Влажность мерзлых грунтов
Для характеристики влажности мерзлых грунтов приняты две формы выражения: обычная форма выражения влажности – суммарная (естественная) влажность мерзлых грунтов, по которой понимается отношение массы всех категорий воды (воды и льда) к массе сухого грунта в процентах или долях единицы, и общая влажность, выражающая в процентах или в долях единицы отношение массы всех категорий воды (воды и льда) к массе всего грунта (масса скелета с водой и льдом). Общая влажность изменяется от 0 до 1 или от 0 до 100% (для чистого льда Wоб = 1, или 100%), в то время как суммарная влажность может достигнуть сотен и тысяч процентов. Общая и суммарная влажность связаны между собой зависимостью:
Wоб = W/(1 + W).
Способ выражения влажности в виде Wоб в практике исследования мерзлых грунтов широкого распространения не получил.
Как правило, в мерзлых грунтах прослойки льда перемежаются с прослойками минеральных агрегатов, причем в последних содержится со льдом и незамерзшая вода.
Для полноты характеристики влажности мерзлого грунта в целом и отдельных его фаз выделяются:
1) суммарная влажность мерзлого грунта –Wс;
2) влажность мерзлых прослоек минеральных агрегатов, не содержащих видимых невооруженным глазом ледяных тел– Wг;
3) влажность за счет незамерзшей воды –Wн. Этот вид влажности выражается в процентах или долях единицы отношение массы воды в незамерзшем состоянии при данной отрицательной температуре к массе сухого грунта;
4) влажность за счет сегрегационного льда – Wв;
5) влажность за счет льда – цемента –Wц.
Выделенные виды влажностей мерзлых грунтов связаны между собой следующей зависимостью:
Wс = Wг + Wв = (Wц + Wс) + Wв,
где Wс, Wн, Wг определяются опытным путем, а Wц и Wв вычисляются по формулам:
Wц = Wг - Wн; Wв = Wс - Wг .
Wц и Wв правильнее называть массовой (весовой) льдистостью соответственно за счет льда – цемента и льда прослоек, а их сумму – суммарной массовой льдистостью Лв.
Влажность мерзлых грунтов принято выражать в долях единицы от массы сухого грунта, а талых грунтов – в процентах.
Мерзлые грунты в природной обстановке, в силу их текстурных особенностей, могут быть весьма неоднородными, и влажность их в различных частях даже небольшого образца может резко колебаться. Эти важные особенности строения мерзлых грунтов в значительной степени усложняют методику определения влажности.
Обычный для немерзлых грунтов точечный способ определения влажности путем отбора небольших (40 – 50 г) навесок грунта в бюксы с последующим высушиванием может оказаться слишком грубым для многих мерзлых грунтов. Этот способ можно рекомендовать только для тех случаев, когда видимые ледяные тела в грунте отсутствуют.
Мерзлые грунты отличаются неоднородностью по степени насыщенности ледяными телами. Поэтому для определения их влажности следует рекомендовать методы, при которых отбираются возможно большие навески – 500 – 1000 г и более.
Учитывая, что метод определения влажности в некоторых случаях требует и соответствующего способа отбора проб, далее дается их совместное описание.