8.1.3. 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 W_об = 1, или 100%), в то время как суммарная влажность может достигнуть сотен и тысяч процентов. Общая и суммарная влажность связаны между собой зависимостью:

W_об = W/(1 + W).

Способ выражения влажности в виде W_об 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 –W_с;

2. влажность мерзлых прослоек минеральных агрегатов, не содержащих видимых невооруженным глазом ледяных тел– W_г;

3. влажность за счет незамерзшей воды –W_н. 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 ­– W_в;

5. влажность за счет льда – цемента –W_ц.

Выделенные виды влажностей мерзлых грунтов связаны между собой следующей зависимостью:

W_с = W_г + W_в = (W_ц + W_с) ₊ W_в,

где W_с, W_н, W_г определяются опытным путем, а W_ц и W_в вычисляются по формулам:

W_ц = W_г - W_н; W_в = W_с - W_г .

W_ц и W_в правильнее называть массовой (весовой) льдистостью соответственно за счет льда – цемента и льда прослоек, а их сумму – суммарной массовой льдистостью Л_в.

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.