Способ исследования льдообразования в морозных и мерзлых материалах

Способ исследования льдообразования в морозных и мерзлых материалах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СГ2 -.2 Сг>ВЬ ГСКИХ и г } i} i} Г }1 И к . 115 Б 02 L} 1, 00

ГГ}су 1. > "tv i,, «г чн}.ч}й кгляитгт

ПО Изг>В}РГ: Г ."Ч }И .},1 А И О ГКВЫТИЯ" }1

ПЯИ ГКН Г }-СОВ

-" -1 фг } I I i, "- 4 -. - Г}Г-- g i 1 } (.а с .« ь Ф.

Р Р Р 1 }} г" Yr1 г, }", V Г> }}}} :- T E fi 4 -(- E (21) 480б324/33 (22) 30.03.90 (46) 07,09.92. Бюл, ¹ 33 (71) Московский инже!1еp÷o с Г2ои Гельный институт им. В,Б.Куйбышева, (72) Я.А.Краник (б} 1. к оин А,!} . и да. ft}}no3 о *. }}О-},"ациальный анализ куруь ов, ц}1„ Нау} а,,,!; 2,, Бб—

} }л}2ви,*, Б,А }и да }211нам1:1 а . 8,,1пеоа,, р }, О1 о пол я —,} л От и н ы -> и п.о и g i o 81 I 3 à Си б, оское Отл., *г1овосибирск: Наука 19Я0

30=44 (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАН14Я ЛЬДООБ}РАЗОВАНИЯ В МОРОЗНЫХ И МЕРЗЛЫХ

";}}1 АТ Е Р и АЛАХ

1Б7) 141сГ(ci}3ьЗОва -1ие: Г(2ов8дение Геокриологических исс"8дований и натурньiv наблк>дений,а проведение грунтовых сооружений и естественных мерзл;:.}x массивов оснований, Способ исследования льдоИзобретение относится к области строительства в районах распространения вечномерзлых грун1оь:.: Может быть, в частности, использовано дл-; геокриологических исследований и натур}.ых наблюдений эа поведением грунтовых сооружений и естественных мерзлых массивов оснований в климатических условиях Крайнего Севера.

Известен способ исследования льдообразования в морозных и мерзлых материалах (в курумах, крупнообломочных грунтах, горно}л массе, каменной наброске, искусственных (техногенн ых) часы пн ы v грунтах и материалах, включая отходы про 13pодства, образования в морозных:. Мерзлых ма 8р и а л а х B K л lo ч а с т и р 0 х а д v у в ы р а б с Г к и размещение в вь работке контрольно-измерътельной аппаратуаь!, р8Е Eи"тра:.;ию параметров льдообразова}}ия„К}1аме ТОГО дополнительно определяют t 8p3ïólo и 88

ЗОННО-Д8ЯТ8ЛЬНУЮ ЗОНЫ И КОЛИЧЕС2 BO ОСОДков, выпадающих эа да п}ый период, В выработке ргзме}дают о :;ау:,1- -. и трубчатый элемент. Обсадный тр1}акать}й элемент имеет

ВЕРХНИЙ УЧгС ГОК . Г8РМетигл1ЫМИ СтЕНКаМИ Ei нижний перфо}рированный участок с определенньв1И раOc>oël- ê÷мл ь.=-жду нижними краями отверстий перфораций. Перекрывают верхнлм у1астком сезонно-деятельну}о

Зону, Нижни." } участког" перекр EÜOют F48p3 лую зону, Kol tpoë."Eio-измсрительную апг13ра1у оу размещают в обсадном трубчатом элементе. Регистрируютд ч""ìèêó }врастания слоя льда и пср8мещени8 Границ льда заполнения во времени. 1 З.п. ф-лы, 2 ил. хвосты, шлаки и тому г1адс бное „за«лючаюгдийсЯ в прохоДке В них выаабаток (шy pôo8, штолен, траншей, скважин, p;=3pc308 iü T.п.) или в полном рассечении (разрезке, разаарк8) массива морозного и/или ме1 3лога 2>}нта(напримср насыпи.". т.п.) и фикс..12овь }ии с замерами размеров 1 харак ..ер" Г асг Оеделенля вклю:-}ений льда в набл:одавмом пространстве: по высоте и площади стенок, пола, потолка, штолен, и}урфов. сква>к .н, разрезов и других выработок (i!.

Недостаток такого способа — весьма слОжная Е дороГОстоящая технолоГия llpQходки выработок и разрезов в морозны> и мерзлых средах и массивах и фиксация

r.üäoîáða30âaHèÿ только на данный момент вскрытия выработки, что совершен 1О не позволяет исследовать динамику криогенного процесса льдообразования во времени.

Наиболее близким к предлагаемому является способ исследования льдообразования в морозных и мерзлых материалах., включающий проходку выработки, размещение в ней контрольно-измерительной аппаратуры и регистрацию параметров льдообразования (2).

Недостатками этого:-ехнического решения являются: — большие сло>кности с извлечением и сохранением в естественном, ненарушенном состоянии образцов морозных и мерзлых грунтов и материалов, Особенно, крупнопористых материалов, крупнообломочных и полускальных грунтов; — недостаточно высокая точность определения естественной льдистости и границ зон сплошного льдообразования в отобранных кернах и в целом, в массиве, Целью изобретения является сокращение трудозатрат и повышение точности исследования, Для достижения этой цели в способе исследования льдообразования В морозных и мерзлых материалах, вкл оча ощем проходку выработки, размещение В ней контрольно-измерительной аппаратуры и регистрацию параметров льдообразования, дополнительно определяют мерзлую и сезоннодеятельную зоны и количество осадков, выпадающих за заданный период, в выработке размещают обсадный трубчатый элемент, имеющий верхний участок с герметичными стенками и нижний перфорированный участок с определенными расстояниями между нижними краями отверстий перфораций, перекрывают верхним участком сезоннодеятельную зону, а нижним — мерзлую зону, контрольно-измерительную аппаратуру размещают в обсадном трубчатом элементе на нижнем его участке и регистрируют при этом динамику нарастания слоя льда и перемещение границ льдозапыления во времени. При этом расстояния между нижними краями отверстий перфораций определяют по формуле;

Оперф. S Пперф. — - нос.сроч. цм.в. где dpeрф. — диаметр отверстий перфораций, см; йлерф. — расстояние между нижними краями отверстий соседних уровней, см;

Пос.сроч. МИНИмаЛЬНВЯ ВЕЛИЧИНа ВЫСОты столба воды, соответствующая количеству осадков, выпадающих за заданный периОд, см;

1,.e. — Высота миниска воды В уровне нижнего края отверстий перфорации, см, 5 На фиг,1 дана схема последовательности выполнения операций; на фиг.2 — деталь А" перфорированного участка обсадного трубчатого элемента на фиг.1, Способ исследования льдообразования

10 в морозных и мерзлых материалах Осуществляют следующим образом.

В исследуемом материале1 определяют мерзлую 2 и сезонно-деятельную 3 зоны и количество осадков, Выпада ощих за дан15 ный период, Проходят выработку 4 (скважина, шурф, штольня и т.д.) до нижней границы

5 исследуемой зоны. Затем в Выработке 4 размещают Обсадной трубчатый элемент, имеюьций верх. ий участок 6 с герметичны20 ми стенками и нижний, пе)эфорированный участок 7 с определяе",ыми по расчету по формуле расстояниями между соседними отверстиями 8 перфораций. Верхним участком б перекрывают сезонно-деятельную зо25 ну 3, а нижним участком 7 — мерзлую зону 2.

Размещают в обсадном трубчатом элементе контрольно-измерительную аппаратуру 9 и регистрируют при этом динамику нарастания слоя льда и перемещение границ льдо30 заполнения Во времени (фиг,1), PBccToslHMQ пперф между нижними краями стверстий 8 перфораций определя.от по формул е (фи г,2);

35 с перф. -"- >пврф. = noc.сроч 1 я.в., <в гДе inc.сроч. — МичимальнаЯ высота столба воды, соответствующая количеству Осадков, выпадающих за заданный период, см;

40 и;,1.в. — высота мениска Воды в уровне нижнего края отверстий перфораций, см; длврф. — ДИаМЕтР О ВЕРСтИй ПЕРфСРаций, см.

Введение в морозный материал или

45 мерзлый грунт зоны 2 перфорированного участка 7 обсадного трубчатого элемента позволит моделировать Водопроницаемую пору и не нарушать естественный ход влагоперяноса В порах (за счет фильтрации, 50 инфильтрации, иньекции и других видов переноса влаги), что при отрицательной температуре среды приведет к постепенному замерзанию поступающей в поры воды и льдообразованию. При этом уровень воды в

55 проницаемом перфорированном элементе будет соответствовать уровню Воды в прилегающих к нему порах морозного материала или неполностью льдонасыщенного мерзлого грунта, После замерзания очередной порции ьоды и образования л ьда (поз.10

1760011 опврф. пперф. пес.сроч. пи.в.

Составитель Л, Тронина

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор М, Ткач

Заказ 3162 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 на фиг.Ц в перфорированном элементе уровень верхней границы льдообразования (поз.11 на фиг.1) будет соответствовать уровню льдозаполнения в прилегающих к элементу порах исследуемого материала, Формула изобретения

1, Способ исследования льдообразавания в морозных и мерзлых материалах, включающий проходку выработки, размещение в ней контрольно-измерительной аппаратуры и регистрацию параметров льдообразования, о -, л и ч а ю шийся тем, что, с целью сокращения трудозатрат и повышения точности исследования, дополнителoHo определяют мерзлую и сезоннодеятельную зоны и коли-fBcTBQ осадков, выпадающих за заданный период, в выработке размещают обсадной труб гатый элемент, имеющий верхний участок с герметичными стенками и нижний перфооированный участок с определенными расстояниями между нижними краями отверстий перфораций, перекрывают верхним участком сезоннодеятельную зону, а нижним— мерзлую зону, контрольно-измерительную аппаратуру размещают в обсадном трубчатом элементе на нижнем его участке и регистрируют при этом динамику нарастания

5 слоя льда и перемещение границ льдоэаполнения во времени, 2. Способ по п.1, О т л и ч а ю шийся тем, что расстояние между нижними краями отверстий перфорации определяют по фор10 муле где Оперф. — диаметр отверстий перфораций, 1- см;

Ьперф. — расстояние между нижними краями отверстий соседних уровней, см;

Ьес.среч. МИНИМаЛЬНаЯ ВЕЛИЧИНа ВЫСО" ты столба воды, соответствующая количест20 ву осадков, выпадающих за заданный период, см;

h,е. — ВЫСОта МЕНИСКа ВОДЫ В УРОВНЕ нижнего края отверстий перфораций, см.