Способ исследования льдообразования в морозных и мерзлых материалах

сала совгтскихг ЛИ сч)0 л Осу З,6. ВГ 11 Ц Л тл Л т - ,ПО ИЗОгРГ-Г.ЛД;, О ГП. тЛя.1 ги Гкн г г сс(НЯК ОИН А И И ЛО .дОз Юле-"лГЛаЛЬнци анализ курулов л " Науа я 2 с Гб -2 Олосчлн Б А ул дп пчнами; а темпеоат,рОГО ПОЛЯ ГЛОтИЧЫ ВИЛОйсОйД СИбиоскопе ОтвгОвосичлрск: Нау 1:а 980 с,39-44,(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЬДООВРАЗОВАНИЯ В УОРОЗНЫл И МЕРЗЛЫХМАТ-"РИ 1 ЛАЯ(57) Использование: проведение геокриологических и:следований и натурных набдюденлй за пооведение грунтовыхсооружений и естествоНых меозльх массивов оснований, Способ исследования льдоИзобретение относится к области строительства в оайонах распространения вечномерздых грун 1 оь:л может быть, в частности, использовано для геокриологических исследований и натурных наблюдений эа поведением грунтовых сооружений и естественных мерзлых массивов оснований в климатических условиях Крайнего Севера.Известе способ исследоваия льдообразования в морознцх и мерзлых материалах (в курумах, крупнообломочных грунтах, горнол массе, каменной наброске, искусственных (техногенных) часцпнцх грунтах и материалах, включая отходы производства..,а; 3 Я 0 ) 3 /4 1 образования в морозных и мерзлых маериалах вкл,очаат проходку вцрабс гки, размещение в вьработке контрольно-измеолтельной аппаратурц реги равию парам 8 трОв льдообразоваИя, КОме ТОГО, ДОПОЛНИТ 8 ЛЬНО ОПР 8 ДЕЛЯЮ МЕОЗЛУЮ И СЕ- зонно-деятельную зонь и количестзо осадков, выпадающих эа данный период, В вы работке размел Га ют о:;ад й трубчатый элемент. Обсадный труолатьй элемент имее в.рхний учгсгок . Гегчлетичными стенками и нижний перфорированный участок с определенньми рассояниямл между нижними краями отверстий перфсрацлй. Перекрывают верхнлм участком сезонно-деятельнуо зону, Нлжни. участка;л перекрывают мерзлую зону, Контрольно-;лзмсрительную апгаратуод раЗМещаОТ В ОбСадНОМ трубЧатОМ элементе, Регистрируют д чамиу арастачия слОя льда и пер 8 мещени 8 ГраниБ льдозаполнения во времени. 1 з,п.;Ь-лы, 2 ил. хвосты, шлаки и тому годе бное), закдючаю- гдийсЯ в проходке в них выоаботок (шурфов, штолен, траншей, скважин, р-.зрезов и т, и,) или в полном рассечении (разрезке, разоорк 8) массива морозноГО и/лли мезлОГО унта(например насьпи.", т,п,) и флксировь ии с замерами размеров и харакера гасгоеделенля вклю-ений льда в набл:одаемом пространстве: по высоте и площади стенок, пода потода штоленвуфов скважлн разрезов и других выработок (1 "ьНедостаток такого способа - весьма сложная и дорогостоящая технология проходки выработок и разрезов в морозньв имерзлых средах и массивах и фиксация льдообразования только на данный момент вскрытия выработки, что совершенно 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 этоготехнического решения являются:- большие сложности 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, вклгочагощем проходку выработки, размещение в ней контрольно-измерительной аппаратуры и регистрацию параметров льдообоазования, дополнительно определягот мерзлую и сезоннодеятельнуго 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 определенвгьггага расстояниями между нижними краями отверстий перфораций, перекрывагот верхним участком сезоннодеятельную зону, а нижним - мерзлую зону, контрольно-измерительнуго 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;Сгперф.гаперф. -"ос.сроч. пм.в.,где бперф. - диаметр отверстий перфораций, см;6 перф. - расстояние между нижними краями отверстий соседних уровней, см;гаос,сроч. - Минимальная величина высоты столба воды, соответствующая количеству осадков, выпадающих за заданный периЬгч.в. - высота миниска воды в уровненижнего края отверстий перфорации, см,5 На фиг,1 дана схема последовательности выполнения операций; на фиг,2 - детальА" перфорированного участка обсадноготрубчатого элемента на фиг,1,а.,пособ исследования сгьдообразованггя10 в морозных и мерзлых материалах осуществлягот следуаощим образом,В исследуемом материале 1 определяютмерзлуга 2 и сезонно-деятельную 3 зоны иколичество осадков, выпадагоьцих за дан 15 ный период, Проходят выработку 4 (скважина, шурф, штольня и т.д.) до нижней границы5 исследуемой зоны. Затем в выработке 4размещают обсадной трубчатый элемент,имеющий верх. ий участок 6 с герметичны 20 ми стенками и нижниЙ, пеэфорированныйучасток 7 с опоеделяе ",ыми по расчету поформуле расстояниями между соседнимиотверстиями 8 перфораций. Верхним участком 6 перекрывают сезонно-деятельную зо 25 ну 3, а нижним участком 7 - мерзлую зону 2.Размещают в обсадном трубчатом элементеконтрольно-измерительную аппаратуру 9 ирегистрируют при этом динамику нарастания слоя льда и перемещение границ льдо 30 заполнения во времени (фиг,1),Расстояние Ьперф между нижними краями стверстий 8 перфораций определягот поформул е (фи г,2):85 сгперф. -". аперф. =: пос,сроч 1 аъ.в.,вгде 1 аос.сроч, - мичимальная высота столба воды, соответствующая количеству осадков, выпадающих за заданный период, см;40 гаг 1,в. - высота мениска воды в УРовненижнего края отверстий перфораций, см;г 1 перф, - диаметр оверстий парфсраций, см.Введение в морозный материал или 45 меозлый грунт зоны 2 перфорированногоучастка 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 льдообразованиго. При этом уровень воды в 55 проницаемом перфорированном элементебудет соответствовать уровню воды в прилегающих к нему порах мороз .ого материала или неполностью льдонасыщенного мерзлого грунта, После замерзания очеоедной порции ьоды и образования льда(поз.101760011 бпврф,Ьперф.ос.сроч. - Ьи.в. Составитель Л, ТронинаТехред М,Моргентал Корректор М, Тка аказ 3162 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, москва, Ж, 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 т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения трудозатрат и повыщения точности исследования, дополнительно определяют мерзлую и сезоннодеятельную зоны и количество осадков, выпадающих за заданный период, в выработке размещают обсадной трубчатый 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 щ и Й с Ятем, что расстояние между нижними краями отверстий перфорации определяют по фор муле где бперф. - диаметр отверстий перфораций,15 см;Г 1 перф. - расстояние между нижнимикраями отверстий соседних уровней, см;Пос,сроч, - МИНИМаЛЬНаЯ ВЕЛИЧИНа ВЫСО"ты столба воды, соответствующая количест 20 ву осадков, выпадающих за заданныйпериод, см;Ь,е. - ВЫСОта МЕНИСКа ВОДЫ В УРОВНЕнижнего края отверстий перфораций, см.