RU2280267C1 - Method for seismic research of pile foundations - Google Patents

Method for seismic research of pile foundations Download PDF

Info

Publication number
RU2280267C1
RU2280267C1 RU2005117887/28A RU2005117887A RU2280267C1 RU 2280267 C1 RU2280267 C1 RU 2280267C1 RU 2005117887/28 A RU2005117887/28 A RU 2005117887/28A RU 2005117887 A RU2005117887 A RU 2005117887A RU 2280267 C1 RU2280267 C1 RU 2280267C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
piles
building
longitudinal
waves
Prior art date
Application number
RU2005117887/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Александрович Санфиров (RU)
Игорь Александрович Санфиров
Александр Геннадьевич Ярославцев (RU)
Александр Геннадьевич Ярославцев
Андрей Иванович Бабкин (RU)
Андрей Иванович Бабкин
Андрей Михайлович Пригара (RU)
Андрей Михайлович Пригара
Константин Борисович Фатькин (RU)
Константин Борисович Фатькин
Original Assignee
Горный институт Уральского отделения РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Горный институт Уральского отделения РАН filed Critical Горный институт Уральского отделения РАН
Priority to RU2005117887/28A priority Critical patent/RU2280267C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2280267C1 publication Critical patent/RU2280267C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

FIELD: geo-physical research methods, namely, seismic prospecting, possible use during geo-engineering research.
SUBSTANCE: in accordance to proposed method, resilient oscillations are excited along external walls of building in the soil without direct access to piles by means of low power impact source. Registration of these is performed both on the side of excitation line and on the opposite side of building. Speeds and times of engagement of waves, reflected from geological boundaries, are determined. By means of comparative analysis of record form on temporal cuts, received separately along longitudinal and non-longitudinal profile line, diffraction effects are selected, caused by pile ends. Diffraction point times and their coordinates are determined, on basis of which, with consideration of resilient oscillations expansion speeds, depths of piles penetration into soil are calculated and their step is evaluated.
EFFECT: distribution of relation of depths of pile ends and root deposits directly below subject building, and also under conditions of active buildings and constructions within whole area of pile field without using direct access to piles and also decreasing laboriousness of drilling and digging operations.
4 dwg

Description

Изобретение относится к геофизическим методам исследований, именно к сейсморазведке, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях для ранее построенных зданий и сооружений.The invention relates to geophysical research methods, namely to seismic exploration, and can be used in geotechnical surveys for previously constructed buildings and structures.

Известен способ определения глубины погружения железобетонной сваи в грунт при обследовании свайного фундамента путем измерения расстояния от поверхности грунта до нижнего конца сваи [1]. При этом производят откачку шурфа с обнажением боковой поверхности сваи до ее нижнего конца.There is a method of determining the depth of immersion of a reinforced concrete pile in the soil when examining the pile foundation by measuring the distance from the soil surface to the lower end of the pile [1]. In this case, the pit is pumped out with the side surface of the pile exposed to its lower end.

Недостатком этого способа является трудоемкость и длительность определения глубины погружения сваи. Кроме того, при откопке шурфа изменяется напряженное состояние грунта, что приводит к выключению обследуемой сваи из работы.The disadvantage of this method is the complexity and duration of determining the depth of immersion piles. In addition, when digging a pit, the stress state of the soil changes, which leads to the shutdown of the examined pile from work.

Известен способ определения глубины погружения железобетонной сваи в грунт при обследовании свайного фундамента, заключающийся в том, что вблизи сваи пробуривают скважину и через арматуру железобетонной сваи пропускают переменный электрический ток [2]. При этом измеряют индукционный ток в опускаемой в скважину антенне приемного устройства и по изменению величины индукционного тока определяют расстояние от поверхности грунта до нижнего конца сваи.There is a method of determining the immersion depth of a reinforced concrete pile in the soil when examining a pile foundation, which consists in the fact that a well is drilled near the pile and an alternating electric current is passed through the reinforcement of the reinforced concrete pile [2]. In this case, the induction current is measured in the antenna of the receiving device lowered into the well, and the distance from the soil surface to the lower end of the pile is determined by changing the magnitude of the induction current.

Недостатками данного способа является невозможность доступа к арматуре каждой сваи, необходимость бурения вблизи сваи специальной скважины и выполнение мероприятий по удержанию ее стенок, что увеличивает трудоемкость и стоимость работ.The disadvantages of this method is the inability to access the reinforcement of each pile, the need for drilling near the pile of a special well and the implementation of measures to maintain its walls, which increases the complexity and cost of work.

Известен способ определения длины погруженной в среду электропроводящей сваи [3]. В нем предварительно определяют вертикальное расположение удельной проводимости среды путем ее электромагнитного зондирования. После этого по среде между сваей и заземляющим электродом пропускают переменный ток низкой частоты и измеряют его величину в свае. По величине тока в свае и известному распределению удельной электрической проводимости среды судят о длине погруженной части сваи.A known method for determining the length of immersed in the medium of an electrically conductive pile [3]. It previously determines the vertical location of the specific conductivity of the medium by means of its electromagnetic sounding. After that, an alternating current of low frequency is passed through the medium between the pile and the grounding electrode and its value is measured in the pile. According to the magnitude of the current in the pile and the known distribution of the electrical conductivity of the medium, the length of the immersed part of the pile is judged.

Основными недостатками этого способа являются существенный фон бытовых и промышленных электрических помех, обуславливающий низкую достоверность интерпретационных выводов, а также необходимость наличия доступа к арматурному основанию сваи, что не всегда возможно. Тем более, нереально определить шаг свайных окончаний и провести подобные исследования по всему свайному полю. Также применение электромагнитных волн ограничивается широким распространением глинистых, водонасыщенных грунтов, являющихся для них экранами, что ограничивает возможности самого способа и не позволяет определять структурные особенности пород основания.The main disadvantages of this method are the significant background of domestic and industrial electrical noise, which leads to low reliability of the interpretation conclusions, as well as the need for access to the reinforcing base of the pile, which is not always possible. Moreover, it is unrealistic to determine the pitch of pile ends and conduct similar studies throughout the pile field. Also, the use of electromagnetic waves is limited by the wide distribution of clay, water-saturated soils, which are screens for them, which limits the possibilities of the method itself and does not allow determining the structural features of the base rocks.

Известен способ определения глубины сваи с помощью Измерителя длины свай «ИДС-1» [4], принятый нами за прототип. Данный способ заключается в возбуждении колебаний в оголовке сваи специализированным молотком со встроенным датчиком силы и преобразователем пьезоэлемента. На основании значения времени прихода акустического сигнала (волн) от конца сваи и известных значений скорости прохождения упругих колебаний в теле сваи судят о ее длине.There is a method of determining the depth of piles using the Pile length meter "IDS-1" [4], adopted by us as a prototype. This method consists in exciting vibrations in the pile head with a specialized hammer with an integrated force sensor and a piezoelectric transducer. Based on the value of the arrival time of the acoustic signal (waves) from the end of the pile and the known values of the speed of passage of elastic vibrations in the body of the pile, its length is judged.

Недостатки этого способа заключаются в отсутствии достоверных знаний о скоростях распространения волн в различных типах свай. Возбуждение колебаний в оголовке сваи специализированным молотком требует непосредственного доступа к каждой из свай, что ведет к значительным трудовым и финансовым затратам. Способ не позволяет определять глубину свай, их шаг и структурные особенности вмещающих грунтов в рамках одного способа.The disadvantages of this method are the lack of reliable knowledge about the speed of propagation of waves in various types of piles. The excitation of vibrations in the pile head with a specialized hammer requires direct access to each of the piles, which leads to significant labor and financial costs. The method does not allow to determine the depth of piles, their pitch and structural features of the host soil in the framework of one method.

Все известные способы, в том числе и прототип, обеспечивают только определение глубины свайных окончаний с непосредственным доступом к каждой из свай, а это практически не позволяет осуществить определение глубины свайных окончаний по всей площади свайного фундамента в условиях действующих зданий и сооружений.All known methods, including the prototype, provide only the determination of the depth of pile ends with direct access to each of the piles, and this practically does not allow the determination of the depth of pile ends over the entire area of the pile foundation in existing buildings and structures.

Задачей настоящего изобретения является определение в рамках одного способа глубины свайных окончаний, их шага и структурных особенностей вмещающих отложений по всей площади фундамента, без непосредственного доступа к сваям. Технический результат - определение соотношения глубин свайных окончаний и коренных отложений непосредственно под исследуемым зданием, а также в условиях действующих зданий и сооружений в пределах всей площади свайного поля без применения непосредственного доступа к сваям и снижение трудозатрат на земляные и буровые работы.The objective of the present invention is to determine in one way the depth of pile ends, their pitch and structural features of the host deposits throughout the basement area, without direct access to piles. The technical result is the determination of the ratio of the depths of pile ends and primary deposits directly under the building under study, as well as in the conditions of existing buildings and structures within the entire area of the pile field without using direct access to piles and reducing labor costs for excavation and drilling.

Поставленная задача достигается тем, что в способе сейсмического обследования свайного фундамента, включающем возбуждение колебаний, определение скорости и времени вступления волн, согласно изобретению возбуждают упругие колебания вдоль наружных стен здания в грунте с помощью ударного источника малой мощности, как на стороне линии возбуждения, так и на противоположной стороне здания и осуществляют их регистрацию, затем определяют скорость и времена вступления волн, отраженных от геологических границ, затем путем сравнительного анализа формы записи на временных разрезах, полученных отдельно по продольным и непродольным профильным линиям, выделяют дифракционные явления, вызванные свайными окончаниями, определяют времена точек дифракции и их координаты, на основании которых, с учетом значений скоростей распространения упругих колебаний, вычисляют глубину проникновения свай в породы и оценивают их шаг.The problem is achieved in that in the method of seismic inspection of the pile foundation, including the excitation of vibrations, the determination of the speed and time of arrival of waves, according to the invention, elastic vibrations are excited along the outer walls of the building in the ground using a low-impact source, both on the side of the excitation line and on the opposite side of the building and register them, then determine the speed and arrival times of waves reflected from geological boundaries, then by comparative analysis diffraction phenomena caused by pile ends are distinguished for recording forms in time sections obtained separately from longitudinal and non-longitudinal profile lines, the times of diffraction points and their coordinates are determined, based on which, taking into account the values of the propagation velocity of elastic vibrations, the depth of penetration of piles into the rocks is calculated and appreciate their step.

Заявленная совокупность признаков "...возбуждает упругие колебания вдоль наружных стен здания в грунте с помощью ударного источника малой мощности как на стороне линии возбуждения, так и на противоположной стороне здания..." позволяет без непосредственного доступа к сваям определить в рамках одного способа глубины свайных окончаний, шаг свай и структурные особенности вмещающих отложений. Подобная информация позволяет решить вопрос о соотношении глубин свайных окончаний и коренных отложений непосредственно под исследуемым зданием, а также в условиях действующих зданий и сооружений в пределах всей площади свайного поля без применения непосредственного доступа к сваям. В результате исключается необходимость применение трудоемких земляных и буровых работ, что позволяет сократить как трудовые, так и финансовые затраты на обследование свайного фундамента.The claimed combination of signs "... excites elastic vibrations along the external walls of the building in the ground using a low-power shock source both on the side of the excitation line and on the opposite side of the building ..." allows you to determine the depths within the same method without direct access to piles pile endings, pitch piles and structural features of the host deposits. Such information allows us to solve the question of the ratio of the depths of pile ends and primary deposits directly under the building under study, as well as in the conditions of existing buildings and structures within the entire area of the pile field without using direct access to piles. As a result, the need for labor-intensive excavation and drilling is eliminated, which reduces both labor and financial costs for the inspection of the pile foundation.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволило установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the totality of the features of the analogue, allowed us to establish a set of significant distinguishing features in relation to the technical result perceived by the applicant in the claimed method set forth in the claims.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для поставленной задачи.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that match the distinctive features of the claimed method from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not follow explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not revealed from the prior art defined by the applicant.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На фиг.1 представлена схема формирования точек отражений в продольном и непродольном вариантах сейсмопрофилирования, где АБ - линия пунктов возбуждения и приема при продольном профилировании; ВГ - линия пунктов приема при непродольном профилировании; ДЕ - линия формирования точек отражения при продольном профилировании; ЖЗ - линия формирования точек отражения при непродольном профилировании; ПВ - пункты возбуждения; ПП - пункты приема; ОГТ - общая глубинная точка отражения; С - окончания свай.Figure 1 presents a diagram of the formation of reflection points in the longitudinal and non-longitudinal variants of seismic profiling, where AB is the line of points of excitation and reception during longitudinal profiling; VG - line of points of reception for non-longitudinal profiling; DE - the line of formation of reflection points during longitudinal profiling; ZhZ - line of formation of reflection points for non-longitudinal profiling; PV - points of excitement; PP - points of reception; OGT - the general deep point of reflection; C - end of piles.

На фиг.2 - выделение на временном разрезе окончаний свай по точкам дифракции, где С - точки дифракции, вызванные свайными окончаниями; К - линия отражений от кровли коренных пород.Figure 2 - selection in a temporary section of the ends of the piles at the diffraction points, where C are the diffraction points caused by the pile ends; K - line of reflections from the roof of bedrock.

На фиг.3 - схема наблюдений, где N1 - продольный профиль; N2 - непродольный профиль; N3 - продольный профиль.Figure 3 is a diagram of observations, where N1 is a longitudinal profile; N2 - non-longitudinal profile; N3 - longitudinal profile.

На фиг.4 - сравнение временных разрезов по продольным и непродольным профилям, где С - точки дифракции, вызванные свайными окончаниями; ОГ1 - линия отражений от кровли четвертичных глин; К - линия отражений от кровли коренных песчаников.Figure 4 - comparison of time sections along the longitudinal and non-longitudinal profiles, where C are the diffraction points caused by pile ends; OG1 - line of reflections from the roof of Quaternary clays; K is the line of reflections from the roof of indigenous sandstones.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Вдоль наружных стен изучаемого здания по методике многократных перекрытий [5] производят возбуждение в грунте упругих колебаний и осуществляют их регистрацию как на стороне линии возбуждения АБ, так и на противоположной стороне здания ВГ (фиг.1). При продольном профилировании пункты возбуждения ПВ находятся на одной линии (АБ) с пунктами приема ПП, а при непродольном варианте линия пунктов приема (ВГ) вынесена на противоположную от линии пунктов возбуждения (АБ) сторону здания. Подобное размещение линий приема и возбуждения колебаний обеспечивает сейсмическое просвечивание отраженными волнами отложений, подстилающих здание.Along the outer walls of the building under study, according to the method of multiple overlappings [5], elastic vibrations are excited in the ground and recorded on the side of the AB excitation line and on the opposite side of the VG building (Fig. 1). In the longitudinal profiling, the excitation points of the PV are on the same line (AB) with the reception points of the PP, and in the non-longitudinal variant, the line of the reception points (SH) is located on the side of the building opposite to the line of the points of excitation (AB). Such placement of the lines of reception and excitation of vibrations provides seismic transmission through the reflected waves of sediments underlying the building.

Продольное профилирование направлено на регистрацию в волновом поле особенностей только геологического строения пород основания, расположенных в плоскости линий АБ и ДЕ, без влияния свайных окончаний (С).Longitudinal profiling is aimed at registering in the wave field the features of only the geological structure of the base rocks located in the plane of the AB and DE lines, without the influence of pile ends (C).

При непродольном профилировании линия отражений (ЖЗ) проецируется непосредственно под здание на половину расстояния между АБ и ВГ. Таким образом, наряду с геологическими особенностями обеспечивается отражение и свайных окончаний (С) в регистрируемом волновом поле. С целью равномерного просвечивания всей ширины свайного поля расстояние между линиями приема и возбуждения колебаний меняют за счет смещения линий приема и возбуждения вдоль оси Y, но в интервале не большем двойной ширины здания.In non-longitudinal profiling, the reflection line (LC) is projected directly under the building at half the distance between the AB and the SH. Thus, along with geological features, reflection of pile ends (C) in the recorded wave field is also provided. In order to uniformly illuminate the entire width of the pile field, the distance between the lines of reception and excitation of oscillations is changed due to the displacement of the lines of reception and excitation along the Y axis, but in an interval not greater than the double width of the building.

Возбуждение упругих колебаний реализуют направленными ударами источника малой мощности (энергия единичного воздействия Е=500 Дж) последовательно на каждом пункте возбуждения. Необходимая интенсивность и регулярность сигнала достигается за счет суммирования одиночных воздействий. Регистрацию сейсмических колебаний осуществляют с помощью специализированной компьютеризированной сейсмостанции и электродинамических сейсмоприемников [6]. Наиболее оптимальны следующие параметры регистрации: шаг дискретизации 0,1-0,2 мс, длина записи 1000 дискрет, ФНЧ - 1000-1400 Гц, ФВЧ - 0-14 Гц, усиление 40 дБ [7].The excitation of elastic vibrations is realized by directed impacts of a low power source (energy of a single action E = 500 J) sequentially at each point of excitation. The necessary intensity and regularity of the signal is achieved by summing up single effects. Seismic vibrations are recorded using a specialized computerized seismic station and electrodynamic seismic receivers [6]. The following recording parameters are most optimal: a sampling step of 0.1-0.2 ms, a recording length of 1000 samples, a low-pass filter - 1000-1400 Hz, a high-pass filter - 0-14 Hz, and a gain of 40 dB [7].

Пункты приема (ПП) и пункты возбуждения (ПВ) располагают следующим образом: расстояние между ПВ (Δх) равно расстоянию между ПП (Δ1) и составляет 0,5-1 м, максимальное удаление ПП от ПВ (Lmax) не более 48 м, расстояние ПП от ПВ (Lmin) минимально - 0 м, кратность наблюдений (n) должна быть в пределах от 12 до 24.Reception points (PP) and excitation points (PV) are arranged as follows: the distance between the PS (Δx) is equal to the distance between the PS (Δ1) and is 0.5-1 m, the maximum distance of the PP from the PV (Lmax) is not more than 48 m, the distance of the PP from the PV (Lmin) is minimum - 0 m, the frequency of observations (n) should be in the range from 12 to 24.

Параметры систем наблюдения, источник и регистрирующая аппаратура для наиболее распространенных значений глубин исследований в 5-20 м, характеризующихся скоростями распространения упругих волн в 500-2000 м/с, обеспечивают регистрацию волн в частотном диапазоне 300-400 Гц.The parameters of the observation systems, the source and recording equipment for the most common values of research depths of 5-20 m, characterized by the propagation velocity of elastic waves of 500-2000 m / s, provide registration of waves in the frequency range of 300-400 Hz.

Зарегистрированные сейсмические колебания подвергают цифровой обработке для определения значений скоростей и времен вступления волн, отраженных от геологических или физических границ. Определение скоростей распространения волн в геологической среде производится по годографам отраженных волн [8]. Итоговым результатом процесса обработки являются окончательные суммарные временные разрезы по продольным и непродольным профильным линиям.The recorded seismic vibrations are digitally processed to determine the velocities and arrival times of waves reflected from geological or physical boundaries. The wave propagation velocity in the geological environment is determined by the traveltime curves of the reflected waves [8]. The final result of the processing process is the final total time sections along the longitudinal and non-longitudinal profile lines.

В соответствии с полученным скоростным законом, который описывает распределение значений скоростей распространения упругих волн в исследуемом интервале времен, выполняют глубинную стратиграфическую привязку отражений, зафиксированных на временных разрезах. Глубину отражающего горизонта определяют как половину произведения скорости на время его регистрации [6]. При определении глубин на непродольном профиле, за счет внесения поправок в скоростной закон, учитывается расстояние между линиями ПП и ПВ. На основании определений глубин коренных отложений по всем профильным линиям строят площадную схему их кровли в пределах всего свайного поля.In accordance with the obtained velocity law, which describes the distribution of the values of the elastic wave propagation velocities in the studied time interval, a deep stratigraphic reference of the reflections recorded on time sections is performed. The depth of the reflecting horizon is defined as half the product of speed at the time of its registration [6]. When determining depths on a non-longitudinal profile, by amending the velocity law, the distance between the PP and PV lines is taken into account. Based on the definitions of the depths of the root deposits for all profile lines, an areal diagram of their roof is constructed within the entire pile field.

Локализацию дифракционных явлений, связанных с окончаниями свай, производят по сравнительному анализу формы записи на временных разрезах, полученных отдельно по продольным и непродольным профильным линиям. Окончания свай на временном разрезе (фиг.2) по непродольной профильной линии выделяются в виде накладывающихся друг на друга дифракционных зон, с характерными дифракционными треугольниками, которые отсутствуют на временном разрезе продольного профиля. По местоположению на временном разрезе точек дифракции (С) определяют время их регистрации (t) и координату по профилю (X). Учитывая значения скоростей упругих колебаний (V) в интервале от поверхности наблюдений до точек дифракции, зафиксированных на времени t, и принимая во внимание то, что на временном разрезе по оси ординат отложено двойное время прохождения волн, расчет глубины образования точек дифракции (глубины свайных окончаний) производится по формуле

Figure 00000002
. Шаг свай определяют согласно масштабу оси абсцисс, то есть он равен разности координат Х двух близлежащих точек дифракции.The localization of diffraction phenomena associated with the ends of piles is carried out by a comparative analysis of the recording form on time sections obtained separately from longitudinal and non-longitudinal profile lines. Pile endings in a time section (Fig. 2) along a non-longitudinal profile line are distinguished in the form of overlapping diffraction zones, with characteristic diffraction triangles that are absent in a time section of a longitudinal profile. By the location in the time section of the diffraction points (C), the time of their registration (t) and the coordinate along the profile (X) are determined. Taking into account the values of the elastic vibration velocity (V) in the interval from the observation surface to the diffraction points fixed at time t, and taking into account the fact that the double passage time of the waves is plotted on the time section along the ordinate axis, the calculation of the depth of formation of the diffraction points (depth of pile ends ) is made according to the formula
Figure 00000002
. The pitch of the piles is determined according to the scale of the abscissa axis, that is, it is equal to the difference in the X coordinates of two nearby diffraction points.

Пример, иллюстрирующий выполнение данного способа на конкретном объекте, получен в пределах г.Перми, при обследовании западного крыла двухэтажного здания.An example illustrating the implementation of this method at a specific facility was obtained within the city of Perm when examining the western wing of a two-story building.

На данном объекте без непосредственного доступа к сваям с помощью ударного источника малой мощности (кувалда) проведено сейсмическое профилирование по методике многократных перекрытий [5].At this object without direct access to piles using a low-impact shock source (sledgehammer), seismic profiling was performed using the multiple overlap technique [5].

Продольное сейсмическое профилирование проведено следующим образом. Вдоль южной стороны здания (фиг.3) на расстоянии 1 метра от стены с шагом ПВ=1 м производили удары кувалдой - профиль N1. При этом регистрация колебаний осуществлялась с помощью сейсмоприемников фирмы OYO SV-20, расположенных с этой же стороны здания с шагом ПП=1 м. Запись колебаний производилась широкодиапазонной компьютеризированной цифровой сейсмостанцией IS-48 [7].Longitudinal seismic profiling is carried out as follows. Along the southern side of the building (Fig. 3), at a distance of 1 meter from the wall with a pitch of PV = 1 m, a hammer was struck - profile N1. In this case, the oscillations were recorded using OYO SV-20 seismic receivers located on the same side of the building with a step of PP = 1 m. The oscillations were recorded using the IS-48 wide-range computerized digital seismic station [7].

При непродольном профилировании линия возбуждения колебаний совмещена с продольными профилями N1, а линия приема колебаний (шаг ПП=0.5 м) располагалась на противоположной северной стороне здания (профиль N3). Таким образом, линия точек отражений проецируется непосредственно под здание и образует непродольный профиль N2.In non-longitudinal profiling, the line of excitation of vibrations is aligned with the longitudinal profiles N1, and the line of receiving vibrations (pitch PP = 0.5 m) was located on the opposite north side of the building (profile N3). Thus, the line of reflection points is projected directly under the building and forms a non-longitudinal profile N2.

Дальнейшая цифровая обработка зарегистрированных сейсмических данных производилась с помощью пакета программ «Экспресс-ОГТ» [8]. При обработке использовался широкий набор процедур: полосовая, обратная, веерная, когерентная фильтрации, коррекция формы записи, контрольное суммирование на каждом этапе обработки. Конечным результатом цифровой обработки сейсмических данных являются окончательные временные разрезы общей глубинной точки (разрезы ОГТ) по профилям N1 и N2, которые приведены на фигуре 4 [9].Further digital processing of recorded seismic data was performed using the Express-OGT software package [8]. During processing, a wide range of procedures was used: bandpass, inverse, fan, coherent filtering, recording form correction, check summation at each processing stage. The final result of digital processing of seismic data are the final time sections of the common deep point (sections of the CDP) along profiles N1 and N2, which are shown in figure 4 [9].

В процессе обработки с помощью программы «ANVEL» из того же пакета получен закон распределения скоростей упругих волн в породах, вмещающих сваи. Алгоритм программы основан на анализе годографов отраженных волн. Так как годограф, являющийся функцией зависимости времени пробега волны от координат точек возбуждения и наблюдения, представляет собой гиперболу, то путем подбора кривизны этой гиперболы по сейсмограммам ОГТ находят оценку скорости до той или иной отражающей границы [6, 9]. Таким образом, для интересующего нас непродольного профиля N2 закон имеет следующий вид: 5 мс - 1000 м/с, 8 мс - 1050 м/с, 9 мс - 1100 м/с, 10 мс - 1100 м/с, 25 мс - 1150 м/с, 50 мс - 1500 м/с.During processing using the ANVEL program, the law of the distribution of elastic wave velocities in rocks containing piles was obtained from the same package. The algorithm of the program is based on the analysis of hodographs of reflected waves. Since the hodograph, which is a function of the dependence of the travel time of the wave on the coordinates of the points of excitation and observation, is a hyperbola, then by selecting the curvature of this hyperbola from the CDP seismograms, an estimate of the velocity to one or another reflecting boundary is found [6, 9]. Thus, for the N2 non-longitudinal profile of interest to us, the law has the following form: 5 ms - 1000 m / s, 8 ms - 1050 m / s, 9 ms - 1100 m / s, 10 ms - 1100 m / s, 25 ms - 1150 m / s, 50 ms - 1500 m / s.

На следующем этапе - интерпретации - на временных разрезах (фиг.4) выделяется два отражающих горизонта. Согласно формуле

Figure 00000003
первый отражающий горизонт (ОГ1), соответствующий времени 9-11 мс, с учетом полученного скоростного закона находится на глубине 5-6 м и связан с кровлей четвертичных глин. Второй отражающий горизонт (К), соответствующий времени 19-25 мс, приурочен к кровле коренных песчаников на глубине в 11-14 м.At the next stage - interpretation - in time sections (Fig. 4) two reflecting horizons are distinguished. According to the formula
Figure 00000003
the first reflecting horizon (OG1), corresponding to a time of 9-11 ms, taking into account the obtained velocity law, is at a depth of 5-6 m and is associated with the roof of Quaternary clays. The second reflecting horizon (K), corresponding to a time of 19-25 ms, is confined to the roof of primary sandstones at a depth of 11-14 m.

После привязки основных отражающих горизонтов проводим сравнительный анализ формы записи временных разрезов, полученных по продольному (N1) и непродольному профилю (N2). Он показывает наличие в волновой картине непродольного профиля N2 в интервале отражения от кровли глин целого ряда точек дифракции (С) (фиг.4), которые связаны со свайными окончаниями.After tying the main reflecting horizons, we carry out a comparative analysis of the recording form of temporary sections obtained by the longitudinal (N1) and non-longitudinal profile (N2). It shows the presence in the wave pattern of a non-longitudinal profile N2 in the interval of reflection from the roof of clays of a number of diffraction points (C) (Fig. 4), which are associated with pile ends.

По оси Х точки дифракции имеют координаты 1 м, 3.5 м, 6 м, 8.5 м, 11 м, 13.5 м, 16 м. По оси времен t, на которой отложено время прохождения волн до геологического объекта и обратно, все точки дифракции зарегистрированы в пределах времени 9-11 мс.On the X axis, the diffraction points have coordinates 1 m, 3.5 m, 6 m, 8.5 m, 11 m, 13.5 m, 16 m. On the time axis t, on which the travel time of the waves to the geological object and vice versa is plotted, all diffraction points are recorded in time limits 9-11 ms.

Далее, учитывая, что алгоритм аппроксимации значений времени с искомыми величинами базируется на формуле

Figure 00000003
, находим глубины, на которых образовались точки дифракции. То есть глубина проникновения свай в породы равна произведению скорости упругих волн от поверхности наблюдений до точек дифракции на половину времени их регистрации.Further, given that the algorithm for approximating time values with the desired values is based on the formula
Figure 00000003
, we find the depths at which the diffraction points formed. That is, the penetration depth of the piles into the rocks is equal to the product of the speed of the elastic waves from the observation surface to the diffraction points by half the time of their registration.

Так,So,

- точка C1 (фиг.4), имеющая координату X1=1.0 м, фиксируется на времени t1, равном 9.5 мс, или 0.0095 секунды, скорость распространения упругих волн до времени 9.5 мс согласно полученному скоростному закону составляет 1100 м/с, следовательно, глубина проникновения сваи в породы составит

Figure 00000004
- point C 1 (figure 4), having a coordinate X 1 = 1.0 m, is fixed at a time t 1 equal to 9.5 ms, or 0.0095 seconds, the propagation velocity of elastic waves up to a time of 9.5 ms according to the obtained velocity law is 1100 m / s, therefore, the penetration depth of the pile into the rocks will be
Figure 00000004

- точка С2 (фиг.4), имеющая координату Х2=3.5 м, фиксируется на времени t2, равном 10 мс, или 0.010 секунды, скорость распространения упругих волн до времени 10 мс согласно полученному скоростному закону составляет 1100 м/с, следовательно, глубина проникновения сваи в породы составит

Figure 00000005
- point C 2 (figure 4), having the coordinate X 2 = 3.5 m, is fixed at a time t 2 equal to 10 ms, or 0.010 seconds, the speed of propagation of elastic waves up to a time of 10 ms according to the obtained velocity law is 1100 m / s, therefore, the penetration depth of the pile into the rocks will be
Figure 00000005

- для других точек С аналогично.- for other points C similarly.

Шаг между точками дифракции (dX) и, соответственно, между сваями определяем из разницы координат Х2 и X1. В нашем случае он составит dX=Х2-X1=3,5-1=2,5 м.The step between the diffraction points (dX) and, respectively, between the piles is determined from the difference in coordinates X 2 and X 1 . In our case, it will be dX = X 2 -X 1 = 3.5-1 = 2.5 m.

Таким образом, использование данного способа обеспечивает определение соотношения глубин свайных окончаний, их шаг и коренных отложений непосредственно под исследуемым зданием (в условиях действующих зданий и сооружений) в пределах всей площади свайного поля в рамках одного способа без применения непосредственного доступа к сваям и применения трудоемких земляных и буровых работ.Thus, the use of this method provides a determination of the ratio of the depths of pile ends, their pitch and root deposits directly under the building under study (in the conditions of existing buildings and structures) within the entire area of the pile field in one way without using direct access to piles and using labor-intensive earthworks and drilling operations.

Источники информацииInformation sources

1. Методика обследования и проектирования оснований и фундаментов при капитальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий. - М., Стройиздат, 1972, с.14.1. Methods of inspection and design of foundations and foundations for overhaul, reconstruction and superstructure of buildings. - M., Stroyizdat, 1972, p. 14.

2. Авторское свидетельство СССР №861477, кл. Е 02 D 33/00, 1979.2. Copyright certificate of the USSR No. 861477, cl. E 02 D 33/00, 1979.

3. Патент Российской Федерации №2190865, кл. G 01 V 3/06, G 01 В 7/02, 1996.3. Patent of the Russian Federation No. 2190865, cl. G 01 V 3/06, G 01 B 7/02, 1996.

4. Измеритель длины свай «ИДС-1». http://logsys.ru/apparat/ids.htm4. The meter length piles "IDS-1". http://logsys.ru/apparat/ids.htm

5. Мешбей В.И. Методика многократных перекрытий в сейсморазведке. М.: Недра, 1985.5. Meshbay V.I. Multiple overlap technique in seismic exploration. M .: Nedra, 1985.

6. Гурвич И.И., Боганик Г.Н. Сейсмическая разведка: Учебник для вузов. - М.: Недра, 1980. С. - 139, 234, 261, 411, 428, 442.6. Gurvich I.I., Boganik G.N. Seismic Intelligence: A Textbook for High Schools. - M .: Nedra, 1980.S. - 139, 234, 261, 411, 428, 442.

7. Малоглубинная сейсморазведочная станция IS-48. Руководство пользователя. Latvia, Riga - 1997.7. Shallow seismic station IS-48. User's manual. Latvia, Riga - 1997.

8. «Экспресс-ОГТ» - пакет программ обработки данных сейсморазведки методом ОГТ. Руководство пользователя. Московский институт нефти и газа им. Губкина. Москва - 1990.8. “Express-OGT” - a package of seismic data processing software using the OGT method. User's manual. Moscow Institute of Oil and Gas named after Gubkin. Moscow - 1990.

9. Хаттон Л., Уэрдингтон М., Мейкин Дж. Обработка сейсмических данных. Теория и практика / Пер. с англ. М.: Мир, 1989. С. - 10, 27.9. Hatton L., Werdington M., Makein J. Processing of seismic data. Theory and Practice / Transl. from English M .: Mir, 1989.S. - 10, 27.

Claims (1)

Способ сейсмического обследования свайных фундаментов, включающий возбуждение колебаний, определение скорости и времени вступления волн, отличающийся тем, что упругие колебания возбуждают вдоль наружных стен здания в грунте без непосредственного доступа к сваям посредством ударного источника малой мощности и регистрацию их осуществляют как на стороне линии возбуждения, так и на противоположной стороне здания, определяют скорости и времена вступления волн, отраженных от геологических границ, затем путем сравнительного анализа формы записи на временных разрезах, полученных отдельно по продольным и непродольным профильным линиям, выделяют дифракционные явления, вызванные свайными окончаниями, определяют времена точек дифракции и их координаты, на основании которых с учетом значений скоростей распространения упругих колебаний вычисляют глубины проникновения свай в породы и оценивают их шаг.A method of seismic inspection of pile foundations, including the excitation of vibrations, the determination of the speed and time of arrival of waves, characterized in that the elastic vibrations excite along the outer walls of the building in the ground without direct access to the piles by means of an impact source of low power and register them as on the side of the excitation line, and on the opposite side of the building, determine the speeds and times of arrival of waves reflected from geological boundaries, then by comparative analysis of the shape records on time sections taken separately along longitudinal and non-longitudinal profile lines distinguish diffraction phenomena caused by pile ends, determine the times of diffraction points and their coordinates, based on which, taking into account the values of the propagation velocity of elastic vibrations, the depths of penetration of piles into the rocks are calculated and their pitch is estimated .
RU2005117887/28A 2005-06-09 2005-06-09 Method for seismic research of pile foundations RU2280267C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117887/28A RU2280267C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Method for seismic research of pile foundations

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005117887/28A RU2280267C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Method for seismic research of pile foundations

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2280267C1 true RU2280267C1 (en) 2006-07-20

Family

ID=37028790

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005117887/28A RU2280267C1 (en) 2005-06-09 2005-06-09 Method for seismic research of pile foundations

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2280267C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733098C1 (en) * 2019-10-22 2020-09-29 Георгий Яковлевич Шайдуров System for automated monitoring of pile foundations of building structures in permafrost regions
CN115371791A (en) * 2022-07-19 2022-11-22 青岛理工大学 Underground pipeline vibration velocity measuring method and system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2733098C1 (en) * 2019-10-22 2020-09-29 Георгий Яковлевич Шайдуров System for automated monitoring of pile foundations of building structures in permafrost regions
CN115371791A (en) * 2022-07-19 2022-11-22 青岛理工大学 Underground pipeline vibration velocity measuring method and system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hunter et al. Surface and downhole shear wave seismic methods for thick soil site investigations
CN101968550B (en) Rock stratum recognizing device and method based on array optical fiber sensor
CN102866417A (en) Device and method for seismic cross hole computed tomography (CT) detection and tomography of underground cave
CN108957521B (en) Long-distance three-dimensional advanced geological prediction method for tunnel
EA026344B1 (en) System and method for acquisition and processing of elastic wavefield seismic data
CN202837558U (en) Underground karst cave earthquake cross-hole CT (computer tomography) detection and tomographic imaging device
Panzera et al. Speedy techniques to evaluate seismic site effects in particular geomorphologic conditions: Faults, cavities, landslides and topographic irregularities
CN101285381B (en) Process for inversing soft ground horizontal wave velocity by leaky mode waves
Nguyen et al. Use of microtremor measurement for assessing site effects in Northern Belgium–interpretation of the observed intensity during the MS= 5.0 June 11 1938 earthquake
CN112965136A (en) Multi-stage advanced detection method for water-rich karst tunnel
RU2722861C1 (en) Static corrections calculation method
RU2280267C1 (en) Method for seismic research of pile foundations
Niederleithinger et al. Geophysical methods in civil engineering: overview and new concepts
JP4187042B2 (en) Seismic depth transmission method using underground insertion tube
McCann et al. Application of cross-hole seismic measurements in site investigation surveys
Ulugergerli et al. Detection of cavities in gypsum
CN108427142A (en) A kind of prefabricated pile stake bottom CAVE DETECTION system and method
RU2398964C1 (en) Method for detection of stressed condition of rocks
AU2002249800B2 (en) Method for customizing seismic explosives
Kordjazi et al. Full Waveform Tomography of Parallel Seismic Data for Evaluation of Unknown Foundations
CN116972954B (en) Rock-soil wave velocity measurement method and device based on in-situ excitation
JP2004138447A (en) Physical property evaluating method for base rock
AU2002249800A1 (en) Method for customizing seismic explosives
RU2771648C1 (en) Method for predicting the spatial orientation of hydraulic fracturing cracks
CN113759422B (en) Underground abnormal body detection method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070610

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20091127

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100610

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110710

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20111208

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170610

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20190110