Частотные и температурные зависимости диэлектрической проницаемости песчаных и песчано-глинистых грунтов с малой влажностью

Приведены результаты диэлектрических измерений малоувлажненных грунтов (бентонит, речной песок, смесь бентонита с песком, кварцевые сферические гранулы) в диапазоне частот 42 Гц – 5 МГц (использовался измеритель LCR 3532-50 фирмы HIOKI) и в диапазоне частот 1 МГц – 1 ГГц (использовались векторные анализаторы параметров цепей ZVRE и ZNB8) и в диапазоне температур -20 – +105 С (использовалась климатическая камера TH–ME фирмы JEIO TECH). Показано, что содержание воды в доли процента практически не изменяет действительную часть диэлектрической проницаемости (ДП) на частоте 1 ГГц, но на частотах 100-200 Гц эта величина может возрастать в несколько раз. Возрастание в сильной степени зависит от влажности, величины удельной поверхности грунта и температуры. Так, в бентонитовой глине при влажности 0,1% и температуре 105 С действительная часть ДП возрастает с 2,7 на частоте 1 ГГц до 4,6 на частоте 1 МГц и до 25 на частоте 100 Гц. Возрастание ДП на низких частотах заметно и в порошке кварцевых гранул диаметром 15-35 мкм с весьма малой удельной поверхностью. При влажности 0,2% и температуре 25 С ДП возрастает с 2,8 на частоте 1 ГГц до 5,5 на частоте 100 Гц. Возрастание ДП на низких частотах наблюдается и при отрицательных температурах, но не столь значительное. Наличие малых количеств воды в грунтах обнаруживается и по температурной зависимости низкочастотной проводимости. Эффект возрастания ДП объясняется межслойной поляризацией на границе "связанная вода - твердая фаза грунта". В докладе приведены результаты моделирования комплексной диэлектрической проницаемости.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 12-05-00502-а.