CC BY
10
ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 5.55.556.3
Васильева И.Е., к.т.н.
доцент Чаклин Д.В. студент 4-го курса Саратовский государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А.
Россия, г. Саратов
ПРИМЕНЕНИЕ ИНКЛИНОМЕТРИЧЕСКИХ СИСТЕМ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЗА ГОРИЗОНТАЛЬНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ГРУНТА
Аннотация. Статья посвящена вопросам контроля за горизонтальным перемещением грунта с применением инклинометрических систем.
Ключевые слова: скважина, инклинометрический зонд, зенитный угол, смещение грунта.
Vasileva I.E., c. of t. s., associate Professor Chaklin D. V., the student 4-go courses Saratov state technical University named after Y.A. Gagarin, Russia, Saratov THE USE OF INCLINOMETER SYSTEMS TO MONITOR HORISONTAL SOIL MOVEMENTS
Annotation.The article is devoted to issues of control over horizontal movement of the soil with the use inclinometer systems.
Keywords : means of measurements, industrial environmental control, stationary sources of emissions, the state environmental monitoring.
Все здания, особенно высотные, интенсивно воздействуют на грунтовый массив в их основании за счет больших величин статических нагрузок, определяемых весом здания, а также за счет разнообразных внешних нагрузок (ветровые, сейсмические и пр.), активно воспринимаемых высотными объектами. Обеспечение безопасности зданий в процессе их возведения и эксплуатации требует постоянного контроля состояния объекта с помощью автоматизированных систем деформационного маниторинга (АСДМ). Такой контроль немыслим без изучения процессов в грунтовом массиве основания, как одного из важнейших факторов стабильности сооружения.
При потенциальной угрозе развития оползневых процессов на участке строительства очень важно иметь информацию о величине горизонтальных смещений грунтов в основании сооружения. В связи с тем, что скорость развития оползневых процессов при воздействии внешних факторов может
быть достаточно высокой, необходимо проводить непрерывные наблюдения за горизонтальными перемещениями в автоматическом режиме.
Одним из методов контроля горизонтальных перемещений грунтов являются инструментальные скважинные наблюдения. Этот тип измерений осуществляется при помощи различных инклинометрических систем как в «ручном» (при помощи переносных инклинометрических зондов), так и в автоматическом режимах (с использованием стационарных инклинометрических систем).
Согласно ГОСТ 24846-2012 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений» метод инклинометрии следует применять для измерения смещений отдельных участков грунтового массива или вертикально заглубленных конструкций (стен в грунте, свай, баррет и др.). Значение и направление горизонтального смещения определяют по приращениям угла наклона скважины или трубы, помещенной в конструкцию, за промежуток времени между циклами наблюдений. Инклинометрия это метод, используемый для определения положения скважины как в процессе бурения, так и после его завершения. Инклинометрические измерения проводятся в следующих целях: для обеспечения возможности расчета координат скважины на определенной измеренной глубине с целью уточнения траектории скважины и текущего положения забоя; для определения зенитного угла, направления ствола на забое и, следовательно, общего направления скважины; для определения координат точек искривлений и расчета интенсивности искривления ствола.
С помощью инклинометрических приборов измеряют угол отклонения от вертикали (зенитный угол) и азимут ствола скважины на конкретной глубине. Зенитный угол скважины представляет собой угол между вертикальной осью и осью ствола в конкретной точке. Азимут ствола в конкретной точке указывает на направление ствола в горизонтальной плоскости, определенное по часовой стрелке (0°-359,9°) относительно севера.
Измерения при помощи портативного инклинометрического зонда осуществляются в скважинах, обсаженных специальными инклинометрическими колоннами, состоящими из металлических или пластиковых инклинометрических труб с канавками по осям. Канавки в колонне расположены по двум взаимно перпендикулярным плоскостям, что обеспечивает проведение измерений в двух направлениях. Материал труб выбирается в зависимости от глубины скважины.
Зонд инклинометра (рис. 1) представляет собой металлический стержень с направляющими роликами, который оснащен двухосным компенсационным сервоакселерометрическим сенсором. Зонд подсоединяется к катушке сигнального провода, длина которого выбирается в соответствии с глубиной скважины, и опускается в скважину. При прохождении по колонне зонд измеряет ее отклонения от вертикали, что дает возможность контролировать поперечные смещения грунта. Результаты
измерений регистрируются и сохраняются непосредственно в процессе измерений портативным регистратором Archimed Datalogger. Технические характеристики этой системы представлены в табл. 1
Таблица 1
Технические характеристики инклинометрического зонда_
Диапазон измерений ±15°, ±30°, ±90° от вертикали
Нелинейность + гистерезис 0,02% шкалы
Повторяемость измерений 0,01% шкалы
Точность системы ±4 мм на 30 м
Рабочая температура от -20 до +70°C
Так как инклинометрическая труба имеет два направления прохождения зонда, то по измерениям в этих двух плоскостях можно судить об общем направлении и величине смещения грунта в области скважины. При сопоставлении результатов измерений в нескольких инклинометрических скважинах можно охарактеризовать направления и величины подвижек во всем объеме массива.
Рис. 1 Портативный зонд
Рис. 2 Стационарная система
Стационарная инклинометрическая система (рис. 2) также состоит из обсаженной инклинометрической колонной скважины, гирлянды инклинометрических зондов, подвешенных на стальном тросе внутри нее. Модификации инклинометрических зондов (тип сенсора и количество осей измерений), устанавливаемых в скважины, определяются поставленной задачей. Коса скрепленных инклинометров помещается в обсаженную скважину на интервалы глубин, в которых ожидается развитие деформаций. Такая система, находящаяся в скважине, позволяет контролировать смещения грунта в автоматическом режиме. Данные измерений могут регистрироваться и анализироваться непрерывно в специальном программном модуле, или сохраняться в течение некоторого времени во внутренней памяти автоматического регистратора для дальнейшей обработки. Использование автоматических
инклинометрических систем позволяет вести непрерывные наблюдения за развитием деформационных процессов в массиве грунта. Автоматические инклинометрические системы разработаны для осуществления мониторинга на участках с распространением неблагоприятных геологических процессов в берегоукрепительных сооружениях, дамбах, вокруг глубоких котлованов и
тоннелей, а также для наблюдения за развитием осадок в теле земляных плотин. В периоды снеготаяния и выпадения большого количества осадков вероятность интенсивного развития горизонтальных подвижек грунта наиболее высока, поэтому на протяжении этих периодов рекомендуется проводить непрерывные измерения в автоматическом режиме.
Стоит отметить, что инклинометрические системы можно использовать и для мониторинга вертикальных смещений грунта (и даже конструкций), закладывая инклинометрические колонны в горизонтальном направлении или сочетая инклинометры с экстензометрами в единой системе. Технические характеристики стационарного инклинометра представлены в табл. 2.
Таблица 2
Технические характеристики датчиков перемещений_
Тип сенсора
Характеристики магнитно- твердотельный компенсированный
резистивный акселерометр серво-акселерометр
Диапазон измерений ±10°, ±20° ±10°, ±20°, ±90° ±10°, ±30°
Разрешение 0,05% шкалы 0,01% шкалы 0,001% шкалы
Точность ±0,5% шкалы ±0,4% шкалы ±0,7% шкалы
Рабочая температура -20... +80°C -40. +85°C -20. +80°C
Перспективной разработкой является цифровая инклинометрическая система Roctest Profil, преимуществом которой является современная технология используемых в системе датчиков, портативность и простота использования. Система включает в себя цифровой датчик, кабель, кабельную заглушку, катушку с модулем bluetooth, КПК, ПО для КПК и ПК. При его использовании пропадает необходимость держать устройство и нажимать кнопки, что позволяет производить измерения с помощью одного оператора. После завершения измерений возможно передать данные с помощью интернета посредством электронной почты, либо загрузки на облачные хранилища данных. При отсутствии подключения к интернету можно передать данные по ноутбук с помощью USB кабеля. Простота в переноске и обращении и совместимость со всеми стандартными диаметрами обсадных трубок обуславливают широкую области применения данной цифровой инклинометрической системы. Портативная инклинометрическая система Profil предназначена для контроля горизонтальных перемещений грунтов в насыпях, откосах и склонах. Система также позволяет контролировать отклонение стен в грунте, подпорных и шпунтовых стен, деформацию свай вследствие поперечной нагрузки.
Использованные источники:
1. Таракановский В.К. Обзор современных средств мониторинга состояния конструкций и грунтов оснований высотных зданий [Электронный ресурс]// Предотвращение аварий зданий и сооружений.-2010.- №2, (24.05.2010).-
URL: http: //www.pamag.ru/pressa/overview-means-mgss.
2. Улицкий В.М. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг)/ В.М. Улицкий, А.Г.Шашкин.-М.: Изд-во АСВ, 1999.-327с.
УДК 5.55.556.3
Васильева И.Е., к.т.н.
доцент Бычков П.П. студент 4-го курса
Саратовский государственный Технический Университет имени
Гагарина Ю.А. Россия, г. Саратов КОНТРОЛЬ ГИДРОЛОГИЧЕСКОГО РЕЖИМА ГРУНТОВОГО
МАССИВА
Аннотация. Статья посвящена вопросам контроля гидрологического режима грунтового массива в основаниях зданий.
Ключевые слова: гидрологический режим, автоматический мониторинг порового давления, уравнемеры, пьезометры.
Vasileva I.E., c. of t. s., associate Professor Bychkov P.P., the student 4-go courses Saratov state technical University named after Y.A. Gagarin, Russia, Saratov CONTROL OF THE HYDROLOGICAL REGIME OF THE SOIL
MASSIF
Annotation. The article is devoted to the control of the hydrological regime of the soil massif in the foundation of buildings.
Keywords : hydrological regime, automatic monitoring of pore pressure, hurrah, the piezometers.
Высокие технологические и эксплуатационные характеристики возводимых зданий и сооружений обусловили актуальность современных систем геотехнического мониторинга, позволяющих контролировать изменения в различных средах, влияющих на методы возведения здания или сооружения, а также методы оперативного вмешательства в процессе эксплуатации объектов. Одним из направлений геотехнического мониторинга является контроль состояния грунтового массива в основании и окрестности здания. Грунтовый массив обычно представляет собой сложную динамическую систему, параметры которой могут меняться интенсивно и непредсказуемо. Для прогноза изменения параметров грунта прибегают к расчетным моделям и контролю реальных изменений свойств грунтов. Несоответствие параметров расчетных моделей реальным измерениям обусловлено обычно низким качеством инженерно-
