Механизм и закономерности формирования влагопроводных свойств мерзлой зоны промерзающих грунтов

• Автор: Видяпин, Илья Юрьевич
• Шифр специальности: 04.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. Изученность механизма и закономерностей миграции влаги в промерзающих и мерзлых грунтах.
1.1. Развитие представлений о природе влагопереноса в мерзлых грунтах и в мерзлой зоне промерзающих и протаивающих грунтов
1.2. Существующие методы исследования параметров влагопереноса в промерзающих и мерзлых грунтах.
ГЛАВА 2. Методика комплексного исследования влагопереноса в мерзлой зоне промерзающих грунтов
2.1. Методика экспериментального изучения влагопроводных свойств дисперсных грунтов в мерзлом состоянии.

2.1.1. Подготовка образцов к экспериментам 3

2.1.2. Экспериментальные исследования

влагопереноса в стационарном температурном

2.1.3. Обработка полученных результатов .

2.2. Методика экспериментального изучения влагопереноса в промерзающих дисперсных грунтах .
ГЛАВА 3. Характеристика исследуемых грунтов
ГЛАВА 4. Механизм миграции влаги в мерзлой зоне промерзающих дисперсных грунтов
4.1. Влияние температуры на механизм влагопереноса
в мрзлой зоне промерзающих дисперсных грунтов
4.2. Влияние условий влагообмена на формирование параметров влагопереноса в мрзлой зоне промерзающих дисперсных грунтов.
ГЛАВА 5. Закономерности формирования влагопроводных свойств мерзлой зоны промерзающих грунтов различного состава и плотности.
5.1. Закономерности влияния минерального состава
на влагопроводность мерзлой зоны промерзающих грунтов .
5.2. Закономерности влияния дисперсности на влагопроводность мерзлой зоны промерзающих грунтов .
5.3. Закономерности влияния уплотнения на влагопроводность мерзлой зоны промерзающих грунтов .
ГЛАВА 6. Математическое моделирование промерзания и морозного пучения дисперсных грунтов
6.1. Постановка задачи об одностороннем промерзании дисперсных грунтов, при наличии
влагопереноса
6.2. Экспериментальная проверка расчетной модели промерзания и морозного пучения грунтов.
6.3. Результаты математического моделирования промерзания и морозного пучения грунтов. .
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ .
ЛИТЕРАТУРА


Вопрос о том, где же в таком случае происходит смена преобладающего механизма влагопереноса остается открытым. Серьезные споры вызывал вопрос о движущих силах влагопереноса. С. Тебером и Дж. Буюкосом была разработана теория сил кристаллизации, согласно которой основной причиной переноса влаги в промерзающих и мерзлых породах является действие адсорбционных сил ледяных кристаллов. В соответствии с этой теорией растущие кристаллы льда обволакиваются тонкой плнкой воды, похожей на адсорбированную. Когда молекулы воды в плнке перемещаются в направлении кристаллов льда и присоединяются к ним. Цельность плнки при этом, благодаря большой прочности воды на растяжение, не нарушается. С ее помощью никак нельзя объяснить перенос влаги в талых породах к поверхности испарения Тютюнов. Боженова и др . Как показали экспериментальные исследования по промораживанию гидрофобных веществ, адсобционные силы ледяных кристаллов играют очень незначительную роль в процессе влагопереноса Гольдштейн. Боженова. Бакулин. Под влиянием работ С. Тебера и А. Ф. Лебедева в году Г. Бесков выдвигает теорию адсорбционных сип, которая в отличие от теории С. Тебера и Дж Буюкоса учитывала влияние поверхности минерального скелета грунта. Суть теории заключалась в высвобождении части поверхностной энергии минерального скелета при вымерзании части пленок связанной воды и оттягивания за счт этого дополнительного количества воды из талой зоны. По Г. Бескову, вымерзание внешней части пленки создает аналогично испарению дефицит давления, который и вызывает поступление влаги к поверхности промерзания. При этом Г. Бесков особо подчеркивал значение капиллярных свойств грунта, изза чего необоснованно считался сторонником капиллярной теории влагопереноса Федосов, . Адсорбционноплночная теория до настоящего времени остатся господствующей в геокриологии, хотя в целом считается, что перенос влаги является результатом совместного действия многих разных сил. Согласно теории сил всасывания ИискИ, Пузаков. Рюкли Ииски, указывал, что под силой всасывания понимается максимально возможное понижение давления поровой воды на границе с образующимся льдом, то есть он дает самое общее, как он сам признает, определение, которое не отражает физической сущности явления. Позднее Пузаков заменил понятие всасывающей силы представлениями о давлениях в адсорбционных плнках. Тебер, Бесков, Гольдштейн. Тютюнов, Боженова, Бакулин, , и др. М.Н. Гольдштейн резко критиковал гипотезу сил всасывания Рюкли, считая что силы всасывания являются лишь расчтным эквивалентом неизвестных ранее сил, действующих в процессе промерзания. Сам М. Однако, это буферное давление, как его описывал Гольдштейн, по существу представляло собой ту же самую всасывающую силу Тютюнов, . Некоторые исследователи ii, . i. При этом основной движущей силой принималась разница в сродстве воды к грунту, вызываемая изменением температуры. Уинтеркорн i. Для подтверждения своей гипотезы Уинтеркорн провел опыты, в которых грунт с влажностью, близкой к пределу пластичности, закладывался в трубку, на концах которой были помещены электроды. Под влиянием градиента температуры электрод на холодном конце приобрел положительный заряд, а на теплом отрицательный На этом основании Уинтеркорн сделал вывод, что на холодном конце трубки обменные катионы являются более активными, чем на теплом. Возникающий при этом электрический потенциал Уинтеркорн назвал термоэлектрическим. Подобные опыты проводились Юмикисом ii. Измеренные им электрические потенциалы он называл потенциалами протекания известный 8 коллоидной химии электрокинетический эффект, возникающий в результате движения дисперсионной среды в пористой системе ii. В дальнейшем эти представления не получили должного развития, но многие исследователи подчеркивали необходимость учета качественных особенностей поверхности грунта состава обменных катионов, минерального состава глинистой фракции Тютюнов, Нерсесова.