UA73473C2 - Method for monitoring the diameter of columns realized through injection of building mortar - Google Patents

Description

Опис винаходу

Об'єктом запропонованого винаходу є спосіб контролю діаметра колон, реалізованих з використанням 2 технології інжекції або нагнітання під тиском будівельного розчину, що позначається звичайно англомовним терміном "|е( дгошіпа".

Ця технологія полягає в бурінні в грунті вертикальної і по суті циліндричної свердловини за допомогою бурового інструмента, який видає один або декілька струменів рідини під тиском, дозволяючи здійснити підготовку основи в грунті. Потім виконана таким чином свердловина заповнюється рідким будівельним 70 розчином або аналогічним йому матеріалом для отримання колони, яка, таким чином, відливається безпосередньо в свердловині. Ця технологія описана, зокрема, у французькому патенті Мо2700128.

Зрозуміло, що в процесі здійснення цієї операції буріння на різних глибинах ефективний діаметр цієї свердловини може змінюватися істотним чином в залежності від неоднорідностей, які зустрічаються, структури залягаючого на різних глибинах грунту і, зокрема, від характеру цього грунту. 19 Із сказаного вище виходить, що отримана таким чином колона може мати відносно великі відмінності діаметра в залежності від глибини, що розглядається. Ця проблема є тим більше гострою, що така колона може мати значну глибину, яка в ряді випадків досягає 15 метрів.

У деяких випадках реалізовують послідовність таких колон, що примикають одна до одної, для того, щоб сформувати таким чином суцільний бар'єр в грунті. Ясно, що для застосування такого типу особливо важливо мати можливість контролювати діаметр кожної колони на різних глибинах з тим, щоб переконатися в безперервності створюваного таким чином бар'єра по всій його висоті.

У даний час не існує способів, придатних для контролю діаметра колон, реалізованих з використанням струменя рідкого будівельного розчину після його приготування. Технологія, що використовується для такого контролю в даний час, полягає в реалізації контрольної колони, верхню частину якої потім відкопують із грунту с для того, щоб візуально проконтролювати її діаметр. Зрозуміло, однак, що така технологія є досить Ге) трудомісткою і вона в будь-якому випадку не дозволяє проконтролювати діаметр колони в її більш заглибленій частині.

Крім того, відомі технології, призначені для реалізації електричних вимірювань, що мають на меті визначити характер грунту на певній глибині. Відповідно до цієї технології в свердловину встановлюють зонд, о що містить послідовність рівномірно віддалених один від одного електродів, які служать, з одного боку, - електродами для вимірювання різниці потенціалів, а з іншого боку, електродами емісії електричного струму в грунт. М

Електроди емісії електричного струму створюють силові лінії електричного поля в циліндричному об'ємі, со який охоплює дану свердловину, і вимірювання різниці електричних потенціалів, що виконуються на різних глибинах в цій свердловині, дозволяють визначити характеристики грунту на різних глибинах за допомогою - значення деякої фізичної величини, що є репрезентативною для характеру даного грунту.

Ця фізична величина являє собою питомий електричний опір грунту, визначення якої дозволяє оцінити характер цього грунту. Така технологія детально описана в європейському патенті Мо581686 на ім'я Заявника. «

Задача даного винаходу полягає в тому, щоб запропонувати спосіб контролю діаметра колон, реалізованих в З 50 грунті з використанням вже згадуваної вище технології "|меї дгошіпуд", який при цьому не буде являти собою с руйнуючий спосіб контролю, дозволяючи здійснити цей контроль по всій глибині реалізованої колони.

Із» Для вирішення цієї задачі відповідно до запропонованого винаходу спосіб контролю діаметра колони, реалізованої в грунті шляхом нагнітання будівельного розчину під тиском, відрізняється тим, що він містить наступні етапи: - формують вимірювальну систему, утворену трубчастим елементом, довжина якого по суті дорівнює довжині це. даної колони, причому згаданий трубчастий елемент обладнаний множиною електродів емісії, призначених для со створення електричного поля, і множиною вимірювальних електродів, призначених для вимірювання різниці потенціалів, що створюються згаданим електричним полем, і зв'язаних відповідно з джерелом електричної шк енергії і з засобами вимірювання електричного потенціалу; -і 20 - виконують еталонне буріння грунту в безпосередній близькості від місця, де реалізовуються згадані колони, і розміщують в отриманій таким чином свердловині згадану вимірювальну систему для того, щоб зняти с» вимірювання електричної напруги, що є репрезентативними по відношенню до фізичних характеристик грунту на різних глибинах в цій еталонній свердловині, внаслідок чого отримують серію еталонних вимірювань для згаданих глибин; 25 - в колоні, що підлягає тестуванню, просвердлюють осьовий отвір, діаметр якого набагато менше діаметра

ГФ) самої цієї колони; юю с вводять згадану вимірювальну систему в отвір, просвердлений в згаданій колоні, і здійснюють вимірювання відповідної електричної напруги на різних глибинах в цьому отворі, внаслідок чого отримують реальні виміри, що є репрезентативними для деякої фізичної характеристики, пов'язаної із згаданою колоною і з оточуючим її 60 грунтом, для різних глибин; - оброблюють згадані реальні вимірювання за допомогою згаданих еталонних вимірювань, внаслідок чого отримують інформацію, що є репрезентативною для діаметра згаданої колони на різних глибинах.

Зрозуміло, що відповідно до запропонованого способу передусім виконують еталонне буріння свердловини, яке виконується в безпосередній близькості від того місця, де повинні бути виготовлені колони, що підлягають бо контролю. Потім виконують відповідні електричні вимірювання в цій еталонній свердловині для того, щоб отримати еталонні фізичні величини, відповідні різним глибинам цієї свердловини. При цьому глибина такої еталонної свердловини відповідає, зрозуміло, глибині колон, що виготовляються в цьому випадку.

На другому етапі здійснення запропонованого способу після реального виготовлення колони з використанням згаданої технології "(ех дгошіпд", виконують осьове свердлування у виготовленій колоні і здійснюють вимірювання з використанням того ж самого вимірювального пристрою і на різних глибинах отриманого таким чином отвору і, отже, на різних глибинах колони, що тестується.

Виконані таким чином вимірювання дозволяють отримати для кожного значення глибини деякий фізичний параметр, який пов'язаний, з одного боку, з діаметром даної колони на цій глибині, а з іншого боку, з шарами 7/0 грунту, що оточує цю колону, які взаємодіють з створеним електричним полем.

Оброблюючи відповідним чином ці вимірювання для кожного значення глибини за допомогою результатів, отриманих в процесі еталонних вимірювань, виконаних на еталонній свердловині, можна вивести з них величини, властиві одній тільки цій колоні, і, отже, визначити діаметр цієї колони або щонайменше деяку відносну величину, що є репрезентативною для оцінки діаметра цієї колони.

Відповідно до першого способу реалізації запропонованого винаходу в процесі просвердлювання осьового отвору або шпуру в згаданій колоні додатково вимірюють для різних глибин можливий нахил цього отвору або шпуру по відношенню до вертикалі, внаслідок чого отримують серію вимірювань нахилу і після цього коректують дані, що є репрезентативними для діаметра даної колони на різних глибинах за допомогою згаданих вимірювань нахилу.

При використанні цього вдосконаленого способу реалізації запропонованого винаходу зрозуміло, що в цьому випадку беруть до уваги можливий нахил осьового отвору або шпуру, виконаного в даній колоні перед установкою згаданої вимірювальної системи. Визначення нахилу цього отвору для різних глибин дозволяє відкоректувати отримані вимірювання і відкоректувати, таким чином, вимірювання діаметра.

Відповідно до першого способу реалізації даного винаходу згаданий осьовий отвір або шпур реалізовується сч

В умовах, коли матеріал, що служить для реалізації даної колони, ще не затужавів.

У відповідності з другим способом реалізації цього винаходу осьовий отвір або шпур реалізовується в і) умовах, коли матеріал, що служить для реалізації даної колони, вже затужавів, щонайменше частково.

У переважному варіанті реалізації запропонованого винаходу згадана фізична величина являє собою питомий електричний опір грунту або того матеріалу, з якого виготовлена дана колона, і для обробки згаданих со зо реальних вимірювань за допомогою згаданих еталонних вимірювань використовують спеціальні програмно-математичні засоби для трьохмірної інтерпретації вимірювань питомого електричного опору, - отриманих в процесі еталонних вимірювань, і вимірювань питомого електричного опору, що відноситься до «Е геометрії реалізованої в цьому випадку колони і оточуючого Її грунту.

Інші характеристики і переваги запропонованого винаходу будуть краще зрозумілі з наведеного нижче опису о декількох прикладів його реалізації, що не є обмежувальними, в якому даються посилання на наведені в додатку ї- фігури, серед яких: - Фіг1а-14 схематично ілюструють різні етапи здійснення способу вимірювання діаметра колон відповідно до запропонованого винаходу; - Фіг.2 схематично ілюструє перший спосіб здійснення вимірювань відповідно до запропонованого винаходу; « - Фіг.3 схематично ілюструє другий спосіб здійснення вимірювань відповідно до запропонованого винаходу. з с Звертаючись передусім до ілюстрацій, приведених на Фіг.Та-14, можна викласти загалом спосіб вимірювання

Й діаметра колон, реалізованих за допомогою струменя рідкого будівельного розчину, в різних точках, и? розташованих по висоті або глибині даної колони.

На першому етапі здійснення способу відповідно до запропонованого винаходу схематично проілюстрованому на Фіг.Та, виконують буріння в грунті 10 циліндричної свердловини 12, глибина І! якої рівна -І глибині колон, які необхідно реалізувати в цьому випадку.

Потім в цю свердловину 12 вводять електричну вимірювальну систему 14, яка утворена трубчастою о конструкцією 16, всередині якої можна розмістити сукупність зондів 18, що являють собою головним чином ї5» електроди, кожний з яких пов'язаний з електричними провідниками 22.

Ці електричні провідники 22 підключені до електричних пристроїв, схематично представлених позицією 24,

Ш- які в основному являють собою генератори електричного струму і пристрої для вимірювання різниці електричних 4) потенціалів.

Як це більш детально описане в європейському патенті під Мо581686, який повинен розглядатися тут як документ, що являє собою невід'ємну частину запропонованої заявки на патент, деякі із згаданих вище ов електродів являють собою електроди емісії електричного струму, які дозволяють створити силові лінії електричного поля, що визначають електричний циліндр 26 в грунті, який являє собою функцію положення цих (Ф) електродів емісії. ка Інші електроди в цьому випадку являють собою електроди, призначені для вимірювання різниці електричних потенціалів між двома різними точками свердловини, причому ця різниця потенціалів залежить одночасно від бо електричного поля, що створюється, і від питомого електричного опору середовища, що зачіпається цим створеним електричним полем.

Зрозуміло, що послідовно подаючи живлення на пари електродів емісії і послідовно здійснюючи вимірювання різниці електричних потенціалів на різних глибинах, можна скласти "карту" питомого електричного опору грунту в свердловині 12 для різних глибин. 65 У розглянутому тут прикладі реалізації визначають три різних шари грунту І, ІІ, ІШ, яким відповідають значення питомого електричного опору рО1, рбО2 і рОЗ. Ці вимірювання питомого електричного опору, пов'язані на відповідних глибинах з різними шарами грунту, фіксуються і зберігаються в запам'ятовуючому пристрої 30.

На наступному етапі здійснення способу згідно винаходу в грунті 10 реалізовують з використанням згаданої технології "|зеї дгошіпд" першу колону 32, поверхня контакту якої з грунтом 10 позначена позицією 34.

Зрозуміло, що для кожного значення глибини х будівельний розчин, що формує колону 32, представляє пов'язаний з параметром х діаметр, що змінюється в залежності від характеру цього грунту.

На наступному етапі здійснення цього способу, схематично проілюстрованому на Фіг.1с, в колоні 32 виконують осьовий отвір або шпур 36. Цей отвір може бути виконаний в той період, коли будівельний розчин ще не затужавів, і в цьому випадку отвір 36 являє собою осьову зону, в якій цей будівельний розчин має знижену /о механічну міцність. Отвір 36 також може бути реалізований після тужавіння, щонайменше часткового, будівельного розчину і в цьому випадку отвір 36 дійсно являє собою осьову виїмку.

На наступному етапі, схематично проілюстрованому на Фіг.1д, в згаданий осьовий отвір 36 встановлюють вимірювальну систему 14, про яку вже було детально сказано вище і яка містить, головним чином, трубчастий елемент 16 і електроди 18, призначені відповідно для емісії електричного струму і для вимірювання різниці /5 електричних потенціалів. Послідовно подаючи живлення на електроди емісії і здійснюючи послідовні вимірювання на вимірювальних електродах, отримують значення питомого електричного опору для різних глибин колони, де ці вимірювання були виконані.

Кожне виміряне значення питомого електричного опору р'Є залежить, по суті, від діаметра колони, тобто від кількості розчину, що зачіпається вимірюванням різниці потенціалів і питомим електричним опором оточуючого колону грунту.

Зрозуміло, що виконуючи в обчислювальному пристрої 24 відповідну обробку цих різних вимірювань питомого електричного опору рх в функції глибини х за допомогою еталонних значень питомого електричного опору, а саме, значень рО1, рО2, рОЗ, в розглянутому тут прикладі можна отримати корисні значення цього питомого електричного опору, що відповідають одному тільки будівельному розчину, який утворює колону 32,88 юс функції глибини х цієї колони. Ці вимірювання питомого електричного опору є репрезентативними для діаметра колони, яка тестується, на глибині, що розглядається. о

Згадана обробка вимірювань питомого електричного опору, отриманих в еталонній свердловині, і вимірювань питомого електричного опору, виконаних на різних глибинах в колоні, здійснюється з використанням спеціальних програмно-математичних засобів трьохмірної інтерпретації виміряних значень цього питомого електричного со зо опору. м

Ці програмно-математичні засоби використовують закони поширення електричного струму в грунті (еталон) і його поширення спільно в грунті і в колоні (виконані вимірювання) в трьохмірному просторі, беручи до уваги «І параметри, що відносяться до грунту і до матеріалу, який утворює дану колону (характер шарів грунту, товщина цих шарів, питомий електричний опір шарів грунту і матеріалу колони і т.п.). У згаданому вище патенті о детально пояснюється принцип такої обробки стосовно до грунту. рч-

Відповідно до вдосконаленого способу реалізації запропонованого винаходу в процесі виконання осьового отвору 36 додатково здійснюють вимірювання можливого нахилу цього отвору по відношенню до вертикалі. Для цього використовуваний свердлувальний або буровий інструмент, наприклад, може бути обладнаний « інклінометром.

Дійсно, в тому випадку, коли глибина | колони є значною, важко забезпечити сувору вертикальність ще) с реалізованого осьового отвору 36. Зрозуміло, що коректуючи виміряні значення питомого електричного опору, ц про які було сказано вище, з використанням коефіцієнта, пов'язаного з можливим нахилом виконаного отвору, "» можна забезпечити більш високу точність оцінки діаметра колони 32 на різних глибинах х.

Використана вимірювальна система в розглянутому тут способі може належати до одного з двох типів, схематично проілюстрованих відповідно на Фіг.2 і 3. -І У випадку, поданому на Фіг.2, трубчастий елемент вимірювальної системи утворений перфорованими трубами 40, виготовленими з пластичного матеріалу, які з'єднуються між собою для отримання трубчастого

Мн елемента необхідної довжини. У цьому трубчастому елементі можна розмістити зонди 18 разом з їх ьч електричними проводами 22. Нижня труба 40а знизу закрита пробкою 42. Для полегшення встановлення такого трубчастого елемента в осьовий отвір і для недопущення проникнення сторонніх часток в цей трубчастий і елемент через отвори перфорації можна розташувати навколо труб 40 "панчоху" з геотекстильного матеріалу. с» Згадані зонди можуть бути встановлені в труби 40 перед введенням цієї вимірювальної системи в осьовий отвір, виконаний в колоні. Ці зонди 18 також можуть бути встановлені в труби 40 і після того, як ці труби будуть розміщені в згаданому осьовому отворі. Само собою зрозуміло, що деяка електропровідна рідина повинна бути введена в перфорований трубчастий елемент для того, щоб забезпечити гальванічний зв'язок між зондами 18 і матеріалом, який утворює колону 32. о У випадку, представленому на Фіг.3, трубчастий елемент вимірювальної системи утворений ко електроізоляційними трубами 50, з'єднаними між собою за допомогою електропровідних муфт 52, які в цьому випадку являють собою електроди. Система електричних проводів 54 з'єднує різні електропровідні муфти 52 з бо електричними пристроями, розташованими на поверхні землі. Нижня труба 50а містить пробку 56.

Такий вимірювальний пристрій більш детально описаний в заявці на європейський патент ЕР 863412 на ім'я

Заявника. б5

2. 30 . бот х 7» (7 яс-тту ду ; ТУ, й и 7 ю 11 м те лі тв ел 32 32 рі ут | - о і пл - їз і 32 і ГІЯ 16 то 3 в! Я я ! з ир. Не ; І Пи-е

І І уд а ка. |! Ді ді 1

І -Ї -Ї й 4 ра ! а ре 1 пЯ 16 ни р 36. р,

І . р. 16 ТІ 48 1 |! й І, 1

І А Іі І ді «7 г Ж І ту І її І: І | і 167 Уже и, ке Ол ; ре НЯ Я й Й й й

Фіг 1А Фіг. 18 Фіг. 1С Фіг. 10 72 с сто і9) 18 : - со ї 4-50 їч- . : « т-50 со

Ще й їч- 18 стаба 2 «

Фіг. 2 ші с з - Й ї « я-52 (95) Б Ї ї НЕ і ' 50 - 70 . . с» й 1-52 5Б І 7 Б5ба

Ф) 56 їх) Фіг. З

Claims (8)

Формула винаходу

1. Спосіб контролю діаметра колони, реалізованої в грунті шляхом нагнітання будівельного розчину під 65 тиском, який відрізняється тим, що він містить такі етапи: - формують вимірювальну систему, утворену трубчастим елементом, довжина якого по суті дорівнює довжині даної колони, причому згаданий трубчастий елемент обладнують множиною електродів емісії для створення електричного поля і множиною вимірювальних електродів, призначених для вимірювання різниці потенціалів, що створюються електричним полем, і пов'язаних відповідно з джерелом електричної енергії і з засобами Вимірювання електричного потенціалу; - виконують еталонне буріння грунту в безпосередній близькості від місця, де реалізовуються колони, і розміщують в отриманій таким чином свердловині вимірювальну систему для того, щоб зняти вимірювання електричної напруги, що є репрезентативними по відношенню до фізичних характеристик грунту на різних глибинах в цій еталонній свердловині, внаслідок чого отримують серію еталонних вимірювань для згаданих 70 глибин; - в колоні, що підлягає тестуванню, просвердлюють осьовий отвір, діаметр якого набагато менший за діаметр самої цієї колони; - вводять вимірювальну систему в отвір, просвердлений в колоні, і здійснюють вимірювання відповідної електричної напруги на різних глибинах, внаслідок чого отримують реальні вимірювання електричних напруг, що /5 є репрезентативними для деякої фізичної характеристики, пов'язаної з колоною і з навколишнім її грунтом для різних глибин; - обробляють реальні вимірювання за допомогою еталонних вимірювань, внаслідок чого отримують інформацію, що є репрезентативною для діаметра колони на різних глибинах.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що в процесі просвердлювання осьового отвору в колоні здійснюють 2о Вимірювання можливого нахилу цього отвору на різних глибинах по відношенню до вертикалі, внаслідок чого отримують серію вимірювань цього нахилу і коректують інформацію, що є репрезентативною для діаметра колони на різних глибинах, за допомогою згаданих вимірювань нахилу.

З. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що осьовий отвір виконують в той період, коли матеріал, що служить для реалізації колони, ще не затужавів. сч

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1, 2, який відрізняється тим, що осьовий отвір виконують в той період, коли о матеріал, що служить для реалізації колони, вже затужавів, щонайменше частково.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що трубчастий елемент вимірювальної системи утворюють множиною перфорованих труб, з'єднаних між собою, причому згадані електроди розміщують всередині цього трубчастого елемента, а також тим, що трубчастий елемент заповнюють електропровідною (у зо рідиною.

6. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що трубчастий елемент вимірювальної системи - утворюють множиною труб, з'єднаних між собою і виготовлених з електроізоляційного матеріалу, причому «Е згадані труби оснащують на своїй зовнішній поверхні кільцевими електропровідними зонами, які утворюють електроди, а також тим, що електричні проводи розташовують в трубчастому елементі для того, щоб зв'язати о кільцеві електропровідні зони з джерелом електричної енергії і з засобами вимірювання електричної напруги. ї-

7. Спосіб за будь-яким з пп. 1 - б, який відрізняється тим, що згадана фізична характеристика являє собою питомий електричний опір.

8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що для обробки реальних вимірювань за допомогою еталонних вимірювань використовують спеціальні програмно-математичні засоби тримірної інтерпретації вимірювань « питомого електричного опору, отриманих в процесі еталонних вимірювань і вимірювань питомого електричного С) с опору, що відносяться до геометрії реалізованої в даному випадку колони і оточуючого її грунту. ;» Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 8, 15.08.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і Науки України. -І (95) щ» - 50 сю» Ф) іме) 60 б5