DE1010462B

DE1010462B - Method and device for determining the mechanical properties of a terrain

Info

Publication number: DE1010462B
Application number: DEM29306A
Authority: DE
Inventors: Louis Francois Auguste Menard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-01-19
Filing date: 1956-01-11
Publication date: 1957-06-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften eines Geländes Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimrnung der mechanischen Eigenschaften eines Geländes, hei dem auf die zylindrische Wand eines Bohrloches mit Hilfe einer zylindrischen, elastisch verformbaren Meßzelle, welche mit Hilfe eines Strömungsmittels aufgeblasen wird, ein regelmäßiger und gleichförmiger Druck ausgeübt wird. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens.Method and device for determining the mechanical properties of a terrain The invention relates to a method for determining the mechanical Properties of a terrain, called the cylindrical wall of a borehole with the help of a cylindrical, elastically deformable measuring cell, which with the help of a fluid is inflated, a regular and uniform pressure is exercised. Another object of the present invention is a device to carry out the aforementioned procedure.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, mit einem geringsten Aufwand an Material und Meßeinrichtungen die Haupteigenschaften des Geländes, wie z. B. den Kompressionsmodul, den inneren Reibungswinkel und den Zusammenhalt, festzustellen, da diese in verschiedenen Fällen sehr wichtig sind, vor allem, wenn auf dein Gelände Fundamente errichtet werden sollen.The object of the invention is to respond with the least amount of effort Material and measuring equipment the main characteristics of the site, such as. B. the To determine the compression modulus, the internal angle of friction and the cohesion, as these are very important in various cases, especially when on your site Foundations are to be erected.

Das Neue und Erfinderische bei dem vorgenannten Verfahren besteht darin, den Innendruck der verformbaren Meßzellen und die Menge des in die Meßzellen eingebrachten Strömungsmittels als Funktion der Zeit zu messen.What is new and inventive in the aforementioned method exists therein, the internal pressure of the deformable measuring cells and the amount of in the measuring cells to measure introduced fluid as a function of time.

Durch die vorgenannten Maßnahmen können Diagramme der Verformung des Geländes in Abhängigkeit von dem Druck in der Zelle und dem Verlauf und der Dauer dieses Druckes aufgestellt werden. Mit Hilfe mathematischer Formeln lassen sich aus solchen Diagrammen die betreffenden Kenngrößen durch physikalische und mechanische Auswertung gewinnen. Die Auswertung beruht im wesentlichen darauf, daß durch die Aufweitung der Meßzellen in dem Gelände gleichachsige isostatische Umdrehungsflächen erzeugt werden, welche eine rechnerische Erfassung ermöglichen.With the above measures, diagrams of the deformation of the Terrain as a function of the pressure in the cell and the course and duration of this pressure. With the help of mathematical formulas from such diagrams the relevant parameters through physical and mechanical Win evaluation. The evaluation is based essentially on the fact that through the Expansion of the measuring cells in the area equiaxed isostatic surfaces of revolution are generated, which allow a computational recording.

Eine theoretische Untersuchung der hierbei auftretenden Vorgänge zeigt, daß sich die vorgenannte Auswertung und mathematische Berechnung mit erheblich größerer Genauigkeit vornehmen läßt, wenn diese isostatischen Umdrehungsflächen als Zylinder betrachtet werden können. Infolge der unvermeidlichen schräg einfallenden Druckkomponenten am oberen und am unteren Ende der Zellen gilt die vorstehende Annahme jedoch nur für den mittleren Teil der Meßzellen. Um diese die Messung und Auswertung erschwerenden Einflüsse auszuscheiden, wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oberhalb und unterhalb der Meßzelle unabhängige Schutzzellen anzuordnen, welche mit Strömungsmitteldruck aufgeblasen werden können, um die Meßzelle zu isolieren und den von ihr auf die Bohrlochwandungen ausgeübten Druck in seiner Größe zu begrenzen. Auf diese Weise wirken die zwischen den Schutzzellen liegenden Meßzellen auf einen zylindrischen Abschnitt der isostatischen Flächen. Während der Versuche wird der oberen und unteren Schutzzelle ein Druck von gleicher Größenordnung zugeführt, wie er der mittleren Meßzelle erteilt wird. Gewünschtenfalls kann auch die Aufweitung der beiden Schutzzellen registriert werden, um weitere Rückschlüsse zu erhalten. Die Registrierung der Aufweitung der Meßzellen dient jedoch allein zur Aufstellung der auszudeutenden Diagramme.A theoretical investigation of the processes occurring here shows that the aforementioned evaluation and mathematical calculation with considerably larger Accuracy can be made when these isostatic surfaces of revolution as cylinders can be viewed. As a result of the unavoidable inclined pressure components however, the above assumption is only valid at the top and bottom of the cells for the middle part of the measuring cells. To make the measurement and evaluation more difficult Eliminating influences is therefore proposed according to the invention in a device for carrying out the method according to the invention above and below the measuring cell to arrange independent protective cells, which are inflated with fluid pressure can be to isolate the measuring cell and from her to the borehole walls limit the amount of pressure exerted. This is how the between the protective cells lying measuring cells on a cylindrical section of the isostatic Surfaces. During the tests, the upper and lower guard cells are put under pressure of the same order of magnitude as it is given to the middle measuring cell. If desired, the expansion of the two protective cells can also be registered, to get further conclusions. The registration of the expansion of the measuring cells However, only serves to set up the diagrams to be interpreted.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch in einem Axialschnitt ein erfindungsgemäßes Gerät mit einer Meßzelle und zwei die Meßzelle umgebenden Schutzzellen innerhalb eines lotrechten Bohrloches. Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Anzahl der Zellen als Beispiel zu werten, d. h. nicht beschränkt ist.The present invention will now be described with reference to FIG Drawing explained on the basis of an exemplary embodiment. The only figure in the drawing shows schematically in an axial section a device according to the invention with a measuring cell and two protective cells surrounding the measuring cell within a vertical borehole. It should also be noted that the number of cells should be taken as an example, d. H. is not restricted.

Das dargestellte Gerät enthält eine Meßzelle 1, deren Höhe und Außendurchmesser dem Bohrloch entsprechen. Diese Zelle wird von zwei anderen Zellen, den sogenannten Schutzzellen 2 und 3 umgeben, welche die Meßzelle berühren und den gleichen Außendurchmesser wie diese haben, wobei die eine Schutzzelle über und die andere unter der Meßzelle liegt.The device shown contains a measuring cell 1, its height and outer diameter correspond to the borehole. This cell is made up of two other cells called Surrounding protective cells 2 and 3, which touch the measuring cell and have the same outer diameter like these, with one protective cell above and the other below the measuring cell lies.

Die Meßzelle und die Schutzzellen bestehen aus einem starren Rohr 4, 5, 6, welches an jedem Ende mit starren, ringförmigen, waagerechten Kragen 7 versehen ist, zwischen denen nach außen jeweils eine elastische, durch ein Druckmittel verformbare Membran 8, 9, 10 z. B. aus Gummi oder einem anderen Werkstoff mit denselben Eigenschaften angebracht ist. Die Membran ist oben und unten auf die Kragen zu umgebogen und auf beliebige bekannte Weise an diesen undurchlässig befestigt. Jede Zelle hat so die Form eines zylindrischen Ringkörpers, bei welchem nur die Außenwand verformbar ist, während die anderen Wände starr sind. Außerdem werden die drei Zellen starr aneinander mit Hilfe von mehreren Zugschrauben 11 blockiert, wobei jedoch jede Zelle ihre individuelle Selbständigkeit behält.The measuring cell and the protective cells consist of a rigid tube 4, 5, 6, which at each end with rigid, annular, horizontal collar 7 is provided, between which one to the outside elastic, deformable by a pressure medium membrane 8, 9, 10 z. B. made of rubber or another Material with the same properties is attached. The membrane is up and down bent over to the collar and impermeable to these in any known manner attached. Each cell has the shape of a cylindrical ring body, in which only the outer wall is deformable, while the other walls are rigid. aside from that the three cells are rigidly locked together with the help of several lag screws 11, however, each cell retains its individual independence.

Die Apparatur, durch welche diese drei Zellen in das Bohrloch hinabgelassen, im Bohrloch in beliebiger Höhe gehalten und aus dem Bohrloch wieder herausgezogen werden, kann beliebig ausgebildet sein und ist daher nicht dargestellt. Jede Zelle ist durch das Innere ihres starren Rohres 4, 5, 6 mit einer Leitung t verbunden, welche oberhalb des Bohrloches zu einem Manometer m und einer Pumpe p zum Einspritzen einer unzusammendrückbaren Flüssigkeit od. dgl. führt. Ein Meßgerät gestattet die ständige Ermittlung des in der zugehörigen Zelle vorhandenen Volumens der unzusammendrückbaren Flüssigkeit.The apparatus through which these three cells are lowered into the borehole, held in the borehole at any height and pulled out of the borehole again can be designed in any way and is therefore not shown. Every cell is connected to a line t through the interior of its rigid tube 4, 5, 6, which above the borehole to a manometer m and a pump p for injection an incompressible liquid or the like. Leads. A measuring device allows constant determination of the incompressible volume in the associated cell Liquid.

Die beiden Schutzzellen sind mit dem gleichen Manometer und der gleichen Pumpe verbunden. Es ist aber auch möglich, die beiden Zellen unabhängig voneinander zu speisen und zu überwachen, indem man sie mit Einzelleitungen versieht, deren jede zu einem Manometer und einer Pumpe führt. Die dargestellte Anordnung, bei welcher eine Verbindung zwischen den Schutzzellen besteht, ist bequem, da sie selbsttätig den Ausgleich der Drücke in den Schutzzellen während der Versuche gewährleistet.The two protection cells are with the same manometer and the same Pump connected. But it is also possible to use the two cells independently of one another to feed and supervise by providing them with individual lines, their each leads to a pressure gauge and a pump. The arrangement shown, in which there is a connection between the protective cells, since it is automatic ensures the equalization of the pressures in the protective cells during the tests.

Das Gerät arbeitet folgendermaßen: Die den Pumpen zugeordneten Meßgeräte, z. B. die Manometer, registrieren ständig die Aufweitung der Zellen in Abhängigkeit des Druckes. Durch Manometervergleich ist die Einstellung des gleichen Druckes bei Schutzzellen und Meßzellen möglich.The device works as follows: The measuring devices assigned to the pumps, z. B. the manometer, constantly register the expansion of the cells as a function of pressure. By comparing the pressure gauge, the setting of the same pressure is at Protection cells and measuring cells possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Method for determining mechanical properties of a terrain in which on the cylindrical wall of a borehole with the help of a cylindrical, elastically deformable measuring cell, which with the help of a fluid is inflated, a regular and uniform pressure is exerted, thereby characterized in that the internal pressure of this cell and the amount of in the measuring cell introduced fluid is measured as a function of time.

2, device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that above and arranged below the measuring cell independent of the measuring cell protective cells are which can be inflated with fluid pressure to the measuring cell to isolate and the pressure exerted by it on the borehole walls in its Limit size. References considered: U.S. Patents No. 2 227 731, 2 669 689.