RU2613907C2 - Method for monitoring soil parameters - Google Patents

Method for monitoring soil parameters Download PDF

Info

Publication number
RU2613907C2
RU2613907C2 RU2015139182A RU2015139182A RU2613907C2 RU 2613907 C2 RU2613907 C2 RU 2613907C2 RU 2015139182 A RU2015139182 A RU 2015139182A RU 2015139182 A RU2015139182 A RU 2015139182A RU 2613907 C2 RU2613907 C2 RU 2613907C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
soil temperature
sensors
drill
soil
wells
Prior art date
Application number
RU2015139182A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015139182A (en
Inventor
Сергей Анатольевич Кураков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО 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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН)
Priority to RU2015139182A priority Critical patent/RU2613907C2/en
Publication of RU2015139182A publication Critical patent/RU2015139182A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2613907C2 publication Critical patent/RU2613907C2/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01CPLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C5/00Making or covering furrows or holes for sowing, planting or manuring
    • A01C5/06Machines for making or covering drills or furrows for sowing or planting
    • A01C5/062Devices for making drills or furrows

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: soil temperature sensors are placed to assess the soil temperature condition in permafrost, clay, rocky and stony soils, at different depths with a certain step in the target boreholes drilled in permafrost, clay, rocky and stony soils without washing, and with their subsequent backfilling, the information about the soil temperature measured by each sensor is recorded, and the information from the sensors is transmitted to the database on the remote server. A building powerful punch is used in the production of wells for placing the soil temperature sensors by the drill rod drive, the drill rod, to achieve the desired depth, is increased by standard extensions and detachable sleeves as far as the drill progresses into the borehole, and dry sludge is periodically removed with the industrial vacuum cleaner, which is equipped with a rigid rubber hose, and each sludge portion is warehoused separately from each other.
EFFECT: invention allows to use the equipment suitable to be transferred to any hard-to-reach terrestrial surface by the employees.
3 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки состояния некоторого количества параметров почвы, многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтов, например влажности, температуры, проводимости.The invention relates to the field of ecology and is intended to assess the state of a certain number of soil parameters, permafrost, clay, rocky and rocky soils, such as humidity, temperature, conductivity.

Известен способ беспроводного мониторинга влажности почвы метеостанцией CaipoBase австрийской компании Caipos, по которому датчики должны устанавливаться в буровые скважины с последующей засыпкой их грунтом, http://www.caipos.com/products/caipobase/.A known method for wireless monitoring of soil moisture by the CaipoBase weather station of the Austrian company Caipos, according to which the sensors should be installed in boreholes, followed by backfilling them with soil, http://www.caipos.com/products/caipobase/.

Известен способ температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов, по которому логгерные датчики должны устанавливаться в буровые скважины с обсадными трубами в верхней части слоя годовых теплооборотов с последующей засыпкой их грунтом /1, 2, 3/. Для размещения почвенных датчиков используют инженерно-геологические скважины и целевые термометрические скважины, пробуренные без промывки на малых оборотах, например, буровой установкой ББУ-000 «Опенок» или ручным буровым комплектом «Мотобур-М10», который выпускается ООО «Машиностроительный завод им. В.В. Воровского», г. Екатеринбург. Последний применяется для бурения скважин глубиной до 10 м (диаметром 70 мм) при инженерно-геологических изысканиях. У мотобура подача осуществляется вручную (обслуживается двумя операторами). Бурильный инструмент снабжен ручками, которые имеют амортизаторы и подставку.There is a method of temperature monitoring of permafrost soils, according to which logger sensors should be installed in boreholes with casing in the upper part of the annual layer of heat circulation, followed by backfilling with soil / 1, 2, 3 /. For placement of soil sensors, engineering-geological wells and target thermometric wells are drilled without flushing at low speeds, for example, with the PBU-000 Openok drilling rig or the Motobur-M10 manual drilling kit, which is manufactured by Machine-Building Plant named after V.V. Thieves', Yekaterinburg. The latter is used for drilling wells up to 10 m deep (70 mm in diameter) for engineering and geological surveys. At the motor drill, feed is carried out manually (served by two operators). The drill tool is equipped with handles that have shock absorbers and a stand.

Основным недостатком известного способа осуществления мониторинга за параметрами почвы является высокая стоимость специального оборудования для бурения скважин (250000 руб. за «Мотобур-М10» в ценах 2015 года), значительный вес, требующий участия двух человек и автомобиля для доставки его к месту работ, и, как следствие, невозможность проведения мониторинга почв в труднодоступных местах, куда оборудование не может быть доставлено без автомобиля.The main disadvantage of the known method for monitoring soil parameters is the high cost of special equipment for drilling wells (250,000 rubles for Motobur-M10 in 2015 prices), significant weight, requiring the participation of two people and a car to deliver it to the place of work, and as a result, the impossibility of monitoring soils in hard-to-reach places where equipment cannot be delivered without a car.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - снижение стоимости проводимых исследований, исключение потребности в дорогостоящем буровом оборудовании, сокращение количества работников, необходимого для выполнения технологических операций при бурении инженерно-геологических и целевых термометрических скважин в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах.The problem to which the invention is directed is to reduce the cost of research, eliminate the need for expensive drilling equipment, reduce the number of workers needed to perform technological operations when drilling engineering-geological and target thermometric wells in permafrost, clay, rocky and rocky soils.

Технический результат - повышенная мобильность. При выполнении технологических операций все оборудование пригодно для переноса работниками, что позволяет доставлять его практически в любую труднодоступную точку земной поверхности, куда оборудование сложно доставить на автомобиле.The technical result is increased mobility. When performing technological operations, all equipment is suitable for transfer by workers, which allows it to be delivered to almost any inaccessible point on the earth's surface where the equipment is difficult to deliver by car.

Технический результат достигается тем, что способ осуществления мониторинга почвы заключается в контроле состояния температуры почвы путем размещения датчиков температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах. Скважины бурят в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой. Регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере.The technical result is achieved by the fact that the method of monitoring the soil consists in monitoring the state of the soil temperature by placing soil temperature sensors at different depths with a certain step in the target wells. Wells are drilled in permafrost, clay, rocky and rocky soils without washing, followed by their filling. Information on the soil temperature measured by each sensor is recorded and information from the sensors is transmitted to a database on a remote server.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе при изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор. По мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт. Сухой шлам, образующийся при бурении, периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом. Каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его, после установки в скважину датчиков, для засыпки скважины с учетом глубины залегания шлама. В качестве буровой штанги используют строительный бур, В базу данных передают идентификационный номер каждого датчика температуры, расстояние до него, глубину, на которую его опустили в скважину.Unlike the prototype, in the proposed method, in the manufacture of wells for the placement of soil temperature sensors, the drill rod drive uses a powerful construction puncher. As the drill passes into the well, the drill rod is built up using standard extension cords and split couplings to achieve the required depth. Dry sludge generated during drilling is periodically removed with an industrial vacuum cleaner, which is equipped with a rigid rubber hose. Each portion of the sludge is stored separately from each other and used, after installing sensors in the well, to fill the well, taking into account the depth of the sludge. A construction drill bit is used as a drill rod. The identification number of each temperature sensor, the distance to it, and the depth to which it was lowered into the well are transmitted to the database.

Как известно, для установки почвенных датчиков используют инженерно-геологические скважины диаметром не более 160 мм и целевые термометрические скважины диаметром не более 90 мм, пробуренные колонковым способом без промывки на малых оборотах бурового инструмента.As is known, engineering geological wells with a diameter of not more than 160 mm and target thermometric wells with a diameter of not more than 90 mm, drilled by a core method without flushing at low speeds of the drilling tool, are used to install soil sensors.

Вес колонковых перфораторов от 40 до 110 кг. Промышленность выпускает колонковые перфораторы, например, ПК60 и ПК75. По конструкции они одинаковы, но отличаются мощностью. Перфоратор имеет два основных узла, соединенных стяжными болтами, - ударный механизм и вращатель. Работает колонковый перфоратор под действием давления сжатого воздуха. Перфораторы используют только в комплексе с подающими устройствами, обеспечивающими значительную осевую нагрузку, которая, например, для перфоратора ПК60, составляет до 700 даН.The weight of core drills is from 40 to 110 kg. The industry produces core drills, for example, PK60 and PK75. They are identical in design, but differ in power. The rotary hammer has two main assemblies connected by coupling bolts - a percussion mechanism and a rotator. The core drill operates under the action of compressed air pressure. Hammers are used only in conjunction with feed devices that provide significant axial load, which, for example, for the PK60 hammer drill, is up to 700 daN.

Использование колонковых перфораторов, кроме подающего устройства, требует привлечения в труднодоступные районы, где необходимо осуществить мониторинг почвы, дополнительного оборудования (источник сжатого воздуха, распорные колонки или стойки). Требует участия специально обученных работе на этих перфораторах специалистов, которые имеют допуск для работы на них.The use of core perforators, in addition to the feed device, requires involvement in remote areas where it is necessary to monitor the soil, additional equipment (compressed air source, spacer columns or racks). It requires the participation of specially trained specialists working with these punchers who have permission to work on them.

В таблице 1 приведены данные базовой стоимости колонкового бурения скважин. Стоимость бурения скважин способом колонкового бурения рассчитывалась с учетом применения самоходных, передвижных, а также стационарных установок, включая расценки на сопутствующие работы.Table 1 shows the basic cost of core drilling. The cost of drilling wells using the core drilling method was calculated taking into account the use of self-propelled, mobile, as well as stationary units, including prices for related works.

К базовым ценам при направленном бурении скважин глубиной до 50 метров применялся коэффициент 1,05.A coefficient of 1.05 was applied to the base prices for directional drilling of wells up to 50 meters deep.

Приведенные в таблице цены на бурение скважин включают в себя расходы на подготовку рабочей площадки, установку оборудования, оснащение дополнительной инфраструктуры, а также на проведение иных сопутствующих работ, непосредственное бурение, установку репера и освобождение площадки от оборудования. Так как заполнения геологической документации в нашем случае не требуется, то к ценам таблицы 1 применялись следующие коэффициенты:The prices for drilling wells shown in the table include the costs of preparing the work site, installing equipment, equipping additional infrastructure, as well as other related activities, direct drilling, installing a benchmark and freeing the site from equipment. Since the filling of geological documentation in our case is not required, the following factors were applied to the prices of table 1:

0,55 - для пород I, II категорий;0.55 - for breeds of I, II categories;

0,65 - для III, IV категорий;0.65 - for categories III and IV;

0,75 - для V-VII категорий;0.75 for categories V-VII;

0,85 - для VIII-X категорий;0.85 - for categories VIII-X;

0,95 - для XI категорий.0.95 - for the XI categories.

Figure 00000001
Figure 00000001

В приведенной в Приложении таблице приведены категории буримости горных пород, на основании которых определяются цены колонкового бурения скважин.The table in the Appendix shows the categories of rock drillability, based on which the core drilling prices are determined.

В расчет не входили работы по установке почвенных датчиков (датчиков для почвенного исследования) в подготовленные скважины, их засыпка.The calculation did not include the installation of soil sensors (sensors for soil research) in prepared wells, their filling.

По мобильности оборудование для бурения скважин можно подразделить на стационарное, передвижное и передвижное повышенной мобильности. Колонковый перфоратор нельзя отнести к оборудованию повышенной мобильности.Mobility equipment for drilling wells can be divided into stationary, mobile and mobile increased mobility. Core drill cannot be attributed to equipment of increased mobility.

Использование колонкового перфоратора для осуществления мониторинга за параметрами почвы из-за его низкой мобильности, высокой стоимости и необходимости привлечения специально обученных специалистов, имеющих допуск к работе, нецелесообразно, а в некоторых местах проведения исследований невозможно.The use of a core drill for monitoring soil parameters due to its low mobility, high cost and the need to attract specially trained specialists with access to work is impractical, and in some places it is impossible to conduct research.

Класс перфораторов мощных свыше 1,2 кВт и весом более 8 кг имеет энергию удара 13 Дж и выше. Они предназначены для сверления отверстий больших диаметров (более 40 мм), формирования проломов в бетонных панелях, дробления каменных блоков. Инструменты этого класса укомплектовываются патронами типа SDS-max, позволяющими использовать толстые буры до 60 мм в диаметре. Этот класс был выбран для бурения скважин, перфоратор, который выполняет функцию привода буровой штанги, что не является его прямым назначением. Перфораторы этого класса обладают повышенной мобильностью, т.к. их может переносить с места на место 1 человек, к ним относятся перфораторы MAKITA AVC HR4011C и Bosch GBH 12-52 D.The class of power hammers over 1.2 kW and weighing more than 8 kg has an impact energy of 13 J or more. They are designed for drilling holes of large diameters (more than 40 mm), forming breaks in concrete panels, crushing stone blocks. Tools of this class are equipped with SDS-max cartridges, which allow the use of thick drills up to 60 mm in diameter. This class was chosen for drilling wells, a hammer drill, which performs the function of a drill rod drive, which is not its direct purpose. Hammers of this class have increased mobility, because 1 person can carry them from place to place, these include the MAKITA AVC HR4011C and Bosch GBH 12-52 D rotary hammers.

Использование строительных (бытовых) перфораторов не требует допуска к работе на них. Непосредственно бурение скважин осуществляет 1 человек.The use of construction (household) rotary hammers does not require access to work on them. Directly drilling wells carries 1 person.

Во время экспедиции в Бурятии применялось два комплекта для бурения и установки датчиков температуры, предназначенных для бурения мерзлотных и каменистых грунтов.During the expedition in Buryatia, two sets were used for drilling and installing temperature sensors designed for drilling permafrost and rocky soils.

Пример 1. Описываемый способ применяли во время экспедиции в Бурятии. Способ осуществлялся следующим образом.Example 1. The described method was used during the expedition in Buryatia. The method was carried out as follows.

Для установки датчиков под землю пробурили несколько скважин ручным способом глубиной около трех метров в мерзлотно-каменистом грунте. Сухой шлам периодически удаляли промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складировали раздельно с учетом глубины его залегания и использовали его для последующей засыпки скважины также с учетом его первоначального залегания. Для электропитания перфоратора и пылесоса использовали переносную бензоэлектростанцию мощностью 2 кВт.To install sensors underground, several wells were drilled manually by a depth of about three meters in permafrost-rocky soil. Dry sludge was periodically removed with an industrial vacuum cleaner, which is equipped with a rigid rubber hose, and each portion of the sludge was stored separately, taking into account the depth of its occurrence, and used it for subsequent backfilling of the well, also taking into account its initial occurrence. For power supply of the puncher and vacuum cleaner, a portable 2 kW petrol power station was used.

Марка используемого пылесоса Bosh Professional GAS 25L SFC, марка используемого перфоратора MAKITA AVC HR4011C, в качестве бура использовали строительный бур SDSMAX-7 диаметром 40 мм и набор штанг и соединительных муфт.The brand of the used vacuum cleaner Bosh Professional GAS 25L SFC, the brand of the used MAKITA AVC HR4011C puncher, the SDSMAX-7 construction drill with a diameter of 40 mm and a set of rods and couplings were used as a drill.

Мониторинг параметров почвы осуществлялся в автоматическом режиме. Измерение температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом осуществляли при помощи опущенных в скважины термокос. Все датчики температуры подключали параллельно к одному кабелю, поэтому не потребовалось подводить индивидуальный кабель к каждому датчику температуры. Датчики температуры производили замеры температуры и с помощью интерфейса 1-Wire по запросу передавали результаты измерений в контроллер. С помощью контроллера производится питание термокос, а также идентификация номера каждого датчика температуры, расстояние до него, глубина, на которую его опустили в скважину. Установленные почвенные датчики были засыпаны отдельными порциями шлама с учетом глубины залегания. Полученные с датчиков данные с помощью контроллера и GSM-модема передавали в базу данных на удаленный сервер, что позволило провести широкий спектр исследований.Monitoring of soil parameters was carried out automatically. Measuring the temperature of the soil at different depths with a certain step was carried out using thermocos lowered into the wells. All temperature sensors were connected in parallel to one cable, so it was not necessary to bring an individual cable to each temperature sensor. Temperature sensors made temperature measurements and, using the 1-Wire interface, transferred measurement results to the controller upon request. With the help of the controller, the thermocos is powered, as well as the identification of the number of each temperature sensor, the distance to it, the depth to which it was lowered into the well. The installed soil sensors were filled with separate portions of sludge, taking into account the depth. The data obtained from the sensors using a controller and a GSM modem were transferred to a database on a remote server, which allowed for a wide range of studies.

Пример 2. Второй комплект имеет следующие основные технические характеристики.Example 2. The second set has the following main technical characteristics.

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Мониторинг параметров почвы осуществлялся так же, как и в Примере 1, в автоматическом режиме. Измерение температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом осуществляли при помощи опущенных в скважины термокос. Все датчики температуры подключали параллельно к одному кабелю, поэтому не потребовалось подводить индивидуальный кабель к каждому датчику температуры. Датчики температуры производили замеры температуры и с помощью интерфейса 1-Wire по запросу передавали результаты измерений в контроллер. С помощью контроллера производится питание термокос, а также идентификация номера каждого датчика температуры, расстояние до него, глубина, на которую его опустили в скважину. Установленные почвенные датчики были засыпаны отдельными порциями шлама с учетом глубины залегания. Полученные с датчиков данные с помощью контроллера и GSM-модема передавали в базу данных на удаленный сервер, что позволило провести широкий спектр исследований.Monitoring of soil parameters was carried out in the same way as in Example 1, in automatic mode. Measuring the temperature of the soil at different depths with a certain step was carried out using thermocos lowered into the wells. All temperature sensors were connected in parallel to one cable, so it was not necessary to bring an individual cable to each temperature sensor. Temperature sensors made temperature measurements and, using the 1-Wire interface, transferred measurement results to the controller upon request. With the help of the controller, the thermocos is powered, as well as the identification of the number of each temperature sensor, the distance to it, the depth to which it was lowered into the well. The installed soil sensors were filled with separate portions of sludge, taking into account the depth. The data obtained from the sensors using a controller and a GSM modem were transferred to a database on a remote server, which allowed for a wide range of studies.

В пользу экономии говорит тот факт, что мощный перфоратор, например MAKITA AVC HR4011C, с помощью которого осуществлялось бурение при установке датчиков температуры почвы, стандартный бур с хвостовиком SDS-MAX, набор штанг и муфт, необходимые для проходки 10 м грунта, а также пылесос Bosh Professional GAS 25L SFC вместе стоят около 80 тыс. руб.The fact that a powerful hammer drill, for example, MAKITA AVC HR4011C, with which drilling was carried out when installing soil temperature sensors, a standard drill with a SDS-MAX shank, a set of rods and couplings necessary for driving 10 m of soil, as well as a vacuum cleaner, speaks in favor of saving Bosh Professional GAS 25L SFC together cost about 80 thousand rubles.

Подготовка рабочей площадки, установка оборудования, оснащение дополнительной инфраструктуры, а также проведение иных сопутствующих работ и освобождение площадки от оборудования не требуется. Специально обученные специалисты не нужны, что говорит о мобильности способа, т.е. члены коллектива исследователей, осуществляющие способ мониторинга за параметрами почвы, способны переходить с одного рабочего места на другое (в том числе труднодоступное, в глухой тайге, на болоте, в горах, куда нельзя завезти колонковый перфоратор, компрессор и специалистов по бурению), могут заменять друг друга.Preparation of the working site, installation of equipment, equipping of additional infrastructure, as well as carrying out other related works and releasing the site from the equipment is not required. Specially trained specialists are not needed, which indicates the mobility of the method, i.e. members of the research team implementing a method of monitoring soil parameters can move from one workplace to another (including hard-to-reach, in the dense taiga, in a swamp, in the mountains, where a core drill, compressor, and drilling specialists cannot be brought), can replace each other.

Простейший колонковый перфоратор, http://www.spt-komplekt.m/cat/tovar/ustanovka-almaznogo-sverleniva-ridgid-rb-3w.html, стоит 160 тыс. руб. без бура. А стойка к нему - еще 110 тыс. руб. К буровым работам допускаются специально обученные специалисты, имеющие допуск к бурению. Требуется установка подачи сжатого воздуха на перфоратор. Требуются сопутствующие работы, перечисленные в расчете стоимости бурения.The simplest core drill, http: //www.spt-komplekt.m/cat/tovar/ustanovka-almaznogo-sverleniva-ridgid-rb-3w.html, costs 160 thousand rubles. without a drill. A stand to it - another 110 thousand rubles. Drilling operations are permitted by specially trained specialists who have access to drilling. Requires installation of compressed air supply to the punch. Related work required in the calculation of the cost of drilling is required.

Предлагаемый способ мониторинга почв не предполагает измерение только температуры почвы, или именно влажности почвы, или кислотности почвы, или намагниченности и т.п. Использование любых неизвестные ранее датчиков, фиксирующих характеристики почв, которые нужно устанавливать в скважину, позволит данным способом осуществить оценку состояния почвы.The proposed method for monitoring soils does not involve measuring only the temperature of the soil, or precisely the moisture of the soil, or the acidity of the soil, or magnetization, etc. The use of any previously unknown sensors that record the characteristics of soils that need to be installed in the well will allow this method to assess the state of the soil.

Способ, предлагаемый нами, уникален тем, что скважину пробуривают обычным строительным (бытовым) мощным перфоратором, который выполняет функцию привода буровой штанги. Такой перфоратор имеется почти в каждом доме, он в 10 раз дешевле колонкового перфоратора и в три раза легче, и никаких упоров-домкратов-рам-колонок-суппортов не требует. Скважины для размещения почвенных датчиков (датчиков для почвенного исследования) изготавливают пошагово, по мере прохождения бура в скважину, штангу (обычную, стандартную составную штангу, которая продается во всех магазинах инструментов и стоит недорого), для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных (продающихся во всех магазинах, торгующих инструментом) удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его для последующей засыпки скважины с учетом глубины его залегания. Для надежности ускорения процесса перфоратор при покупке следует выбирать исходя из мощности - чем мощнее, тем лучше. Строительный (бытовой) перфоратор - не колонковый, не горный, а тот, которым делают отверстия в стенах.The method proposed by us is unique in that the well is drilled with an ordinary construction (household) powerful hammer drill, which performs the function of a drill rod drive. Such a hammer drill is available in almost every house, it is 10 times cheaper than a core drill and three times lighter, and does not require any stops, jacks, frames, columns, supports. Wells for placement of soil sensors (sensors for soil research) are made step by step, as the drill passes into the well, a rod (an ordinary, standard composite rod, which is sold in all tool stores and is inexpensive), to increase the required depth, increase using standard ( extenders and detachable couplings sold in all stores selling tools), and dry sludge is periodically removed with an industrial vacuum cleaner, which is equipped with a hard rubber hose, and each portion of the sludge but they are stored separately from each other and use it for subsequent backfill of the well, taking into account the depth of its occurrence. For reliability of acceleration of the process, a perforator should be chosen upon purchase based on power - the more powerful, the better. A construction (household) hammer drill is not a core drill, not a rock drill, but one that makes holes in the walls.

Именно эта совокупность признаков способа мониторинга за параметрами почвы позволила решить поставленную перед авторами задачу - снижение стоимости проводимых исследований, исключение потребности в дорогостоящем буровом оборудовании, сокращение количества работников, необходимого для выполнения технологических операций при бурении инженерно-геологических и целевых термометрических скважин в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах.It is this set of features of a method for monitoring soil parameters that made it possible to solve the problem posed by the authors - reducing the cost of research, eliminating the need for expensive drilling equipment, reducing the number of workers needed to perform technological operations when drilling engineering-geological and target thermometric wells in permafrost, clay rocky and rocky soils.

Предлагаемое изобретение явным образом не следует для специалиста из уровня техники. Информация об использовании строительного (бытового) перфоратора для бурения скважин, который выполняет функцию привода буровой штанги, в уровне техники не обнаружена. Вышеназванные перфораторы используются не по своему прямому назначению.The present invention does not explicitly follow for a person skilled in the art. Information on the use of a construction (household) perforator for drilling wells, which performs the function of a drill rod drive, was not found in the prior art. The above-mentioned perforators are not used for their intended purpose.

Скважины для размещения почвенных датчиков изготавливают пошагово, по мере прохождения бура в скважину, штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его для последующей засыпки скважины с учетом глубины его залегания.Wells for placement of soil sensors are made step by step, as the drill passes into the well, the rod is built up using standard extension cords and detachable couplings to achieve the required depth, and dry sludge is periodically removed with an industrial vacuum cleaner equipped with a hard rubber hose, and each portion of the sludge is stored separately from each other and use it for subsequent backfilling of the well, taking into account the depth of its occurrence.

Бурения скважин осуществляют при помощи строительного (бытового) перфоратора, который выполняет функцию привода буровой штанги. В качестве буровой штанги используют строительный бур.Drilling of wells is carried out using a construction (household) perforator, which performs the function of a drill rod drive. As a drill rod use a construction drill.

Преимущества:Benefits:

- бурение коротких узких скважин в сухих вечномерзлотных, глинистых, каменистых и скальных грунтах в труднодоступных местах;- drilling of short narrow wells in dry permafrost, clay, rocky and rocky soils in hard to reach places;

- позволяет обходиться без дорогостоящей буровой установки;- allows you to do without an expensive drilling rig;

- используется минимум широкодоступного оборудования и материалов;- a minimum of widely available equipment and materials is used;

- мобильность;- mobility;

- отсутствие загрязнений грунта, что позволяет проводить изучение свойств грунта в данной точке в неизменном состоянии.- the absence of soil contamination, which allows the study of the properties of the soil at a given point in an unchanged state.

Так как строительные перфораторы и аксессуары к ним широко распространены на рынке, то стоимость оборудования для реализации заявляемого способа в десятки раз ниже, чем при использовании буровых установок.Since construction punchers and accessories are widely distributed on the market, the cost of equipment for implementing the proposed method is ten times lower than when using drilling rigs.

Приложениеapplication

Figure 00000005
Figure 00000005

Источники информацииInformation sources

1. Способы мониторинга температуры в вечномерзлых грунтах. Д.Ю. Кропачев. ОАО НПП «Эталон», И.И. Гаврилов. Мерзлотная станция Центра ИССО ОАО РЖД, http://www.omsketalon.ru/seminar_2014/pdf/statja_sposobi_monitoringa.pdf.1. Methods of temperature monitoring in permafrost soils. D.Yu. Kropachev. OJSC NPP Etalon, I.I. Gavrilov. The permafrost station of the Center of ISSO of JSC Russian Railways, http://www.omsketalon.ru/seminar_2014/pdf/statja_sposobi_monitoringa.pdf.

2. Использование автоматических регистрирующих устройств (логгеров) для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов. П.Я. Константинов, А.Н. Федоров, Т. Мачимура, Г. Ивахана, X. Ябуки, Й. Йижима, Ф. Костар. Журнал Криосфера Земли, 2011, т. XV, №1, с. 23-32. http://www.izdatgeo.ru.2. The use of automatic recording devices (loggers) for temperature monitoring of permafrost soils. P.Ya. Konstantinov, A.N. Fedorov, T. Machimura, G. Ivahan, X. Yabuki, J. Yijima, F. Kostar. Journal of the Earth's Cryosphere, 2011, vol. XV, No. 1, p. 23-32. http://www.izdatgeo.ru.

3. Система мониторинга температур протяженных объектов в вечномерзлых грунтах. Е.В. Амосова, Д.Ю. Кропачев (ОАО НПП «Эталон»), Д.С. Паздерин (ООО НПО «Фундаментстройаркос»).3. The temperature monitoring system of extended objects in permafrost soils. E.V. Amosova, D.Yu. Kropachev (OAO NPP Etalon), D.S. Pazderin (LLC NPO Fundamentstroyarkos).

4. Константинов П.Я. Методика оборудования наблюдательных площадок для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов (науч.-справ. пособие). Якутск, ИМЗ СО РАН, 2009, 68 с.4. Konstantinov P.Ya. Technique of equipment for observation platforms for temperature monitoring of permafrost soils (scientific reference book). Yakutsk, IMZ SB RAS, 2009, 68 pp.

5. Опыт применения ББУ-000 «Опенок»,5. Experience with the use of BBU-000 “Openok”,

http://www.geomash.ru/i_shop/boring_plant/bbu_000_openok_/experience_bbu_000.http://www.geomash.ru/i_shop/boring_plant/bbu_000_openok_/experience_bbu_000.

Claims (1)

Способ осуществления мониторинга за параметрами почвы, заключающийся в контроле состояния температуры почвы, путем размещения датчиков температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрации информации об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передачи информации от датчиков в базу данных на удаленном сервере, отличающийся тем, что при изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор, по мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его, после установки в скважину датчиков, для засыпки скважины с учетом глубины залегания шлама, при этом в качестве буровой штанги используют строительный бур.A method for monitoring soil parameters, which consists in monitoring the state of soil temperature by placing soil temperature sensors at different depths with a certain step in target wells drilled in permafrost, clay, rocky and rocky soils without washing, followed by their filling, recording information about the soil temperature measured by each sensor and transmitting information from the sensors to a database on a remote server, characterized in that in the manufacture of wells for placement of the sensor The soil temperature is driven by a drill rod using a powerful construction puncher; as the drill passes into the well, the drill rod is increased using standard extension cords and detachable couplings, and dry sludge is periodically removed with an industrial vacuum cleaner equipped with a rigid rubber hose, each a portion of the sludge is stored separately from each other and used, after installing sensors in the well, to fill the well, taking into account the depth of the sludge, while as a drilling rods use a construction drill.
RU2015139182A 2015-09-14 2015-09-14 Method for monitoring soil parameters RU2613907C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139182A RU2613907C2 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Method for monitoring soil parameters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015139182A RU2613907C2 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Method for monitoring soil parameters

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015139182A RU2015139182A (en) 2017-03-20
RU2613907C2 true RU2613907C2 (en) 2017-03-21

Family

ID=58453035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015139182A RU2613907C2 (en) 2015-09-14 2015-09-14 Method for monitoring soil parameters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2613907C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669602C1 (en) * 2017-07-25 2018-10-12 Юрий Рафаилович Владов Method of monitoring temperature anomalies in permafrost ground of a linear object trail

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2905119A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Precision Planting Llc Systems, methods, and apparatus for agricultural implement trench depth control and soil monitoring
CN203964948U (en) * 2014-03-12 2014-11-26 江苏省环境工程咨询中心 A kind of new soil flow of water temperature sensor
RU2535102C1 (en) * 2013-10-11 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет Continuous soil hardness determination device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2905119A1 (en) * 2013-03-14 2014-09-25 Precision Planting Llc Systems, methods, and apparatus for agricultural implement trench depth control and soil monitoring
RU2535102C1 (en) * 2013-10-11 2014-12-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новосибирский государственный аграрный университет Continuous soil hardness determination device
CN203964948U (en) * 2014-03-12 2014-11-26 江苏省环境工程咨询中心 A kind of new soil flow of water temperature sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TYAGI AMAN, A low cost portable temperature-moisture sensing unit with artificial neural network based signal conditioning for smart irrigation applications, Int. J. of Smart Sensing and Intelligent Systems, 2011, pp. 94-111, найдено 08.09.2016 в Интернете [on-line] на сайте http://s2is.org/Issues/v4/n1/papers/paper6.pdf. ПОЛЕВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ПОЧВ, Учебное пособие к полевой практике, Владимир 2012, стр. 41-43, 48-50, 58-60, найдено 08.09.2016 в Интернете [on-line] на сайте http://fhe.vlsu.ru/files/biologia/Polevye_issledovanija_svoistv_pochv.pdf. Колонковый перфоратор, Промышленность, производство, 2009, стр.1-4, найдено 06.12.2016 в Интернете на сайте http://www.bestreferat.ru/referat-147501.html. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2669602C1 (en) * 2017-07-25 2018-10-12 Юрий Рафаилович Владов Method of monitoring temperature anomalies in permafrost ground of a linear object trail

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015139182A (en) 2017-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2010106628A (en) DEVICE AND METHODS FOR PERFORMING OPERATIONS IN A WELL BORE WITH USE OF DRILLING INSTRUMENTS WITH MOVING SECTIONS
US9291539B2 (en) Downhole rebound hardness measurement while drilling or wireline logging
CN205349223U (en) Drilling equipment for building
CN106574497A (en) Rig telemetry system
Oldenburg et al. Intermediate-scale hydraulic fracturing in a deep mine-kISMET project summary 2016
Dobson et al. The EGS Collab hydroshear experiment at the Sanford Underground Research Facility–Siting criteria and evaluation of candidate sites
Wan et al. Lessons learnt from installation of field instrumentation
CN106092688A (en) Cementing concrete ring simulation sample and preparation method, its performance test apparatus and method
RU2613907C2 (en) Method for monitoring soil parameters
CN109898991A (en) For effectively transmitting the devices, systems, and methods of geosteering track adjustment
CN105499647A (en) Drilling device for building board
Prasad et al. Challenges in drill equipment selection vis-à-vis underground excavations–a methodology
Jayanthu et al. Development of Effective Technology for Online Slope Monitoring in Opencast Mines-R&D Initiative
Johansson et al. ONKALO–Underground rock characterization facility for in-situ testing for nuclear waste disposal
AU2019280082A1 (en) Drilling and boring system for diamond drilling
US20200072046A1 (en) Method and system for determining a soil class and use during determination of a soil class
Klishin et al. Exploration, degassing, and service hole drill rig SBR-400
Yue et al. Automatic drilling process monitoring (DPM) for in-situ characterization of weak rock mass strength with depth
CN218716572U (en) Drilling rig for building engineering planning and design
Ask et al. A Hydraulic Stress Measurement System for Deep Borehole Investigations
Reinsch et al. Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource–The H2020 SURE Project
Östberg High precision drilling
Rosenthal et al. Montana Tech's Underground Mine Education Center
CN206636504U (en) A kind of atwirl rig
RU2642694C1 (en) Method for investigation of horizontal wells