящее изобретение относится к системам и способам для неинвазивного измерения механических свойств негазообразных, свободнотекучих материалов в емкости и, в частности, для определения плотности и параметров, связанных с сопротивлением сдвигу негазообразного, свободнотекучего вещества.

Способ вскрытия фумарол на марсе // 2585811

Изобретение относится к сфере космических исследований и технологий и может быть использовано для изучения вулканического состояния Марса. На Марсе осуществляют вскрытие бурением закупоренных фумарол.

Способ винтового зондирования грунтов в массиве в процессе шнекового бурения и устройство для его реализации // 2585317

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства и может быть использовано в технике и технологии исследования физико-механических свойств грунтов в естественных условиях.

Радиофизический способ определения состава почвы // 2585169

Изобретение относится к СВЧ-способу определения содержания физической глины и гумуса в почвах, Способ включает измерение показателя преломления почвы с влажностью, превышающей максимальное содержание связанной воды, образцы которой выдерживают в герметическом контейнере в течение 1-2 суток при комнатной температуре, измеряют показатель преломления на частотах f1=0,35 ГГц и f2=1,75 ГГц, находят разность показателей преломления Δn=n(f1)-n(f2), на частотах f1 и f2 одновременно измеряют и показатель поглощения, находят разность показателей поглощения Δκ=κ(f1)-κ(f2) и определяют массовую долю физической глины С в почве из соотношения: и массовую долю гумуса в почве из соотношения: где С - содержание физической глины в почве (в массовых долях); Δn - разность показателей преломления; Δκ - разность показателей поглощения; Н - содержание гумуса в почве (в массовых долях).

Способ взятия пробы для агрохимического анализа по высоте ее расположения над урезом воды малой реки // 2579508

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к экологическому и технологическому мониторингу сельхозугодий. Способ включает определение места, частоты, длительности отбора проб почвы на исследуемой территории.

Способ автоматизированного прямого определения доступного растениям фосфора в углеаммонийной почвенной вытяжке, окрашенной гуминовыми соединениями, и устройства для осуществления способа // 2578955

Группа изобретений относится к области анализа почв и может быть использована при оценке плодородия земель сельскохозяйственного использования. Способ автоматизированного прямого определения доступного растениям фосфора в углеаммонийной почвенной вытяжке, окрашенной гуминовыми соединениями, заключается в том, что производится одновременное двухканальное спектрофотометрирование и измерение оптической плотности гидравлических потоков в спектральном диапазоне 898-900 нм одной пробы полученного образца вытяжки на автоанализаторе проточного типа, причем в одном канале с добавлением реактивов для окрашивания фосфора, а в другом канале с добавлением реактивов без окрашивания фосфора.

Измерение эрозионной опасности дождя // 2578534

Изобретение относится к способам измерения эрозионной опасности дождя. По слоям почвенного образца размещают группы меченых почвенных частиц.

Устройство для непрерывного определения твердости почвы // 2578444

Изобретение относится к техническим средствам измерений физико-механических свойств почвы, преимущественно для непрерывной регистрации твердости слоя почвы при основной обработке неоднородных почв, культивации и внесении удобрений и/или мелиорантов почвообрабатывающими агрегатами, моторно-транспортное средство которых содержит двигатель внутреннего сгорания.

Способ агрохимического обследования почв // 2572712

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно агрохимическому картографированию почв. Для этого проводят выделение контуров по результатам дистанционного зондирования полей с последующим перенесением на карты землепользования.

Устройство для исследования сыпучих свойств геоматериалов // 2571435

Изобретение относится к области горного дела и может быть использовано для исследования сыпучих свойств геоматериалов. Устройство представляет собой сварную конструкцию башенного типа, устанавливаемую на верхней предварительно спланированной площадке отработанного карьера с обеспечением вертикальной устойчивости.

Способ обнаружения яиц гельминтов в пробах почвы // 2570935

Изобретение относится к области профилактической медицины и может быть использовано для экспресс-обнаружения яиц геогельминтов в пробах почвы. Для этого 25 г пробы исследуемой почвы смешивают с 25 мл 1,4-1,6% раствора перекиси водорода.

Прибор для определения морозного пучения и водопроницаемости грунта при циклическом промерзании-оттаивании // 2586271

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и предназначено для измерения деформаций морозного пучения, сжимаемости при оттаивании и коэффициента фильтрации при нескольких циклах промерзания-оттаивания в лабораторных условиях. Прибор содержит обойму для образца, штамп со штоком, поддон с водой, нагревательный элемент и теплоизоляционный кожух. Прибор дополнительно снабжен теплоизоляционной диафрагмой, плавающей на поверхности воды, и пористыми трубчатыми зондами, пропущенными через отверстия в штампе, а стенки обоймы выполнены перфорированными. Технический результат: возможность получения значения коэффициента фильтрации при циклическом промерзании-оттаивании, а также моделировать морозное пучение при подпитке водой по боковой поверхности образца. 1 ил.