Приложение 13. Определение показателей прочности и плотности снега

Приложение 13

Определение показателей прочности и плотности снега

Для определения показаний прочности (несущей способности) уплотненного снежного покрытия рекомендуется применять твердомер НИАС.

Твердомер НИАС (рис. 1) состоит из конуса, площадки для ступни человека, вертикальной стойки и вертикальной доски упора.

Конус твердомера делается из дюрали или дерева, обшитого жестью или листовым алюминием, и жестко скрепляется с площадкой для ступни. Угол конуса у вершины - 34°12', высота - 130 мм, диаметр основания - 80 мм.

Площадка для ступни имеет размеры 300х120 мм. Вертикальная стойка высотой 700 мм имеет внизу квадратную пластинку - основание размером 100х100 мм. Стойка свободно двигается в двух направляющих скобах, прикрепленных к доске-упору. На стойке прикреплена металлическая стрелка, указывающая глубину погружения конуса в снег.

Доска-упор размером 900х100 мм двумя фанерными косынками жестко скреплена с горизонтальной площадкой для ступни.

На доске-упоре имеется шкала, по которой отсчитывают глубину погружения конуса в снег и по показателям которой определяют несущую способность уплотненного снега. Чертежи твердомера НИАС приведены на рис. 2.

Последовательность пользования твердомером следующая:

1. Поставить твердомер на снежное покрытие.

2. Вынуть шпильку, скрепляющую стойку с доской-упором, рукой взяться за рукоятку и, став одной ногой на площадку для ступни, перенести на нее тяжесть своего тела, затем записать показание прибора по шкале.

Прочность уплотненного снега в зависимости от прилагаемой нагрузки и глубины погружения конуса определяется по графику (рис. 3) или по формуле

                                Р

              сигма = ----------------------.

                             2    2  альфа

                       пи х h x tg  -------

                                        2

                             Р                        Р

     сигма = 9,81 х 3,333 х ----, кПа (сигма = 3,333 ---- , кгс/см2),

                              2                        2

                             h                        h

где сигма - показатель прочности снега, кПа (кг/см2);

    P     - нагрузка на конус, кг;

    h     - глубина погружения конуса, см;

    альфа - угол конуса 34°12'.

Определение плотности снега может производиться портативным пружинным плотномером (рис. 4), который состоит из корпуса, пружины, шкалы и мерного стаканчика. Корпус изготавливается из дюралевой трубки, внутри которой крепится эластичная пружина из качественной стали с растяжением примерно 0,5 мм на 1 г массы. К нижнему концу пружины крепится мерная шкала из дюралевой пластинки, которая градуирована через 10 г. Мерный стаканчик изготавливается из дюрали и подвешивается за дужку к мерной шкале. Деталировка плотномера приведена на рис. 5-12.

Измерение портативным плотномером производится в следующем порядке.

1. На участке измерения с помощью ножа-лопатки выравнивается площадка размером 0,2х0,2 м. Выравнивание следует производить без уплотнения снега только за счет его срезания.

2. Мерный стаканчик устанавливается заостренными кромками на подготовленную поверхность и заглубляется в снег до тех пор, пока днище стаканчика не дойдет до выровненной поверхности снега. Окончание погружения контролируется через отверстие в днище.

В процессе заглубления необходимо следить за сохранением вертикального положения стаканчика относительно поверхности площадки.

3. Стаканчик с пробой откапывается и осторожно извлекается из снега с помощью ножа-лопатки, а затем переворачивается вниз дном.

Поверхность снега выравнивается заподлицо с режущими кромками стаканчика.

4. На мерный стаканчик с пробой надевается дужка, за которую он подвешивается к шкале пружинных весов и взвешивается.

Плотность снега вычисляется по формуле

                             Q

                       ро = ---,

                             V

где Q - масса пробы, определенная по шкале, г; V - объем пробы снега, равный объему мерного стаканчика, см3.

5. Периодически (два - три раза в месяц) следует производить контрольную проверку показаний шкалы пружинных весов, для чего мерный стаканчик загружается набором гирь в 10, 20, 30, 100 г. В случае несоответствия показаний на шкале необходимо нанести новые деления, соответствующие массам контрольных гирь.

В полевых условиях плотность снежного покрова может быть также измерена с помощью рычажного плотномера и косвенно путем растапливания образца снега определенного объема.

Рычажной плотномер состоит из металлического цилиндра и безмена. Цилиндр высотой 600 мм с площадью поперечного сечения 50 см2 на наружной поверхности имеет деления через 1 см. Нижняя режущая кромка цилиндра заточена. На цилиндр свободно надето кольцо с дужкой для подвешивания цилиндра к безмену. Цилиндр закрывается крышкой. Безмен с движущимся грузиком имеет деления через 10 г.

Для определения плотности снежного покрова цилиндр режущей кромкой ставится вертикально на поверхность снежного покрова и погружается в снег нажатием либо легкими ударами молотка до упора. После этого по делениям на корпусе цилиндра определяется толщина снегового покрытия, а затем ножом-лопаткой снег под цилиндром подрезается, и он извлекается из снега; цилиндр переворачивается режущей кромкой кверху и подвешивается к безмену для определения массы образца снега определенного объема. Далее вычисляется плотность снега.