EA015008B1 - Станция статического зондирования грунтов и датчик глубины погружения для станции статического зондирования грунтов - Google Patents

Abstract

Заявляемое изобретение относится к устройствам для геологических исследований грунта методом статического зондирования, более конкретно - к станции статического зондирования, которая может использоваться, в том числе, в качестве дополнительного оборудования к геологическим буровым установкам. Предложена станция статического зондирования грунтов, в которой средство измерения глубины погружения зонда в грунт выполнено в виде датчика глубины погружения, включающего измерительное колесо и связанный с микроконтроллером датчика глубины погружения квадратурный оптический энкодер. Средство сбора и регистрации данных выполнено в виде программируемого регистратора, снабженного микроконтроллером регистратора, дисплеем, картой памяти, информационными входами, информационным выходом, выполненным с возможностью связи с внешним средством обработки данных, органами управления и источником автономного питания. Средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта выполнено с возможностью подключения к внешней гидравлической системе и содержит пару вертикальных направляющих и установленную на них вдавливающую каретку, снабженную в своей центральной зоне средством сопряжения с исполнительным органом внешней гидравлической системы и с верхним торцом зондировочной штанги. Датчик глубины погружения расположен в зоне связывающей вертикальные направляющие нижней траверсы и жестко закреплен на ней с возможностью формирования постоянной кинематической связи между измерительным колесом и зондировочной штангой.

Description

Заявляемое изобретение относится к устройствам для геологических исследований грунта методом статического зондирования, в частности для геологического исследования грунта путем определения удельного сопротивления грунта на различной глубине. Более конкретно, изобретение относится к станции статического зондирования, которая может использоваться, в том числе, в качестве дополнительного оборудования к геологическим буровым установкам и может быть использована для комплексной оценки физико-механических свойств грунтов при инженерных изысканиях в строительстве или при геологических изысканиях.

Наиболее широкое распространение оценка физико-механических свойств грунтов находит при инженерных изысканиях в строительстве. Повышение эффективности и качества строительства в значительной степени зависит от правильного выбора фундаментов сооружений, основанного на полном использовании несущей способности грунтов оснований. При этом объективные характеристики несущей способности грунтов можно получить именно по результатам исследований физико-механических характеристик грунтов в инженерно-геологических условиях строительных площадок. В этой связи большое распространение получают полевые методы исследований грунтов в условиях их естественного залегания, позволяющие исследовать и такие грунты, отбор образцов из которых практически невозможен. Статическое зондирование является одним из наиболее эффективных полевых методов испытания грунтов в условиях их естественного залегания, который применяется с 30-х годов XX века, сначала в Голландии, затем в других европейских странах, в Японии, США и Австралии и т.д. Метод статического зондирования основан на вдавливании испытательного зонда в грунт статической нагрузкой с непрерывным измерением показателей, характеризующих сопротивление грунта внедрению зонда. Данный метод является наиболее быстрым и эффективным методом, в частности, для получения характеристик, необходимых для расчета несущей способности свай, а также для определения показателей свойств грунтов в естественном залегании.

Испытание грунта методом статического зондирования проводят с помощью специальных установок, обеспечивающих вдавливание зонда в грунт. При статическом зондировании по данным измерения сопротивления грунта определяют удельное сопротивление с.|_с грунта под наконечником (конусом) зонда и общее сопротивление грунта на боковой поверхности О, или удельное сопротивление Г, грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда в зависимости от типа используемого зонда. При этом в состав всех установок для статического зондирования грунтов, включая специальный зонд, как правило, входят также следующие основные узлы: зонд (наконечник и штанги); устройство для вдавливания и извлечения зонда; опорно-анкерное устройство; измерительное устройство.

Анализ современного состояния уровня техники устройств для статического зондирования грунтов показал, что известные установки для статического зондирования, как правило, базируются на отдельных самоходных транспортных средствах, снабженных гидросистемами и оборудованных специальными помещениями для размещения обслуживающего персонала [1-4], и представляют собой автономные станции, снабженные также специальными средствами обработки и/или передачи получаемых посредством зондов данных о физико-механических характеристиках грунтов. Современные станции, в общем случае, имеют достаточно высокий уровень укомплектованности и, как следствие, не зависят от наличия на месте исследования грунтов специальной техники, например для бурения грунта, с гидроприводом. В то же время выполнение станций для статического зондирования грунтов на базе отдельного самоходного средства значительно повышает их стоимость, а иногда и ограничивает условия возможного применения (самоходное транспортное средство может иметь недостаточную проходимость для передвижения в условиях бездорожья, в трудно проходимых местах и т.д.). Кроме того, в большинстве случаев такая полная комплектация станции, включающая самоходное транспортное средство и гидропривод, является избыточной, поскольку места проведения исследований физических свойств грунта обеспечены техникой с гидроприводом, например буровыми установками, к которому можно подключить устройство для вдавливания и извлечения зонда. Так, при проведении инженерно-геологических исследований грунтов под объекты промышленного и гражданского строительства всегда проводятся буровые работы буровыми установками тяжелого типа. Кроме того, при больших объемах исследований грунтов одной автономной установки для проведения статического зондирования, как правило, недостаточно, поэтому возникает необходимость использования нескольких автономных установок. Возможность же использования аппаратуры статического зондирования в комплексе с упомянутыми выше буровыми установками позволит проводить как бурение, так и статическое зондирование с использованием одной установки. Учитывая вышесказанное, а также поскольку будет исключена необходимость приобретения автономных станций статического зондирования и будет обеспечиваться экономия топливно-энергетических ресурсов, можно рассчитывать на решение всех упомянутых выше проблем с достижением значительного экономического эффекта.

Современные станции статического зондирования грунтов предусматривают, как правило, передачу полученных с датчиков сопротивления грунта и глубины данных через специальный контроллер на компьютер для обработки, визуализации, хранения, для чего в состав станций включают соответствующие аппаратно-программные средства [5-7]. Однако все эти известные комплексы аппаратно-программных средств (связанные между собой линиями питания и информационными линиями тензометрические дат- 1 015008 чики, датчик глубины, контроллер и т.д.) предназначены для использования только в составе специальных станций статического зондирования, которые уже были рассмотрены выше с указанием их достоинств и недостатков. Кроме упомянутых выше недостатков в этой связи следует отметить, что предусмотренная известными аппаратно-программными средствами возможность обработки с последующей визуализацией данных, полученных с датчиков сопротивления грунта и глубины, только посредством персонального компьютера не только повышает стоимость станций в целом, но и накладывает определенные дополнительные условия на параметры (в частности, температуру, влажность) окружающей среды, в которой может эксплуатироваться станция, а также требует привлечения квалифицированных специалистов для ее обслуживания. В случае же, если обработка с последующей визуализацией данных, полученных с датчиков, производится на дистанционном удалении, значительно снижается информативность исследования физико-механических свойств грунтов.

Как уже упоминалось выше, в состав станций статического зондирования грунта входит датчик глубины. Используемые в известных станциях статического зондирования датчики основаны на преобразовании в цифровой сигнал линейного перемещения зонда относительно зондировочной штанги с заданным шагом. При этом шаг, как правило, может быть задан достаточно большим (до 0,2 м в соответствии с ГОСТ 19912-2001). С учетом этого, в известных станциях статического зондирования непрерывность получения данных о физико-механических характеристиках грунта является достаточно условной и обусловлена шагом измерения глубины погружения зонда.

Таким образом, задачей изобретения является создание станции статического зондирования грунтов, содержащей комплекс программно-аппаратных средств, необходимый и достаточный для обработки, хранения и визуализации полученных данных на месте исследования без привлечения дополнительных вычислительных (компьютерных) средств, которая может быть использована в составе любого устройства, снабженного гидроприводом с подходящими характеристиками. Станция должна обеспечивать получение данных с минимально возможным шагом по глубине. Кроме того, станция должна обеспечивать возможность получения данных в визуализированном виде неквалифицированным персоналом рабочих специальностей непосредственно на месте исследования в режиме реального времени с сохранением возможности связи (пересылки данных) на удаленный компьютер, а также возможность получения архивной информации за предыдущий заданный период исследования без обращения к базе данных удаленного компьютера.

Поставленная задача решается заявляемой станцией статического зондирования грунтов, содержащей связанные между собой линиями питания и информационными линиями, снабженными соответствующими интерфейсами, средство измерения удельного сопротивления грунта, выполненное в виде по меньшей мере одного снабженного информационным выходом и содержащего упругий элемент конуса и упругий элемент муфты трения с соответствующими тензометрическими мостами тензометрического зонда по меньшей мере с одной зондировочной штангой, средство измерения глубины погружения, средство сбора и регистрации данных, выполненное с возможностью связи с внешним средством обработки данных, и средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта. Поставленная задача решается за счет того, что средство измерения глубины погружения зонда в грунт выполнено в виде датчика глубины погружения, включающего измерительное колесо и связанный с микроконтроллером квадратурный оптический энкодер, выполненный с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с заданным шагом углового перемещения измерительного колеса, причем выход микроконтроллера через интерфейс энкодера связан информационной линией с входом средства сбора и регистрации данных, средство сбора и регистрации данных выполнено в виде программируемого регистратора, снабженного микроконтроллером, дисплеем, выполненным с возможностью отображения информации в графическом виде в реальном масштабе времени и в режиме считывания записей, сохраненных по меньшей мере на одной карте памяти, по меньшей мере двумя информационными входами, по меньшей мере одним информационным выходом, выполненным с возможностью связи с внешним средством обработки данных, органами управления и источником автономного питания, средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта выполнено с возможностью подключения к внешней гидравлической системе и содержит пару вертикальных направляющих, связанных между собой нижней и верхней траверсами, и вдавливающую каретку, установленную на направляющих с возможностью свободного возвратно-поступательного скольжения по ним в вертикальном направлении и снабженную в своей центральной зоне средством сопряжения, выполненным с возможностью, с одной стороны, жесткого присоединения к исполнительному органу внешней гидравлической системы и, с другой стороны, с возможностью фиксации верхнего торца зондировочной штанги, при этом датчик глубины погружения расположен в зоне нижней траверсы и жестко закреплен на ней с возможностью формирования постоянной кинематической связи между измерительным колесом и зондировочной штангой.

Использование в составе заявляемой станции статического зондирования датчика глубины погружения, включающего измерительное колесо и связанный с микроконтроллером квадратурный оптический энкодер, обеспечивает возможность существенного сокращения шага измерений по глубине и делает процесс измерения практически непрерывным. Кроме того, квадратурный оптический энкодер позволяет безошибочно осуществлять подсчет импульсов (глубину погружения) и определять направление

- 2 015008 перемещения зонда (вверх/вниз). Энкодер имеет относительно невысокую стоимость и его использование исключает необходимость нанесения шаговых меток на зондировочные штанги.

При этом измерительное колесо, кинематически связанное с зондировочной штангой путем плотного прилегания к ней, в процессе вдавливания зонда в грунт приводит во вращение диск квадратурного оптического энкодера. Сигналы, поступающие с энкодера на микроконтроллер датчика перемещения, преобразуются в соответствии с заложенным в программу шагом углового перемещения в значения глубины погружения зонда. Оптический энкодер предпочтительно выполняют с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с шагом углового перемещения измерительного колеса, равным 10 мм. Изменяя шаг нанесения прорезей на диске энкодера, можно устанавливать любой шаг регистрации сигналов датчиков зонда по глубине погружения зонда (по желанию заказчика оборудования) в пределах, установленных ГОСТом.

Для исключения возможности искажения данных при определении глубины погружения интерфейс энкодера предпочтительно содержит программируемый аппаратный цифровой фильтр подавления дребезга входных сигналов.

Благодаря предложенному выполнению регистратора (снабжен микроконтроллером, дисплеем, по меньшей мере одной картой памяти, по меньшей мере двумя информационными входами, по меньшей мере одним информационным выходом, органами управления и источником автономного питания), а также с учетом современного уровня развития микроэлектроники, обеспечивается возможность упрощения обработки данных, полученных с датчиков, с их визуализацией в любом подходящем виде (графическом, табличном и т.п.) прямо на месте испытания и в реальном режиме времени, и по запросу из архивной базы данных. Кроме того, имеющиеся органы управления или часть из них могут быть запрограммированы на выполнение определенной задачи, что обеспечивает возможность простого управления (например, путем нажатия одной клавиши) процессами измерения или тарировки, а также тестирования (в том числе, в автоматическом режиме) работоспособности отдельных датчиков и всей станции в целом.

В связи с тем, что предполагается эксплуатация заявляемой станции с буровыми установками, регистратор выполнен переносным. Поскольку работа станции с буровыми установками происходит на открытом воздухе, регистратор выполнен в пылевлагозащищенном исполнении и с диапазоном рабочих температур от -20 до 50^оС.

Кроме того, принимая во внимание его относительную компактность, даже по сравнению с современными компьютерами типа ио!еЬоок, его размещение не требует наличия отдельного помещения на транспортном средстве.

Как уже упоминалось выше, одним из основных преимуществ заявляемой станции является возможность ее использования без размещения на отдельном самоходном транспортном средстве и осуществление процессов погружения зонда в грунт и извлечение его из грунта при условии подключения к внешней гидравлической системе. При этом с учетом специфики сфер использования станций статического зондирования и используемых в этих сферах устройств, внешняя гидравлическая система предпочтительно представляет собой гидравлическую систему буровой установки.

Таким образом, средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта из состава заявляемой станции статического зондирования выполнено с возможностью подключения к внешней гидравлической системе. При этом особенности его конструкции, описанные выше, обеспечивают все необходимые условия для управления положением зонда по глубине и точным и практически непрерывным определением этого положения.

Поставленная задача решается также заявляемым датчиком глубины погружения для станции статического зондирования грунтов, содержащим измерительное колесо и связанный с микроконтроллером квадратурный оптический энкодер, выполненный с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с заданным шагом углового перемещения измерительного колеса, причем измерительное колесо кинематически связано с зондировочной штангой тензометрического зонда станции зондирования, а выход микроконтроллера через интерфейс энкодера связан информационной линией со входом средства сбора и регистрации данных станции зондирования. Основные достоинства заявляемого датчика были указаны выше и более подробно будут рассмотрены при нижеследующем описании заявляемой станции в целом.

Особенности выполнения и достигаемые преимущества заявляемой станции статического зондирования грунтов будут проиллюстрированы на примере одной из возможных предпочтительных, но не ограничивающих форм реализации со ссылками на позиции фигур чертежей, на которых схематично представлены фиг. 1 - общая структурная схема тензометрического зонда, датчика глубины погружения и программируемого регистратора из состава заявляемой станции статического зондирования;

фиг. 2 - внешний вид регистратора;

фиг. 3 - схематичное изображение заявляемой станции статического зондирования.

На фиг. 1 представлена общая структурная схема тензометрического зонда, датчика глубины погружения и программируемого регистратора из состава заявляемой станции статического зондирования, на которой изображены (путем ограничения штриховым контуром) программируемый регистратор 1,

- 3 015008 тензометрический зонд 2 и датчик 3 глубины погружения. В состав программируемого регистратора входят размещенные в общем корпусе микроконтроллер 4 регистратора и связанные с ним линиями питания и информационными линиями блок 5 питания, аккумулятор 6, жидкокристаллический индикатор 7 (далее по тексту ЖКИ), клавиатура 8, динамик 9, по меньшей мере одна карта 10 памяти, интерфейс 11 типа К8 232 для подключения к персональному компьютеру, в том числе удаленному, или к принтеру (на схеме не изображены) и интерфейс 12 типа ί’ΛΝ (Οοηίτοί Агеа №1\\όγ1<) для подключения тензометрического зонда и датчика 3 глубины погружения. Интерфейс К8 232 представляет собой последовательный интерфейс синхронной или асинхронной передачи данных, определяемой стандартом Е1А К8-232-С и рекомендациями ν.24 СС1ТТ. В состав тензометрического зонда 2 входят микроконтроллер 13 зонда и аналого-цифровой преобразователь 14 (далее по тексту АЦП), на который поступают сигналы с тензометрического моста 15, размещенного (наклеенного) на упругом элементе 17 конуса, и тензометрического моста 16, размещенного (наклеенного) на упругом элементе 18 муфты трения, а также интерфейс 19 типа САN и стабилизатор 20 напряжения. В состав датчика 3 глубины погружения входят микроконтроллер 21 датчика, энкодер 22 квадратурный оптический, измерительное колесо 23, а также интерфейс 24 типа САN и стабилизатор 25 напряжения

На фиг. 2 представлен внешний вид программируемого регистратора 1, на лицевой панели которого расположен ЖКИ 7 и клавиатура 8, с боковой стороны расположены информационные входы и выходы I, а с нижней стороны - вход Р для подключения линии витания.

На фиг. 3 представлено схематичное изображение заявляемой станции статического зондирования в рабочем положении. При этом средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта содержит пару вертикальных направляющих 26, связанных между собой нижней 27 и верхней 28 траверсами, и вдавливающую каретку 29, установленную на направляющих 26 с возможностью свободного возвратно-поступательного скольжения по ним в вертикальном направлении и снабженную в своей центральной зоне средством 30 сопряжения, выполненным с возможностью, с одной стороны, жесткого присоединения к исполнительному органу внешней гидравлической системы (для упрощения обозначено стрелкой с надписью к гидроприводу буровой установки) и, с другой стороны, с возможностью фиксации верхнего торца зондировочной штанги 31. Датчик 3 глубины погружения расположен в зоне нижней траверсы 27 и жестко закреплен на ней с возможностью формирования постоянной кинематической связи между измерительным колесом 23 и зондировочной штангой 31. В представленном на фиг. 3 примере реализации заявляемой станции вертикальные направляющие 26 закреплены на опорных стойках 32, на которых также предусмотрены места 33 для хранения зондировочных штанг 31, что сокращает и упрощает процесс установки и наращивания зондировочной штанги 31. В различных формах реализации выполнение и размещение опорных стоек 32 может быть различным. В рабочем варианте в полевых условиях регистратор 1 может быть установлен на штативе 34 и связан с тензометрическим зондом 2 и датчиком 3 глубины погружения линиями питания и информационными линиями, которые для упрощения изображения представлены на фиг. 3 в виде кривых, выполненных жирным шрифтом. Программируемый регистратор 1 снабжен аккумулятором, поэтому в полевых условиях может работать без подключения к внешнему источнику питания (например, электросети самоходного транспортного средства). В связи с этим соответствующая линия питания с надписью к внешнему источнику питания выполнена пунктиром.

Заявляемая станция статического зондирования работает следующим образом.

На месте проведения работ по определению физико-механических свойств грунта станцию статического зондирования переводят в соответствии с инструкцией из транспортного положения в рабочее. Программируемый регистратор 1 устанавливают на штатив 34. Зондировочную штангу 31 с установленным на ней тензометрическим зондом 2 устанавливают в вертикальных направляющих 26, связанных между собой нижней 27 и верхней 28 траверсами и закрепленных на опорных стойках 32, таким образом, чтобы вершина конуса зонда располагалась в заданной точке на поверхности грунта. Верхний торец зондировочной штанги 31 фиксируют в средстве 30 сопряжения, расположенном в центральной зоне вдавливающей каретки 29. Средство 30 сопряжения жестко присоединяют к исполнительному органу внешней гидравлической системы (в данном случае - к гидроприводу буровой установки). В исходном положении вдавливающая каретка 29 расположена в верхней зоне вертикальных направляющих 26. На нижней траверсе 27 жестко закрепляют датчик 3 глубины погружения таким образом, чтобы измерительное колесо 23 из его состава находилось в постоянном контакте (плотно прилегало) с установленной в направляющих зондировочной штангой 31. Тензометрический зонд 2 и датчик 3 глубины погружения соединяют с программируемым регистратором 1 посредством соответствующих линий (кабелей) питания и информационных линий (кабелей связи).

Испытания проводят в соответствии с ГОСТ 19912-2001 (Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием) и ГОСТ 30672-99 (Грунты. Полевые испытания. Общие положения).

В полевых условиях питание программируемого регистратора 1 и соответственно тензометрического датчика 2 и датчика 3 глубины погружения может осуществляться от сети самоходного транспортного средства (И=12±2 В) через блок питания 5 из состава программируемого регистратора 1 (И _вых=7 В) или

- 4 015008 автономно от аккумулятора 6 также из состава программируемого регистратора 1. При запуске процесса зондирования включается таймер времени (на чертежах не обозначен) из состава программируемого регистратора 1 и осуществляется одновременное считывание информации, поступающей с тензометрического зонда 2 и датчика 3 глубины погружения.

При запуске гидропривода буровой установки под действием давления заданной величины, передаваемого через средство 30 сопряжения, вдавливающая каретка 29 начинает опускаться по вертикальным направляющим 26 вертикально вниз. При этом вдавливающая каретка 29 через зондировочную штангу 31, на верхний торец которой воздействует средство 30 сопряжения, начинает вдавливать тензометрический зонд 2 в грунт. Принципы действия тензометрических зондов хорошо известны специалистам в данной области техники и поэтому подробно рассматриваться в рамках данного описания не будут. При вдавливании тензометрического зонда 2 в грунт данные (удельное сопротивление грунта) от тензометрического моста 15 упругого элемента 17 конуса и тензометрического моста 16 упругого элемента 18 муфты трения поступают на АЦП 14 и после преобразования в цифровой сигнал поступают в микроконтроллер 13 тензометрического зонда 2 (в котором данные преобразуются в значения нагрузки), откуда через интерфейс 19 по соответствующей информационной линии, проходящей внутри зондировочной штанги 31, передаются через интерфейс 12 в микроконтроллер 4 программируемого зонда 1. При необходимости получения данных о свойствах грунта на глубине, превышающей длину одной зондировочной штанги 31, производят наращивание зондировочной штанги 31. Для этого из места 33 хранения зондировочных штанг 31 (для рассматриваемого примера реализации места хранения зондировочных штанг 31 предусмотрены на опорных стойках 32 в виде специальных круговых кассет, установленных на опорных стойках 32) извлекается вторая (в дальнейшем, при необходимости, третья, четвертая и т.д.) зондировочная штанга 31 и с помощью подходящих средств, например муфт, жестко соединяется с первой зондировочной штангой 31, которая была заглублена до допустимого уровня. При этом снимают фиксацию первой зондировочной штанги 31 в средстве 30 сопряжения, вдавливающую каретку 29 переводят в исходное (верхнее) положение, жестко присоединяют вторую (или последующие) зондировочную штангу 31 к заглубленной первой зондировочной штанге 31 и верхний торец второй зондировочной штанги 31 фиксируют в средстве 30 сопряжения и повторяют описанный выше процесс вдавливания тензометрического зонда 1 в грунт до достижения заданной глубины исследования (или до достижения допустимого уровня заглубления второй зондировочной штанги 31с последующим ее наращиванием).

Параллельно этому процессу вдавливания тензометрического зонда 2 в грунт происходит согласованное перемещение зондировочной штанги 31 вертикально вниз. При этом измерительное колесо 23, ось которого находится в жестко зафиксированном горизонтальном положении, находится в постоянном контакте с зондировочной штангой 31 (плотно прилегает к ней), вследствие чего приводится зондировочной штангой 31 во вращение, согласованное с ее линейным вертикальным перемещением. Вращение измерительного колеса 23 фиксируется квадратурным оптическим энкодером 22, который передает на микроконтроллер 21 датчика 3 глубины погружения соответствующий сигнал с учетом заданного шага линейного перемещения (например, через каждые 10 мм вертикального линейного перемещения зондировочной штанги 31). Микроконтроллер 21 датчика 3 глубины погружения обрабатывает полученный сигнал и передает его через интерфейс 24 по соответствующей информационной линии через интерфейс 12 в микроконтроллер 4 программируемого регистратора 1. Интерфейс энкодера 22 содержит программируемый аппаратный цифровой фильтр подавления дребезга входных сигналов, что обеспечивает высокую точность определения параметров движения измерительного колеса. При этом квадратурный оптический энкодер 22 позволяет определить не только величину линейного перемещения, но и направление.

Таким образом, в микроконтроллер 4 программируемого регистратора 1 одновременно поступают данные о глубине погружения тензометрического зонда 2 и об удельном сопротивлении грунта (с.|_с - под наконечником (конусом) тензометрического зонда 2 и Г₈ - на участке боковой поверхности (муфте трения) тензометрического зонда 2). По результатам обработки полученных данных с помощью предусмотренного для этих целей программного обеспечения (например, программа 8о1шбшд.Пупаш1с.ехе) на ЖКИ 7 программируемого регистратора 1 отображается в реальном режиме времени и практически в непрерывном режиме (шаг измерения 10 мм) зависимость удельного сопротивления грунта от глубины погружения в любом подходящем виде, в частности в виде графика или таблицы. Результаты сохраняются также на карте памяти, которых, в зависимости от объема информации, подлежащей хранению, может быть несколько. Это обеспечивает возможность просмотра ранее сохраненных данных за любой предыдущий период исследования. Клавиатура 8 программируемого регистратора 1 может содержать любой необходимый и достаточный набор клавиш, обеспечивающих набор символов (в частности, цифр, а при необходимости, букв и иных символов) и выполнение стандартных команд (ввод, отмена, перемещение влево, вправо, вверх, вниз и т.д.) Динамик 9 обеспечивает возможность звуковой сигнализации, например, при потере связи с тензометрическим зондом 2 и/или датчиком 3 глубины погружения. Через интерфейс 11 результаты исследования могут быть переданы на удаленный персональный компьютер для дальнейшей обработки, хранения или использования, например, при расчете свай и фундаментов.

- 5 015008

По достижении заданной глубины исследования грунта в данной точке процесс вдавливания тензометрического зонда 2 останавливают и извлекают тензометрический зонд посредством гидропривода, который будет перемещать вдавливающую каретку 29, а соответственно и зондировочную(ые) штангу(и) 31, вертикально вверх вдоль вертикальных направляющих 26. При наличии двух и более зондировочных штанг 31, их последовательно извлекают из грунта от последней установленной до первой, демонтируя по одной и повторяя перемещение вдавливающей каретки 29 от ее нижнего положения до верхнего. На время наращивания зондировочных штанг 31 и их демонтажа работа программируемого регистратора 1 приостанавливается.

Аналогичным образом происходит исследование физико-механических свойств грунта и в других заданных точках.

Источники информации.

1. Патент ВИ № 83778 И1, опубл. 20.06.2009.

2. Патент ВИ № 2186903 С2, опубл. 10.08.2002.

3. Патент ВИ № 2020204 С1, опубл. 30.09.1994.

4. Заявка 1Р № 8109625 А, опубл. 30.04.1996.

5. Сайт компании ВиТек. Измерительный комплекс Статическое зондирование грунтов: ГЕОЗонд. [Электронный ресурс] - 16 февраля 2010 - Режим доступа:

1Шр://\у\у\у.уйсс.ги/ир1оаб/|Ыоск/83Ь/11 .рбГ.

6. Официальный сервер компании Геотест. Комплект аппаратуры для статического зондирования грунтов ТЕСТ-К4 [Электронный ресурс] - 16 февраля 2010 - Режим доступа: 1Шр://\у\у\у.дсо1с51.ига1.ги/б_1с51к4.1ит.

7. Патент ВИ № 85009 И1, опубл. 13.05.2009.

Claims (7)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Станция статического зондирования грунтов, содержащая связанные между собой линиями питания и информационными линиями, снабженными соответствующими интерфейсами, средство измерения удельного сопротивления грунта, выполненное в виде по меньшей мере одного снабженного информационным выходом и содержащего упругий элемент конуса и упругий элемент муфты трения с соответствующими тензометрическими мостами тензометрического зонда по меньшей мере с одной зондировочной штангой, средство измерения глубины погружения, средство сбора и регистрации данных, выполненное с возможностью связи с внешним средством обработки данных, и средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта, отличающаяся тем, что средство измерения глубины погружения зонда в грунт выполнено в виде датчика глубины погружения, включающего измерительное колесо и связанный с микроконтроллером квадратурный оптический энкодер, выполненный с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с заданным шагом углового перемещения измерительного колеса, причем выход микроконтроллера через интерфейс энкодера связан информационной линией со входом средства сбора и регистрации данных, средство сбора и регистрации данных выполнено в виде программируемого регистратора, снабженного микроконтроллером, дисплеем, выполненным с возможностью отображения информации в графическом виде в реальном масштабе времени и в режиме считывания записей, сохраненных по меньшей мере на одной карте памяти, по меньшей мере двумя информационными входами, по меньшей мере одним информационным выходом, выполненным с возможностью связи с внешним средством обработки данных, органами управления и источником автономного питания, средство принудительного погружения зонда в грунт и извлечения зонда из грунта выполнено с возможностью подключения к внешней гидравлической системе и содержит пару вертикальных направляющих, связанных между собой нижней и верхней траверсами, и вдавливающую каретку, установленную на направляющих с возможностью свободного возвратно-поступательного скольжения по ним в вертикальном направлении и снабженную в своей центральной зоне средством сопряжения, выполненным с возможностью, с одной стороны, жесткого присоединения к исполнительному органу внешней гидравлической системы и, с другой стороны, с возможностью фиксации верхнего торца зондировочной штанги, при этом датчик глубины погружения расположен в зоне нижней траверсы и жестко закреплен на ней с возможностью формирования постоянной кинематической связи между измерительным колесом и зондировочной штангой.
2. 2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что измерительное колесо кинематически связано с зондировочной штангой путем плотного прилегания к ней.
3. 3. Станция по любому из пп.1 или 2, отличающаяся тем, что оптический энкодер выполнен с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с шагом углового перемещения измерительного колеса, равным 10 мм.
4. 4. Станция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что интерфейс энкодера содержит программируемый аппаратный цифровой фильтр подавления дребезга входных сигналов.
5. 5. Станция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что регистратор выполнен переносным.
6. 6. Станция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что внешняя гидравлическая система пред

   - 6 015008 ставляет собой гидравлическую систему буровой установки.
7. 7. Датчик глубины погружения для станции статического зондирования грунтов, содержащий измерительное колесо и связанный с микроконтроллером квадратурный оптический энкодер, выполненный с возможностью передачи сигнала на микроконтроллер в соответствии с заданным шагом углового перемещения измерительного колеса, причем измерительное колесо кинематически связано с зондировочной штангой тензометрического зонда станции зондирования, а выход микроконтроллера через интерфейс энкодера связан информационной линией с входом средства сбора и регистрации данных станции зондирования.