Teoria sunetelor statice
Creșterea eficienței și a calității construcției depinde într-o mare măsură de alegerea corectă a fundațiilor structurilor. Costul și efortul de a construi fundații constituie o parte semnificativă a costurilor de construcție. Alegerea corectă a fundațiilor este utilizarea integrală a capacității portante a solurilor de fundație, asigurând în același timp fiabilitatea necesară a structurilor. Soluția acestei sarcini depinde de designerul având date exhaustive privind ingineria și condițiile geologice ale șantierelor de construcții.
În ultimele decenii, sa înregistrat o creștere a numărului de clădiri industriale și a etajelor caselor de apartamente, ceea ce conduce la o creștere semnificativă a sarcinilor pe bază. În același timp, pentru șantierele de construcții li se alocă condiții inginerești și geologice tot mai complexe, studiul cărora necesită un studiu cuprinzător al instalațiilor de bază ale solului cu ajutorul metodelor de laborator și de câmp.
În acest sens, metodele de teren ale cercetării solului sunt utilizate pe scară largă în condițiile apariției lor naturale, ceea ce permite, de asemenea, investigarea unor astfel de soluri, a căror prelevare este practic imposibilă. Dintre toate metodele de cercetare de teren dezvoltate în ultimele decenii, cea mai mare utilizare a fost făcută de sondarea statică, care are o serie de avantaje semnificative. În multe cazuri, în special atunci când se utilizează fundații piloți, studiile de sol cu sonde statice devin principala metodă.
Aparate de măsurare a tensiunii cu senzori de presiune a porilor (piezoconus)
Apărut în ultimii ani papuc pori senzori de presiune (pezokonusy) este un promițător pentru instalațiile de detecție convenționale, extinderea posibilă evaluarea solului. În sistemele de măsurare a presiunii de proiectare vârf al porilor asigură măsurarea electrice qc rezistență con, frecare fs ambreiaj și presiunea porilor. Utilizarea piezoconjets a început acum 10 ani. Studiile care utilizează piezoconusurile se extind și îmbunătățesc posibilitățile de sondare statică convențională. Avantajele de bază de testare pezokonusom: capacitatea de a distinge testarea drenate și neasanate abilitatea de a specifica rezistența măsurată a conului bazat pe design presiune cont de pori și duza, capacitatea de a determina consolidarea caracteristicilor solului. Aceste avantaje fac posibilă determinarea mai exactă a naturii stratului de așchiere și a tipului de soluri, precum și a caracteristicilor lor fizice și mecanice.
Piezoconus, pe lângă conul convențional, are următoarele părți principale pentru măsurarea presiunii porilor: un filtru poros, o cameră de fluid poros și un senzor de presiune a porilor. Locația filtrului de pe vârf nu a fost standardizată până acum. În diferite modele, el se află: pe vârful conului, pe corpul conului, direct deasupra bazei conului, peste ambreiajul de fricțiune etc.
Filtrul este un element inelar cu un diametru exterior de 35,6 mm, de obicei o înălțime de 5 mm. Filtre de fabricare din oțel inoxidabil, ceramică, bronz calcinat, carborund, nisip quartz cimentat, propilenă și altele asemenea. Filtrul trebuie să îndeplinească trei cerințe, într-o anumită măsură contradictorii: trebuie să fie rigid, să aibă permeabilitate ridicată la lichide și aer scăzut. Dimensiunea găurilor de filtru este de aproximativ 100 micrometri. Una dintre principalele cerințe pentru filtrele este costul lor scăzut, deoarece după fiecare filtru de testare ar trebui să fie schimbat, ca fluid de umplere a camerei, sunt cel mai frecvent ulei siliconic sau glicerol (fluid mic compresibil) utilizat.
Presiunea porilor în timpul sondajului se schimbă foarte repede, în special în cazul solurilor deseori stratificate, prin urmare presiunea măsurată are un caracter dinamic. Pentru măsurarea fiabilă a presiunii porilor în continuă schimbare, convertorul trebuie să asigure un decalaj minim. Traductoarele sunt situate la nivelul filtrelor și, prin urmare, sunt în contact direct cu apa din pori care trece prin filtru. Sensibilitatea traductorului este măsurată prin modificarea volumului de fluid poros pe unitatea de presiune. În cazul prezentat în Fig. 1 traductor de presiune piezoconus are o sensibilitate de 0,2 mm pe întreaga gamă de presiune de la 0 la 2 MPa.
Producția și utilizarea piezoconuselor este o sarcină tehnică complexă, prin urmare, în ciuda datelor suplimentare privind solurile obținute cu ajutorul lor, aplicarea acestora este foarte limitată. Acestea sunt utilizate în principal pentru studierea solurilor argiloase în scopuri științifice, precum și pentru sondarea pe raft, unde complexitatea testului este determinată de necesitatea obținerii unor date fiabile privind solurile folosite pentru a proiecta structuri complexe și foarte costisitoare. În lucrare este prezentat rezultatul unui sondaj de 80 de specialiști din diferite țări cu privire la utilizarea piezoconuselor. Se poate observa din răspunsuri că cercetarea cu un piezocon este mai mică de 10% din volumul total de sunete statice. Excepțiile sunt studiile efectuate în unele țări (Norvegia, Canada), unde analiza piezoconon reprezintă mai mult de 80% din volumul total de sonde statice.
Sarcinile principale detectare statică include furnizarea de inginerie și geologice datele inițiale, proiectarea și construcția (pentru a selecta tipul de fundații, determina adâncimea de stabilire și dimensiunea preliminară a fundației, alegerea stratului purtător de sol sub gramada, determinarea rulment dimensiuni capacitate și piloți, redactarea excava, control descompunerea solurilor în timpul lucrărilor de excavare).
Sonda statică ar trebui utilizată în combinație cu alte tipuri de inginerie și cercetare geologică pentru:
- separarea elementelor inginerico-geologice (puterea, limita de distribuție a solurilor de diferite compoziții și de stat);
- determinarea omogenității solului în zonă și adâncime;
- determinarea adâncimii apariției acoperișului solurilor clastice grosiere;
- cuantificarea aproximativă a caracteristicilor proprietăților solului;
- Determinarea rezistenței solului sub grămadă și de-a lungul suprafeței sale laterale;
- determinarea gradului de compactare și întărire în timp a solurilor construite artificial (în vrac și suprapuse);
- alegerea locațiilor pentru siturile experimentale pentru studierea detaliată a proprietăților fizice și mecanice ale solurilor.
Atunci când se efectuează sondaje de inginerie și geologice pentru clădiri și structuri specifice, sondarea solului trebuie efectuată în contururile lor sau la o distanță de 5 m de conturul clădirilor și structurilor.
În ceea ce o comparativă a datelor este necesar să existe puncte nu mai aproape de 25 de diametre din puțul de foraj uncased sonda și neumplute cu beton, care fac selectia primeri pentru laborator și testarea altor tipuri de sol, și cel puțin 1 m de detectare executate anterior.
În conformitate cu nevoile practicii, diverse firme produc o gamă largă de instalații, de la portabile portabile la mașini pe vehicule triaxiale și vehicule de teren.
Ca rezultat al testării pe teren a solurilor, determinarea statică determină:
- rezistivitatea solului sub vârful (con) al sondei qc (rezistența conului), MPa;
- rezistența specifică a solului în suprafața laterală (ambreiajul de fricțiune) a sondei fs (fricțiunea cu manșon), MPa;
- Rf (%) = F / Q * 100, unde F este frecarea specifică de-a lungul suprafeței laterale a sondei, Q este rezistența la penetrare a conului
Probing echipamente
Sonorizarea statică se realizează utilizând un dispozitiv de concasare, dezvoltat în conformitate cu cerințele de bază ale standardului european recomandat pentru sondare.
Atunci când tipul de detectare tulpina utilizată pezokonus F7,5CKEW2 / V (în continuare - sonda) care permite măsurarea rezistenței tragere de ambreiaj cu fricțiune, pori valori ale presiunii, și pentru a măsura abaterea de la verticală cu ajutorul unui înclinometru.
Principalele avantaje ale testelor cu această sondă:
- capacitatea de a face distincția între testele drenate și cele neluate;
- capacitatea de a specifica rezistența măsurată a conului pe baza presiunii porilor și a designului vârfului;
- capacitatea de a determina caracteristicile de consolidare a solurilor.
Aceste avantaje permit o determinare mai precisă a naturii straturilor și a tipului de sol, precum și caracteristicile fizice și mecanice.
Metodologia sondajului
Utilajul de transport uzinal pentru testare este instalat astfel încât direcția de strivire să fie cât mai aproape de direcția verticală. Abaterea direcției de scufundare inițială nu a depășit 2 °. Axele țevilor trebuie să coincidă cu direcția imersării. Conducta este verificată pentru a fi îndoită.
Imersiunea sondei în sol se efectuează la o viteză constantă de 1m / min ± 30%, folosind o centrală electrică cu o înregistrare sincronă a măsurătorilor instrumentului pe un computer personal Toshiba Satellite 1500.
Rezistența frontală, rezistența ambreiajului la fricțiune și presiunea porilor sunt înregistrate prin intermediul senzorilor de tensiune amplasați în sonde. De asemenea, cu ajutorul inclinometrului amplasat în sonde, se înregistrează unghiul de abatere de la verticală.
Semnalele dispozitive de măsurare sunt transmise prin canalul de cablu universal 12, întinsă în interiorul tijele împingătoare tubulare la recorder semnalele din care date sunt introduse într-un calculator care realizează indicatori înregistrează grafic continuu glisa frecare rezistivitate ambreiaj porilor și a presiunii. Senzorii sunt chestionați o dată pe secundă, ceea ce corespunde la aproximativ 2 cm de imersie în sol; în timp ce nivelul de imersiune trebuie menținut constant (2-2,5 cm / s). În același timp, are loc procesarea automată a datelor și desenarea graficelor. La sfârșitul încercării, sonda este îndepărtată de la sol.
Atunci când se realizează o analiză statică, operatorul trebuie să monitorizeze toți parametrii de strivire. Parametrii zadavlivaniya include: o rezistență con sondă (tragere), cuplajul rezistența la frecare (rezistența pe suprafața laterală), abaterea unghiului șir tijă basculant cu o sondă de viteza sondei zadavlivaniya verticală. Operatorul trebuie, de asemenea, să monitorizeze prezența unui material clastic brut în grosimea investigată (pietricele mari, bolovani). O atenție deosebită trebuie acordată monitorizării creșterii rezistenței totale. Zadavlivanie terminată dacă rezistența la con sondă depășește 60-65 MPa, iar în cazul în care coloana din tijele de deflexie verticală depășește 10 ° când trageți 35-38 MPa. Dacă sonda lovește bolta, punctul trebuie să fie duplicat. Tija tijei este îndepărtată și sonda este efectuată la 1 la 2 m de la punctul de pornire.
Sistemul de scanare statică folosit permite efectuarea unei zile de până la 230 de metri de sondare (la o adâncime medie de 30-35 de metri).
Interpretarea rezultatelor detectării statice
Decodificarea grafurilor de sondare statică ar trebui efectuată prin identificarea intervalelor caracteristice cu aceleași valori ale rezistivității terenului sub vârful și pe suprafața laterală.
Numeroase studii indică faptul că raportul dintre rezistența cuplajului de fricțiune și tracțiune ("proporția de frecare") ajută la identificarea tipului de sol. Acest indice poate varia semnificativ în funcție de faptul că solul este nisipos sau argilos.
Rezistența conului în solurile de nisip și argilă este foarte diferită. În timp ce în argile crește con rezistivitate încet, uniform, și rareori mai mult decât 4MPa, nisipuri rezistenta conice tind să rapid și într-o manieră în zig-zag și crește cu adâncimea este mai mare de 4 MPa. Acest zig-zag se datorează unei scăderi a rezistenței în timpul distrugerii bazei de nisip și creșterii ulterioare a rezistenței conului la imersiune. În solurile argiloase, secvența reducerii și restabilirii rezistenței apare atât de des încât nu este reflectată în graficul de sondare.
Impresionanta si viteza cu care sonda este imersata in pamant. Și dacă, de exemplu, calitatea datelor obținute în timpul forării depinde în mod direct de calificarea și de conștiința operatorului platformei, care efectuează prelevarea de probe, această metodă exclude metoda de detectare statică. Toți parametrii proprietăților solului sunt fixați de calculator.
În plus, sondarea statică permite obținerea unei game largi de date. De exemplu, senzorii înregistrează informații privind eterogenitatea solului, determină presiunea porilor, conductivitatea, temperatura etc. Acest lucru permite proiectanților să ia decizia corectă. Atunci când alegeți tipul de fundații, calculați mai mult capacitatea de încărcare a grămelor puse și puse în mișcare.
Avantajul fără îndoială al metodei este prietenia cu mediul înconjurător și costul relativ scăzut. Metrul perimetral al investigației secțiunii prin metoda sondei statice este de 4 ori mai ieftin decât forarea.
Sunetele pot fi atribuite unei metode mai blânde de a studia solul. Acest lucru este deosebit de important atunci când se analizează solurile în centrul istoric, dens construit din Sankt Petersburg. Forarea a douăsprezece fântâni în jurul perimetrului clădirii din secolul al XVIII-lea va face cu siguranță mai mult rău decât sondarea.
Metoda este deosebit de relevantă în construcția subterană - în construcția de noi stații de metrou, colectoare, treceri pietonale, parcări, reconstrucția subsolurilor. Studiile de soluri cu sondare statică fac posibilă obținerea informațiilor exacte necesare dezvoltării proiectului, alegerea tehnologiilor, materialelor, metodelor de întărire a structurilor instalației subterane.
Până în prezent, organizația are două facilități de sondare statice capabile să efectueze o cantitate mare de lucrări pe zi.
De asemenea, este posibil să se instaleze un set static de detectare zadavlivaniya corer cum ar fi „MOSTAP“, care permite adăugarea eșantioane selectate deranjate de înaltă calitate, cu adâncimea necesară de 1,5 metri lungime.
Compania desfășoară în mod continuu un număr mare de experimente statice de explorare în toată Rusia și în Teritoriile celei mai apropiate.
De asemenea, compania efectuează un număr mare de sondaje complexe folosind echipamente moderne de foraj, iar prelucrarea datelor este efectuată de echipamente de laborator fabricate în Italia.
Am participat la un număr mare de proiecte bine-cunoscute, cum ar fi Palatul de gheață la bolșevici subterane, eroziunea între metrou Curaj și silvicultură, construcții de structuri pentru protecția St. Petersburg Potop, anchete pentru construirea centralei nucleare din Belarus, și multe multe alte proiecte.
Până în prezent, compania are în folosință specialiști cu înaltă calificare și cu experiență capabili să îndeplinească sarcina stabilită de client în timpul necesar și la un nivel înalt.
Acum începem în mod activ noi metode de cercetare pe teren: măsurarea conductivității electrice a solului, măsurarea presiunii, măsurarea rezistivității.