Файл: Булычев, В. Г. Механика дисперсных грунтов.pdf

Т а б л и ц а 5

Наименование песчаных грунтов по плотности

Наименование ви-

дов песчаных

плотные

средней

рыхлые

гоѵнтов

плотности

Пески гравелистые,

крупные и средней

крупности ..............

0 ,5 5

0 ,5 5 < е < 0 ,7

<Г> 0 ,7

Пески мелкие . . .

£ < 0,6

0 ,6 < £ '< 0 ,7 5

£ > 0 ,7 5

"

пылеватые .

£ < 0,6

0,6 < £ < 0,8

£• > 0 ,8

П р и м е ч а н и е .

Плотность песчаных грунтов

реко­

мендуется определять по образцам, отобранным

без

наруше­

ния природного сложения грунта или при помощи

зондиро­

вания1 .

8.

Теплопроводность

В ряде производственных расчетов наряду с другими

ха­

рактеристиками грунта необходимо знать также

его

коэффи­

циент теплопроводности Дгр ккал/(м»ч-град).

Особенно

важное значение тепловые свойства грунтов имеют при

рас­

четах фундаментов на вечномерзлых грунтах и

расчетах

эффициента теплопроводности грунтов отличаются

значитель­

ными расхождениями, что объясняется разнообразием

приме­

няемых методов и измерительных приборов. Анализ

экспери­

ментальных данных не позволяет установить,в какой

мере

эти расхождения должны быть отнесены за счет

действи­

тельных колебаний свойств того или иного грунта.

Изложенные выше способы определения

основных физи­

ческих свойств дисперсных грунтов и их

грануломет­

рического состава были использованы при

разработке

действующих Государственных общесоюзных

стандар­

тов и рекомендуемых методик, широко

применяющихся

в СССР и многих зарубежных странах.

Современные

методы исследований регламентируются

ГОСТ

5 1 7 9 -

Приводимый метод основан на сравнении

коэффициентов

теплопроводности двух материалов по градиентам

темпера­

минимального

количества

измерений.

Прибор для

определения

коэффициента

теплопроводности

(рис. 12)

разработан в 1 937

г. проф. Г. И. Покровским со­

вместно с

автором. В средине

цилиндрического сосуда А ус­

на труба Б

. Кольцевое пространство сосуда А

заполнено

ватой.

В трубу Б установлен цилиндрический столбик

хими­

чески чистого свинца

В . В верхней части трубы

Б

непо­

средственно на свинец установлен цилиндрический

образец

грунта

Г .

Нижнее

основание свинцового цилиндра

и

верх­

венно нижнего и верхнего оснований цилиндрического

сосу­

да А .

Установка в собранном виде ставится

на

электронагре­

ватель. Для регулирования температуры

в сеть

включается

реостат. Таким образом, в воде, налитой в

сосуд Д

, под­

держивается постоянная температура (около 45°С ).

При проведении исследований на сосуд

А

устанавливается

сосуд Е , наполненный жидкостью. Для измерения

темпе-

ратур применяются шесть

калориметрических

термометров,

позволяющих брать отсчеты с точностью до 0,2°:

термо­

метр

7",

помещается в сосуд

Д

; Тг -

внизу

свинцово­

го

столбика

В

;

-

вверху столбика

В

;

7^

- вни­

зу

грунтового столбика

Г

;

Т5 - вверху столбика

Г

;

Ть

—в сосуде

Е

.

Такое

расположение

термометров

устраняло искажения, возможные при контакте

различных

сред

(воды со свинцом, свинца с грунтом).

Температура

воды в сосуде Д

сообщается

нижнему

осно­

ванию свинцового

столбика

В

.

Таким образом,

тепловой

поток, хорошо защищенный от возможных потерь с

боков,

следует по свинцовому столбику вверх, переходит в грунт

Г

и воспринимается

водой сосуда

Е .

Наблюдения по термометрам ведутся до момента

полной

стабилизации показаний. Каждый опыт занимает

4 - 7

ч.

Опыты,

проведенные в

1 9 3 7

г.

над талой

глиной с

удель­

ным весом

2,7

и талым песком с удельным весом

2,66,

фициент теплопроводности глины колебался

от

1,65

до

2,31

(в

среднем

1 ,9 5 ),

а при влажности 7,12%

-

от 2,5 до

2 ,8 2

(в

среднем

2 ,6 5 ).

Коэффициент теплопроводности песка

ко­

лебался при влажности 0,23% - от 0 ,9 1 до 1,76

(в

сред­

нем

1,43)

и при влажности 5% - от 1,94

до

2,26

(в

сред­

нем

2 ,1 ).

Эти величины коэффициентов теплопроводности значительно

логичных грунтов. Объясняется это, по-видимому, тем,

что

большинство исследователей не учитывают одного

весьма

важного обстоятельства —температурного перепада

в местах

контакта различных сред, что значительно искажает

резуль­

таты, понижая их. Наличие термометра 7j

позволяет

пред­

отвратить эту ошибку.

Описанная установка может быть с успехом

использована

для определения коэффициента теплопроводности

мерзлых

грунтов. В этом случае воду в приборе необходимо

заменить

незамерзающей жидкостью, например керосином, поток

холо­

да направлять сверху,, а для создания низкой

температуры

применять "сухой лед", т. е. твердую углекислоту.

Независимо от того, над каким грунтом производится

экс­

перимент, коэффициент теплопроводности грунта

окончатель­

но рассчитывается по формуле

т, =1

(А ~ ^ъ) Н

’

(14)

л гр

где

Ась-

коэффициент теплопроводности свинца;

t s-

соответственно стабильные показания термометров Ть ,

Ть ,

7; , 7-s

в °СХ; н и

//,

—высота

соответственно

грунтового

и свинцового

образцов.

туре данные по теплоемкости грунтов обычно не

связывают­

ся с состоянием грунта и его физическими свойствами. По­

этому эти данные нельзя достаточно уверенно

использовать

при практическом расчете; пока более надежным

остается

экспериментальное определение теплоемкости в

лаборатории.

Прибор для определения теплоемкости (рис. 13) представ­

из основного калориметрического алюминиевого стакана

А

емкостью

6 0 0

см3, погруженного в другой сосуд Б

емко­

стью 8 0 0 см3.

Установка укрепляется в водяном термоста­

те

В .

При исследовании мерзлых грунтов термостат

вме­

сто

воды заполняется керосином, а в качестве калориметри­

сосуда

В

и внешней средой,

во внешний сосуд

Г

вводится

некоторое количество твердой углекислоты. Как

известно,

слой воздуха, окружающий сосуд

Г , также

является плохим

проводником тепла.

излучения сосуд Б

Для

уменьшения теплового

сверху

на­

крывается крышкой, состоящей из двух плотно

сдвинутых

частей, одна из которых должна иметь два отверстия

для

пропуска в

калориметр термометра Д

и мешалки

Е .

В

качестве мешалки рекомендуется применять

алюминиевый

стержень с прикрепленной к его концу тонкой

алюминиевой

площадкой. Эта площадка служит также держателем

исследу­

емого

грунта.

А

При

эксперименте

в сосуд

наливается

точно

взвешен­

ное количество толуола

(примерно 4 0 0

г) с

температурой,

Термометры

7J и

Ть

необязательны.

Пользуясь

ими,

удобнее лишь следить за температурным режимом

ус-

новки.