SU933874A1

SU933874A1 - Method and apparatus for testing frozen soil

Info

Publication number: SU933874A1
Application number: SU802939960A
Authority: SU
Inventors: Владимир Вениаминович Лушников; Евгений Викторович Лебедев; Игорь Алексеевич Маренинов
Original assignee: Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М.Кирова
Priority date: 1980-06-13
Filing date: 1980-06-13
Publication date: 1982-06-07

Description

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(54) METHOD FOR TESTING FROZEN GROUND AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

1one

Изобретение относитс к строительству и может быть использовано при инженерногеологических исследовани х при испытании оттаивающих грунтов на просадочность и сжимаемость в полевых услови х.The invention relates to the construction and can be used in engineering and geological studies in the testing of thawing soils on subsidence and compressibility in field conditions.

Известен способ испытани мерзлого грунта, включающий бурение скважин, одновременное оттаивание грунта в забое скважины и приложение нагрузки на оттаивающий грунт, измерение температуры и деформации грунта под штампом и определение физико-механических свойств мерзлых и отта вщих грунтов 1.There is a method of testing frozen soil, including drilling wells, simultaneously thawing the soil at the bottom of the well and applying a load to the thawing soil, measuring the temperature and deformation of the soil under the punch and determining the physical and mechanical properties of frozen and thawing soils 1.

Недостатком этого способа вл етс ограниченный диапазон исследований.The disadvantage of this method is the limited range of studies.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс способ испытани мерзлого грунта, включающий одновременное оттаивание мерзлого грунта вокруг стенки скважины и приложение нагрузки на грунт, измерение его перемещени и размеров зоны талого массива грунта и определение физико-механических свойств грунта 2.The closest technical solution to the present invention is a method for testing frozen soil, including simultaneous thawing of frozen soil around the borehole wall and application of load on the soil, measuring its displacement and the dimensions of the thawed soil array and determining the physical and mechanical properties of the soil 2.

Недостатком этого способа вл етс то, что требуетс предварительное определение теплофизических характеристик исследуемых грунтов, что св зано с отбором образцов и испытанием их в лабораторных услови х .The disadvantage of this method is that it requires a preliminary determination of the thermophysical characteristics of the soils studied, which is associated with the sampling and testing them in laboratory conditions.

Известно также устройство дл испытани мерзлого грунта при его оттаивании на 5 сжимаемость, включающее полый корпус с наружной эластичной оболочкой и фланцы на его торцах, нагреватели и измерительные приспособлени 3.It is also known a device for testing frozen soil when it is thawed on 5 compressibility, comprising a hollow body with an outer elastic sheath and flanges on its ends, heaters and measuring devices 3.

Недостатком этого устройства вл етс то, что в процессе оттаивани невозможно фиксировать глубины оттаивани грунта и зоны талого массива грунта вокруг скважины .A disadvantage of this device is that in the process of thawing it is impossible to record the depth of thawing of the soil and the zones of the thawed soil mass around the well.

Цель изобретени - повышение производительности труда путем уточнени положени границы зоны оттаивани при различных ступен х давлени , повышение точности измерений.The purpose of the invention is to increase labor productivity by refining the position of the boundary of the thawing zone at various pressure levels, improving the accuracy of measurements.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе испытани мерзлого грунта, вклю - чающем одновременное оттаивание мерзлого грунта вокруг стенки скважины и приложение нагрузки на грунт, измерение его перемещени и размеров зоны талого масйива грунта и определение физико-механических свойств грунта одновременно с оттаиванием грунта вокруг стенки скважины, равномерно оттаивают грунт ниже забо скважины с возможностью получени талых зон массива грунта вокруг скважины в форме эллипсоида, а измерение размеров зон талого массива грунта производ т ниже забо скважины вдоль ее оси.The goal is achieved by the fact that in the method of testing frozen soil, including the simultaneous thawing of frozen soil around the borehole wall and the application of load on the soil, measuring its movement and the size of the thawed soil mass and defrosting the soil around the wall wells, evenly thawed soil below the bottom of the well with the possibility of obtaining thawed zones of the soil array around the well in the form of an ellipsoid, and measuring the dimensions of the zones of the thawed soil array and produced below the bottom of the well along its axis.

Кроме того, устройство дл испытани мерзлого грунта, включающее полый корпус с наружной эластичной оболочкой и фланцы на его торцах, нагреватели и измерительное приспособление, снабжено установленной внутри полого корпуса трубой, а измерительное приспособление выполнено в виде щупа со щкалой, размещенного в трубе с возможностью вертикального перемещени , при этом нагреватели установлены в зазоре между трубой и корпусом.In addition, a device for testing frozen ground, comprising a hollow body with an outer elastic sheath and flanges on its ends, heaters and a measuring device, is equipped with a pipe installed inside the hollow body, and the measuring device is made in the form of a probe with a tongue placed in the pipe with the possibility of vertical displacement, with the heaters installed in the gap between the pipe and the housing.

На чертеже показана конструкци устройства и размеры зоны оттаивани в различJ ыe моменты времени.The drawing shows the design of the device and the size of the defrosting zone at different points in time.

Устройство содержит корпус 1 с эластичной оболочкой 2, верхним 3 и нижним 4 фланцами. Внутри корпуса размещены нагреватели 5, датчики 6 линейных перемещений и датчик 7 температуры. Верхний фланец 3 имеет щтуцер 8, на котором крепитс щланг 9. Нагреватели 5 и датчики 6 и 7 соединены с наземными устройствами источником тока, измерителем перемещений и температуры (на чертеже не показаны) соединительными проводами, размещенными внутри щланга 9. Корпус 1 снабжен трубой 10, через которую пропущен щуп 11 с наконечником 12 из теплоизол ционного материала, например эбонита. На верхнюю часть щупа 11 нанесена щкала 13.The device comprises a housing 1 with an elastic sheath 2, an upper 3 and a lower 4 flange. Inside the case there are heaters 5, sensors 6 linear movements and temperature sensor 7. The upper flange 3 has a clamp 8 on which the hose 9 is attached. The heaters 5 and sensors 6 and 7 are connected to ground devices with a current source, displacement meter and temperature (not shown) with connecting wires placed inside the hose 9. The housing 1 is equipped with a pipe 10 through which the probe 11 with the tip 12 of the heat insulating material, such as ebonite, is passed. On the upper part of the probe 11 is applied the scale 13.

Положение границы зоны оттаивани в различные моменты времени tj, t, и t, показано позици ми соответственно 14, 15 и 16.The position of the boundary of the thawing zone at different instants of time tj, t, and t is indicated by the positions 14, 15, and 16, respectively.

Способ реализуетс следующим образом.The method is implemented as follows.

Производ т бурение скважины и установку устройства в забое скважины. В эластичную оболочку 2 через шланг 9 подают сжатый воздух, а нагреватели 5 подключают к источнику питани . Причем нагреватели обеспечивают одновременное оттаивание грунта вокруг стенок и забо скважины с возможностью получени талых зон массива грунта в форме эллипсоида. Измер ют радиальные перемещени талых зон массива грунта диаметром D|, Dj, Dj и т. д, наход щихс под давлением эластичной оболочки 5 и одновременно фиксируют глубину (hj, hj hj и т. д.) погружени наконечника 12 в отта вщем слое грунта ниже забо скважины посредством щкалы 13 щупа П.The well is drilled and the device is installed in the well bottom. Compressed air is supplied to the elastic sheath 2 through a hose 9, and heaters 5 are connected to a power source. Moreover, the heaters provide simultaneous thawing of the soil around the walls and the bottom of the well with the possibility of obtaining thawed zones of the soil mass in the form of an ellipsoid. The radial displacements of the thawed areas of the soil massif with a diameter of D |, Dj, Dj, etc., are measured under the pressure of the elastic shell 5, and the depth (hj, hj hj, etc.) of the tip 12 in the thawing soil layer is simultaneously recorded below the bottom of the well by means of the tongues 13 probe P.

После испытани на сжимаемость отта вшей зоны талого массива грунта устройство извлекают из скважины и производ т дополнительное измерение диаметра талого массива грунта вокруг скважины горизонтальным щупом. По конечному значению диаметра DI талого массива грунта иAfter testing the compressibility of the thawed zone of the thawed soil array, the device is removed from the well and an additional measurement of the diameter of the thawed soil array around the well is made by a horizontal probe. The final value of the diameter DI thawed solid soil and

глубины оттаивани h определ ют коээфициент их соотнощени К , который ввод т к ранее полученным значени м глубины hi, 2,... дл определени значений зон талого массива грунта D) , D2.... Оц , соответствующих заданному времени испытани .the defrosting depths h determine the coefficient of their ratio K, which is entered to the previously obtained depths hi, 2, ... to determine the values of the thawed soil array areas D), D2 ... Ots, corresponding to the specified test time.

Использование предлагаемых способа и устройства позвол ет повысить производительность труда и точность определени характеристик грунта за счет уточнени параметров расчетной схемы, в данном случае измен ющегос в процессе опыта размера сжимаемого отта вшего сло , а также дает возможность простого перехода от глубины проникани щупа в грунт в вертикальном направлении в величине зоны оттаивани вокруг камеры устройства в горизонтальном направлении, что в конечном итоге ведет к повыщению достоверности определени деформационных характеристик.The use of the proposed method and device allows increasing the labor productivity and accuracy of determining the characteristics of the soil by refining the parameters of the design scheme, in this case changing in the course of the experiment, the size of the compressible crushing layer, and also allows a simple transition from the depth of penetration of the probe into the soil in the vertical the direction in the value of the defrost zone around the device chamber in the horizontal direction, which ultimately leads to an increase in the reliability of the determination of deformation Characteristics.

Claims

1. Test method of frozen soil, including simultaneous thawing of frozen soil around the borehole wall and applying a load on the soil, measuring its movement and the dimensions of the thawed soil array and determining the physical and physical properties of the soil, in order to improve the productivity of the boundary thawing zones at different pressure stages, simultaneously with the thawing of the soil around the borehole wall, thawed soil evenly below the bottom of the borehole with the possibility of thawed zones of the soil mass around the well in the form of an ellipsoid, and the dimensions of the zones of the thawed soil mass are measured below the bottom of the well along its axis.

2. A device for testing frozen ground, including a hollow body with an outer elastic sheath and flanges on its ends, heaters and a measuring device, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, it is provided with a pipe installed inside the hollow body, and the measuring device is made probe with shchkaloy,

placed in a pipe with the possibility of vertical movement, with the heaters installed in the gap between the pipe and the housing.

Sources of information taken into account in the examination

1. Guidelines for determining the physical, thermal and mechanical characteristics of frozen soils. M., Stroyizdat, 1973, p. 111.

2. USSR author's certificate

No. 775221, cl. E 02 D 1/00, 1979 (prototype according to the method).

3. USSR author's certificate

No. 286308, cl. G 01 N 3/10, (prototype on the device).

one

J2