УСТРОЙСТВО МОНИТОРИНГА ОПОЛЗНЕВОЙ ЗОНЫ

Устройство мониторинга оползневой зоны
Устройство относится к горному делу, строительству, гидроэнергетике и транспортному строительству, в том числе к трубопроводному транспорту. Может использоваться в местах оползневых явлений для принятия своевременных мер при угрозе аварий от перемещения cлоев грунта в толще и на поверхности склона неустойчивых пород. При этом необходимо отслеживать в автоматическом режиме момент начала смещения любых слоев на оползневом склоне по отношению к базовому неподвижному слою (Волков В.А. и др. «Изучение структуры активного блокового оползня на примере Карамышевской набережной р. Москвы», «ГеоРиск», ISSN 1997-8689, №3, 2012, стр.8 - 13).
грунта
информации
Известно «устройство регистрации движения  в местах с возможными оползневыми явлениями по трассе пролегания трубопровода, содержащее корпус, измерительный рычаг, шарнир, узел отсчета перемещений, регистрирующий блок, отличающееся тем, что измерительный рычаг состоит из неподвижного анкера и N подвижных звеньев, соединенных между собой шарнирами, количество звеньев зависит от глубины неустойчивых пород, составляющих оползень, причем узел отсчета перемещений установлен в каждое подвижное звено измерительного рычага, а регистрирующий блок содержит систему сбора и передачи данных для отправки  в режиме реального времени на диспетчерский пункт» (Патент RU 2467123, опубл. 20.11.2012 г.). Недостатками данного устройства являются сложность и наличие негерметичных шарниров, что снижает механическую и приборную надежность устройства, содержащего электронные узлы отсчета перемещений в каждом подвижном звене.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому устройству является «Устройство для мониторинга геодинамических процессов в оползневой зоне», включающее сигнализаторы горизонтальных смещений грунта в защитных трубках, отличающееся тем, что сигнализаторы горизонтальных смещений представляют собой струнные датчики деформации растяжения и сжатия, жестко закрепленные попарно и оппозитно у одного из концов каждой защитной трубки на внутренней ее поверхности в осевой плоскости защитной трубки, причем устройство содержит не менее двух защитных трубок, которые собраны жестко и герметично в единую обсадную трубу, заглушенную снизу, при этом все струнные датчики располагаются в одной осевой плоскости обсадной трубы, ориентированной вдоль движения оползня.Устройство дополнительно снабжено измерительным блоком, связанным электропроводами со струнными датчиками деформации растяжения» (Патент на полезную модель RU 132459, опубл. 20.09.2013 г.). Недостатками данного устройства являются сложность изготовления и монтажа, высокая материалоемкость и стоимость, повышенный диаметр скважины.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - создание устройства,позволяющего получать полную информацию о движении оползневого массива за счет установки множества простых и надежных недорогих устройств.
Техническим результатомявляется увеличение надежности и удешевление устройства за счет упрощения конструкции и уменьшения диаметра скважины.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве мониторинга
оползневой зоны, содержащем стандартные струнные датчики деформации растяжения, они собраны жестко, например, сваркой, поочередно с обычными стержнями или трубками такого же диаметра, и в сборе являются единым измерительным стержнем в скважине, пробуреннойв том числе через определенную толщину базового неподвижного слоя, в котором располагается нижняя часть измерительного стержня, при этом по всей длине скважины зазор между ее стенками и измерительным стержнем заполнен твердеющей массой, это закрепляет каждый фрагмент измерительного стержня в соответствующем слое, а при их сдвиге относительно базового слоя и между собой обязательно вызывает в измерительном стержне растягивающие напряжения, наибольшие вблизи границвзаимного сдвига слоев, что и фиксируют ближайшиеструнные датчики. Использование стандартных струнных датчиков деформации растяжения, встроенных через определенные промежутки в арматурный стержень, упрощает и удешевляет конструкцию устройства, уменьшает диаметр скважины. Заполнение зазора между стенками скважины и измерительным стержнем твердеющей массой из диэлектрического материала обеспечивает фиксацию стержня по всей глубине и увеличивает надежность изоляции электропроводов, проложенныхк струнным датчикам.
На фиг. 1 показана в разрезе нижняя часть устройства мониторинга оползневой зоны, состоящая как минимум из двух отрезков арматуры и приваренного между нимиструнного датчика; на фиг. 2 показан в разрезе фрагмент оползневой зоны с несколькими устройствами мониторинга оползневой зоны, деформированными от сдвига слоев грунта.
Устройство мониторинга (измерения деформаций) оползневой зоны включает струнные датчики 1 и отрезки 2 арматуры или трубы, которые поочередно жестко собраны между собой, например, сваркой, и в сборе являются единым стержнем 3, размещенным в первоначально прямолинейной и примерно вертикальной скважине 4, пробуренной на определенную глубину базового неподвижного слоя 5 - ложа оползня, который отделен поверхностью (на рисунке - линией) скольжения 6 от подвижных слоев 7.При поочередной сварке отрезков 2 арматуры и струнных датчиков 1, постепенного опускания в скважину 4 стержня 3, электропровода 8 достаточной длины от струнныхдатчиков 1 остаются выведенными через верх скважины 4 для подключения к измерительному блоку 10 (на рисунке условно не показан). После полной сборки и установки измерительного стержня зазор между стенками скважины 4 и стержнем 3 заполняется твердеющей массой 9, например, полимерной пеной, для плотного контакта между ними; при этом затвердевшая масса 9 - диэлектрик, что увеличивает надежность изоляции электропроводов 8, идущихот датчиков 1 до измерительного блока 10, размещенного на поверхности земли.
Устройство работает следующим образом. Измерительный блок 10 в автоматическом режиме периодическими электроимпульсами через провода 8 возбуждает колебания струны каждого датчика 1, фиксирует частоты колебаний всех струн датчиков 1 и сравнивает с начальными значениями. Если произошли их изменения, то определяются и фиксируются величины этих изменений, связанных с натяжением струны, т.е.локальных деформаций растяжения стержня 3, а также положение точки, около которой они максимальны. Тем самым определяется глубина расположения поверхности скольжения 6 подвижных слоев 7 оползневой зоны. При наличии нескольких устройств, как показано на фиг. 2 и пунктиром условно обозначено положение стержней 3 под действием оползня, возможно построение объемной картины движения грунта и определение положения линии скольжения 6 в каждом расчетном сечении, что позволяет своевременно принять меры по защите от оползня.
Таким образом, благодаря отличительным признакам предлагаемого устройства: чередованию отрезков арматуры с надежными струнными датчиками деформации в одном измерительном стержне и закреплению его в скважине твердеющей массой - решается поставленная задача.