УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТА

Полезная модель относится к строительству, а именно к исследованию физико-механических характеристик грунтов статическим зондированием при инженерно-геологических изысканиях.
Известно устройство для статического зондирования грунтов, состоящее из конуса, муфты трения, тензометрического устройства и штанги, позволяющее измерять удельное сопротивление грунта под конусом зонда и удельное сопротивление грунта на муфте трения /1/.
Данное устройство получило широкое распространение для оценки физико-механических свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях, однако оно не позволяет определять электропроводность, коррозионную активность, степень минерализации грунта, уровень подземных вод.
Наиболее близким к предлагаемой конструкции зонда по своей сущности и достигаемому результату является устройство для статического зондирования грунтов, совмещенное с электроразведкой, включающее наконечник, состоящий из конуса, муфты трения, тензометрического устройства, электродов для создания разности потенциалов и электродов для измерения силы тока, смонтированных на штанге /2/.
Недостатком этого устройства является, то что
1) измерение силы тока производят на расстоянии от конуса, где измеряется сопротивление грунта, что не дает возможности совместить результаты измерений для одного и того же локального участка грунта;
2) расстояние между электродами сравнительно большое (составляет 0,1…0,5 м), поэтому измеряемая сила тока отражает обобщенные свойства грунта в интервале по высоте 0,1…0,5 м, что не дает возможности детально расчленить инженерно-геологический разрез и определить свойства грунта для меньшего интервала;
3) невысокая точность измерения силы тока, проходящего через грунт, из-за неплотного прилегания грунта к поверхности зонда, что является следствием явления «проработки» грунта вдоль боковой поверхности зонда.
Техническая задача заключается в увеличении информативности статического зондирования и повышении точности измерений за счет более плотного контакта электродов с грунтом и одновременного измерения сопротивлений грунта внедрению наконечника и силы тока между электродами для одного и того же локального участка грунта.
Поставленная задача решается таким образом, что в устройстве для статического зондирования грунта, включающем наконечник, состоящий из конуса, муфты трения, тензометрического устройства, электродов для создания разности потенциалов и измерения силы тока, и штангу, согласно полезной модели наконечник снабжен парой электродов, смонтированных внутри конуса с возможностью прямого контакта электродов с грунтом, для одновременного измерения сопротивления грунта внедрению наконечника и силы тока между электродами в исследуемом локальном участке. При этом наконечник может быть снабжен парой электродов, выполненных в виде колец с зазором между ними, равным 1/2-1/3 диаметра конуса. Кроме того, наконечник может быть снабжен парой точечных электродов, смонтированных внутри конуса.
Предлагаемая конструкция отличается от известной тем, что наконечник снабжен парой электродов, смонтированных внутри конуса с возможностью прямого контакта электродов с грунтом, для одновременного измерения сопротивления грунта внедрению наконечника и силы тока между электродами в исследуемом локальном участке.
Предлагаемая конструкция позволит повысить точность измерений за счет более плотного контакта электродов с грунтом и даст возможность одновременно измерять сопротивления грунта внедрению наконечника и силу тока между электродами для одного и того же локального участка грунта в зоне конуса зонда.
При этом наконечник может быть снабжен парой электродов, выполненных в виде колец с зазором между ними, равным 1/2-1/3 диаметра конуса. Кроме того, наконечник может быть снабжен парой точечных электродов, смонтированных внутри конуса.
На фиг. 1 представлен общий вид устройства для статического зондирования грунтов; фиг. 2 - А-А фиг. 1; фиг. 3 - то же, что и на фиг. 1 (вариант с точечными электродами); фиг. 4 - А-А фиг. 3.
Устройство включает наконечник 1, состоящий из конуса 2, муфты трения 3, тензометрического устройства 4, и штангу 7. В конусе 2 монтируют пару кольцевых 5а или точечных 5б электродов, изолированных от конуса с помощью электрических изоляторов 6. Зазор между кольцевыми электродами 5а равен 1/2-1/3 диаметра конуса. Точечные электроды 5б расположены в одной вертикальной или горизонтальной плоскостях. При расположении точечных электродов в одной вертикальной плоскости зазор между ними равен 1/2-1/3 диаметра конуса. При расположении точечных электродов в одной горизонтальной плоскости угол между ними составляет 90-180°.
Устройство для статического зондирования грунтов работает следующим образом.
Усилие залавливающего устройства (не показано) передается на штангу 7 и далее на наконечник 1, вдавливая его в массив грунта. По мере погружения наконечника с использованием конуса 2, муфты трения 3 и тензометрического устройства 4 измеряют сопротивление грунта под конусом и вдоль боковой поверхности муфты трения. Одновременно на электродах 5 создают разность потенциалов и измеряют силу тока между электродами.
Применение предложенного устройства позволит повысить точность измерений за счет более плотного контакта электродов с грунтом и даст возможность одновременно измерять сопротивления грунта внедрению наконечника и силу тока между электродами для одного и того же локального участка грунта.
Источники информации
1. ГОСТ 19912-2012 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием.
2. Шокальский М.Ю. Методы статического зондирования фунтов CPTU, SCPT и RCPT: практика применения, анализа и обработки их результатов // Инженерные изыскания, 2013, №8, С. 40-45 /прототип/.