Способ измерения льдистости мерзлых грунтов

Способ измерения льдистости мерзлых грунтов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<, 767275 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11.0478. (21)2603605/29-33 (51) М. К,.з

E 02 0 1/02

G 01 Н 33/24 с присоединением заявки N9

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 30,0980. Бюллетень Мо 36

Дата опубликования описания 300980 (53) УДК 624.139 (088. 8) (72) Авторы изобретения

А. О. Филатов и В. С. Казначеев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЛЬДИСТОСТИ МЕРЗЛЬЖ

ГРУНТОВ

2 ,лофизических расчетах (например, при расчете необходимого количества энергии для оттаивания мерзлого грунта).

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Достигается это тем, что при способе измерения льдистости мерзлых грунтов путем облучения выровненной поверхности грунта электромагнитным излучением и измерением интенсивности отражения используют электромаг- нитное излучение с длиной волны 1-3 3, которое направляют к исследуемой поверхности под определенными углами, фокусируют в одной точке на поверхнос.ти грунта, причем источник излучения перемещают параллельно исследуемой поверхности, а углы, под которыми направляют электромагнитнье йзлу чение, определяют по формуле где

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям для строительства, а более конкретно к способам определения льдистости в массиве мерзлых грунтов для расчета несущей способности фундамен- . тов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ измерения льдистости мерзлых 10 грунтов электромагнитным излучением и измерением интенсивности отражения этого излучения (11.

Основным недостатком способа является низкая разрешающая способность 15 метода, обусловленная близкими значениями альбедо талого грунта и льда, причем при подтаивании поверхности мерзлого грунта маломощные ледяные прбслои протаивают с поверх- 20 ности, что при измерении приведет к занижению общей льдистости. Кроме того, известный способ позволяет определить льдистость за счет ледяных включений, определить льдистость эа 25 . счет льда-цемента минеральных прослоев данным способом невозможно.

Льдистость за счет льда-цемента является необходимой расчетной характеристикой мерзлых грунтов при теп- 3Q

91П 6

Л

2d

8 †. угол, под которым направляют электромагнитное излучение к исследуемой поверхности грунтау

Х - длина волны используемого излучения, А

767275

| д - межплоскостные расстояния в кристаллической решетке льда, Х.

На фиг. 1 приведены кривые а - г", кривая а — дебаеграмма, порошкового льда. Основные рефлексы. льда заштрихованы. Цифрами над рефлексами . льда обозначены соответствующие межплоскоетные расстояния (ц ) в ангстремах, а в скобках — кристаллографические индексы плоскостей кристалли" " ческой решетки льда.

Кривая б — дебаеграмма льда из прослойки .мерзлого грунта. Обозначения те же, что и на кривой а. Отсутствие некоторых основных рефлек сов льда объясняется преимуществен- t5 ной кристаллографической ориентации элементарных кристаллитов в изучаемом образце (в данном случае по оси, перпендикулярной к плоскости 002).

Кривая в - дебаеграмма мерзлого щ грунта, в котором присутствует лед-цемент. Груит"- мореный суглийок взят с глубины 20 м; суммарная влажность

20-22%, температура образца"во"время съемки †.15 С. Обозначения: КВрефлексы кварца", К вЂ” рефлексы каолинита.

Остальные обозначения те же что и для кривой а.

Кривая г - дебаеграмма талого грунта. Грунт — воркутинский покровный

"суглинок с глубины 3 м; влажность естественная (22%). Обозначения: КВ— рефлексы кварца, К вЂ” рефлексы каолинита, М вЂ” рефлексы монтмориллонита;

П вЂ” рефлексы полевого шпата. З5

Дебаеграммы, приведенные на фиг.1,. снимались на аппарате ДРОН-0,5.

Режим съемки следующий: медный антикатод с Ni- фильтром, напряжение на рентгеновской трубке 20 кВ, ток 10, щель 0,25 х 4,0 мм.

На фиг. 2 схематически изображено устройство для измерения льдистости по скважине, на фиг. 3 — зонд в скважине, вид сверху.

Параллельно выровненной поверхности стенки скважины 1 сложенной выходами ледяных прослоев 2, мерзлого грунта 3 и талого грунта 4, перемещают, например ; с помощью лебедки 5 посредством троса 6 каротажный зонд, состоящий из корпуса 7 с коллиматорами 8, обеспечивающими падение )-квантов от источника 9 на поверхность скважины под тремя заданными углами

6, 8, 9, сходящимися в одном облучаемом пятне 10 на поверхности стенки скважины. Размеры пятна подбираются в процессе подготовки "зон-да в зависимости от минимальной толщины ледяных прослоев, подлежащих из- ® мерению. В корпусе зонда помещен источник 9 -квантов, например изотоп Ге и регистратор 11 -Кван55 тов, например полупроводниковый де тектор. углы 8q, 9 и 8>для дан- д

/ ного изотопа выбираются из условия дифракции " -квантов на основных кристаллографических плоскостях решетки льда, например на плоскостях (002), (100) и(101). Межплоскостные расстояния для данных плоскостей равны соответственно д (со )= 3,68; (1оо) 92 (1о1)- 3,45 Х.

Энергия основной линии. -излу- чения Fe> равна 5,9 кэВ (12, с. 26), длина волны А вычисляется по формуле Е(МэВ) -"; — (1, с. 9) . Отсюда

Л вЂ” 2,1 Р . Далее из уравнения

Брегга-Вульфа и 2 2 о 515 8 находят необходимые значения углов для И= 1. Получаем 9< = 1GО35;

Вр. = 15 32; 83 = 17о43 кванты, дифрагирующие на кристаллах льда, отразятся на регистратор 11 под углами, равными углам йадения.

Постоянство размеров облучаемого пятна 10 обеспечивается .постоянством расстояйий от источника и регистратора квантов по поверхности скважины.

Это достигается, например, жестким креплением корпуса зонда со стороны облучаемой точки к двум роликам 12 с одной степенью свОбоды, обеспечивающей поступательное двйжение зонда по стенке скважины. Под 120О в обе стороны от жестко скрепленной пары роликов к корпусу через пружинные ,амортизаторы 13 крепятся еще две пары роликов 14.

Интенсивность ф излучения, попадающего на регистратор, пропор циональна количеству льда, распределенного по облучаемой площади. С регистратора электрический сигнал, пропорциональный интенсивности регистрируемого излучения, поступает на предварительный усилитель 15, расположенный непосредственно в корпусе зонда. Предварительно усиленный сигнал поступает через кабель 16 на усилитель 17 наземного блока, а затем — на регистратор 18 электрического сигнала, например самопишущий вольтметр.

Каротажный зонд и электронная измерительная аппаратура градуируются на эталонах в относительных единицах льдистости. В результате по графику на диаграммной ленте самописца определяют необходимые для расчетов значения льдистости.

Использование предлагаемого способа измерения льдистости мерзлых грунтов для строительных целей обеспечивает по сравнению с существую- . щими способами следующие преимущества: более выоокую точность измерения льдистости, не требуется операции оттаивания-мерзлых грунтов, можно измерять льдистость как за счет льдацемента, так и за счет ледяных рослоев, позволяет отличить талые грунты от мерзлых при наличии в пос..767275

Формула изобретения

Угм отражейия.

Риз.1

Фуе. 3

ВНИИПИ Заказ 7155/27 Тираж 713 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ледних только льда-цемента) позволяет производить измерение льдистоСти в полевых условиях, например в скважинах.

Способ измерения-льдистости мерзлых грунтов путем облучения выровненной поверхности грунта электромагнитным излучением и измерением интенсивности отражения этого излуче- ния, отличающийся тем, что, с целью повышения точности из- мерения используют электромагнитное излучение с длиной волны 1-3 A, которое -направляют к исследуемой йоверхности под определенными угла- ми, фокусируют в одной точке на по- -, верхности грунта, причем источник из-. лучения перемещают параллельно ис« следуемой поверхности, а углы под которыми направляют электромагнитное излучение, определяют по формуле

sin B= -- - ii аа где 9 — угол, под которым направляют электромагнитное излучение к исследуемой поверхности грунта, — длина. волны используемого излучения, А; б — межплоскостные расстояния в кристаллической решет. ке льда, Х !

5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2454980/29-33, кл. Е 02 0 1/02, 1977.