RU1824562C - Method of laboratory investigation of frozen ground - Google Patents

Method of laboratory investigation of frozen ground

Info

Publication number
RU1824562C
RU1824562C SU914945506A SU4945506A RU1824562C RU 1824562 C RU1824562 C RU 1824562C SU 914945506 A SU914945506 A SU 914945506A SU 4945506 A SU4945506 A SU 4945506A RU 1824562 C RU1824562 C RU 1824562C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
thermal conductivity
frozen
layer
freezing
Prior art date
Application number
SU914945506A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Семенович Гоголев
Александр Александрович Огарков
Владимир Алексеевич Жданов
Original Assignee
Нижегородский инженерно-строительный институт им.В.П.Чкалова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Нижегородский инженерно-строительный институт им.В.П.Чкалова filed Critical Нижегородский инженерно-строительный институт им.В.П.Чкалова
Priority to SU914945506A priority Critical patent/RU1824562C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1824562C publication Critical patent/RU1824562C/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к области исследовани  материалов с помощью электрических средств и касаетс , в частности, способов лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта. Способ обеспечивает качественное определение коэффициента теплопроводности мерзлого грунта Способ заключаетс  в том. что талый грунт помещают в форму (параллелепипед, шар, цилиндр) с заданной влажностью и плотностью, грунт раздел ют по высоте на несколько слоев заданной толщины, на гра,- нице каждого из которых помещают токо- проводники, а затем ведут послойное промораживание грунта, фиксируют врем  промораживани  каждого сло  по изменению электропроводности грунта и определ ют коэффициент теплопроводности мерзлого грунта по формуле ЛмГ 2) 1 1 А|мг/п Вт/м К, где Амг - искомый коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, Аыг - коэффициент теплопроводности мер- злого грунта 1-го сло , п - количество слоев грунта, дл  которых определ ютс  1-е значени  коэффициентов теплопроводности, 3 ил , 1 табл. ЈThe invention relates to the field of materials research using electrical means and relates, in particular, to methods for laboratory studies of the thermal conductivity of frozen soil. The method provides a qualitative determination of the coefficient of thermal conductivity of frozen soil. The method consists in the following. that the thawed soil is placed in a mold (parallelepiped, ball, cylinder) with a given moisture and density, the soil is divided in height into several layers of a given thickness, on the boundary, the conductors are placed on the bottom of each of them, and then layer-by-layer freezing of the soil, fix the time of freezing of each layer by changing the electrical conductivity of the soil and determine the coefficient of thermal conductivity of frozen soil by the formula LmG 2) 1 1 A | mg / p W / m K, where Amg is the desired coefficient of thermal conductivity of frozen soil, Ayg is the coefficient of thermal conductivity NOSTA dimensional evil soil 1st layer, n - the number of layers of soil which are determined for the 1st value of thermal conductivity, 3-yl, 1 tab. Ј

Description

Изобретение относитс  к области исследовани  материалов с помощью электри- средств и может быть применено, в частности, к способам лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунтаThe invention relates to the field of research of materials using electric means and can be applied, in particular, to methods of laboratory research of thermal conductivity of frozen soil

Образцы грунтов нарушенного сложени  приготовл ют из равномерно увлаж- ненного до заданной влажности и уплотненного до необходимой плотности, после чего образцы, с предварительно введенными в них спа ми термопар, промораживаютс  при температуре ниже минус 10°С в течение времени, обеспечивающего полное замораживание, и дополнительно выдерживают при этой температуре в течение 6 -8 ч При испытании грунтов термос прибора заполн етс  охладительной или криогидрат- ной смесью с температурой не выше минус 20°С. В бачок теплоприемника наливаетс  незамерзающа  жидкость (спирт, керосин). Прибор закрывают крышкой, включают мешалку и довод т температуру в теплоприем- нике до температуры охладительной смеси с точностью до 0,1°С. Во врем  проведени  опыта ведут наблюдени  за изменени ми во времени разности температур между образцом и теплоотвод щей жидкостью в теплоприемнике с помощью гальванометра присоединенного к выводам дифференциальной термопары.Impaired soil samples are prepared from uniformly moistened to a predetermined humidity and compacted to the required density, after which the samples, with thermocouple junctions previously introduced into them, are frozen at a temperature below minus 10 ° C for a time providing complete freezing, and additionally maintained at this temperature for 6-8 hours. When testing the soil, the thermos of the device is filled with a cooling or cryohydrate mixture with a temperature not exceeding minus 20 ° С. Non-freezing liquid (alcohol, kerosene) is poured into the tank of the heat receiver. The appliance is closed with a lid, the mixer is turned on and the temperature in the heat receiver is adjusted to the temperature of the cooling mixture with an accuracy of 0.1 ° C. During the experiment, the temperature differences between the sample and the heat-transfer fluid in the heat receiver are monitored over time using a galvanometer connected to the terminals of the differential thermocouple.

со ю ел оwith you ate

Коэффициент температуропроводности рассчитываетс  по формуле:The thermal diffusivity is calculated by the formula:

0,006 , . м2/с .0.006,. m2 / s.

где г - темп охлаждени ;where g is the cooling rate;

кф - коэффициент формы калориметра. Затем определ етс  коэффициент теплопроводности грунта по формулеkf is the calorimeter shape factor. Then, the thermal conductivity of the soil is determined by the formula

Я а-С-уо. Вт/(м-К)I'm a-c-woo. W / (mK)

где с - удельна  теплоемкость грунта, Дж/(кг -К);where c is the specific heat of the soil, J / (kg -K);

у0 - плотность образца, кг/м .y0 is the density of the sample, kg / m.

Недостатком данного способа  вл етс  то, что он требует применени  охладительных или криогидратных смесей, незамерзающих жидкостей, относ щихс  к вредным веществам, а также определени  удельной теплоемкости грунта при температурах, аналогичных температурам проведени  опыта. Кроме того, процесс определени  коэффициента теплопроводности длителен по времени, и не гарантирует точного определени  искомой характеристики грунта.The disadvantage of this method is that it requires the use of cooling or cryohydrate mixtures, non-freezing liquids related to harmful substances, as well as the determination of the specific heat of the soil at temperatures similar to the temperatures of the experiment. In addition, the process of determining the thermal conductivity coefficient is time-consuming and does not guarantee the exact determination of the desired soil characteristic.

За прототип прин т способ лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта по методу стационарного теплового режима, в котором исследуемый образец помещают в форму, промораживают , а затем фиксируют термоЭДС грунта.The prototype is a laboratory method for studying the thermal conductivity of frozen soil by the stationary thermal regime method, in which the test sample is placed in a mold, frozen, and then thermoEMF of the soil is fixed.

Исследовани  ведут с помощью прибора , состо щего из плоского электронагревател  и малоинерционного тепломера, устанавливаемого на рассто нии 2 см от поверхности холодильника, представл ющего собой ванночку с проточной незамерзающей жидкостью посто нной отрицательной температуры, регулируемой термостатом с точностью до 0,1°С. На поверхности образца заложены термопары. Прибор помещен в металлический кожух, заполненный теплоизол цией . Нагреватель, тепломер и холодильник имеют форму круга диаметром 20-25 см. Подготавливаетс  образец грунта по размерам прибора с заданной влажностью и плотностью и выдерживаетс  в холодильной камере до полного промораживани  образца при температуре ниже минус 10°С. Подготовленный образец помещают в прибор, обраща  внимание на то, что основани  образца мерзлого грунта должны быть плоскими и строго параллельными между собой. Терморегул торы нагревател  и термостата холодильника устанавливаютс  на заданные значени  температуры опыта и включают ток электронагревател .Investigations are carried out using an instrument consisting of a flat electric heater and a low-inertia heat meter installed at a distance of 2 cm from the surface of the refrigerator, which is a bath with a flowing non-freezing liquid of constant negative temperature, controlled by a thermostat with an accuracy of 0.1 ° C. Thermocouples are laid on the surface of the sample. The device is placed in a metal casing filled with thermal insulation. The heater, heat meter and refrigerator have a circle shape with a diameter of 20-25 cm. A soil sample is prepared according to the dimensions of the device with a given humidity and density and is kept in a refrigerator until the sample is completely frozen at a temperature below minus 10 ° C. The prepared sample is placed in the device, paying attention to the fact that the bases of the frozen soil sample must be flat and strictly parallel to each other. The thermostats of the heater and thermostat of the refrigerator are set to the set values of the test temperature and include the current of the electric heater.

1010

15fifteen

Разница температур должна быть не менее 5°С. Через 3-4 ч после включени  нагревател  производ т периодические отсчеты термоЭДС тепломера по потенциометру. После установлени  стационарного режима ,, что соответствует посто нству отсчетов в течение 30 мин и более с точностью до 0,05 Мв, записывают показани  термопар , установленных на поверхности образца . После окончани  измерений образец грунта взвешивают с точностью до 0,01 кг и отбирают не менее 3 проб дл  определени  влажности грунта, а также определ ют плотность образца.The temperature difference should be at least 5 ° C. 3-4 hours after the heater is turned on, periodic readings of the thermoEMF of the heat meter are made using a potentiometer. After the steady-state regime is established, which corresponds to the readings for 30 minutes or more with an accuracy of 0.05 MV, the readings of thermocouples mounted on the surface of the sample are recorded. After completing the measurements, the soil sample is weighed to an accuracy of 0.01 kg and at least 3 samples are taken to determine soil moisture, and the density of the sample is determined.

Вычисление коэффициента теплопроводности мерзлого грунта ведут по формулеThe calculation of the thermal conductivity of frozen soil is carried out according to the formula

20twenty

,- Вт/(м-К), - W / (mK)

(3)(3)

где h - толщина образца в мм;where h is the thickness of the sample in mm;

Vi - установивша с  температура поверхности образца со стороны нагревател , в°С;Vi is the temperature established on the surface of the sample from the side of the heater, in ° C;

V2 - установивша с  температура поверхности образца грунта со стороны холодильника , в °С;V2 - established with the surface temperature of the soil sample from the side of the refrigerator, in ° C;

q - количество тепла, проход щего через единицу поверхности образца в единицу времени при установившемс  тепловом потоке, определ емом какq is the amount of heat passing through a unit surface of the sample per unit time at a steady heat flow, defined as

q VR Вт/мq VR W / m

(4)(4)

55

00

55

00

55

где Е - измеренна  по потенциометру ЭДС термобатареи тепломера в Мв;where E is measured by the potentiometer EMF of the thermopile of the heat meter in MV;

V- посто нна  тепломера, в Вт/(м2 Мв).V is the constant of the heat meter, in W / (m2 MW).

Недостатком данного способа  вл етс  то, что прибор сложен в конструктивном выполнении, проведение опыта требует значительного времени, точного соблюдени  геометрических параметров образца, температурного режима проведени  испытаний , применени  стабилизирующих веществ и охлаждающих жидкостей, не обеспечивает высокой точности определени  коэффициента теплопроводности мерзлого грунта, а также сложно в технологическом отношении выполнени  исследований.The disadvantage of this method is that the device is complicated in constructive implementation, the experience requires considerable time, accurate observance of the geometric parameters of the sample, the temperature of the test, the use of stabilizing substances and coolants, does not provide high accuracy in determining the coefficient of thermal conductivity of frozen soil, and difficult to technologically perform research.

Целью изобретени   вл етс - повышение точности исследований, упрощение технологии .The aim of the invention is to increase the accuracy of research, simplification of technology.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемом способе лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта, в котором исследуемый образец помещают в форму, промораживают и фиксируют изменени  электропроводности грунта, грунт раздел ют по высоте на несколько слоев заданной толщины, на границе каждого из которых помещают токопро- водники, затем ведут послойное промораживание грунта, фиксируют врем  промораживани  каждого сло  и определ - ют коэффициент теплопроводности мерзлого грунта по формуле:This goal is achieved by the fact that in the proposed method of laboratory research of thermal conductivity of frozen soil, in which the test sample is placed in the mold, frozen and recorded changes in the electrical conductivity of the soil, the soil is divided in height into several layers of a given thickness, on the border of each of which are placed conductors , then layer-by-layer soil freezing is carried out, the time of freezing of each layer is recorded, and the thermal conductivity coefficient of frozen soil is determined by the formula:

11

i 1i 1

. мг. mg

,Вт/(м-К)W / (mK)

(5) (5)

где Амг искомый коэффициент теплопроводности мерзлого грунта, Вт/(м-К);where Amg is the desired coefficient of thermal conductivity of frozen soil, W / (m-K);

Я |мг - коэффициент теплопроводности мерзлого грунта 1-го сло , Вт/(м-К);I | mg - thermal conductivity coefficient of frozen soil of the 1st layer, W / (mK);

п - количество слоев грунта, дл  которых определ ютс  1-е значени  коэффициентов теплопроводности.n is the number of soil layers for which the 1st values of the thermal conductivity are determined.

Такой способ лабораторного исследо- вани  теплопроводности мерзлого грунта нам неизвестен.We do not know such a method for laboratory studies of the thermal conductivity of frozen soil.

Существующие способы определени  коэффициентов теплопроводности мерзлого грунта либо не позвол ют достичь высо- кой точности результатов, либо св заны с применением сложного технического процесса измерений и требуют использовани  вредных стабилизирующих веществ.Existing methods for determining the thermal conductivity coefficients of frozen soil either do not allow to achieve high accuracy of the results, or are associated with the use of a complex technical measurement process and require the use of harmful stabilizing substances.

На чертеже приведены схемы осущест- влени  предлагаемого способа лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта:The drawing shows a diagram of the proposed method for the laboratory study of thermal conductivity of frozen soil:

На фиг.1 способ лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта в форме, выполненной в виде параллелепипеда .In Fig. 1, a laboratory method for studying the thermal conductivity of frozen soil in a parallelepiped shape.

На фиг.2 - то же, в форме в виде шара.Figure 2 is the same in the form of a ball.

На фиг.З - то же, в форме в виде цилинДРЭ .In Fig.Z - the same, in the form of tsilinDRE.

Установка дл  лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта включает (фиг.1) форму из органического стекла или текстолита 1 дл  талого грунта, состо щую из внутренней стенки 2, внеш- ней стенки 3, теплоизол цию 4, полосу оргстекла или текстолита 5, приклеенную к стенкам 2 и 3 формы 1 дл  герметизации теплоизол ции 4, датчики тока 6, дл  регистрации врем  промораживани  1-го сло  грунта, заключенные в токоизолирующие трубки 7, токопроводник 8. общий дл  электрической цепи, источник тока 9, амперметр 10 дл  регистрации изменени  силы тока при промерзании очередного сло  исследу- емого грунта 12. переключатель 11 датчиков тока 6, исследуемый грунт 12.Installation for laboratory research of thermal conductivity of frozen soil includes (figure 1) a form of organic glass or PCB 1 for thawed soil, consisting of an inner wall 2, an external wall 3, thermal insulation 4, a strip of plexiglass or PCB 5 glued to the walls 2 and 3 of form 1 for sealing thermal insulation 4, current sensors 6, for recording the freezing time of the 1st soil layer, enclosed in current-insulating tubes 7, conductor 8. common to the electric circuit, current source 9, ammeter 10 for recording changes in force when freezing the next layer of the investigated soil 12. switch 11 current sensors 6, the studied soil 12.

Способ заключаетс  в следующем. В форму 1. выполненную в виде парал- лепипеда, размерами в плане не менееThe method is as follows. In the form 1. made in the form of a parallelepiped, with dimensions not less than

15x15 см и глубиной не более 5 см, укладывают талый грунт 12, подготовленный с заданной влажностью и плотностью. В форме 1 размещают датчики тока б на фиксированных глубинах ;/1. тр.;/п, заключенные в токоизолирующие трубки 7. Датчики тока 6 подключают к источнику тока 9 и к амперметру 10 в виде электрической цепи, дл  чего к амперметру 10 подключают общий токопроводник 8.15x15 cm and a depth of not more than 5 cm, lay melt soil 12, prepared with a given moisture and density. In form 1, the current sensors b are placed at fixed depths; / 1. tr.; / p, enclosed in current-insulating tubes 7. Current sensors 6 are connected to a current source 9 and to an ammeter 10 in the form of an electric circuit, for which a common current conductor 8 is connected to an ammeter 10.

Исследуемый грунт 12 укладывают в форму 1 с температурой близкой к 0°С, после чего выдерживают некоторое врем  при этой температуре. Затем на поверхности исследуемого грунта 12 резко измен ют температуру до отрицательной, включают электрическую цепь переключателем 11 датчиков тока 6 на верхний датчик тока 6, одновременно с этим в момент времени t 0 начинают процесс промораживани  исследуемого грунта 12 одномерным тепловым потоком с поверхности. Как только промерзнет слой r исследуемого грунта 12, что фиксируетс  изменение силы тока в электрической цепи, регистрируемое амперметром 10, фиксируют врем  ti. Одновременно переключателем 11 датчиков тока 6 включают следующий датчик тока 6, размещенный на глубине tp, и фиксируют врем  замерзани  т.2 сло  тр. исследуемого грунта 12. Затем подключают переключателем 11 датчиков тока 6 следующий датчик тока 6, размещенный на глубине tft, фиксируют врем  промерзани  ta сло  з и т.д. до промерзани  п-го сло . Количество слоев должно быть не менее 3.The studied soil 12 is placed in mold 1 with a temperature close to 0 ° C, after which it is held for some time at this temperature. Then, on the surface of the test soil 12, the temperature changes sharply to negative, the electric circuit is turned on by the switch 11 of the current sensors 6 to the upper current sensor 6, and at the same time, at the time t 0, the process of freezing the test soil 12 begins with a one-dimensional heat flow from the surface. As soon as the layer r of the test soil 12 freezes, which detects the change in the current strength in the electric circuit recorded by the ammeter 10, the time ti is recorded. At the same time, the switch 11 of the current sensors 6 include the next current sensor 6, located at a depth tp, and fix the freezing time t. the studied soil 12. Then, the next current sensor 6, located at a depth of tft, is connected with the switch 11 of the current sensors 6, the freezing time ta of the layers is fixed, etc. before freezing the nth layer. The number of layers must be at least 3.

Коэффициент теплопроводности мерзлого грунта определ ют по формуле (5), а коэффициент теплопроводности мерзлого грунта 1-го сло  по формулеThe coefficient of thermal conductivity of frozen soil is determined by the formula (5), and the coefficient of thermal conductivity of frozen soil of the 1st layer by the formula

Умг-Wn -L- 2 Vc TiUmg-Wn -L- 2 Vc Ti

, Вт/(м-К)W / (mK)

(6)(6)

где УМГ - плотность мерзлого грунта, в where UMG is the density of frozen soil, in

w л - льдистость мерзлого грунта в дол х единицы;w l - ice content of frozen soil in fractional units;

L - удельна  теплота плавлени  льда, в Дж/кг;L is the specific heat of melting ice, in J / kg;

1 - толщина 1-го сло  грунта, в мм;1 - thickness of the 1st soil layer, in mm;

Vc - отрицательна  температура, при которой велось промораживание исследуемого грунта (беретс  по модулю), в °С;Vc is the negative temperature at which the test soil was frozen (taken modulo), in ° C;

ti - врем  промораживани  1-го сло  грунта, в с.ti - freezing time of the 1st soil layer, in sec.

В форме по фиг.2 используют верхнюю полусферу 1 из латуни или меди с бортиком 2, нижнюю полусферу 3 из того же материала сIn the form of FIG. 2, the upper hemisphere 1 of brass or copper with a side 2 is used, the lower hemisphere 3 of the same material with

бортиком 2. служащего дл  соединени  полусфер 1 и 3 в форму 11 в виде шара, диаметром 2R.a collar 2. which serves to connect the hemispheres 1 and 3 into a mold 11 in the form of a ball with a diameter of 2R.

Датчики тока 4, заключенные в токоизо- лирующие трубки 5 и размещенные в нижней полусфере 3 на фиксированныхCurrent sensors 4, enclosed in current-insulating tubes 5 and placed in the lower hemisphere 3 on fixed

рассто ни х /1, tjirjn, центральный токопроводник 6, размещенный в центре формы 11, источник тока 7, амперметр 8, регистрирующий изменени  силы тока при промерзании очередного сло  rj исследуемого грунта 10, переключатель 9 датчиков тока 4, исследуемый грунт 10.distance x / 1, tjirjn, central current conductor 6, located in the center of form 11, current source 7, ammeter 8, recording changes in current strength when the next layer rj of the investigated soil freezes through 10, switch 9 of current sensors 4, the studied soil 10.

Способ заключаетс  в следующем.The method is as follows.

Талый грунт 10 укладывают с заданной влажностью и плотностью в полусферы 1 и 3. после чего их соедин ют, при помощи бортиков 2 в форму 11 в виде шара.Thawed soil 10 is laid with a given humidity and density in hemispheres 1 and 3. then they are connected, using the sides 2, into a mold 11 in the form of a ball.

Исследуемый грунт 10 выдерживают в форме 11 некоторое врем  при температуре 0°С, дл  приобретени  ее всей массой исследуемого грунта Ю. Затем резко измен ют температуру на поверхности формы 11 до отрицательной.The test soil 10 is kept in the mold 11 for some time at a temperature of 0 ° C, for the entire mass of the test soil Y to acquire it. Then, the temperature on the surface of the mold 11 is sharply changed to negative.

Далее исследовани  идут аналогично способу по примеру 1, коэффициент теплопроводности мерзлого грунта определ ют по формуле (5), а коэффициенты теплопроводности 1-го сло  грунта определ ют по формуле:Further studies are carried out similarly to the method of example 1, the thermal conductivity of frozen soil is determined by the formula (5), and the thermal conductivity of the 1st soil layer is determined by the formula:

мг mg

Mf-Wn-L -R)2VlJfR} Вт/(м.к) (7)Mf-Wn-L -R) 2VlJfR} W / (m.k.) (7)

где R - радиус полусферы в м.where R is the hemisphere radius in m.

В форме по фиг.З используют верхний полуцилиндр 1 из латуни или меди с бортиком 2, нижний полуцилиндр 3 из того же материала с бортиком 2, служащего дл  соединени  полуцилиндров 1 и 3 в форму 12 в виде цилиндра, торцовые стенки 4, датчики токаIn the mold of FIG. 3, an upper half cylinder 1 made of brass or copper with a flange 2 is used, a lower half cylinder 3 of the same material with a flange 2 used to connect the half cylinders 1 and 3 to a mold 12 in the form of a cylinder, end walls 4, current sensors

5,заключенные в токоизолирующие трубки5 enclosed in insulating tubes

6,размещенные в нижнем полуцилиндре 36 placed in the lower half cylinder 3

на фиксированных рассто ни х /i, 772Цгat fixed distances x / i, 772Cg

от внешней стенки полуцилиндра 3, центральный токопроводник 7, размещенный в центре формы 12, источник тока 8, амперметр 9, регистрирующий изменени  силы тока при промерзании очередного сло  гц исследуемого грунта 11, переключатель 10 датчиков тока 5, исследуемый грунт 11.from the outer wall of the semicylinder 3, a central current conductor 7 located in the center of the mold 12, a current source 8, an ammeter 9, which records changes in the current strength when the next layer of the studied soil freezes 11, the switch 10 of the current sensors 5, the studied soil 11.

Способ заключаетс  в следующем.The method is as follows.

Талый грунт 11 укладывают с заданной влажностью и плотностью в полуцилиндры 1 или 3, после чего их соедин ют при помощи бортиков 2 в форму 12 в виде цилиндра и закрывают с торцов стенками 4.Thawed soil 11 is laid with a predetermined humidity and density in half-cylinders 1 or 3, after which they are connected using the sides 2 to a mold 12 in the form of a cylinder and closed at the ends by walls 4.

Исследуемый грунт 11 выдерживают в форме 12 некоторое врем  при температуреThe studied soil 11 is kept in the form 12 for some time at a temperature

0°С, дл  приобретени  ее всей массой грунта 11. Затем резко измен ют температуры на поверхности формы 12 до отрицательной .0 ° C to acquire it with the whole mass of soil 11. Then, the temperatures on the surface of mold 12 are sharply changed to negative.

Далее исследовани  идут аналогичноFurther research goes the same way.

споробу по примеру 1, коэффициент теплопроводности мерзлого грунта определ ют по формуле (5). а коэффициенты теплопроводности 1-го сло  грунта определ ют поAccording to Example 1, the coefficient of thermal conductivity of frozen soil is determined by the formula (5). and the thermal conductivity of the 1st soil layer is determined by

формулеthe formula

1 Умг Уу1- мг |Vc ti -),Вт/(мК),1 Umg Uy1- mg | Vc ti -), W / (mK),

4 п5- 2Ч4 p5-2ch

(8)(8)

где R - радиус полуцилиндра в м.where R is the radius of the half cylinder in m.

Были проведены испытани  определени  теплопроводности мерзлого грунта поTests were conducted to determine the thermal conductivity of frozen soil by

предлагаемому способу лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта.the proposed method for laboratory studies of the thermal conductivity of frozen soil.

Результаты испытаний показали следующее (см. таблицу),The test results showed the following (see table),

Общее врем , затраченное на проведение одного опыта: по за вл емому способу - 3,5 ч; по методу стационарного теплового режима - 8,7 ч.Total time spent on one experiment: by the claimed method - 3.5 hours; by the method of stationary thermal conditions - 8.7 hours

Врем  проведени  одного опыта не учитывает определение льдистости влажности и плотности образца, т.к.  вл етс  одинаковым дл  обеих методов.The time of one experiment does not take into account the determination of ice moisture and density of the sample, because is the same for both methods.

Таким образом, сравнение результатов лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого золошлакового материала Воркутинской ТЭЦ-2 показало, что по за вл емому способу практически отсутствует разброс результатов испытаний в различных опытах и составл ет 0,01 Вт/(мThus, a comparison of the results of a laboratory study of the thermal conductivity of frozen ash and slag material of Vorkuta CHPP-2 showed that the claimed method has practically no scatter of test results in various experiments and is 0.01 W / (m

Ю- в т° врем  как по методу стационарного теплового режима этот разброс составил 0,15 Вт/(м К), что составл ет соответственно 0,95% и 13,6% от определенных величин коэффициентов теплопроводности мерзлого грунта и приводит к повышению точности исследований.SE at that time, as in the stationary thermal regime, this spread was 0.15 W / (m K), which is 0.95% and 13.6%, respectively, of certain values of the coefficients of thermal conductivity of frozen soil and leads to an increase in accuracy research.

Предложение авторов позвол ет использовать дл  проведени  исследований простой технологический процесс, заключающийс  в промораживании образца грунта, содержит минимум регистрируемых параметров , что позвол ет повысить точность определени  коэффициента теплопроводности мерзлого грунта и исключает применение при проведении исследований вредных стабилизирующих веществ.The authors' proposal makes it possible to use a simple technological process for research, which consists in freezing a soil sample, contains a minimum of recorded parameters, which improves the accuracy of determining the thermal conductivity of frozen soil and eliminates the use of harmful stabilizing substances in research.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ лабораторного исследовани  теплопроводности мерзлого грунта, в котором исследуемый образец с заданной влажностью и плотностью помещают в форму, промораживают и фиксируют изменени  электропроводности грунта, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  точности исследований и упрощени  технологии , грунт укладывают в форму в виде параллелепипеда, раздел ют по высоте на несколько слоев заданной толщины tfl, на границе каждого из которых помещают то- копроводники с датчиками тока, затем ведут послойное промораживание грунта, фиксируют врем  промораживани  ti каждого сло  и определ ют коэффициент теплопроводности 1-го сло  грунта Я ыг. а затем рас- считывают теплопроводность грунта Амг по формулеSUMMARY OF THE INVENTION A method for a laboratory study of the thermal conductivity of frozen soil, in which the test sample with a given moisture and density is placed in a mold, frozen and recorded changes in the electrical conductivity of the soil, and characterized in that, in order to improve the accuracy of research and simplify the technology, the soil is laid in the form in the form of a parallelepiped, they are divided in height into several layers of a given thickness tfl, on the border of each of which are placed conductors with current sensors, then layered freezing is carried out vanie soil freezing fixed time ti of each layer is determined and the first layer 1 of soil thermal conductivity I Nr. and then calculate the thermal conductivity of the soil Amg according to the formula ,,,, чмгhmg ,Вт/(м-К),, W / (mK), где п и: 3 - количество слоев грунта, дл  которых определ ютс  1-е значени  коэффициентов теплопроводности А ыг, при этом в 25where n and: 3 - the number of soil layers for which the first values of the thermal conductivity coefficients A ig are determined, with 25 случае заполнени  грунтом формы в виде параллелепипеда А|„гопредел етс  какin case of filling the parallelepiped shape A | „is determined as . Хмг-vvL- Лмг . Hmg-vvL- lmg 5 10 15 5 10 15 00 55 в виде цилиндра какin the form of a cylinder like -№|И-х-Л .-№ | And-x-L. в виде шара какin the form of a ball like Г Умг-wLfa - R)2 (2 9 + R) Лмг ,D Umg-wLfa - R) 2 (2 9 + R) Lmg, где умг - плотность мерзлого грунта, кг/м3:where umg is the density of frozen soil, kg / m3: Л/Л - иодистость мерзлого грунта в дол х единицы;L / L - iodine content of frozen soil in fractional units; L - удельна  теплота плавлени  льда, Дж/кг;L is the specific heat of melting ice, J / kg; Vc - отрицательна  температура, при которой велось промораживание, С;Vc — negative temperature at which freezing was carried out, C; R - радиус полусферы, М;R is the hemisphere radius, M; г - радиус полуцилиндра, М.g is the radius of the half cylinder, M. Коэффициенты теплопроводности мерзлого золошлакового материала ВоркутинскойThermal conductivity coefficients of frozen ash and slag material of Vorkutinsky ТЭЦ-2, секци  № 3.CHP-2, section No. 3. Фю1Fu1 QtetQtet ЙУ/JYu / j
SU914945506A 1991-06-17 1991-06-17 Method of laboratory investigation of frozen ground RU1824562C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914945506A RU1824562C (en) 1991-06-17 1991-06-17 Method of laboratory investigation of frozen ground

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914945506A RU1824562C (en) 1991-06-17 1991-06-17 Method of laboratory investigation of frozen ground

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1824562C true RU1824562C (en) 1993-06-30

Family

ID=21579297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914945506A RU1824562C (en) 1991-06-17 1991-06-17 Method of laboratory investigation of frozen ground

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1824562C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. М.. Стройиздат, 1973. с 80-86. Там же, с.67-71. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mitchell et al. Measurement of soil thermal resistivity
Bittelli et al. A thermodielectric analyzer to measure the freezing and moisture characteristic of porous media
Jackson et al. Thermal conductivity and diffusivity
US3266307A (en) Adiabatic calorimeter
RU1824562C (en) Method of laboratory investigation of frozen ground
Batty et al. Use of the thermal-probe technique for the measurement of the apparent thermal conductivities of moist materials
DK176757B1 (en) U value measure
Naruke et al. Standardizing Heat Pulse Probe measurements for thermal property determination using ice and water
Inaba Experimental study on thermal properties of frozen soils
Batty et al. Assessment of the thermal-probe technique for rapid, accurate measurements of effective thermal conductivities
Phillips et al. Thermal conductivity of dental cement: a method and determinations for three commercial materials
SU916650A1 (en) Apparatus for simulating soil freezing properties
Cornish et al. A nondestructive method of following moisture content and temperature changes in soils using thermistors
Jensen et al. A thermal investigation of some inorganic salts
SU1529091A1 (en) Method of measuring thermo-physical characteristics of materials
SU218486A1 (en) DEVICE FOR MEASURING HEAT CAPACITY
RU2475714C2 (en) Differential microcalorimeter and method of measuring heat release
SU1406469A1 (en) Method of determining thermophysical characteristics
SU1539631A1 (en) Method of determining heat conduction of materials
Maggs et al. Recording calorimeter for the measurement of heats of wetting, mixing, or solution
Evans et al. Temperature‐Time Curves as Soil Freezes Related to Moisture‐Stress Curves
US2634605A (en) Contractometer
Johnsson et al. Experimental system for one-dimensional freezing of undisturbed soil profiles
Stephenson A procedure for determining the thermal diffusivity of materials
SU1270660A1 (en) Device for determining thermal physical characteristics of materials