Студопедия — Основные особенности современной технологии зондирования и специальных исследований.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Основные особенности современной технологии зондирования и специальных исследований.






Статическое зондирование с применением пьезоэлектрических датчиков (Cone Penetration Test) сегодня общепринято во всём мире. Производство СРТ во многом определяет качество отчётных документов по изысканиям. В странах Европейского Содружества наличие материалов по зондированию в пределах активной зоны сооружений является обязательным условием проектирования и последующего страхования объектов гражданского строительства.

Наиболее существенным преимуществом метода СРТ является исследование реакции грунтов в их естественном залегании. Общим местом в проблеме качества изысканий стала возможность при статическом зондировании получения непрерывной диаграммы изменения показателей физико-механических свойств грунтов по всей скважине от устья до забоя. В результате получаем наиболее точное представление о физическом состоянии как глинистых, так и песчаных: грунтов (по показателям однородности сложения, консистенции, степени литификации и уплотнения). Однако следует иметь в виду, что сам процесс внедрения зонда носит прерывисто-поступательный характер, обусловленный остановками (обычно не более 10-15 секунд) для смены позиций давильной головки.

Современные системы СРТ предусматривают передачу информации, как по кабельным, так и бескабельным каналам. Преимущества бескабельной системы СРТ можно свести к нескольким основным положениям:

• Отсутствует риск повреждения кабеля и разъёмов.

• Снижаются затраты времени на зондирование и исключается достаточно трудоёмкая ручная работа с кабелем.

• Появляется возможность увеличения глубины зондирования до 100 метров за счёт использования смазки колонны зонда бентонитовым раствором из полости несущих штанг.

• Возможен ликвидационный тампонаж скважин при подъёме штанг, что очень важно для предотвращения гидравлической связи вскрытых водоносных горизонтов и проникновения в них загрязняющих веществ с поверхности.


 

В бескабельной системе сигнал с зонда поступает на микропроцессор, смонтированный непосредственно над зондом. Микропроцессор преобразует электрический сигнал в звуковой, который по колонне штанг передаётся на поверхностный микрофон (этот сигнал слышит и оператор, что очень важно контроля за процессом зондирования), где вновь трансформируется в электрический и поступает по соединительному кабелю в интерфейсный накопитель компьютера. Звуковой передатчик состоит из преобразователя электрического сигнала в звуковой и блока питания. Он может быть применён с большинством типов зондов, оснащённых, как отдельными датчиками замера каждого параметра, так и интегрированной системой. Максимальное расстояние передачи звукового сигнала определяется поперечным сечением штанг и физическим состоянием зондируемых грунтов. Штанги стандартным диаметром З6мм обеспечивают чёткую подачу сигнала с глубины до 60 метров, для штанг 44 мм глубина увеличивается до 120 метров. Сигнал на поверхности проходит контрольную фильтрацию, и при сбоях он не регистрируется. Одновременно на интерфейс поступает информация от оптико-электрического датчика о глубине забоя скважины. На дисплее компьютера в реальном времени вычерчиваются обычные диаграммы изменения параметров лобового сопротивления, бокового трения, порового давления, коэффициента трения, угла наклоны скважины по глубине.

 

В бескабельной системе могут применяться различные зонды, в том числе многоканальные зонды с датчиками температуры, электропроводности грунтов и пр. Система работает в рамках единого интерфейса, объединяющего микрофон, датчик глубины и портативный компьютер, позволяющий вести визуальный контроль зондирования, накапливать данные по зондированию в цифровой форме и распечатывать графики зондирования.

 

Отметим, что описанная система в СПб пока используется в ограниченном масштабе только в Центре Геотехнологий при кафедре геотехники Государственного Архитектурно - Строительного Университета совместно со специализированной многофункциональной пенетрационно-буровой установкой 204D производства шведской компании Geotech АВ (Гётеборг). К сожалению, отечественная промышленность ничего подобного не выпускает.

 

Весьма скромно при инженерно-геологических изысканиях в СПб используется и ещё-одна сильная возможность СРТ. Это отбор проб ненарушенного сложения. В данной технологии можно говорить о нескольких преимуществах. Это, прежде всего, возможность более точной привязки интервалов пробоотбора за счёт использования синхронизатора глубины самой пенетрационной установки. Наблюдения показывают, что очень часто отбор керна буровых скважин из-за деформирования слабых

 


 

водонасыщенных песчано-глинистых грунтов при извлечении из колонковой трубы и приблизительности визуальных промеров керна приводит к значительным погрешностям привязки (до +/- 0,5м на рейс). Не менее сложен пробоотбор с помощью забивных или задавливаемых грунтоносов. Это весьма трудоёмкая и сложная процедура, требующая не только хорошо налаженной техники, но и высокой квалификации буровой бригады. Естественно ошибочная привязка интервалов пробоотбора не позволяет в должной мере синхронизировать результаты лабораторных исследований и показателей зондирования, сопоставлять положение геологических границ по результатам зондирования и бурения. Возможность применения специальных технологий (опережающая Обсадка, тройная обсадная труба и т. п.) на основе буровых снарядов зарубежного производства типа «Geobor» и «Odex» сдерживается их дороговизной.

 

Имеющиеся за рубежом модели тонкостенных пробоотборников. позволяют осуществлять отбор проб (монолитов) в полиэтиленовые «чулки», эпоксидные или стальные сборные цилиндры с внутренним диаметром 50, 75 или 100мм и любой требуемой длины (обычно не менее 700мм). Указанные диаметры позволяют вырезать из отобранных монолитов как образцы для трёхосных испытаний в стабилометрах, так и рабочие кольца для компрессионных и срезных приборов, отвечающих отечественным стандартам. Практика показывает, что эти пробоотборники обеспечивают отбор высококачественных проб с ненарушенным сложением даже, по чувствительным, водонасыщенным песчано-глинистым грунтам.

 

Технология пробоотбора с помощью упомянутых устройств принципиально отличается от отбора керна при бурении в сторону значительно меньшей зависимости от человеческого фактора и значительно более высокого качества отобранных проб. Пробоотборники погружаются в грунт на штангах с наружным диаметром 32, 36, 44мм. Для задавливания используется механизм гидроподачи, который позволяет регулировать скорость и усилие подачи в зависимости от состояния опробуемых грунтов. Пробоотборник перед началом надёжно закрыт поршнем, который располагается во внутреннем стакане непосредственно над режущей кромкой пробоотборника и надёжно перекрывает входное отверстие стакана. На кровле опробуемого интервала с помощью специального конусного зажима штанга зонда освобождается от фиксаторов и внутренний поршень при движении пробоотборника вниз под напором поступающей пробы поднимается вверх по мере заполнения стакана. Когда стакан заполнен пробой, конусный зажим выходит из фрикционного замка и поднимается на поверхность. Далее на поверхность поднимается заполненный грунтом пробоотборник, который свинчивается хо штанг и герметизируется с торцов плёнкой и резиновыми крышками. Такие пробы могут храниться в вертикальном или горизонтальном положении, транспортироваться в

 


 

лабораторию и подвергаться дальнейшей разделке. Совершенно ясно, что указанная технология не только повышает качество пробоотбора, но и позволяет значительно снизить фактические затраты на одну из самых трудоёмких операций инженерных изысканий. Кроме того, если переложить на зондирование хотя бы. часть опробования, можно снизить объёмы бурения и вообще оптимизировать соотношение буровых и зондировочных работ при изысканиях, что может в целом повлиять на стоимость изыскательских работ. В настоящее время кроме упомянутого выше Центра Геотехнологий описанную технологию достаточно широко использует в своих работах АОЗТ «Геостатика».

 

В самой технологии статического зондирования всё большее внимание привлекает возможность использования самых разнообразных зондов, снабжённых различными датчиками. Значительный интерес представляет использование зондов с дополнительным каналом для замера удельной электрической проводимости (или удельного электрического сопротивления) грунтов. Замер показателей, электропроводимости позволяет отслеживать загрязнённость грунтов тяжёлыми металлами, даёт косвенную информацию о литологическом типе грунта, о минерализации грунтовых вод, о коррозийной активности грунтов. Если определена минерализация подземных вод и гранулометрический состав песков, удельная электропроводимость даёт относительную плотность (относительную пористость) песков. Удельное электрическое сопротивление есть фундаментальное свойство грунта, и может быть рассчитано по формуле на основе закона Ома:

, где

К - калибровочный коэффициент, зависящий от геометрии и размеров электродов (A,L),

V,I- напряжение и сила тока соответственно.

 

В Голландии замеры электрических сопротивлений в составе статического зондирования практикуются с середины 70-ых годов. Опытными работами было установлено, что отношение F удельных электрических сопротивлений грунта (ps) и поровой воды (pw) F = ps/pw связано с пористостью грунта по уравнению F = An-m (Archie, 1942), где А — константа, определяемая в лаборатории, соответственно А ≈1 для неконсолидированных глинистых грунтов и A≈1,5 для песков (Campanella and Kokan, 1993). В обычном режиме зондирования запись электрического сопротивления грунтов позволяет чётко отбивать границы между песками и глинистыми грунтами.

 

При тарировке датчиков электрических сопротивлений для песчаных грунтов была выявлена линейная зависимость между пористостью n и коэффициентом 1/F, что позволяет определять пористость песков в достаточно широком диапазоне значений.


 

Более того, разность замеров на внешних и внутренних электродах, которые работали в условиях ненарушенного и нарушенного сложения, позволила оценить дилатансию песков (Campanella and Kokan, 1993). На основе указанных работ был предложен показатель дилатансии песков D, как коэффициент объёмного удельного сопротивления, замеряемого только на внутренних электродах зонда. Когда D возрастает и становится более 1, песок будет менее уплотняться при деформировании, когда D уменьшается и становится менее 1, можно предположить, что при деформировании песок будет разрыхляться. Используя корреляцию между показателем относительной плотности Dr и показателем дилатансии D, для Dr=45% и D =1 была получена граница между двумя типами поведения песков при сдвиге.

 

В условиях широкого развития песчаных и супесчаных обводнённых массивов весьма важным выглядит оценка возможности их разжижения под динамическими нагрузками. При массовом выполнении статического зондирования эта проблема решается весьма надёжно при рассмотрении связи лобовых сопротивлений и вертикальных эффективных напряжений σ'v0 для конкретных геолого-литологических комплексов. Для такой оценки в своё время был предложен график (Robertson and Fear, 1995):

 

Широкие возможности открывает применение зондов, снабжённых сейсмическими датчиками. Современные сейсмические зонды (геофоны или акселерометры) позволяют фиксировать весь спектр волн в грунтах, в том числе и паразитические шумы, не допуская эффектов смазывания, искажения или смещения фаз. В рамках Европейских


 

Строительных Норм (Uniform Building Codes, 1997) предложен математический аппарат, позволяющий отфильтровывать ошибочные или аномальные данные и определять скорости продольных и поперечных волн в грунтах с достаточно высокой точностью и с учётом физического состояния и свойств грунтов.

 

Замер скоростных характеристик грунтов в общем случае позволяет, решать различные геотехнические задачи на базе применения статического и динамического анализа грунтов, оценки разжижения грунтов. В частности, в рамках статического анализа могут быть получены важнейшие упругие характеристики грунтов – коэффициент Пуассона v, модуль сдвига Go, модуль Юнга Е, модуль объёмной деформации В:

·

·

·

·

где Vp и Vs — скорости продольных и поперечных сейсмических волн в грунтах.

 

В заключение отметим, что весьма перспективным выглядит возврат при статическом зондировании к радиоизотопным методам каротажа, что позволило бы отслеживать изменение показателей влажности и плотности (пористости) грунтов по глубине без отбора образцов для лабораторного определения этих показателей^

 

Таким образом, в настоящее время статическое зондирование может предложить технологию непрерывного прослеживания по глубине широкого спектра характеристик физико-механических свойств грунтов в условиях их естественного залегания. Развитие и внедрение новых технологий зондирования на базе комплексных зондов позволило бы сократить сроки изысканий, повысить их качество, более надёжно и оперативно решать целый ряд геотехнических задач. Широкое применение статического зондирования позволяет на новом уровне решить вопрос оптимизации всего процесса инженерногеологической разведки за счёт рационального сочетания объёмов 'бурения, разведочной геофизики и собственно зондирования.

 

В любом регионе развитие технологий статического зондирования объективно расширяет задачи и возможности промышленного комплекса по разработке новых видов зондировочной техники, зондов, электроники и программного обеспечения. Это особенно актуально для такого промышленного центра как Санкт-Петербург.


 

 

 

 


 

 

 

 

 


 








Дата добавления: 2015-09-04; просмотров: 571. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Ведение учета результатов боевой подготовки в роте и во взводе Содержание журнала учета боевой подготовки во взводе. Учет результатов боевой подготовки - есть отражение количественных и качественных показателей выполнения планов подготовки соединений...

Сравнительно-исторический метод в языкознании сравнительно-исторический метод в языкознании является одним из основных и представляет собой совокупность приёмов...

Концептуальные модели труда учителя В отечественной литературе существует несколько подходов к пониманию профессиональной деятельности учителя, которые, дополняя друг друга, расширяют психологическое представление об эффективности профессионального труда учителя...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Приготовление дезинфицирующего рабочего раствора хлорамина Задача: рассчитать необходимое количество порошка хлорамина для приготовления 5-ти литров 3% раствора...

Дезинфекция предметов ухода, инструментов однократного и многократного использования   Дезинфекция изделий медицинского назначения проводится с целью уничтожения патогенных и условно-патогенных микроорганизмов - вирусов (в т...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.01 сек.) русская версия | украинская версия