Замерзание влажных грунтов в равновесных и неравновесных условиях

• Автор: Григорьев, Борис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ГЛАВА 1 ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
1.1 Основные представления о фазовом равновесии и фазовых переходах в системе лед - вода
1.1 Существование незамерзшей воды
1.2 Таяние льда при отрицательной температуре
1.3 Эффект переохлаждения и понижение температуры замерзания
1.4 Силы взаимодействия грунта с поровой водой
1.5 Модель взаимодействия минеральной частицы с поровой водой
1.6 Факторы, влияющие на количественное содержание незамерзшей воды
1.7 Особенности процесса неравновесного замерзания влажного грунта
1.8 Классификация воды в дисперсных мерзлых грунтах
2 Физические и теплофизические свойства мерзлых грунтов
2.1 Физические свойства
2.2 Теплофизические свойства
3 Выводы по первой главе
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, МЕТОДЫ ПРОВЕДЕНИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ .
2.1 Экспериментальная установка на основе калориметрического метода
2.1.1 Криостат
2.1.2 Калориметр
2.1.3 Датчики температуры
2.1.4 Описание проведения эксперимента
2.1.5 Методика обработки экспериментальных данных и получения результатов.
2.2 Метод определения незамерзшей воды на основе запатентованной
экспериментальной установки с использованием датчика теплового потока
2.2.1 Экспериментальная установка на основе измерения теплового потока..
2.2.3 Конструкция циркуляционного блока
2.2.4 Строение циркуляционного контура
2.2.5 Устройство бюксы
2.2.6 Подготовка и проведение эксперимента
2.2.7 Расшифровка графиков
2.2.8 Методика расчета
2.3 Определение гранулометрического состава исследуемых грунтов
2.4 Определение количественного содержания водорастворимых солей в поровой воде исследуемых образцов
2.5 Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ПРОМЕРЗАНИЯ И ОТТАИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ ГРУНТОВ В РАВНОВЕСНЫХ И НЕРАВНОВЕСНЫХ УСЛОВИЯХ
3.1 Сравнение полученных результатов с литературными данными
3.2 Исследование распределения температуры в исследуемом образце при его замораживании
3.2 Замерзание влажных грунтов в равновесных условиях
3.2.1 Экспериментальные исследования замерзания глины
3.2.2 Экспериментальные исследования замерзания суглинка
3.2.3 Экспериментальные исследования замерзания торфа
3.2.4 Экспериментальные исследования замерзания песка
3.2.5 Аппроксимация экспериментальных зависимостей
3.3 Замерзание влажных грунтов в неравновесных условиях
3.4 Экспериментальные исследования замерзания влаги в силикатном кирпиче.
3.5 Гистерезис в содержании незамерзшей воды в зависимости от направления изменения температуры
3.7 Оценка погрешности полученных результатов экспериментального определения содержания незамерзшей воды
3.8 Результаты определения незамерзшей воды по методу с использованием датчика теплового потока
3.9 Сравнение экспериментальных кривых полученных разными методами
3.10 Методика расчета изменения температуры и влажности при отводе тепла с изменяющейся интенсивностью от контрольного объема грунта

3.11 Выводы по третьей главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
Приложение А

1. Понятие «незамерзшая вода» применимо к различным типам грунтов, в том числе крупно дисперсным.
2. Существование незамерзшей воды в основном обусловлено электромолекулярными силами взаимодействия частиц грунта с поровой водой.
3. Количественный фактор содержания незамерзшей воды в первую очередь связан с величиной активной удельной поверхности частиц грунта.
4. Существование незамерзшей воды оказывает заметное влияние на изменение теплофизических свойств грунтов, особенно в области отрицательных температур: -4 - 0°С.
5. Исследованию неравновесных фазовых переходов уделено недостаточно внимания и для решения этой проблемы необходимо выполнить экспериментальные и расчетно-теоретические исследования.
6. Опытные данные, посвященные явлению гистерезиса немногочисленны.
7. Наиболее оптимальным, с точки зрения теплофизических методов исследований является калориметрический метод определения содержания незамерзшей воды в мерзлых грунтах.