Menu

Измерение перемещений и фильтрации

Перемещения в основаниях измеряют с помощью грунтовых марок (в натурных или лабораторных испытаниях) или к льцевых марок в натурных условиях, например, при определении вспучивания грунта при промерзании (рис. 3.7). Грунтовые марки представляют собой винтовые лопасти 6, завинчиваемые в основание с помощью ключа вручную на нужную глубину. К лопасти прикрепляют перед завинчиванием стальную проволоку 4 диаметром

2—0,3 мм, вдетую в пластмассовую оболочку 5 внутренним диаметром 2—3 мм. Проволоку покрывают слоем смазки для исключения трения между оболочкой и проволокой. Концы проволок присоединяют к прогибомерам, которые и фиксируют перемещения грунтовых марок.

Для длительных наблюдений за перемещениями слоев грунта в пробуренную скважину 8 диаметром до 5—10 см через трубку устанавливают кольцевые марки 9, которые при выходе из трубы крепятся в стенки скважины с помощью пружинных анкеров. Затем в скважину опускают магнитный ис атель 11, который точно отмечает положение стального кольца. Длина подвески 10 фиксируется на приборе 7, вследствие чего можно периодически отмечать перемещения марок 9 по вертикали.

[image]

Рис. 3.7. Измерение перемещений грунтов:

а — установка глубинных марок; б — измерение перемещений при промораживании; 1 — прогибомеры; 2 — балка; 3 — подставка (тренога); 4 — струна; 5 — пластмассовая трубка; 6 — марка; 7 — прибор для контроля положения электромагнита; 8 — скважина; 9 — глубинная кольцевая марка; 10 — подвеска; 11 — электромагнит

 

Для определения фильтрационных свойств грунтов, оценки однородности отдельных слоев, выявления трещиноватости зон основания, контроля фильтрационного режима, оценки эффективности дренажа применяют метод радиоактивных индикаторов. Метод заключается в наблюдении за движением радиоактивных соединений, введенных в изучаемый поток и перемещающихся вместе с ним. Наличие радиоактивных индикаторов в потоке грунтовых вод устанавливают радиометрическими измерениями непосредственно в пробуренных скважинах или в пробах воды.

 

Рис. 3.8. Зонд:

1 — коллиматор; 2 — детектор; 3 — штанга; 4 — лимб; 5 — кабель; 6 — регистратор отобранных из скважин

С помощью метода радиоактивных индикаторов легко определить направление и скорость движения грунтовых вод, используя очень низкие концентрации радиоактивного вещества, не влияющие на свойства потока. Известны три способа использования радиоактивных индикаторов: способ пусковой скважины, способ наблюдательных скважин, способ координатных измерений.

Первый способ основан на определении интенсивности снижения концентрации радиоактивного индикатора в скважине и направления его выноса потоком из скважины. Индикатор вводят в пробуренную скважину и наблюдают за изменением его концентрации А за время опыта т, после чего определяют постоянный расход потока грунтовых вод д и скорость и:

[image]

где У0 — объем скважины; е — эмпирический коэффициент, учитывающий нарушение потока скважиной (для чистых грунтов е = 2); А0— концентрация индикатора при т = 0; А — концентрация в конце опыта; со — площадь поперечного сечения скважины.

Направление потока определяют зондом с коллиматором, который периодически поворачивают в скважине, выявляя график распределения радиоактивности в плане (рис. 3.8).

Второй способ основан на наблюдении за появлением радиоактивного индикатора в группе наблюдательных скважин, расположенных ниже по потоку. При использовании третьего способа наблюдают за распределением радиоактивного индикатора в грунте после введения его в скважины. Для этого берут пробы грунта и направляют их на исследования или вводят в грунт зонды.

Геофизические методы контроля оснований и горных пород

Основные геофизические методы контроля оснований и горных пород — это радиоактивные методы, вертикальное электрическое зондирование, электропрофилирование, сейсмоакустический метод, электрический и радиоактивный каротаж скважин. Методы вертикального электрического зондирования и электропрофилирования служат для уточнения изучаемых геологических разрезов при достаточном отличии удельных сопротивлений слоев горных пород различного состава и состояния в разрезе.

Сейсмоакустический метод используют для оценки степени трещиноватости массивов скальных грунтов как оснований сооружений и оценки механических свойств скальных оснований. Для обоснования проектирования сооружений, закладываемых на большую глубину (более 50 м) или влияющих на большую толщину основания, применяют каротаж скважин. Комплексное использование геофизических методов ускоряет и удешевляет исследование основных свойств оснований.

Плотность грунтов определяют гаммаскопическим методом —- просвечиванием грунта пучком гамма-квантов. Метод используют для послойного определения плотности до глубины 1,5 м (рис. 3.9). При этом степень ослабления интенсивности пучка гамма-квантов, испускаемых источником излучения 2 и проходящих через грунт 1, зависит от плотности грунта. Ослабление пучка отмечается детектором 3. Плотность р определяют по формуле

[image]

где /0 — интенсивность излучения при отсутствии грунта; / — регистрируемая интенсивность; г] — коэффициент, учитывающий регистрацию рассеянного излучения (г| < 1); р — массовый коэффициент ослабления гамма-излучения; й — толщина слоя грунта.

[image]

Рис. 3.9. Измерение плотности:

1 — грунт; 2 — источник излучения; 3 — детектор; 4 — скважины

 [image]

Метод рассеянного гамма-излучения, используемый для измерения плотности грунтов в естественном залегании и насыпных до глубины 20—30 м, производится радиометрическими приборами, в которых источник 1 и детектор 2 разделены свинцовым экраном 3 (рис. 3.10). Экран 3 поглощает прямое бета-излучение, детектор 2 фиксирует излучение, рассеянное грунтом. При глубинном исследовании прибор опускают в скважины диаметрами 20—120 мм, при поверхностном — используют накладной прибор.[image]

Нейтронный метод используют для определения влажности грунтов в естественном состоянии и в насыпях, на глубине до 30 м, для контроля замачивания грунтов, например, перед уплотнением. Поверхностные и глубинные влагомеры (рис. 3.11) содержат источник быстрых нейтронов 3 и детектор 2, регистрирующий тепловые нейтроны,

[image]

[Рис. 3.10. Метод рассеянного у-излучения: а — глубинный датчик; 6 — поверхностный датчик; 1 — источник излучения; 2 — детектор, 3 — свинцовый экран; 4 — корпус; 5 — скважина

 

Рис. 3.11. Нейтронный метод:

а — глубинный влагомер; б — поверхностный влагомер; 1 — катодный повторитель; 2 — детектор; 3 — источник быстрых нейтронов; 4 — гильза; 5 — обсадная труба

[image]

или захватное гамма-излучение, или то и другое. При измерениях используют связь между водородосодержани- ем среды, которое в основном зависит от влажности, и регистрируемой плотностью потока нейтронов. Обсадные трубы в этом методе лучше применять алюминевые, дюралевые.[image]

Для сейсмоакустического и электрического каротажа используют комплекс малогабаритной аппаратуры, разработанный в Гидропроекте им. С. Я. Жука (рис. 3.12). Этот комплекс позволяет установить трещиноватость скальных пород, выделить ослабленные зоны, выявить литологию фильтрационных и температурных полей. В состав комплекса, размещаемого на автомашине УАЗ, входят устройства для проведения точечного и непрерывного (в полуавтоматическом режиме) ультразвукового каротажа, электрокаротажа, узлы для регистрации (аналоговой и магнитной) и для сухих скважин — узел точечного акустического каротажа. Комплекс содержит два основных модуля, электрон-

Рис. 3.12. Аппаратура для каротажа:

А — модуль электрокаротажа; Б — модуль акустического каротажа; 1 — блок преобразователя; 2 — аналоговый регистратор; 3 — блок ультразвукового каротажа; 4 — блок акустического каротажа; 5 — кассетный магнитофон; 6 — осциллограф; 7, 8, 9 — зонды
но-лучевой осциллограф 6, кассетный магнитофон 5 и несколько скважинных зондов 7, 8, 9.

При ультразвуковом каротаже возбуждающий импульс от блока 3 поступает на зонд 8, от него на осциллограф 6 или на аналоговый регистратор 2 для регистрации в виде диаграммы, или через преобразователь в блоке 1 на кассетный магнитофон 5. При акустическом каротаже упругая волна возбуждается ударом молотка или взрывом, сигнал от зонда 9 поступает через блок 4 на осциллограф 6. При электрокаротаже от блока 1 сигнал поступает на зонд 7, далее через блок на регистратор 2 или через преобразователь — на магнитофон 5. Блок электрокаротажа позволяет замерять кажущееся сопротивление, термометрию в масштабе 1 °С на 1 см, кавернометрию в диапазоне изменения диаметра скважин 50—350 мм.

При гамма-каротаже, нейтронном каротаже используют ядерно-геофизические методы. При этом изучают не только интенсивность излучения, но и энергетический спектр. Применяют одноканальную малогабаритную аппаратуру РСК-М или двухканальную ДРСТ-3-60, имеющую зонды длиной 30—50 см (при гамма-гамма-каротаже) и 40—60 см (при нейтронно-гамма-каротаже). Глубина скважин 50—1200 м при диаметре 90—325 мм, скорость подъема зонда — 90—130 м/ч. Применяют также аналоговые каротажные станции СКВ-69, АЭСК-900, АЭКС-1500, СК-1, а для труднодоступных мест — легкую аппаратуру ПРКС-2.

Этими методами уточняют литологический и расчленяют геологический разрезы, выявляют глинистые слои, оценивают плотность, пористость, влажность. Погрешность измерений по плотности р = 0,03 — 0,1 т/м3, по влажности— 5—10 %. Известны пенетрационно-каротажные станции (например, СПК-1), в которых глубинные зонды замеряют лобовое сопротивление, боковое трение и одновременно тремя датчиками выполняют радиоактивный каротаж — определяют уровень грунтовых вод, плотность, влажность, прочность, деформативность, степень однородности и выдержанности грунтов.

Оставьте свой комментарий

Оставить комментарий от имени гостя

0
  • Комментарии не найдены

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:3248 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:6282 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:3369 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Типы метаморфических комплексов и основн…

Выделение разнотипных метаморфических комплексов в принципе отражает формационный подход к картированию метаморфических образований. Метаморфический комплекс представляет парагенетические ассоциации разнородных пород, характеризующиеся сходными пространственно-генетическими особенностями, т.е включает породы как одновозрастного, так...

14-10-2010 Просмотров:9660 Геологическое картирование, структурная геология

Автоматизированные системы комплексного …

При изготовлении строительных конструкций на заводах стройиндустрии в настоящее время начинают применять комплексные автоматизированные системы неразрушающего контроля, использование которых позволяет проводить сплошной контроль качества при изготовлении и выпуске изделий. Так...

19-03-2013 Просмотров:2036 Обследование и испытание сооружений

Определение области эффективного примене…

Выбор рациональных комплектов машин и области их эффективного применения в условиях реконструкции рассмотрим па примере земляных работ. Выбор машин может быть произведен на основании «Организационно-технологических правил производства...

31-07-2009 Просмотров:8022 Реконструкция промышленных предприятий.