Planning of experimental research by definition of thermophysical characteristics of clay soils

Abstract

Получена: 29 декабря 2015 Принята: 15 января 2016 Опубликована: 31 марта 2016 Рассматриваются проблемы проведения экспериментов по изучению теплофизических характеристик грунтов, в частности теплопроводности и теплоемкости. Данные теплофизические параметры учитываются при проектировании специальных способов производства работ, применяемых в подземном строительстве, а именно – искусственном и естественном замораживании грунтов. Указанный способ является наиболее надежным и универсальным, особенно в сложных инженерно-геологических условиях, и используется для закрепления грунтовых массивов. Определение теплофизических свойств грунтов необходимо для выполнения теплотехнических расчетов с применением компьютерного моделирования, которое помогает убедиться в эффективности и надежности принятых решений. Объектом исследования являются глинистые грунты, так как изучение их свойств, как физических, так и теплофизических, при промерзании и оттаивании вызывает наибольший интерес. К тому же на территории Пермского края наибольшее распространение получили именно глинистые грунты. Таким образом, представлены последовательность планирования экспериментального исследования и порядок анализа полученных данных. Выбрана предварительная модель объекта исследования в виде уравнения регрессии, составлена матрица планирования эксперимента. В ходе испытаний планируется получить зависимость теплофизических характеристик глинистого грунта от изменения его показателя текучести при значениях 0,3; 0,6; 0,9, а также зависимость между теплофизическими параметрами грунта различной консистенции и температурой исследуемого образца, которую планируется варьировать в интервале от –10 до +10 oС. Кроме того, рассмотрены порядок определения теплопроводности грунта нестационарным способом и методика нахождения теплоемкости исследуемого грунта методом калориметрии. Приведены формулы для обработки полученных опытных данных при исследовании теплоемкости грунта.