RU2487336C2 - Method to detect air content in thawed soil - Google Patents

Method to detect air content in thawed soil Download PDF

Info

Publication number
RU2487336C2
RU2487336C2 RU2011128408/28A RU2011128408A RU2487336C2 RU 2487336 C2 RU2487336 C2 RU 2487336C2 RU 2011128408/28 A RU2011128408/28 A RU 2011128408/28A RU 2011128408 A RU2011128408 A RU 2011128408A RU 2487336 C2 RU2487336 C2 RU 2487336C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil
volume
sample
density
thawed
Prior art date
Application number
RU2011128408/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011128408A (en
Inventor
Георгий Петрович Кузьмин
Рудольф Владимирович Чжан
Василий Андреевич Ремизов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
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 Учреждение Российской академии наук Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2011128408/28A priority Critical patent/RU2487336C2/en
Publication of RU2011128408A publication Critical patent/RU2011128408A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2487336C2 publication Critical patent/RU2487336C2/en

Links

Landscapes

  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: measurement equipment.
SUBSTANCE: after taking a soil sample, weighing and detection of its volume, moisture, the soil sample is additionally dried. Then the volume of solid soil particles is determined, as well as density of dry soil, density of solid particles. Afterwards the relative air content is determined in thawed soil, besides, calculation of air content in thawed soil is carried out according to the formula V a V = 1 ρ d ( 1 ρ s + w ρ w ) ,
Figure 00000023
where Va - volume of air in the thawed soil sample; V - sample volume; ρ d = m d V ,
Figure 00000024
density of dry soil, where md - mass of dry soil sample; density of solid particles ρ s = m d V d ,
Figure 00000025
where Vd - volume of solid particles of the sample - soil moisture w = m m d m d ,
Figure 00000026
where m - mass of soil sample; ρw - water density.
EFFECT: expanded area of application due to possibility of accurate measurement of air content and accordingly specification of assessment of deformation properties of soil.

Description

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических свойств грунтов.The invention relates to the field of engineering geology, in particular to the determination of the physical properties of soils.

Известен «Способ определения объемного веса, удельного веса, пористости и защемленного воздуха в почвах и грунтах и пикнометр для его осуществления» (SU 125938) [1]. В пикнометр вводят замеренный объем жидкости, заполняющей макропоры и микропоры почвы, и по истечении двух-трех минут сливают не впитавшуюся в почву жидкость, затем повторно наполняют пикнометр жидкостью до риски, помещают под вакуум для откачивания защемленного воздуха и снова замеряют объем жидкости, дополнительно введенной до риски на пикнометре.The well-known "Method for determining bulk density, specific gravity, porosity and trapped air in soils and soils and a pycnometer for its implementation" (SU 125938) [1]. The measured volume of liquid filling macropores and micropores of the soil is introduced into the pycnometer, and after two to three minutes, the liquid that has not absorbed into the soil is drained, then the pycnometer is re-filled with liquid to the risks, placed under vacuum to pump out trapped air and again measure the volume of liquid, additionally introduced before the risks on the pycnometer.

Недостатком известного способа является пониженная точность измерения, связанная с применением жидкости (керосина), характер взаимодействия которой индивидуален для каждого состава грунта.The disadvantage of this method is the reduced measurement accuracy associated with the use of liquid (kerosene), the nature of the interaction of which is individual for each soil composition.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛОГО ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ» RU 2193180 [2], включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, влажности.Closest to the claimed technical solution is "METHOD FOR DETERMINING THE PHYSICAL PROPERTIES OF FROZEN SOIL AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION" RU 2193180 [2], which includes sampling the soil, weighing and determining its volume and humidity.

Недостатком известного способа [2] является узкая область применения, связанная с невозможностью точного определения содержания воздуха в грунте, что приводит к снижению точности оценки деформационных характеристик грунтов, имеющих первостепенное значение для строительства.The disadvantage of this method [2] is the narrow scope associated with the inability to accurately determine the air content in the soil, which leads to a decrease in the accuracy of the assessment of the deformation characteristics of soils of primary importance for construction.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения благодаря получению возможности точного измерения содержания воздуха и, как следствие, уточнение оценки деформационных свойств грунтов.The technical result of the invention is the expansion of the scope by providing the ability to accurately measure the air content and, as a result, refinement of the assessment of the deformation properties of soils.

Технический результат достигается тем, что после отбора образца грунта, взвешивания и определения его объема, влажности дополнительно производят высушивание образца грунта, определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц, после чего определяют относительное содержание воздуха в талом грунте, причем расчет содержания воздуха в талом грунте выполняют по формулеThe technical result is achieved by the fact that after sampling the soil, weighing and determining its volume, moisture, the soil sample is additionally dried, the volume of solid particles of the soil, the density of dry soil, the density of solid particles are determined, and then the relative air content in the thawed soil is determined, and the calculation the air content in the thawed soil is performed according to the formula

V a V = 1 ρ d ( 1 ρ s + w ρ w )

Figure 00000001
V a V = one - ρ d ( one ρ s + w ρ w )
Figure 00000001

где Va - объем воздуха в образце талого грунта;where V a is the volume of air in the sample of thawed soil;

V - объем образца;V is the volume of the sample;

ρ d = m d V

Figure 00000002
- плотность сухого грунта, ρ d = m d V
Figure 00000002
- density of dry soil,

где md - масса сухого образца грунта;where m d is the mass of a dry soil sample;

ρ s = m d V d

Figure 00000003
- плотность твердых частиц, ρ s = m d V d
Figure 00000003
- density of solid particles,

где Vd - объем твердых частиц образца;where V d is the volume of solid particles of the sample;

w = m m d m d

Figure 00000004
- влажность грунта, w = m - m d m d
Figure 00000004
- soil moisture,

где m - масса образца грунта;where m is the mass of the soil sample;

ρw - плотность воды.ρ w is the density of water.

Параметры, определяемые известными способами:Parameters determined by known methods:

- плотность грунта- soil density

ρ = m V , ( 1 )

Figure 00000005
ρ = m V , ( one )
Figure 00000005

где m - масса образца грунта; V - объем образца;where m is the mass of the soil sample; V is the volume of the sample;

- плотность сухого грунта- density of dry soil

ρ d = m d V , ( 2 )

Figure 00000006
ρ d = m d V , ( 2 )
Figure 00000006

где md - масса сухого образца грунта;where m d is the mass of a dry soil sample;

- плотность твердых частиц- density of solid particles

ρ s = m d V d , ( 3 )

Figure 00000007
ρ s = m d V d , ( 3 )
Figure 00000007

где Vd - объем твердых частиц образца;where V d is the volume of solid particles of the sample;

- влажность грунта- soil moisture

w = m m d m d . ( 4 )

Figure 00000008
w = m - m d m d . ( four )
Figure 00000008

Окончательная зависимость отношения объема содержания воздуха в грунте к общему объему грунта имеет вид:The final dependence of the ratio of the volume of air in the soil to the total volume of the soil is:

V a V = 1 ρ d ( 1 ρ s + w ρ w ) , ( 5 )

Figure 00000009
V a V = one - ρ d ( one ρ s + w ρ w ) , ( 5 )
Figure 00000009

Зависимость (5) получена из представления объема грунта как суммы объемов его компонентов.Dependence (5) is obtained from the representation of the volume of soil as the sum of the volumes of its components.

V = V d + V w + V a , ( 6 )

Figure 00000010
V = V d + V w + V a , ( 6 )
Figure 00000010

где Vw и Va - объем соответственно воды и воздуха в грунте.where V w and V a are the volume of water and air in the soil, respectively.

Из выражений (2) и (3) следует, чтоFrom the expressions (2) and (3) it follows that

V d = ρ d ρ s V . ( 7 )

Figure 00000011
V d = ρ d ρ s V . ( 7 )
Figure 00000011

Объем воды в грунте равенThe volume of water in the ground is

V w = m w ρ w , ( 8 )

Figure 00000012
V w = m w ρ w , ( 8 )
Figure 00000012

где mw=m-md - масса воды в грунте.where m w = mm d is the mass of water in the soil.

Массу воды в грунте на основании (4) можно представить в видеThe mass of water in the soil on the basis of (4) can be represented as

m m d = m d w ( 9 )

Figure 00000013
m - m d = m d w ( 9 )
Figure 00000013

или с учетом (2)or subject to (2)

m m d = w ρ d V . ( 10 )

Figure 00000014
m - m d = w ρ d V . ( 10 )
Figure 00000014

После подстановки выражения массы воды (10) в (8) получаемAfter substituting the expression for the mass of water (10) in (8), we obtain

V w = w ρ d V ρ w . ( 11 )

Figure 00000015
V w = w ρ d V ρ w . ( eleven )
Figure 00000015

Подставив (7) и (11) в (6), после небольшого преобразования находим выражение относительного содержания воздуха в талом грунтеSubstituting (7) and (11) into (6), after a small conversion, we find the expression of the relative air content in the thawed soil

V a V = 1 ρ d ( 1 ρ s + w ρ w ) . ( 12 )

Figure 00000016
V a V = one - ρ d ( one ρ s + w ρ w ) . ( 12 )
Figure 00000016

Пример расчета содержания воздуха в талом грунте.An example of calculating the air content in thawed soil.

По экспериментально найденным показателям физических свойств талого грунта, а также воды:According to experimentally found indicators of the physical properties of thawed soil, as well as water:

w=0,20 д.е., ρd=1,667 г/см3, ρs=2,70 г/см3, ρw=1,0 г/см3 и ρi=0,916 г/см3 w = 0.20 CU, ρ d = 1,667 g / cm 3 , ρ s = 2,70 g / cm 3 , ρ w = 1,0 g / cm 3 and ρ i = 0,916 g / cm 3

по формуле (12) находимby the formula (12) we find

V a V = 1 1,667 ( 1 2,7 + 0,20 1,0 ) = 0,05

Figure 00000017
. V a V = one - 1,667 ( one 2.7 + 0.20 1,0 ) = 0.05
Figure 00000017
.

Благодаря получению возможности определения содержания воздуха в грунте появляется возможность более точного расчета деформационных характеристик грунтов, что приводит к более точному расчету фундаментов. Уточнение расчета фундаментов приводит к снижению затрат без снижения надежности построек.Thanks to the possibility of determining the air content in the soil, it becomes possible to more accurately calculate the deformation characteristics of soils, which leads to a more accurate calculation of the foundations. Refinement of the calculation of foundations leads to lower costs without compromising the reliability of buildings.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено для расчета воздуха, содержащегося в талом грунте.Industrial application. The invention can be successfully applied to calculate the air contained in the thawed soil.

Claims (1)

Способ определения содержания воздуха в талом грунте, включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, влажности, отличающийся тем, что дополнительно производят высушивание образца грунта, определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц, после чего определяют относительное содержание воздуха в талом грунте, причем расчет содержания воздуха в талом грунте выполняют по формуле
V a V = 1 ρ d ( 1 ρ s + w ρ w ) ,
Figure 00000018

где Va - объем воздуха в образце талого грунта;
V - объем образца;
ρ d = m d V ,
Figure 00000019
плотность сухого грунта,
где md - масса сухого образца грунта;
ρ s = m d V d ,
Figure 00000020
плотность твердых частиц,
где Vd - объем твердых частиц образца,
w = m m d m d ,
Figure 00000021
влажность грунта,
где m - масса образца грунта; ρw - плотность воды.
The method of determining the air content in the thawed soil, including sampling the soil, weighing and determining its volume, moisture, characterized in that it further drying the soil sample, determine the volume of solid particles of the soil, the density of dry soil, the density of solid particles, and then determine the relative content air in the thawed soil, and the calculation of the air content in the thawed soil is performed according to the formula
V a V = one - ρ d ( one ρ s + w ρ w ) ,
Figure 00000018

where V a is the volume of air in the sample of thawed soil;
V is the volume of the sample;
ρ d = m d V ,
Figure 00000019
dry soil density
where m d is the mass of a dry soil sample;
ρ s = m d V d ,
Figure 00000020
particle density
where V d is the volume of solid particles of the sample,
w = m - m d m d ,
Figure 00000021
soil moisture
where m is the mass of the soil sample; ρ w is the density of water.
RU2011128408/28A 2011-07-08 2011-07-08 Method to detect air content in thawed soil RU2487336C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128408/28A RU2487336C2 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Method to detect air content in thawed soil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011128408/28A RU2487336C2 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Method to detect air content in thawed soil

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011128408A RU2011128408A (en) 2013-01-20
RU2487336C2 true RU2487336C2 (en) 2013-07-10

Family

ID=48788435

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011128408/28A RU2487336C2 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Method to detect air content in thawed soil

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2487336C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585953C1 (en) * 2014-11-27 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method of determining physical properties of soils

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU928194A1 (en) * 1980-06-06 1982-05-15 Ленинградский научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий Method of determination of salt-containing ground specific weight
RU2193180C2 (en) * 2000-07-27 2002-11-20 Акционерное общество "Проектно-изыскательское и научно-производственное акционерное общество "Институт Гидропроект" Procedure establishing physical properties of frozen ground and device for its realization
CN1928552A (en) * 2006-01-13 2007-03-14 中国科学院东北地理与农业生态研究所 Solid water content in soil freezing process and method for measuring its growth and decline characters
RU2397474C1 (en) * 2009-06-22 2010-08-20 Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method for detection of volume and density of soil particles and device for its realisation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU928194A1 (en) * 1980-06-06 1982-05-15 Ленинградский научно-исследовательский и проектный институт типового и экспериментального проектирования жилых и общественных зданий Method of determination of salt-containing ground specific weight
RU2193180C2 (en) * 2000-07-27 2002-11-20 Акционерное общество "Проектно-изыскательское и научно-производственное акционерное общество "Институт Гидропроект" Procedure establishing physical properties of frozen ground and device for its realization
CN1928552A (en) * 2006-01-13 2007-03-14 中国科学院东北地理与农业生态研究所 Solid water content in soil freezing process and method for measuring its growth and decline characters
RU2397474C1 (en) * 2009-06-22 2010-08-20 Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method for detection of volume and density of soil particles and device for its realisation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2585953C1 (en) * 2014-11-27 2016-06-10 Федеральное государственное бюджетное Учреждение науки - Институт мерзлотоведения им.П.И.Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук Method of determining physical properties of soils

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gong et al. The effects of soil bulk density, clay content and temperature on soil water content measurement using time‐domain reflectometry
CN103091226B (en) Device and method for detecting porosity of saturated soil
RU2478196C1 (en) Method for determining air content in frozen soil
CN104483334A (en) Method for visually representing spatial distribution and content of water in cement-based material
Mouzai et al. Shear strength of compacted soil: effects on splash erosion by single water drops
RU2654832C1 (en) Method for determining the content of unfrozen water in frozen soils
CN106501151A (en) A kind of shale aperture measurement device and method based on imbibition and ion diffusion property
CN102323178B (en) Method and device for measuring physical property indexes of soil body
Hassine et al. Use of electrical resistance measurement to assess the water saturation profile in porous limestones during capillary imbibition
Li et al. A new method to simultaneously measure the soil–water characteristic curve and hydraulic conductivity function using filter paper
Dilmohamud et al. Surface tension and related thermodynamic parameters of alcohols using the Traube stalagmometer
Bouksila et al. Soil water content and salinity determination using different dielectric methods in saline gypsiferous soil/Détermination de la teneur en eau et de la salinité de sols salins gypseux à l'aide de différentes méthodes diélectriques
RU2487336C2 (en) Method to detect air content in thawed soil
US20170097295A1 (en) Method for determining suspended matter loads concentrations in a liquid
CN107860685A (en) A kind of detection method of sand soil moisture content
CN106066352A (en) A kind of sulfur hexafluoride gas trace moisture content determinator and method thereof
RU2390766C1 (en) Method and device for determining flow conditions of gas-liquid stream
Shen et al. Laboratory research of soil water characteristic curve by osmotic method and filter paper method
RU2503776C1 (en) Method to assess content of macrofragmental inclusions to characteristics of compressibility of mixtures of clayey soils
Al-Busaidi et al. Soil salinity assessment by some destructive and non destructive methods in calcareous soils
CN202631480U (en) Device for measuring concentration of substance in gas
Teixeira et al. Sampling and TDR probe insertion in the determination of the volumetric soil water content
RU2569915C1 (en) Determination of soil density at compression tests
Bicalho et al. Evaluation of the suction calibration curves for Whatman 42 filter paper
Nikitsin et al. Methods of determination of liquid transfer coefficient in building materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160709