Метод Г.П. Мазурова

На практике используется такой метод определения основных физических характеристик мерзлых грунтов, как метод Г.П. Мазурова

Метод разработан для определения основных физических характеристик мерзлых грунтов, кроме сыпучемерзлых, однако, его можно использовать для определения плотности и влажности талых грунтов, обладающих связностью и медленно размокающих, например, для различных суглинистых грунтов. Объем грунта устанавливается по объему вытесненной им воды, а льдистость - по изменению объема системы «скелет- вода» после растаивания в грунте льда.

Прибор для выполнения опыта (рис 1) представляет собой сосуд вместимостью от 3 до 10 л, снабженный сливным устройством (шлангом с зажимом). Для опыта необходимы также весы чашечные или автоматические циферблатные от 5 до 10 кг.

Рис 1 1. - корпус прибора; 2. - крышка; 3. - сливная трубка; 4. - уровень жидкости; 5. - образец мерзлого грунта.

Весы устанавливают на горизонтальную плоскость (стол, помост). На чашку (площадку) весов помещают сосуд при закрытом зажиме на сливном шланге. В сосуд наливают воду выше сливного отверстия. Избыток воды сливается через шланг, затем зажим закрывают, и сосуд с водой взвешивают, определяют массу сосуда с водой g₀.

Все последующие операции (долив и слив воды, погружение грунта в сосуд и взвешивание грунта с водой) производят, не сдвигая и не снимая сосуда с весов до конца опыта.

В сосуд с водой при закрытом зажиме помешают образец (глыбу, часть керна или несколько кусков) мерзлого или талого медленно разминаемого грунта массой более 1 кг и быстро взвешивают, получают массу сосуда с водой и грунтом-монолитом g₁.

Сразу же после взвешивания открывают зажим, сливают избыток воды выше сливного устройства, зажим закрывают, а сосуд c водой и грунтом снова взвешивают, получают массу сосуда с грунтом-монолитом после слива воды g₂. Грунт в сосуде с водой оттаивает; для ускорения оттаивания образец грунта рекомендуется раздробить с помощью металлического стержня, ножа и т.д.

После оттаивания и размокания грунта уровень воды в сосуде опустится ниже сливного отверстия, поэтому следует долить воды несколько выше сливного отверстия, избыток ее слить через шланг, а сосуд с водой и размокшим грунтом взвесить, получим массу сосуда с водой и размокшим грунтом g₃.

Расчет физических характеристик производят так:

Масса образца грунта-монолита: g₄ = g₁ - g₀.

Объем грунта-монолита: V_м = (g₁ - g₂)/r_w.

Плотность грунта (г/см³) - отношение массы грунта к его объему:

r = (g₁ - g₀)r_w/(g₁ - g₂).

При температуре грунта ниже -5 °С на образце грунта может образоваться корка льда. Для учета ее следует взвесить образец после его извлечения из сосуда (перед оттаиванием) - g₅.

Количество образовавшегося льда g₆ находят по разности g₆= g₅- g₄.

Плотность грунта с поправкой на корку льда составит:

Плотность сухого грунта: r_d = (g₃ - g₀)r_s/(r_s - 1).

Величина плотности частиц принимается: для песков 2,66; супесей 2,70; суглинков 2,71; глин 2,74 г/см³.

Суммарная влажность - отношение массы воды к массе сухого грунта: w_tot = [(g₁ - g₀)(r_s - 1)]/(g₃ - g₀)r_s.

Объем льда: V_i = 12,5(g₃ - g₂) = (g₃ - g₂)/(r_w - r_i)

Льдистость объемная - отношение объема льда к объему грунта-монолита: i_i = [12,5(g₃ - g₂)r_w]/(g₁ - g₂)

Масса льда: g_i = 11,5(g₃ - g₂).

Масса льда с поправкой на мерзлую корку g_i¢ составит: g_i¢ = g_i - g₆.

Льдистость весовая - отношение массы льда к массе скелета грунта

Льдистость относительная - отношение весовой льдистостик суммарной влажности: i_i-2 = i_i-1/w_tot

Количество незамерзшей воды в грунте: w_w = w_tot - i_i-2

Мерзлые песчаные грунты в воде иногда размокают. В этом случае перед определением плотности мерзлого грунта образец парафинируют, а его объем определяют методом гидростатического взвешивания