RU2507341C2 - Method of dynamic probing of soils and device for its realisation - Google Patents
Method of dynamic probing of soils and device for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507341C2 RU2507341C2 RU2011139161/03A RU2011139161A RU2507341C2 RU 2507341 C2 RU2507341 C2 RU 2507341C2 RU 2011139161/03 A RU2011139161/03 A RU 2011139161/03A RU 2011139161 A RU2011139161 A RU 2011139161A RU 2507341 C2 RU2507341 C2 RU 2507341C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- soil
- time
- rod
- data
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства, а именно к исследованию физико-механических характеристик грунтов динамическим зондированием.The invention relates to the field of construction, namely to the study of the physical and mechanical characteristics of soils by dynamic sounding.
Известна установка УБП-15М (ВНИИ транспортного строительства, Руководство по электроконтактному динамическому зондированию грунтов, Москва, 1983), в которой зонд с наконечником и штангой внедряется в грунт при помощи ударно-канатного механизма. Груз поднимается лебедкой, а затем сбрасывается. Показания снимаются визуально. Такой способ имеет низкую производительность и небольшую глубинность исследования. Реализующее способ устройство имеет большие массогабаритные показатели.The well-known installation UBP-15M (All-Russian Research Institute of Transport Construction, Guidelines for electrocontact dynamic sounding of soils, Moscow, 1983), in which a probe with a tip and a rod is introduced into the ground using a shock-rope mechanism. The load is lifted by a winch and then dumped. Readings are taken visually. This method has low productivity and a small depth of research. The device that implements the method has large overall dimensions.
Известна также гидроударная машина согласно патентам №2229559 и №2252299, которая имеет достаточно высокую производительность и предназначена для внедрения в грунт зонда. Масса гидроударной машины около 75 кг, тогда как установка УБП-15М имеет массу 1100 кг. Однако данная машина не может реализовать способ, обеспечивающий высокую производительность и глубинность исследований.Also known hydropercussion machine according to patents No. 2229559 and No. 22252299, which has a fairly high performance and is intended for introduction into the soil of the probe. The weight of the hydraulic shock machine is about 75 kg, while the UBP-15M installation has a mass of 1100 kg. However, this machine cannot implement a method that provides high productivity and depth of research.
Из заявки на изобретение №2008125936 известен выбранный в качестве ближайшего аналога способ исследования грунтов динамическим зондированием, включающий погружение зонда в грунт посредством ударов и определение физико-механических характеристик грунта датчиками по параметрам воздействия грунта на датчики, отличающийся тем, что определение характеристик производят применением тарированной, снабженной датчиками мездозы измерительной электронной системы, приемом сигналов от датчиков, их усилением, преобразованием в цифровой код аналого-цифровыми преобразователями (АЦП), регистрации, обработки и передачи в блок информации-управления. Однако он также не обеспечивает высокой производительности и глубинности исследований. Устройство, реализующее способ и выбранное в качестве ближайшего аналога, содержит штангу, зонд с конусным наконечником, ударное устройство, средства извлечения зонда из грунта, размещенную в наконечнике зонда измерительную систему, включающую датчики, усилители, АЦП, блок регистрации, выполненный с возможностью передачи данных во внешний блок обработки информации, снабженный программным обеспечением. Устройство обладает теми же недостатками, что и реализованный в нем способ.From the application for invention No. 2008125936 there is known a method for investigating soils by dynamic sounding selected as the closest analogue, including immersing the probe in the soil by shock and determining the physical and mechanical characteristics of the soil by sensors according to the parameters of the effect of the soil on the sensors, characterized in that the characteristics are determined using calibrated, equipped with mezzose sensors of the measuring electronic system, receiving signals from the sensors, their amplification, conversion to a digital analog code -digital converters (ADC), registration, processing and transmission to the control information block. However, it also does not provide high productivity and depth of research. A device that implements the method and is selected as the closest analogue contains a rod, a probe with a conical tip, a percussion device, means for extracting the probe from the soil, a measuring system located in the probe tip, including sensors, amplifiers, ADCs, a recording unit configured to transmit data to an external information processing unit equipped with software. The device has the same disadvantages as the method implemented therein.
Изобретение направлено на решение задачи повышения технологичности, производительности и глубинности исследований.The invention is aimed at solving the problem of improving manufacturability, productivity and depth of research.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе динамического зондирования грунтов, при котором погружают штангу с зондом в грунт посредством периодических ударов и во время каждого удара определяют параметры воздействия грунта па датчики измерительной системы, обеспечивая усиление сигналов от датчиков, их аналого-цифровое преобразование, регистрацию и передачу данных, включая зависимость перемещения зонда от времени, и зависимость изменения лобового сопротивления от времени, во внешний блок обработки данных с помощью соответствующего программного обеспечения, в результате чего определяют физико-механические характеристики грунта, предлагается зонд погружать в грунт с помощью гидроударной машины, подъем гидроударной машины после внедрения штанги с зондом, а также извлечение штанги с зондом после внедрения зонда на заданную глубину производить гидроподъемниками, дополнительно для измерения перемещения зонда при ударе использовать внешний датчик перемещения с автономным регистратором, регистрацию данных производить с помощью блока регистрации, приспособленного для непосредственного соединения с внешним блоком обработки данных (компьютером), а для определения характеристик грунта производить математическое моделирование и решать обратную задачу на основе экспериментальных зависимостей перемещения зонда от времени, изменения лобового сопротивления от времени и других данных.The essence of the invention lies in the fact that in the method of dynamic sounding of soils, in which a rod with a probe is immersed in the soil by means of periodic strokes and during each impact, the parameters of the soil influence are determined by the sensors of the measuring system, providing amplification of signals from the sensors, their analog-to-digital conversion, registration and data transfer, including the dependence of the probe’s movement on time, and the dependence of the drag change on time, to an external data processing unit using software, as a result of which the physical and mechanical characteristics of the soil are determined, it is proposed to immerse the probe into the ground using a hydraulic hammer, lift the hydraulic hammer after introducing the rod with the probe, and also remove the rod with the probe after introducing the probe to a predetermined depth with hydraulic lifts, additionally for measure the probe’s displacement upon impact, use an external displacement transducer with an autonomous recorder, record data using the registration unit, It can be directly connected to an external data processing unit (computer), and to determine the soil characteristics, perform mathematical modeling and solve the inverse problem based on the experimental time dependences of the probe displacement, the change in drag from time, and other data.
Сущность изобретения также заключается в том, что в устройстве для динамического зондирования грунта, содержащем штангу, зонд с конусным наконечником, ударное устройство, средства извлечения зонда из грунта, размещенную в наконечнике зонда измерительную систему, включающую датчики, усилители, АЦП, блок регистрации, выполненный с возможностью передачи данных во внешний блок обработки информации, снабженный программным обеспечением, предлагается ударное устройство выполнить в виде гидроударной машины, средства извлечения зонда из грунта выполнить на основе гидроподъемников так, что они обеспечивают подъем гидроударной машины после внедрения штанги с зондом, а также извлечение штанги с зондом после внедрения зонда на заданную глубину, дополнительно для измерения перемещения зонда при ударе ввести внешний датчик перемещения с автономным регистратором, блок регистрации приспособить для непосредственного соединения с внешним блоком обработки данных (компьютером), внешний блок обработки данных снабдить программным обеспечением для определения характеристик грунта путем математического моделирования и решения обратной задачи на основе экспериментальных зависимостей перемещения зонда от времени, графиков изменения лобового сопротивления от времени и других данных.The essence of the invention also lies in the fact that in a device for dynamic sounding of soil containing a rod, a probe with a conical tip, a striking device, means for extracting the probe from the soil, a measuring system located in the tip of the probe, including sensors, amplifiers, ADCs, a recording unit, made with the ability to transfer data to an external information processing unit equipped with software, it is proposed that the percussion device be made in the form of a hydropercussion machine, means for extracting the probe from the soil and perform it on the basis of hydraulic lifts so that they provide a hydraulic hammer lift after introducing the rod with the probe, as well as removing the rod with the probe after introducing the probe to a predetermined depth, in addition to measure the probe’s movement upon impact, introduce an external displacement sensor with an autonomous recorder, adapt the registration unit for direct connection with an external data processing unit (computer), provide the external data processing unit with software for determining the characteristics of the ground pu topics of mathematical modeling and solving the inverse problem on the basis of experimental dependences of the probe displacement on time, graphs of changes in drag against time and other data.
Использование миниатюрного электронного блока регистрации для записи и хранения информации при зондировании, помещаемого в наконечник зонда, обеспечивает высокую производительность и технологичность исследований. Для более точного измерения перемещения зонда при ударе используется внешний датчик перемещения с автономным регистратором. Характеристики грунтов определяются не по таблицам, так как таблицы в СП 11 - 105 - 97 даны только для песчаных грунтов, а по данным динамического зондирования и математического моделирования.The use of a miniature electronic recording unit for recording and storing information during sounding, placed in the probe tip, provides high productivity and manufacturability of research. For a more accurate measurement of probe displacement during impact, an external displacement sensor with an autonomous recorder is used. Soil characteristics are determined not by tables, since the tables in SP 11 - 105 - 97 are given only for sandy soils, but according to dynamic sounding and mathematical modeling.
На фиг.1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ динамического зондирования грунтов. На фиг.2 приведена блок-схема наконечника зонда. На фиг.3 приведены графики изменения силы лобового сопротивления от одного удара в различных типах грунтов. На фиг.4 приведены графики перемещения зонда от одного удара в различных типах грунтов.Figure 1 shows a block diagram of a device that implements a method of dynamic sounding of soils. Figure 2 shows a block diagram of the probe tip. Figure 3 shows graphs of changes in the force of drag from a single impact in various types of soils. Figure 4 shows graphs of the movement of the probe from one hit in various types of soils.
Устройство для динамического зондирования грунтов, приведенное на фигурах 1,2 может быть установлено, например, на автомашине (на фигурах не показана). Оно содержит ударное устройство (устройство погружения зонда), выполненное на основе гидроударной машины. Наконечник 1 зонда включает в себя акселерометр 2 и тензодатчики 3, которые с помощью соответствующих связей 4,5 соединены со входами быстродействующего блока регистрации - логгера 6. В наконечнике 1 зонда также имеется соединенный с логгером 6 связью 7 блок 8 питания. Гидроударная машина 10 установлена на штанге 11 и приводится в действие не показанной на фигурах масляной станцией с клапаном-регулятором 9. В начале погружения гидроударная машина 10 занимает верхнее исходное положение, затем в процессе погружения опускается в предельное нижнее положение. Перевод гидроударной машины 10 из нижнего положения в исходное верхнее положение производится при помощи гидроподъемников 13. Гидроподъемники 13 также используются для извлечения штанги 11 после окончания погружения. Датчик 12 перемещения используется для регистрации графика перемещения зонда.The device for dynamic sounding of soils shown in figures 1,2 can be installed, for example, on a car (not shown in the figures). It contains a percussion device (probe immersion device), made on the basis of a water hammer machine. The
При динамическом зондировании наконечник 1 зонда внедряется в грунт посредством ударов. При ударе возникают ускорения. Ускорения фиксируются при помощи акселерометра 2. Тензодатчики 3, установленные внутри полого цилиндра опирающегося на конусную часть наконечника зонда 1, фиксируют усилие лобового сопротивления конуса при его внедрении в грунт. На фиг.3 показаны графики изменения силы лобового сопротивления в различных типах грунтов. Логгер 6 предназначен для регистрации, записи и хранения данных, поступающих от акселерометра 2 и тензодатчиков 3. Для этого логгер 6 содержит не показанные на фигурах ЛЦП (аналого-цифровой преобразователь) и блок памяти. Проинтегрировав по времени ускорения, которые регистрируются акселерометром 2, можно определить скорость внедрения зонда. Далее, если вторично проинтегрировать ускорения, то есть теперь уже скорость, то в итоге узнаем перемещения зонда во времени. Графики перемещения зонда во времени в различных типах грунтов показаны па фиг.3.During dynamic sounding, the
В предлагаемой технологии для определения строительных свойств грунтов применяется математическое моделирование взаимодействия зонда с грунтом на основе нелинейной механики грунтов и программного обеспечения. Моделирование напряженно-деформированного состояния грунтов, которое используется в нашей технологии, усложняется тем, что приходится решать обратную задачу. При решении обратной задачи в качестве исходной информации используются экспериментальные данные. Мы имеем экспериментальные графики перемещения зонда во времени, фиг.3, графики изменения лобового сопротивления во времени, фиг.2 и другие данные (частота колебаний зонда, сила удара, ускорение удара и др.). Путем математического моделирования мы строим аналогичные виртуальные графики. Далее путем оптимизационных расчетов мы приближаем виртуальные графики к экспериментальным до заданной степени точности. Когда это нам удается, то мы говорим, что грунт имеет такие же значения параметров строительных свойств, как в виртуальной модели. Пакет программ разработан так, что позволяет описывать движение наконечника зонда в грунтовой среде с получением графиков, аналогичных реальным графикам динамического зондирования, приведенным на фигурах 3, 4. Путем решения оптимизационной задачи можно добиться максимального приближения расчетных графиков к реальным. При их совпадении с допустимой точностью делают вывод о том, что параметры грунта совпадают со значениями в расчетной модели.In the proposed technology, to determine the construction properties of soils, mathematical modeling of the interaction of the probe with the soil is used based on nonlinear soil mechanics and software. Modeling of the stress-strain state of soils, which is used in our technology, is complicated by the fact that it is necessary to solve the inverse problem. In solving the inverse problem, experimental data are used as initial information. We have experimental graphs of the probe moving in time, Fig. 3, graphs of the change in drag in time, Fig. 2 and other data (probe oscillation frequency, impact force, impact acceleration, etc.). Through mathematical modeling, we build similar virtual graphs. Further, by means of optimization calculations, we bring the virtual graphs closer to the experimental ones to a given degree of accuracy. When we succeed, we say that the soil has the same values of the parameters of the building properties as in the virtual model. The software package is designed so that it is possible to describe the movement of the probe tip in the soil environment with obtaining graphs similar to the real dynamic sounding graphs shown in figures 3, 4. By solving the optimization problem, it is possible to maximize the approximation of the calculated graphs to the real ones. If they coincide with acceptable accuracy, they conclude that the soil parameters coincide with the values in the calculation model.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139161/03A RU2507341C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of dynamic probing of soils and device for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011139161/03A RU2507341C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of dynamic probing of soils and device for its realisation |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011139161A RU2011139161A (en) | 2013-03-27 |
RU2507341C2 true RU2507341C2 (en) | 2014-02-20 |
Family
ID=49124099
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011139161/03A RU2507341C2 (en) | 2011-09-23 | 2011-09-23 | Method of dynamic probing of soils and device for its realisation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2507341C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601637C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils dynamic probing |
CN107121498A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Fluid pressure type acoustic emission sensor device |
CN107121695A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Fluid pressure type acoustic monitoring system |
CN107121696A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Coupling pressure rock rupture acoustic monitoring system |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU751903A2 (en) * | 1978-01-17 | 1980-07-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова | Dynamic probing apparatus |
SU1344850A1 (en) * | 1986-05-26 | 1987-10-15 | Предприятие П/Я М-5828 | Bollard |
JPH06317510A (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-15 | Oyo Corp | Dynamic penetration testing method and measuring instrument used for it |
RU2101416C1 (en) * | 1990-12-12 | 1998-01-10 | Кастанье Бернар | Device for study and determination of characteristics of solid |
RU2008125936A (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Автоматизированные системы связи" (ЗАО НПП "АСС") (RU) | METHOD FOR RESEARCHING SOILS BY DYNAMIC PROBING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) |
-
2011
- 2011-09-23 RU RU2011139161/03A patent/RU2507341C2/en active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU751903A2 (en) * | 1978-01-17 | 1980-07-30 | Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Оснований И Подземных Сооружений Им.Н.М.Герсеванова | Dynamic probing apparatus |
SU1344850A1 (en) * | 1986-05-26 | 1987-10-15 | Предприятие П/Я М-5828 | Bollard |
RU2101416C1 (en) * | 1990-12-12 | 1998-01-10 | Кастанье Бернар | Device for study and determination of characteristics of solid |
JPH06317510A (en) * | 1993-05-06 | 1994-11-15 | Oyo Corp | Dynamic penetration testing method and measuring instrument used for it |
RU2008125936A (en) * | 2008-06-25 | 2009-12-27 | Закрытое акционерное общество Научно-производственное предприятие "Автоматизированные системы связи" (ЗАО НПП "АСС") (RU) | METHOD FOR RESEARCHING SOILS BY DYNAMIC PROBING AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТРОФИМЕНКОВ Ю.Г. и др. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. - М.: Стройиздат, 1981, с.134-152. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2601637C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils dynamic probing |
CN107121498A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Fluid pressure type acoustic emission sensor device |
CN107121695A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Fluid pressure type acoustic monitoring system |
CN107121696A (en) * | 2017-06-23 | 2017-09-01 | 四川大学 | Coupling pressure rock rupture acoustic monitoring system |
CN107121696B (en) * | 2017-06-23 | 2019-11-05 | 四川大学 | Coupling pressure rock rupture acoustic monitoring system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011139161A (en) | 2013-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2507341C2 (en) | Method of dynamic probing of soils and device for its realisation | |
CN106759216B (en) | A kind of penetrometer and its measurement method having both dynamic sounding and static sounding | |
CN105784237A (en) | Micro thrust test system and method | |
CN104164860A (en) | Gravity type pore pressure dynamic sounding device for seabed shallow soil | |
KR20140059042A (en) | Device of dynamic cone penetrometer test and measuring method of soil compaction using the same | |
CN106223305B (en) | A kind of automatic dynamic driving instrument for considering energy correction and dynamic response | |
CN107843711B (en) | Dynamic compaction construction effect detection method based on impact acceleration | |
CN102053040B (en) | Dynamic bearing ratio detecting method and instrument | |
US5247835A (en) | Pile tester | |
CN105510163B (en) | A kind of soil penetration resistance measurement apparatus | |
RU114066U1 (en) | DEVICE FOR DYNAMIC SOUND PROBING | |
CN105486347B (en) | For the equipment of drill site geological parameter and measurement, processing method | |
RU142743U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING DEFORMATION CHARACTERISTICS OF SNOW COVER | |
US20110313685A1 (en) | System and method for sand detection | |
CN207998877U (en) | A kind of foundation pit deformation monitoring device | |
RU2541977C2 (en) | Plant for sound procedure | |
CN205642426U (en) | A equipment for drilling on --spot geotechnological parameter | |
KR20150130091A (en) | system for measuring free falling impulse energy of weight | |
CN211172114U (en) | PHC tubular pile body surface side pressure testing device | |
US11391007B2 (en) | Measuring device and system for the geomechanical characterization of a soil, and corresponding measuring method | |
CN203890993U (en) | Soil compactness testing device | |
RU93824U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING DYNAMIC ELASTICITY MODULE (OPTIONS) | |
JP4803812B2 (en) | Pile loading device and pile construction method | |
CN114354406B (en) | Standard penetration test device and method based on energy correction | |
JP4093580B2 (en) | Measuring method for bearing capacity of foundation pile |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190924 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20201001 |