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

отличающейся от температуры керосина в сосуде Б

не боль­

ше чем на 3 -4 ° . Это необходимо для уменьшения

теплооб­

мена с окружающей средой. Для достижения в массе

толуола

теплообмена с окружающей средой толуол в течение

10—

15 мин

равномерно размешивают мешалкой

Е ,

причем

через каждую минуту отмечают взятые с помощью лупы

по­

казания

термометра.

Во избежание ошибок из-за инерции термометра

необходи­

мо перед взятием отсчета слегка ударять по

термометру

пальцем. При достижении постоянной скорости

изменения

температуры необходимо, сняв одну половину крышки,

под­

нять мешалку и на ее площадку поместить точно

взвешен­

ный образец грунта определенной температуры. После

этого

мешалку с грунтом опускают в калориметр и крышку

закры­

вают. Для того чтобы эта операция не

отразилась

на

тем­

пературе грунта и теплообмене, она должна занимать

не

бо­

лее 3—4 мин.

Затем, размешивая в течение 10 —15

мин толуол

мешалкой

с помещенным на ее площадке грунтом, следят за

темпера­

турой до момента, когда ее изменение

станет

равномерным.

происходит по линейному закону, резко нарушаемому

только

в момент введения в калориметр

грунта, поэтому,

построив

график зависимости температуры

калориметрической

жид-

0

5

10

15

20

25

30

t,MUH

Рис.

14

кости от

времени

(рис.

1 4 ),

можно достаточно

легко

уста­

новить разность температур до и после опыта.

Для расчета удельной теплоемкости с грунта

калоримет­

рическое

уравнение

преобразуем

в уравнение

(/770 с0 +т,

с,)(Л - О

(15)

где

с —удельная теплоемкость

грунта;

CQ- удельная теплоемкость калориметра;

С, -

удельная теплоемкость толуола,

равная 0 ,5 1 ;

т0 —масса

калориметра;

ГЛ, -

масса

жидкости

(толуола);

т ь -

масса

грунта;

-

температура толуола до опыта;

t b -

температура

грунта;

—температура толуола с грунтом после опыта.

Для

более

точного определения теплоемкости самого

кало­

риметра можно использовать известный тепловой

эффект

растворения

10 г

химически чистого хлористого

калия

КСІ

в 4 0 0

г

дистиллированной воды. Этот тепловой

эффект

за­

ключается в том, что при температуре 19,71°С

выделяет­

ся 6 1 7

кал

тепла, а при 25°С -

5 6 8 кал.

В

пределах

этих

температур

удельные

теплоемкости воды

и

разбавлен­

ного раствора меняются

очень

мало и однозначно,

поэтому

температур) можно считать постоянным и,

следовательно,

для промежуточных температур его можно линейно

интерпо­

лировать (см. рис. 1 4 ). В качестве температуры

опыта сле­

дует принимать среднеарифметическое значение

температуры

Рис.

15

воды до опыта

(

t,

)

и температуры раствора

после опыта

( t b

).

Теплоемкость всего калориметра можно получить по

фор­

муле

т0Со-

N

/77р Гр ,

(16)

где

/V - тепловой

эффект растворения 10 г

К С І

в

4 0 0

г

воды при средней температуре

опыта

(определяется

по графику рис.

15);

/77р — масса раствора;

Я7р Гр -

теплоемкость

раствора, подобранная

равной

теплоемкости

воды.

Эксперименты, произведенные С. И. Синелыциковым

над

талыми и мерзлыми грунтами, показали, что отклонение

по­

лученных значений

С0

от

средних значений

С

не

превы­

шает + 6%, точность же расчета средних значений +2%.

Это

обстоятельство указывает на достаточную объективность

ре­

зультатов и полную пригодность метода определения

тепло­

емкости грунта для решения практических задач.

10 .

Температурное

расширение грунтов

При возведении различных сооружений необходимо

знать

коэффициенты,

характеризующие

тепловое расширение

грун­

сит от температуры.

Эта зависимость может быть

выражена

формулой

4 "

4,

(17)

( t -

t 0) ’

где

Q - коэффициент линейного расширения;

іл

—длина тела

при температуре соответственно

£с

и

^ .

Для измерения указанных величин в скальных и

плотных

грунтах (плотные глины,

опокр и т. д.) можно

применять

следующий прибор

(рис.

16)*.

В стеклянную ванну

А

по­

мещают образец испытуемого грунта

Б ,

закрепляемый

спе­

циальным зажимом

В

,

жестко соединенным со стойкой

Г.

Длина образца

не должна

быть

больше 1 3 0 -1 6 0

мм. Разме­

ры поперечного сечения не влияют на результаты.

Затем

на образец

Б

сверху надевают колпачок

Д

с

хорошо

отшлифованной поверхностью. Над образцом на стойке

Г

за­

жимом

Е

крулят мессуру Ж

, измеряющую

приращение

длины образца с

точностью до 0 ,0 0 2

мм.

Ванну

наполняют

водой до уровня полного погружения образца.

Температуру

измеряют термометром

3 .

Эксперимент начинают при температуре примерно

+1°

С,

для чего

в

сосуд

А

опускают несколько

кусков

твердой

углекислоты. Когда вода примет температуру 1°С, по

мес-

суре делается первый отсчет, следующие отсчеты

производят

через каждые

2°

повышения температуры

после

достижения

полной

стабилизации показаний. Подъем температуры до ком­

натной

(примерно 17-20°С ) производится без особых

при-

Этот прибор и соответствующий метод определения

ко­

эффициента температурного расширения грунтов

были

разработаны в 1 936 г. автором.

Как видно из конструкции прибора, расширение

образца

грунта сопровождается и расширением в его креплении.

Но

так как все части конструкции крепления сделаны из

одного

этого

необходимо знать длину

L

стойки Г (от основания

образца грунта до оси крепления

мессуры). Зная далее

ко­

эффициент линейного расширения латуни

и температуру

на­

грева,

легко

определить поправку

п

к наблюдениям:

а л а т

( ^ I

~

)

где

L -

длина стойки;

Окончательно формула для определения коэффициента

ли­

нейного расширения грунтов примет следующий вид:

д _ ( Л ~

) ~ L а л а т С Л ~ А ) )

( 1 8 )

Рассмотренный прибор пригоден и для определения

темпе­

ратурного расширения неплотных глинистых грунтов

любой

влажности. Необходимо лишь образец грунта с

ненарушен­

ной структурой, естественной влажности поместить в

тонкую

резиновую оболочку, которая не позволит воде,

заполняющей

ванну, проникнуть внутрь

образца.

11. Пылимость грунта

Может случиться, что грунт, вполне пригодный по

другим

свойствам, окажется неудобным с точки зрения его

пыли -

делении

пригодности грунта, как покровного слоя земляного

полотна

железных дорог и грунтовых автомобильных дорог,