И деформативности грунтов

При намыве плотин, постройке дорог и гидротехнических соору­жений возникает необходимость измерений плотности и влажности грун­тов.

Преимущества полевых методовперед традиционными заклю­чаются в следующем:

- измерения производятся непосредственно в полевых условиях без отбора контрольных образцов;

- измерения могут производиться многократно и позволяют про­следить кинетику изменения плотности и влажности фунтов;

- глубина скважин может достигать 30 метров, что позволяет по­слойно определять свойства грунта;

- время одного измерения достигает 2-3 мин, при этом быстро можно получить представительную информацию о плотности и влажности для больших площадей и объемов.

а) Определение влажностипроизводится нейтронным методом, который основан на замедлении быстрых нейтронов ядрами водорода. Влажность грунта определяется плотностью медленных нейтронов в рас­сматриваемом объеме, зарегистрированных детектором нейтронов. Опреде­ление плотности грунта основывается на эффекте рассеяния гамма-квантов атомами элементов изучаемой среды.

Во ВНИИГиМ разработан универсальный влагомер, предназначен­ный для поверхностных и глубинных (в скважинах) измерений влажности почв и грунтов. В скважинах могут быть установлены обсадные трубы.

б) Для измерения плотности грунтовприменяются гамма-плотномеры, основанные на принципе рассеянного излучения (рис.7.12). Рабочий объем грунта, с которого собирается 90% информации, описывает­ся радиусом 8...10 см при плотности 1200 кг/м³ и радиусом 3...5 см при плотности 1800 кг/м³.

На схеме (рис.7.12, а) показан прибор, который работает по прин­ципу рассеянного излучения, а на схеме (рис.7.12, б) показан источник, ко­торый внедряется в грунт и работает по принципу поглощения широкого пучка гамма-излучения.

В качестве источника излучения используется радиоактивный цезий-137. Преобразователь плотномера включает источник излучения в кон­тейнере, свинцовый экран, детектор излучения, соединенный с регистри­рующим блоком. При измерении поверхностной плотности, используется короткий шток, а между поверхностью грунта и преобразователем - пла­стина. При определении плотности на глубине шток удлиняется и его нако­нечник снабжается перфоратором.

в) Для определения деформационных характеристикгрунтов в полевых условиях можно использовать установку для испытания грунтов статической нагрузкой (рис.7.13). Установка включает штамп, нагрузочное устройство, состоящее из гибкой трансформирующей оболочки из эластич­ного и водонепроницаемого материала, сообщенной с источником жидко­сти, платформы с ребрами жесткости и системы предохранительных оття­жек и анкеров, и измерительную систему. Для снижения трудоемкости проведения испытаний и повышения надежности установки она снабжена телескопическими стойками, закрепленными сверху и снизу на платформе. При этом цилиндрическая оболочка закреплена посредством кольцевого элемента по периметру на концах верхних стоек, установленных снаружи оболочки. Стойки снабжены автоматической системой их фиксации в рабо­чем положении и гибкими растяжками.

После снятия "нулевого" отсчета с системы измерения нагрузочное устройство синхронно с помощью гидросистемы нижних стоек опускается строго симметрично на штамп и снимается следующий отсчет с системы измерения осадок штампа. Затем загрузка штампа и снятие отсчетов с сис­темы измерения осадок штампа может производиться либо плавно с любой наперед заданной скоростью, либо дискретно в виде любых наперед задан­ных ступеней с помощью жидкости, наливаемой в оболочку с определенной скоростью или определенными наперед заданными ступенями - объемами.

7.5. Методы каротажа скважин

При инженерно-геологических и гидрогеологических исследованиях для обоснования проектов мелиоративных и гидротехнических сооружений необходимо иметь данные о физических свойствах грунтов на глубинах до 25 м. Для решения этой задачи эффективными являются методы радио­активного каротажаскважин.

Для определения плотности грунта и его влажности осуществляет­ся непосредственное вдавливание измерительного зонда в грунт без пред­варительной проходки скважины. В этом случае снимаются помехи, свя­занные с обсадкой скважины, образованием затрубных каверн, зазорами между зондом и стенкой скважины, наличием глинистого раствора.

Разработан комплекс «Пенекар», который включает методы гамма каротажа, гамма-гамма-каротажа и нейтрон-нейтронного карота­жа. Последний предусматривает измерения по тепловым нейтронам. Кроме того, в комплексе предусмотрено электротензометрическое устройство, позволяющее получить данные о физико-механических свойствах грунтов путем измерения лобового сопротивления грунта погружению корпуса Р и трения грунта Т по боковой поверхности датчика.

На рис.7.14 приведена схема пенетрационно-каротажной станции для определения физико-механических свойств грунтов. Станция состоит из установки для погружения штанги и комплекса наземной регистрирую­щей аппаратуры, расположенной в автобусе.

Гидродомкрат развивает усилие до 120т, что позволяет исследовать рыхлые отложения на глубину до 25-30 м при скорости погружения до 6 м/мин.

Радиометрические и тензометрические датчики размещены в двух комбинированных зондах. В первом зонде расположены датчики гамма-гамма-каротажа (рассеянного гамма-излучения), лобового сопротивления и трения, во втором - датчики нейтронного каротажа и гамма-каротажа.

За одно погружение можно одновременно получить количествен­ную информацию от трех датчиков. В качестве источников излучения ис­пользованы: цезий-131-для гамма-зонда; плутоний и бериллий - для ней­тронного зонда.

Одной из главных положительных особенностей грунтовых анке­ров является возможность удаления их из грунта после выполнения всех запланированных работ и повторного многократного использования для различных целей без какого-либо ухудшения их технических параметров.

Временное преднапряжение анкера по грунту можно легко снимать простым понижением рабочего давления в оболочке до нуля. Возможность выполнения реверса, то есть изменения направления вращения и удара соответственно у шнековой обкатывающей системы устройства и пневмоударника, позволяет поднять весь анкер на поверхность грунтового основания.