Способ выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов

Авторы патента:

E02D33/00 - Испытания фундаментов и оснований (способы и устройства для проведения испытаний, см. в соответствующих рубриках G01; способы и устройства для испытания строительных конструкций или устройств вообще G01M; способы и устройства для определения химических или физических свойств материалов вообще G01N)

Владельцы патента RU 2786080:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к гидрологии, может использоваться для выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов в телах грунтовых дамб и плотин водохранилищ в криолитозоне, построенных по мёрзлому типу, где мёрзлое состояние сооружений поддерживается с помощью металлических сезонно-охлаждающих устройств СОУ. Способ выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов, в котором в качестве заземляющего устройства используют серию электродов, которые располагают внутри грунтового тела плотины или дамбы, и подключают к ним прибор для измерения сопротивления. В качестве электродов используют корпусы металлических сезонно-охлаждающих устройств СОУ, при этом измеряют сопротивления каждого заземляющего устройства, причем анализируя впоследствии значения сопротивлений заземления, полученных на каждом СОУ, выявляют протекающие фильтрационные процессы в теле плотины или дамбы по резкому уменьшению значений сопротивления. Технический результат состоит в повышении эффективности и расширении области применения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известна «Методика контроля протечек проекта насыпи канала» CN 110632131 [1], включающая в себя следующие этапы: 1 закапывание и размещение множества пар электродов на оси зоны обнаружения плотины; 2, в зоне обнаружения дамбы закапывание и размещение множества измерительных линий вдоль оси зоны обнаружения дамбы и параллельно оси зоны обнаружения; 3, выбор и размещение ряда боковой линии измерения перпендикулярно оси области обнаружения; 4, измерение полярного расстояния пары электродов и 5, использование параллельного многоканального синхронного коллектора данных для подключения каждого измерительного электрода к синхронному коллектору данных.

Недостатком известного способа является низкая эффективность обусловленная необходимостью установки большого количества электродов в теле насыпи. Также недостатком является узкая область применения, обусловленная тем, что не во всех плотинах возможно установить большое количество электродов.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является

«Система наблюдения за утечками в плотинах» CN 107796575 [2], включающий серию электродов, расположенных внутри плотины, подключенный к ним прибор для измерения сопротивления, измерительный

процессор и блок передачи сигнала, сигнал значения сопротивления почвы передается в измерительный процессор и генерирует сигнал оценки утечки; измерительный процессор подключен к блоку передачи сигналов для передачи сигналов оценки утечки.

Известное устройство обладает повышенной по сравнению с [1] эффективностью и расширению области применения благодаря отсутствию необходимости установки большого количества электродов в плотине.

К недостаткам состава относится недостаточная эффективность и узкая область применения, обусловленные необходимостью проведения земляных и прочих работ по установке электродов.

Технический результат - повышение эффективности и расширение области применения.

Технический результат достигается тем, что: для способа выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов, используется серия электродов, расположенных внутри грунтового тела плотины или дамбы, и в качестве электродов используют корпусы металлических СОУ (сезонно-охлаждающих устройств).

Сопротивление заземления каждого электрода определяется по формуле:

где: – сопротивление заземления 1-го электрода,

– сопротивление между первым и вторым электродами,

сопротивление между первым и третьим электродами,

– сопротивление между вторым и третьим электродами.

Сопротивление заземления каждого электрода при последовательном перемещении всей измерительной установки из 3-х соседних электродов можно определить по формуле:

где: индекс _N – означает соответствие номеру электрода,

R_N_[_N_+1], R_N_[_N_+2], R_[_N_+1][_N_+2] измеряемые сопротивления заземления

между парами соответствующих индексам электродов.

Сопротивление заземления удаленного (относительно первого и второго электродов) электрода при последовательном перемещении всей измерительной установки из 2-х соседних электродов и третьего удаленного электрода определяется по формуле:

где: – сопротивление заземления N-го электрода,

R₁₂ – измеряемое сопротивление между 1 и 2 электродами,

измеряемые сопротивления между электродами 1 и 2

и удаленным электродом N соответственно.

Осуществление изобретения:

На чертеже представлен способ измерения сопротивления заземлений, когда последовательно проводятся замеры сопротивления заземлений между тремя ближайшими металлическими замораживающими колонками (электродами), начиная с первой. А именно: на между первой и второй , второй и третьей, а также первой и третьей, после чего измерительная установка последовательно перемещается к следующий колонке линии замораживающих устройств.

Способ расчёта сопротивление заземлений представлен ниже:

Решая эту систему относительно R₁, получаем:

или для каждого последовательного перемещения измерительной установки

где:

- R₁₂ - измеренное сопротивление между первым и вторым электродами,

- R₁₃ - сопротивление между первым и третьим электродами,

- R₂₃ - измеренное сопротивление между вторым и третьим электродами,

- R₃₄ - измеренное сопротивление между третьим и четвертым электродами,

- R₂₄ - измеренное сопротивление между вторым и четвертым электродами,

- - рассчитываемое сопротивление заземления,

- - измеряемые сопротивления последовательно перемещающихся пар отдельных электродов.

- - обозначение измерителя сопротивления.

Изложенный способ позволяет на основании соответствующих электрических измерений оценить сопротивление заземляющих устройств (СОУ).

В соответствии с предлагаемым способом, возможно измерение сопротивления каждого заземляющего устройства. Анализируя впоследствии значения сопротивлений заземления, полученных на каждом СОУ, можно выявлять протекающие фильтрационные процессы в теле плотины или дамбы по резкому уменьшению значений сопротивления (минимум на порядок) и предпринять своевременные меры по предотвращению дальнейшего развития этих процессов.

В качестве электродов предлагается использовать металлические корпуса СОУ, которые устанавливаются вдоль ограждающих водохранилища и хвостохранилища (накопителей минерализованных вод для технологических нужд горно-обогатительных предприятий) дамб или плотин. Как правило, это протяженные насыпные сооружения с большим количеством СОУ (сотни штук) с расстоянием между ними около ~ 2 м. Преимуществом предложенного способа является то, что благодаря неизменному положению СОУ, при измерениях получают чётко привязанные пространственные данные пониженных сопротивлений, связанных с отеплением, засолением грунтов дамб и началом фильтрации в теле дамбы в любое время года. Анализ полученных данных позволит предпринять меры по предотвращению дальнейшего развития этих процессов.

Технический результат повышение эффективности достигается использованием в качестве электродов установленных в теле плотины металлических корпусов СОУ, при этом отсутствует необходимость в дополнительных земляных работах. Расширение области применения достигается возможностью контроля дамб с встроенными СОУ, в которых невозможно установить дополнительные ряды заземляющих электродов.

Промышленная применимость. Предлагаемый способ выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов может быть выполнен с помощью известных технологий измерения сопротивления заземлений и применяться для контроля плотин в криолитозоне с встроенными СОУ.

1. Способ выявления потенциальных участков возникновения фильтрационных процессов, в котором в качестве заземляющего устройства используют серию электродов, которые располагают внутри грунтового тела плотины или дамбы, и подключают к ним прибор для измерения сопротивления, отличающийся тем, что в качестве электродов используют корпусы металлических сезонно-охлаждающих устройств СОУ, при этом измеряют сопротивления каждого заземляющего устройства, причем анализируя впоследствии значения сопротивлений заземления, полученных на каждом СОУ, выявляют протекающие фильтрационные процессы в теле плотины или дамбы по резкому уменьшению значений сопротивления.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сопротивление заземления 1-го электрода определяется по формуле

где R₁ – сопротивление заземления 1-го электрода,

R₁₂ – сопротивление между первым и вторым электродами,

R₁₃ - сопротивление между первым и третьим электродами,

R₂₃ – сопротивление между вторым и третьим электродами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сопротивление заземления удаленного электрода при последовательном перемещении всей измерительной установки из 3-х соседних электродов определяется по формуле

где индекс _N – означает соответствие номеру электрода,

R_N_[_N_+1]_, R_N[N+2], R_[_N_+1][_N_+2] - измеряемые сопротивления заземления между парами соответствующих индексам электродов.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сопротивление заземления удаленного электрода при последовательном перемещении всей измерительной установки из 2-х соседних электродов и третьего удаленного электрода определяется по формуле

где R_N – сопротивление заземления удаленного N-го электрода,

R₁₂ – измеряемое сопротивление между 1 и 2 электродами,

- измеряемые сопротивления между электродами 1 и 2 и удаленным электродом N соответственно.

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний железобетонных свай в свайном фундаменте зданий и сооружений на стадии эксплуатации при обследовании и оценке уровня их безопасности по условию прочности. Способ определения несущей способности железобетонной сваи здания или сооружения на стадии эксплуатации, заключающийся в том, что из свайного основания выбирают сваю с наибольшей нагрузкой на нее от вышерасположенных конструкций или сваю с наибольшими повреждениями и деградацией бетона, затем на очищенную от грунта поверхность сваи в наиболее ослабленном месте сваи в результате деградации бетона сваи наклеивают вдоль сваи параллельно относительно друг друга четыре рабочих тензорезистора в местах сваи без арматуры на расстоянии 100-200 мм друг от друга вдоль сваи и 4 компенсационных тензорезистора поперек сваи в любом месте, создают четыре мостовые схемы из этих тензорезисторов и измеряют омическое сопротивление всех рабочих тензорезисторов R0,i.

Способ раздельного определения несущей способности сваи и устройство для его осуществления // 2761784

Изобретение относится к области строительства, в частности к определению несущей способности свай в вечномерзлых грунтах. Способ раздельного определения несущей способности сваи в вечномерзлых грунтах при различных температурах заключается в том, что к свае, расположенной в вечномерзлых грунтах, при постоянном значении отрицательной температуры грунта через упругий элемент прикладывают ступенчато возрастающую вдавливающую нагрузку, после приложения каждой ступени испытания проводят в режиме ползучести-релаксации до стабилизации нагрузки, затем после достижения максимальных значений стабилизированных нагрузок абсолютное значение отрицательной температуры грунта ступенчато уменьшают, фиксируя стабилизированное значение релаксирующей нагрузки при каждом значении температуры, и по значениям стабилизированной нагрузки судят о сопротивлении сваи при различных температурах массива грунта вокруг сваи.

Способ определения удельных сил сопротивления по боковой поверхности фундамента мерзлых грунтов при различных температурах и в процессе оттаивания и устройство для его реализации // 2761782

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам определения несущей способности фундаментов в вечномерзлых грунтах. Способ определения удельных сил сопротивления по боковой поверхности свайного фундамента в мерзлых грунтах при различных температурах и в процессе оттаивания заключается в том, что к модели свайного фундамента в виде прямоугольной пластины, сделанной из материала фундамента, примораживают мерзлый грунт при фиксированном значении отрицательной температуры, к пластине прикладывается нормальная, прижимающая пластину к грунту и постоянно увеличивающаяся сдвигающая нагрузка и по величине сдвигающей нагрузки, при которой происходит сдвиг пластины относительно грунта, судят о величине удельного сопротивления мерзлого грунта по боковой поверхности фундамента.

Устройство для мониторинга деформаций грунтов в криолитозоне // 2739288

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для контроля деформаций оснований фундаментов промышленных и гражданский объектов, строящихся и эксплуатируемых в суровых климатических условиях Крайнего Севера при освоении газовых и нефтяных месторождений. Устройство для мониторинга деформаций грунтов в криолитозоне включает рабочие трубы с опорными дисками, защитные трубы и сальники.

Способ испытания полой забивной сваи с уширенным основанием // 2717297

Изобретение относится к области строительства, в частности к способам статических испытаний свайных фундаментов из забивных (вдавливаемых) полых свай с открытыми торцами преимущественно в слабых влажных и переувлажненных грунтах, подстилаемых несущим слоем грунта с необходимыми физико-механическими характеристиками.

Мобильная установка для проведения статических испытаний штампов и свай // 2713019

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено для проведения статических испытаний штампов и свай на вдавливание при проектировании и строительстве зданий и сооружений. Мобильная установка для проведения статических испытаний штампов и свай состоит из домкрата, упорной конструкции, анкеров, реперной системы и датчиков перемещений.

Способ обследования фундаментов насосных агрегатов // 2653215

Изобретение относится к области обследования технического состояния фундаментов насосных агрегатов и может быть использовано при эксплуатации насосных станций для своевременного предупреждения аварий насосных агрегатов при транспортировке газа, нефти и нефтепродуктов. Способ обследования фундаментов насосных агрегатов характеризуется анализом данных.

Способ выявления и устранения дефектов изготовляемой в грунте сваи // 2642760

Изобретение относится к строительству, а именно к технологии изготовления буровых и набивных свай. Способ выявления и устранения дефектов изготавливаемой в грунте сваи включает формирование скважины, установку в нее арматурного каркаса, прокладку линий связи, подачу в скважину отверждаемого состава, например бетонной смеси.

Способ определения несущей способности сваи // 2629508

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при сооружении свайных фундаментов зданий. Способ определения несущей способности свай включает погружение сваи статической нагрузкой, измерение глубины погружения и вертикальных перемещений сваи, а также величины вдавливающей нагрузки, раздельное определение по результатам измерений сопротивления по боковой поверхности и под нижним концом сваи.

Способ и устройство для испытания несущей способности с использованием кольцевого датчика // 2626101

Изобретение относится к испытанию несущей способности бетонных стволов с использованием кольцевого датчика нагрузки. Способ приложения нагрузки к свае, в котором размещают верхнюю часть ниже первого участка сваи, при этом верхнюю часть крепят к первому участку сваи.