УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ОПОЛЗНЕВЫХ СЛОЕВ МАССИВА ГРУНТА

Полезная модель относится к строительству, предназначена для дистанционного определения деформаций стенок скважин при оценке напряженно-деформированного состояния массива горных пород и может быть использована, например, при проведении изысканий под строительство технических сооружений.
Известно устройство для измерения деформаций горных пород в скважине, содержащее распорный узел, размещенный на нем измерительный узел, установочное приспособление с жесткой и гибкой тягами, соединенное с распорным узлом, выполненным в виде упругих колец по числу направлений измерения деформаций, упоров, попарно диаметрально закрепленных на наружной поверхности колец и ориентированных по соответствующим направлениям измерения. Жесткая тяга установочного приспособления выполнена в виде трубки, соединенной с кольцами посредством направляющих, ориентированных по направлению закрепления соответствующих пар упоров, гибкая тяга размещена внутри трубки и соединена с кольцами в местах закрепления упоров. При этом измерительный узел выполнен в виде индивидуальных регистраторов деформации колец (патент РФ на изобретение №2379511, кл. Е21С 39/00, G01B 11/16. Опубл. 20.01.2010 г.).
К недостаткам известного устройства относится то, что расположенные на наружной стороне трубки упругие кольца могут привести, при повышенной влажности в скважине, к замыканию упоров, вносящее ошибку в определение начала деформаций горных пород.
Известно также устройство для определения деформаций массива горных пород, содержащее контрольный репер, базовый репер, датчик линейных перемещений и связанный с ним блок индикации. Причем датчик линейных перемещений выполнен в виде корпуса с размещенным в нем герконом и постоянным магнитом, а базовый репер снабжен штоком с жестко закрепленной на нем упорной шайбой. На контрольном репере установлен датчик линейных перемещений с установочным элементом, нижняя часть которого выполнена в виде постоянного магнита, а другая его часть - в виде немагнитного штока. Причем установочный элемент установлен с возможностью осевого перемещения вдоль корпуса до контакта с упорной шайбой, а геркон расположен неподвижно в плоскости, параллельной установочному элементу, с возможностью воздействия на его контакты магнитным полем постоянного магнита (патент РФ на изобретение №2193658, кл. Е21С 39/00. Опубл. 27.11.2002 г.).
Однако данное устройство требует постоянной калибровки на заданную величину критических деформаций массива горных пород, т.к. для различных массивов эта величина различна, что снижает производительность проводимых работ.
Наиболее близким к предлагаемому по своей технической сущности является устройство для определения деформаций оползневых слоев массива грунта, включающее вводимый в скважину деформируемый трубчатый элемент с размещенными на его внутренней поверхности в продольном направлении тензодатчиками, связанными с регистрирующей аппаратурой, установленной на поверхности земли. Тензометрические датчики размещены попарно параллельными рядами, при этом датчики каждой пары размещены на одном уровне по высоте деформируемого трубчатого элемента (авторское свидетельство СССР №874867, кл. E02D 1/02. Опубл. 23.10.1981 г. Бюл. №39).
Но это устройство не позволяет фиксировать время начала деформаций оползневых слоев массива грунта, оценить различные параметры грунтов, в частности, влажность и температуру.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является расширение функциональных возможностей устройства.
Технический результат заключается в получении дополнительной информации о состоянии оползневых слоев массива грунта.
Поставленная задача решается тем, что в устройство для определения деформаций оползневых слоев массива грунта, включающее вводимый в скважину деформируемый трубчатый элемент с размещенными на его внутренней поверхности в продольном направлении тензодатчиками, связанными с регистрирующей аппаратурой, установленной на поверхности земли, дополнительно введены влагомеры, терморезисторы и таймер. При этом влагомеры и терморезисторы установлены на внешней поверхности деформируемого трубчатого элемента на одном уровне с тензодатчиками и связаны, вместе с размещенным на поверхности земли таймером, проводящими элементами с регистрирующей аппаратурой.
Введение влагомеров и терморезисторов, измеряющих соответственно величину влажности и температуру, влияющих на характеристики оползневых слоев массива грунта, позволяет при систематическом исследовании прогнозировать оползневые процессы слоев массива грунта на сопредельных участках на основе полученного банка данных.
А введение таймера дает возможность получить информацию о моменте начала деформаций оползневых слоев массива грунта.
Установка влагомеров и терморезисторов на внешней поверхности деформируемого трубчатого элемента на одном уровне с тензометрическими датчиками создает условия для непосредственного контакта влагомеров и терморезисторов с массивом грунта и точного определения влажности и температуры на глубине залегания оползневого слоя.
Связь влагомеров, терморезисторов и таймера проводящими элементами с регистрирующей аппаратурой позволяет фиксировать значения влажности, температуры и момент начала деформаций оползневых слоев массива грунта.
На фиг. показано заявленное устройство в скважине, продольный разрез.
Устройство для определения деформаций оползневых слоев массива грунта включает вводимый в скважину с помощью обсадной трубы (не показана) деформируемый трубчатый элемент 1. На внутренней поверхности трубчатого элемента 1 размещены вдоль его продольной оси тензодатчики 2, связанные с регистрирующей аппаратурой 3, установленной на поверхности земли. На внешней поверхности деформируемого трубчатого элемента 1 на одном уровне с тензодатчиками 2 размещены влагомеры 4 и терморезисторы 5, связанные, вместе с установленным на поверхности земли таймером 6, проводящими элементами 7 с регистрирующей аппаратурой 3. Трубчатый элемент 1 фиксируется в вертикальном положении с помощью анкера 8.
Устройство работает следующим образом.
В пробуренную скважину устанавливают деформируемый трубчатый элемент 1 и анкер 8. После чего подключают регистрирующую аппаратуру 3 и снимают начальные показания тензодатчиков 2, которые перед началом использования тарируются. Измерения в скважине влажности влагомерами 4 и температуры терморезисторами 5 проводят непрерывно. При возникновении деформаций оползневых слоев массива грунта последний давит на деформируемый трубчатый элемент 1 и деформирует его. Показания тензодатчиков 2 начинают меняться, причем на глубине, соответствующей залеганию оползневого слоя, деформация трубчатого элемента 1 будет максимальной, что регистрируется соответствующим тензодатчиком 2. Таким образом, выявляется и определяется как глубина, на которой имеет место наиболее интенсивная деформация и соответственно залегает оползневой слой грунта, так и величина смещения этого слоя грунта, которая соответствует показаниям тензодатчика 2 с учетом результатов тарирования. При этом в момент начала деформаций оползневых слоев массива грунта, регистрируемым таймером 6, определяют влагомерами 4 и терморезисторами 5 соответственно влажность и температуру на глубине залегания оползневого слоя. Полученные данные (влажность, температура) позволяют прогнозировать, при систематическом исследовании, оползневые процессы слоев массива грунта на сопредельных участках на основе имеющегося банка данных.
Таким образом заявленная полезная модель позволяет объективно и своевременно решить вопросы многосторонней оценки напряженно-деформированного состояния массива горных пород.