Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 [ 75 ] 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

так и другими исследователями (М. Н. Гольдштейном, В. Ф. Ба-кулиным, В. Ф. Жуковым, М. Ф. Киселевым, В. П. Ушкаловым и др.). Здесь мы ограничим наше изложение лишь описанием результатов наших наиболее характерных опытов с чистым мерзлым песком (содержание фракции 1-0,25 жж -93%) и дисперсной глиной (содержание фракции <0,005 мм - 50%), проведенных достаточно чисто, с соблюдением граничных условий оттаивания и уплотнения.

Изучение компрессии мерзлых песка и глины при оттаивании производилось при разном внешнем давлении: без нагрузки (под

с , -с/Г

0,660

Мерзлый\таль/й

U500

К ООО

f 2 3 р,кГ/см ?,7Р0

f г б

3 р,кГ/см

Рис. 107. Компрессионные кривые для песка (а) и глины (б): 1 - мерзлых при оттаивании; 2 - немерзлых (при положительной температуре)

действием только веса нагревателя-штампа р<0,002 кГ/см) и при двух удельных уплотняюнхих давлениях различной интенсивности (при р=1 кГ/см и при /7 = 3 кГ/см).

После оттаивания и стабилизации осадок оттаявший грунт загружался дополнительно несколькими ступенями нагрузки, при которых также производилось наблюдение осадок уплотнения до полной их стабилизации. Для каждого опыта определялись характеристики начального и конечного физического состояния образца (объемный вес, влажность, начальная и конечная высота образца), по которым и вычислялись соответствующие коэффициенты пористости грунта. Были получены данные для полного построения компрессионных кривых оттаивающих грунтов, подобных показанным на рис. 107, но при разной величине уплотняющей нагрузки при оттаивании, по которым также определялись изменения коэффициента пористости в процессе оттаивания с одновременным уплотнением под нагрузкой, т. е. {Аг)р. Средние данные из трех определений изменений коэффициента пористости мерзлых песка и глины

при их оттаивании в условиях компрессии и различном давлении приведены в табл. 36.

На рис. 108 показаны графики изменения коэффициента пористости мерзлых грунтов при оттаивании с одновременным уплотнением их нагрузкой в зависимости от величины компрессионно-уп-лотняющей нагрузки.

Согласно рис. 108, зависимость изменения коэффициента пористости Ае оттаивающих грунтов от давления р в исследованных пределах (по крайней мере до 3 кГ/см) строго линейна. Эта важнейшая закономерность обнаруживается и непосредственными сопоставлениями цифровых данных, приведенных в табл. 36.

Как показали полевые исследования (например, В. П. Ушка* лова в Петровске-Забайкальском, 1944 г.), линейная зависимость между изменением коэффициента пористости мерзлых грунтов при оттаивании и величиной внешнего давления будет справедлива и для вечномерзлых грунтов естественной ненарушенной структуры.

Приняв обозначения по рис. 108, уравнение прямой Ae = f(p) запишется в следующем виде:

з = A-\-\gap. (Д2)

0J -

д р,кГ/см

Обозначим

Рис. 108. Зависимость изменения коэффициента пористости Де мерзлых грунтов при оттаивании от величины внешнего давления р: / - песок, 2 - глина

tga= а.

(Дз)

Величину tg а = а можно назвать коэффициентом уплотнения оттаивающих грунтов, так как с увеличением угла а уплотняемость грунтов увеличивается. Тогда

де = Л+а/7. (VI.1)

Зависимость (VI. 1) показывает, что изменение коэффициента пористости мерзлых грунтов при оттаивании их с одновременным уплотнением состоит из двух частей: одной - Л, не зависящей от величины внешнего давления, и другой - ар в исследованных пределах прямо пропорциональной внешнему давлению.

Формулу для стабилизированной осадки слоя грунта без возможности его бокового расширения (Д1) можно переписать в следующем виде:

Де S

- есть относительная осадка слоя грунта (в условиях одномерной задачи). Под-

Величина отг = :

1 + ео

при сплошной нагрузке

Таблица 36

Компрессионные изменения коэффициента пористости мерзлого песка и глины

при оттаивании

Песок

Без нагрузки (при постоянной температуре нагревателя 6== 4-15° С) . .

Под нагрузкой /7=1 кГ/см (температура нагревателя 6= -Ь15°С) . .

Под нагрузкой р=3 кГ/см (температура нагревателя 9= -Ы5°С) . . .

0,6600 0,6490 0,6496

0,6325 0,6055 0,5757

0,0275 0,0435 0,0746

Глина

Без нагрузки (при постоянной температуре нагревателя 0= -1-15** С) . .

Под нагрузкой р=1 кГ/см (температура нагревателя 0= -1-15° С) . .

Под нагрузкой р=3 кГ/см (температура нагревателя 8= -1-15° С) . . .

ставляя в выражение (д/) зависимость Ае из формулы (VI.1), получим

ИЛИ (рис. 109) Л

1+ ео 1 -Ь

отг - "

-ар,

где --=А -Коэффициент оттаивания

1 + ео так как ботт

(Д4)

(VI.2)

(отвлеченное число.

число отвлеченное и ео -начальный коэффициент пористости мерзлого грунта - также число отвлеченное); -=

1 + so

=а - коэффициент относительного (отнесенного только к объему

минеральных частиц грунта) уплотнения мерзлого грунта при оттаивании, имеющий размерность см/кГ,

Тогда формула для стабилизированной осадки слоя оттаивающего грунта (s = eh) в случае одномерной задачи принимает следующий вид:

s=Ah-\-ahp.

(VL3)

В этой формуле - главнейшей зависимости для расчета осадок мерзлых грунтов при оттаивании, положенной в основу разработки