Проникновение конуса или конус пенетрометра теста ( СРТ ) является методом , используемым для определения геотехнических инженерных свойств грунтов и почвы разграничения стратиграфии . Первоначально он был разработан в 1950-х годах в Голландской лаборатории механики грунтов в Делфте для исследования мягких грунтов. Основываясь на этой истории, его также назвали «голландским конусным тестом». Сегодня CPT является одним из наиболее часто используемых и признанных почвенных методов исследования почв во всем мире.
Метод испытания заключается в вдавливании конуса с прибором конусом вниз в землю с контролируемой скоростью (допустимое значение составляет 1,5–2,5 см / с). Разрешение CPT в разграничении стратиграфических слоев зависит от размера кончика конуса, при этом типичные концы конуса имеют площадь поперечного сечения 10 или 15 см², что соответствует диаметрам 3,6 и 4,4 см. Очень ранний сверхминиатюрный вычитающий пенетрометр площадью 1 см² был разработан и использован в программе проектирования грунта / конструкции американской мобильной системы запуска баллистических ракет ( MGM-134 Midgetman ) в 1984 году в Earth Technology Corporation в Лонг-Бич, Калифорния.
История и развитие [ править ]
Ранние применения CPT в основном определяли логистику геотехнических свойств грунта на несущую способность . Оригинальные конические пенетрометры предусматривали простые механические измерения полного сопротивления проникновению при вдавливании инструмента с коническим наконечником в почву. Для разделения общего измеренного сопротивления на составляющие, создаваемые коническим наконечником («трение наконечника») и трение, создаваемое колонной штанг, использовались разные методы. В 1960-х годах была добавлена фрикционная втулка для количественной оценки этого компонента трения и помощи в определении когезионной прочности почвы. [1] Электронные измерения начались в 1948 году и были усовершенствованы в начале 1970-х годов. [2] В большинстве современных электронных диффузоров CPT теперь также используетсядатчик давления с фильтром для сбора данных о давлении поровой воды . Фильтр обычно расположен либо на кончике конуса (так называемое положение U1), сразу за кончиком конуса (наиболее распространенное положение U2) или за фрикционной муфтой (положение U3). Данные о давлении поровой воды помогают определять стратиграфию и в основном используются для корректировки значений трения наконечника с учетом этих эффектов. Тестирование CPT, которое также собирает данные пьезометра, называется тестированием CPTU. Испытательное оборудование CPT и CPTU обычно продвигает конус с помощью гидроцилиндров, установленных либо на сильно балластированном транспортном средстве, либо с использованием ввинчиваемых анкеров в качестве противодействующей силы. Одно из преимуществ CPT перед стандартным тестом на проникновение (SPT) представляет собой более непрерывный профиль параметров почвы, с данными, записываемыми с интервалами обычно от 20 см до 1 см.
Производители конуса пенетрометра зондов и систем сбора данных включают в себя Hogentogler, которая была приобретена в Vertek Отдел прикладных исследований Associates , [3] [4] GeoPoint Systems BV [5] и Pagani Геотехнический оборудование. [6]
Дополнительные параметры испытаний на месте [ править ]
В дополнение к механическим и электронным конусам на протяжении многих лет был разработан целый ряд других инструментов, установленных на CPT, для получения дополнительной информации о недрах. Одним из распространенных инструментов, используемых во время испытаний CPT, является набор геофонов для сбора сейсмических поперечных волн и скоростей волн сжатия . Эти данные помогают определить модуль сдвига и коэффициент Пуассона через определенные промежутки времени в толще грунта для анализа разжижения грунта и анализа прочности грунта при низкой деформации. Инженеры используют скорость поперечной волны и модуль сдвига для определения поведения грунта при малых деформациях и вибрационных нагрузках. Дополнительные инструменты, такие как флуоресценция , индуцированная лазером ,Рентгеновская флуоресценция , [7] электропроводность / удельное сопротивление почвы , [8] pH , температура и мембранный интерфейсный зонд и камеры для захвата видеоизображений также становятся все более продвинутыми в сочетании с датчиком CPT.
Дополнительный инструмент CPT, используемый в Великобритании, Нидерландах, Германии, Бельгии и Франции, представляет собой пьезоконус в сочетании с трехосным магнитометром . Это используется, чтобы попытаться гарантировать, что испытания, скважины и сваи не обнаружат неразорвавшихся боеприпасов (НРБ) или неразорвавшихся боеприпасов . Магнитометр в конусе обнаруживает черные металлы весом 50 кг и более в радиусе до 2 м от датчика, в зависимости от материала, ориентации и состояния почвы.
Стандарты и использование [ править ]
CPT для геотехнических применений был стандартизирован в 1986 году стандартом ASTM D 3441 (ASTM, 2004). ISSMGE предоставляет международные стандарты CPT и CPTU. В более поздних стандартах ASTM было рассмотрено использование CPT для различных характеристик окружающей среды и мониторинга подземных вод . [9] [10] [11] При инженерно-геологических исследованиях грунтов CPT более популярен по сравнению с SPT как метод геотехнических исследований грунтов. Его повышенная точность, скорость развертывания, более непрерывный профиль почвы и меньшая стоимость по сравнению с другими методами тестирования почвы. Возможность продвигать дополнительные инструменты для испытаний на месте с помощью буровой установки CPT с прямым выталкиванием, включая описанные выше сейсмические инструменты, ускоряют этот процесс.
Ссылки [ править ]
- ^ Бегеманн, HK S, 1965, "Конус оболочки трения как средство определения профиля почвы"; Труды, 6-й ICSMFE, Монреаль, Квебек, Канада, Том I, стр. 17-20.
- ^ Де Рейстер, Дж., 1971, "Электрический пенетрометр для исследования места"; Журнал отдела SMFE, ASCE, Vol. 97, СМ-2, с. 457-472.
- ^ «Оборудование CPT» . Hogentogler & Co., Inc. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
- ^ "Конусы CPT и системы сбора данных - Vertek CPT" . Applied Research Associates, Inc., 2016 г.
- ^ "Geopoint.nl" . Geopoint Systems BV. 2016 г.
- ^ "CPT - Конусы и системы сбора" . Pagani Geotechnical Equipment. 2015 г.
- ^ "Главная | Химический отдел" . chemistry.nrl.navy.mil . Проверено 20 апреля 2015 .
- ^ Струтинский, А.И., Р. Сандифорд, Д. Кавальер, 1991. Использование пьезометрических испытаний на проникновение конуса с измерениями электропроводности (CPTU-EC) для обнаружения углеводородного загрязнения в насыщенных сыпучих почвах. Текущая практика в исследованиях грунтовых вод и зон вадозы, ASTM
- ^ ASTM 6001
- ^ ASTM 6067
- ^ Струтинский, AI, T. Sainey, 1990. Использование пьезометрического конусного теста на проникновение и отбора проб подземных вод пенетрометром для обнаружения шлейфа летучих органических загрязнителей. Нефтяные углеводороды и органические химические вещества в подземных водах: предотвращение, обнаружение и восстановление. API / NWWA
Библиография [ править ]
- «Испытания на проникновение конуса в геотехнической практике»; Т. Лунн, П. К. Робертсон и Дж. Дж. М. Пауэлл. Блэки Академический и Профессиональный. Лондон.
- Мей, AC, 1987 "Тестирование проникновения конуса - методы и интерпретация", CIRIA, Баттервортс.
- ASTM, 2004, «Стандартный метод испытаний грунта на проникновение в глубокий квазистатический конус и конус трения»; Стандарт ASTM D 3441, ASTM International, West Conshohocken, PA, 7 стр.
- ASTM D-5778 «Стандартный метод испытаний для проведения испытаний на проникновение в почву с электронным конусом трения и пьезоконусом».
- Международная эталонная процедура испытаний для CPT и CPTU - Международное общество механики грунтов и геотехники (ISSMGE)
- Мэйн, Пол; Auxt, Jay A .; Митчелл, Джеймс К .; Йылмаз, Реджеп (4–5 октября 1995 г.). «Национальный отчет США по ЕКПП» (PDF) . Труды, Международный симпозиум по испытаниям на проникновение в конус, Vol. 1 (CPT '95) . Линчёпинг, Швеция: Шведское геотехническое общество. С. 263–276 . Проверено 26 сентября 2011 .
