СП 305.1325800.2017 Действует

Б.15 Измерительные модули, соединенные в одну цепочку, должны обладать максимальной жесткостью конструкции. Изменение углов между соседними измерительными модулями должно происходить только в местах их сопряжения (шарнирное соединение). Соединительные элементы должны обеспечивать неизменное положение в скважине измерительных модулей на протяжении всего периода измерений.

Б.16 Длина измерительных модулей (включая соединительные элементы) в цепочке не должна превышать 2 м. Чем короче длина измерительных модулей, тем больше разрешающая способность измеренного профиля смещений.

Б.17 Для правильного позиционирования зонда инклинометра в измерительной скважине трубы круглого сечения с внутренней стороны должны иметь направляющие пазы, обеспечивающие перемещение по ним роликов зонда инклинометра (рисунок Б.3). Продольные внутренние направляющие пазы в количестве четырех штук должны быть расположены с шагом 90°, с тем чтобы измерения зондом выполнялись во взаимно перпендикулярных плоскостях. Стандартный диапазон внутренних диаметров направляющих труб составляет 45–85 мм.

Б.18 Материал, из которого изготавливают направляющие трубы должен соответствовать следующим требованиям:

- нейтральный к окружающей среде (бетон, грунтовый массив, подземные воды);

- сохраняющий форму и прочность на протяжении всего периода измерений;

- достаточная эластичность при изгибе;

- устойчивость к механическим воздействиям в процессе установки.

Стандартным материалом для направляющих инклинометрических труб является АБС-пластик (акрилонитрилбутадиенстирол).Также могут применяться трубы из ПВХ, металла и алюминия. Металлические и алюминиевые направляющие трубы подвержены химической (агрессивное воздействие подземных вод) и электрохимической (возникновение тока между геологическими слоями с различным электрическим потенциалом) коррозиям.

Б.19 Закручивание пазов после установки трубы в скважину не должно превышать 0,25°/м. Соединение смежных отрезков инклинометрических труб должно обеспечивать сохранение профиля направляющих пазов.

Б.20 Для компенсации возможных деформаций контролируемой среды вдоль линии контроля рекомендуется применение телескопических секций (рисунок Б.3).

Б.21 Диаметр скважины при бурении выбирают исходя из конкретных условий установки и гидрогеологических параметров. Диаметр скважины не должен превышать тройного диаметра направляющих инклинометрических труб.

1 – точка, положение которой контролируется геодезическим методом; 2 – уровень поверхности земли; 3 – стенка скважины; 4 – телескопическая секция; 5 – раствор, заполняющий полость между стенкой скважины и инклинометром; 6 – реперная точка; 7 – нижняя заглушка; 8 – область массива, подверженная деформациям; 9 – стабильная область массива; 10 – пазы для инклинометра; 11 – направляющая труба; 12 – направление

Рисунок Б.3 – Скважина, оснащенная направляющими трубами для инклинометров

Б.22 При мониторинге грунтовых и скальных массивов рекомендуется использовать скважины и направляющие трубы большого диаметра, что уменьшает риск их преждевременного разрушения при деформации окружающего массива.

Б.23 При выборе диаметра труб и сечения скважины следует учитывать, что увеличение зазора между стенкой скважины и внешней поверхностью направляющей трубы уменьшает чувствительность измерительной системы к малым деформациям.

Б.24 Нижнюю часть скважины, по возможности, следует располагать в устойчивых грунтах, не подверженных деформациям, на величину не менее шести длин измерительного зонда.

Б.25 Непосредственно перед установкой направляющих инклинометрических труб скважину следует очистить или промыть с использованием воды или сжатого воздуха.

Б.26 Установку направляющих инклинометрических труб в скважины рекомендуется осуществлять таким образом, чтобы плоскость, образуемая двумя противоположно расположенными направляющими пазами, совпадала с главным направлением наблюдений. Для вертикальных скважин главное направление наблюдений совпадает с направлением возможных смещений контролируемой среды.

Б.27 Технология установки направляющих труб должна исключать их закручивание вокруг продольной оси. После установки всех труб в скважину попытки развернуть трубы не допускаются.

Б.28 При установке направляющих труб общей длиной более 50 м закручивание направляющих пазов вокруг продольной оси следует определять с использованием специализированной аппаратуры (зонды со встроенными гироскопами или магнитными компасами).

Б.29 При установке направляющих инклинометрических труб в неустойчивых обводненных грунтах их монтаж в скважины осуществляют под защитой бентонитового раствора либо временных обсадных труб, удерживающих стенки скважины от обрушения. После установки направляющих труб в скважину обсадные трубы должны быть извлечены.

Б.30 При установке пластиковых направляющих инклинометрических труб в скважину, заполненную буровым раствором, необходимо исключить их всплытие. Для этого направляющие трубы, при их погружении в скважину, следует наполнить водой либо утяжелить с помощью грузов, прикрепляемых к нижней секции труб. Не допускается установка труб в скважину путем приложения нагрузки к верху трубы – это может привести к изгибанию труб по длине скважины, что значительно снизит точность измерений.

Б.31 При установке и эксплуатации инклинометрических скважин в зимнее время допускается заполнение труб незамерзающей жидкостью, химически нейтральной к материалу направляющих труб и компонентам скважинного инклинометра.

Б.32 Для обеспечения передачи деформаций контролируемой среды к направляющей инклинометрической трубе зазор между стенкой скважины и внешней поверхностью трубы должен быть полностью заполнен специальным составом. Физико-механические свойства данного состава (после его твердения) должны максимально соответствовать свойствам окружающей контролируемой среды.

Б.33 Для заполнения зазоров рекомендуется использовать цементные, цементно-бентонитовые водные растворы. Конкретный состав раствора определяют на основании имеющегося опыта и исходя из конкретных условий объекта. Добавление в смесь бентонита проводят с целью снижения седиментации готового раствора на протяжении времени его закачивания в скважину. Допускается использование золы уноса в качестве нейтрального заполнителя.

Б.34 В случае, если скважина заполнена буровым раствором, нагнетание цементного состава необходимопроводить с нижней точки скважины через подающий шланг (внутренним диаметром от 16 мм), прикрепленный к направляющим трубам. В нагнетаемый раствор необходимо добавлять пластифицирующие добавки.

Б.35 В отдельных случаях (при установке в карстовых, крупнообломочных скальных породах, грунтах с высокой водопроницаемостью) возможно использование обратной засыпки с применением гранулированных материалов.

Б.36 При проведении инклинометрических измерений для достижения необходимой точности перед осуществлением первого замера на скважине следует обрезать верх направляющей инклинометрической трубы на высоте 0,8 – 1,0 м от земной поверхности, при этом срез должен быть горизонтальным. После проведения первичных измерений на скважине с помощью инклинометра последующая обрезка направляющей трубы не допускается.

Б.37 При проведении измерений необходимо соблюдать правильную ориентацию измерительного зонда в пространстве относительно измерительных осей X и Y (рисунок Б.4).

Б.38 Обработка результатов инклинометрических измерений заключается в расчете и построении кумулятивных профилей вдоль осей Х и У (рисунок Б.5), а также плановых

перемещений точек (XY) в контролируемых скважинах относительно нулевого измерения.

Построение кумулятивного профиля осуществляют путем расчета положения измерительных точек в скважине по формулам:

, (Б.1)

, (Б.2)

, (Б.3)

, (Б.4)

, (Б.5)

, – смещение вдоль в i-ной измерительной точке осей Х и Y соответственно;

– суммарные смещения всего профиля вдоль осей Х и Y соответственно;

– вектор смещения в i-ной измерительной точке в осях XY;

L – база измерений,

– измеренный в i-ной измерительной точке зенитный угол отклонения зонда инклинометра от вертикали вдоль осей Х и Y соответственно.

Рисунок Б.4 – Направления измерительных осей зонда скважинного инклинометра

Рисунок Б.5 – Построение кумулятивного профиля скважины вдоль оси Х

по данным инклинометрических измерений

Б.39 В отчетную документацию рекомендуется включать результаты инклинометрических измерений в графическом и табличном виде. На графиках (рисунок Б.6) отображают профили поперечных смещений относительно нулевого цикла измерений вдоль двух взаимноперпендикулярных осей Х и У, а также график смещений в плане в осях ХY.

u – перемещения вдоль оси Х, мм; h – относительная вертикальная шкала глубины, м; 1 – результаты нулевого измерения (смещения вдоль профиля = 0); 2 – серия измерений, выполненных в процессе откопки котлована; 3 – временные уровни отметки дна котлована в процессе земляных работ в месте сопряжения со стеной в грунте; 4 – временные уровни отметки дна котлована в процессе земляных работ на удалении от стены в грунте; 5–теоретическая кривая деформаций стены в грунте, полученная в результате математических расчетов (фаза откопки котлована 3/4); 6 – теоретическая кривая деформаций стены в грунте, полученная в результате математических расчетов (фаза откопки котлована на проектную глубину); 7 – уровень обвязочной балки; 8 – отметки распорных элементов; 9 –нижняя отметка стены в грунте; 10 – низ инклинометрической скважины

Рисунок Б.6 – Графическое представление результатов инклинометрических измерений (мониторинг деформаций «стены в грунте»)

Приложение В

Типы, область и правила применения экстензометров

В.1 При геотехническом мониторинге применяют стационарные, портативные и ленточные типы экстензометров. Технические характеристики экстензометров приведены в таблице В.1, а область их применения – в таблице В.2.

Таблица В.1 – Технические характеристики экстензометров

Таблица В.1Параметр | Тип экстензометра | стационарный | портативный | ленточный | СЭ-СТ | СЭ-П | Э-З | ПЭ-1 | ПЭ-2-1 | ПЭ-2-2 | ЛЭ-1 | ЛЭ-2 | ЛЭ-3 Стандартные измерительные длины | 30 (300) | 10 (300) | 30 (200) | 30 (200) | 30 (150) | 30 (150) | 15 (100) | 15 (30) | 15 (30) Стандартный измерительный диапазон, мм | ±100 | ±250 | ±100 | ±1000 (±10 % длины трубы) | ±20 на метр | ±10/±50 на метр | ±50 | ±20 | ±50 Точность измерений (на стандартном диапазоне), мм | ±0,2 | ±2 | ±0,2 | ±2 | ±0,3 | ±0,05/ ±0,5 | ±0,05 | ±0,1 | ±0,5 Возможность автоматизации | Да | Да | Да | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет | Нет Примечания 1 В скобках приведены максимальные значения измерительных длин. 2 В настоящей таблице применены следующие обозначения: СЭ-СТ – стержневой скважинный экстензометр; СЭ-П – проволочный скважинный экстензометр; Э-З – звеньевой скважинный экстензометр; ПЭ-1 – одноточечный портативный экстензометр; ПЭ-2-1 – двухточечный портативный механический экстензометр; ПЭ-2-2 – двухточечный портативный электрический экстензометр; ЛЭ-1 – леночныйэкстензометр с инварной струной (резьбовые анкерные болты); ЛЭ-2 – ленточный экстензометр со стальной лентой (резьбовые анкерные болты); ЛЭ-3 – ленточный экстензометр со стальной лентой (анкерные болты с проушиной).

Таблица В.2 – Область применения экстензометров

Таблица В.2| Область применения | Тип экстензометра | | СЭ-СТ | СЭ-П | Э-З | ПЭ-1 | ПЭ-2-1 | ПЭ-2-2 | ЛЭ-1 | ЛЭ-2 | ЛЭ-3 | Фундаменты неглубокого заложения на грунтовом основании | + | - | + | - | + | ± | - | - | - | Фундаменты неглубокого заложения на скальном основании | + | - | + | - | ± | + | - | - | - | Свайные и свайно-ростверковые фунда- менты, включая свайные испытания | + | - | + | - | ± | + | - | - | - | Открытые земляные работы (котлованы и тоннели открытого способа строительства) вблизи существующих зданий и сооружений | ± | - | ± | + | ± | + | + | ± | ± | Пучение грунта | ± | - | ± | ± | + | + | - | - | - | Разуплотнение и карстообразование в грунтовом массиве | ± | ± | ± | + | + | ± | - | - | - | Мониторинг технического состояния конструкций зданий и сооружений | ± | - | ± | ± | ± | + | + | ± | - | Оползневые процессы | + | ± | + | ± | - | - | - | - | ± В настоящей таблице применены следующие обозначения: «+» – применение рекомендуется; «±» – применение возможно; «-» – применение не рекомендуется.

В.2 Стационарные скважинные экстензометры применяют стержневого, проволочного и звеньевого видов (рисунок В.1). Данные виды экстензометров могут выполняться с применением оптоволоконных измерительных систем.

а) Стержневой экстензометр | б) Проволочный экстензометр | в) Звеньевой экстензометр

Рисунок В.1 – Принципиальные схемы стационарных скважинных экстензометров

В.3 Портативные скважинные экстензометры применяют одно- или двухточечного видов (рисунок В.2).

а) Одноточечный экстензометр б) Двухточечный экстензометр

1 – направляющая труба доступа; 2 – магнитные кольца; 3 – измерительный зонд; 4 – измерительная лента с градуировкой; 5 – измерительной устройство (снятие показаний относительно реперной точки у устья скважины); 6 – измерительный кольца; 7 – измерительный двухточечный зонд; 8 – направляющая штага (трос); 9 – заполнитель межскважинного пространства; 10 – стенка скважины

Рисунок В.2 – Принципиальные схемы портативных экстензометров

В.4 Ленточные экстензометры применяют с инварной струной или стальной лентой (рисунок В.3).

1 – анкерный болт (с резьбовым соединением или проушиной); 2 – измерительная стальная лента (или струна); 3 – устройство натяжения ленты (струны) и измерительное

устройство; 4 – соединение (резьбовое либо проушина – крюк)

Рисунок В.3 – Принципиальная схема ленточного экстензометра

В.5 При применении стационарных, портативных и ленточных экстензометров в качестве измерительной точки принимают:

- середину анкера (стержневой, проволочный и звеньевой стационарные скважинные экстензометры);

- центр магнитного кольца (портативные скважинные экстензометры);

- центр резьбового соединения или проушины анкеров (ленточные экстензометры).

В.6 Точка, относительно которой проводят измерения расстояний, называется «реперной точкой» и считается условно неподвижной. Для измерений в абсолютной системе координат необходимо определить координаты реперной точки с использованием геодезических методов.

В.7 Для передачи перемещений исследуемой среды на измерительную точку необходимо обеспечить жесткое крепление специальных приспособлений (анкеров, магнитных колец и др.).

В.8 Длярегистрации перемещений измерительных точек стационарных экстензометров применяют: цифровые микрометры, индикаторы часового типа, первичные преобразователи линейных перемещений (струнные, электрические, оптоволоконные) с регистрирующей аппаратурой (портативные считывающие устройства либо стационарные автоматизированные системы регистрации).

В.9 Установку стационарных скважинных экстензометров выполняют с учетом следующих требований.

В.9.1 Соединительные элементы (стержни) должны быть защищены от заполнителя с использованием муфт.

В.9.2 Правильное положение стационарных стержневых скважинных экстензометров в скважине обеспечивается за счет применения специализированных сложных тампонажных растворов в сочетании с жестко зафиксированными измерительными точками (механический, гидравлический, пакер-анкер).

Осевая жесткость измерительной экстензометрической системы не должна превышать жесткость окружающей среды.

В.10 Установку портативных скважинных экстензометров выполняют с учетом следующих требований.

В.10.1 Для обеспечения передачи деформаций контролируемой среды к магнитным целям, установленным на направляющих трубах, зазор между стенкой скважины и внешней поверхностью трубы должен быть полностью заполнен специальным составом. Физико-механические свойства данного состава (после его твердения) должны максимально соответствовать свойствам окружающей контролируемой среды.

В.10.2 Направляющая труба доступа не должна препятствовать перемещению вдоль нее магнитных колец.

В.10.3 При работе с одноточечным портативным экстензометром магнитные кольца допускается устанавливать вдоль трубы доступа на любом заданном расстоянии друг от друга.

В.10.4 При оснащении наблюдательной скважины для работы с двухточечным экстензометром магнитные кольца следует устанавливать с определенным шагом, соответствующим базе измерений и зависящим от измерительного диапазона зонда экстензометра.

В.10.5 Перед проведением первичных замеров положения магнитных целей раствор должен набрать необходимую прочность.

В.11 Установку ленточных экстензометров выполняют с учетом следующих требований.

В.11.1Анкерные болты должны быть выполнены из коррозионно-стойких прочных материалов. Конструкция анкеров должна позволять устанавливать на них геодезические визирные знаки (призмы или нивелирные рейки) с целью определения их абсолютного положения.

В.11.2 При установке в железобетонные конструкции анкерные болты монтируют в заранее пробуренные отверстия и фиксируют с использованием быстротвердеющих составов на основе цемента или эпоксидных смол. Допускается также использовать анкерные болты с механическим распорным механизмом.

В.11.3При установке на металлические поверхности анкерные болты могут быть зафиксированы с использованием дуговой сварки.

В.11.4 Анкерные болты должны быть защищены от воздействия прямых солнечных лучей, агрессивной среды, строительных работ. Защита может быть обеспечена применением солнцезащитных козырьков, защитных корпусов.

В.12 При обработке результатов измерений с использованием стационарных экстензометров изменение положения измерительной точки i ΔSi в период между начальным и текущим измерениями вычисляют по формуле

, (В.1)

где – измеренное значение положения измерительной точки в текущем цикле;

– измеренное значение положения измерительной точки в нулевом цикле.

При этом идентично изменению растояния между измерительной точкой и устьем скважины

, (В.2)

где – смещение измерительной точки (вдоль направления измерений) относительно устья скважины.

Абсолютное смещение wi измерительной точки i вдоль направления измерений вычисляют по формуле

, (В.3)

где – абсолютное смещение устья скважины вдоль направления измерений, определяемое геодезическим методом.

В.13 При проведении измерений с использованием портативных скважинных одноточечных экстензометров вертикальное смещение wiт измерительной точки i в текущем измерительном цикле относительно «нулевого» измерения вычисляют по формуле

, (В.4)

где – расстояние от измерительной точки до устья скважины в текущем цикле;

– расстояние от измерительной точки до устья скважины в «нулевом» цикле;

– вертикальное смещение отметки устья скважины относительно положения при «нулевом» цикле измерений (определяют геодезическими методами).

В.14 При проведении измерений с использованием портативных скважинных двухточечных экстензометров относительное смещение соседних измерительных точек и вычисляют по формуле

, (В.5)

где – расстояние между измерительными точками и в текущем цикле;

- расстояние между измерительными точками и в «нулевом» цикле.

Абсолютное смещение wi измерительной точки вдоль направления измерений вычисляют по формуле

, (В.6)

В.15 При проведении измерений с использованием ленточных экстензометров изменение расстояния между измерительными точками ΔS вычисляют по формуле

, (В.7)

где , – измеренные значения в текущем и «нулевом» цикле соответственно.

В случае возникновения температурных изменений в различных измерительных циклах при обработке результатов необходимо вводить температурную поправку

, (В.8)

где – коэффициент температурной поправки, вычисляемый по формуле

, (В.9)

где – коэффициент линейного температурного расширения материала ленты (струны);

– расстояние между измеряемыми точками;

– разница в измеренной температуре между текущим и «нулевым» циклами.

Приложение Г

Типы, область и правила применения тензометрических датчиков

Г.1 Тензометрический датчик – устройство, позволяющее преобразовать величину деформации конструкции на локальном участке в электрический или оптический сигнал.

Г.2 Тензометрические датчики, применяемые при геотехническом мониторинге, применяют по типу чувствительного элемента и подразделяют на струнные, оптоволоконные и электрические (резистивные, емкостные, индуктивные). Основные технические характеристики тензометрических датчиков представлены в таблице Г.1.

Таблица Г.1 – Технические характеристики тензометрических датчиков

Таблица Г.1Тип датчика | Измерительная база, мм | Измерительный диапазон, мкм/м | Разрешающая способность | Точность измерений Электрический | 3–120 | ±2000 | 1 мкм/м | 1 % полной шкалы Струнный | 50–250 | ±3000 | 1 мкм/м | 0,5 % полной шкалы Оптоволоконный | 150–10000 | ±5000 | 0,5 мкм | 1 мкм

Г.3 По способу монтажа тензометрические датчики подразделяют на закладные (замоноличиваемые), накладные и наклеиваемые. Область применения тензометрических датчиков приведена в таблице Г.2.

Таблица Г.2 – Область применения тензометрических датчиков

Таблица Г.2Область применения | Тип тензометрического датчика по способу монтажа | закладной | накладной | наклеиваемый Контроль деформаций свай | + | + | + Контроль деформации арматурного каркаса | – | + | + Контроль деформации бетона | + | + | + Контроль деформаций распорных элементов ограждающих конструкций котлованов | – | + | + Контроль деформаций ограждающих конструкций котлованов | + | + | + Контроль деформаций металлических конструкций | – | + | + Примечание – В настоящей таблице применены следующие обозначения: «+» – применение рекомендуется; «–» – применение не рекомендуется.

Г.4 При геотехническом мониторинге конструкций применяют два метода установки закладных тензометрических датчиков в конструкцию:

- датчик закрепляют на арматуру или стальной каркас, затем осуществляют бетонирование;

- датчик бетонируют в брикете с последующей его установкой в конструкцию.

При установке тензометрический датчик должен быть сориентирован вдоль направления, в котором проводят измерение деформации. Отклонение от указанного направления может привести к увеличению погрешности измерения. Для получения более точных результатов необходимо измерять деформацию по трем ортогональным осям (рисунок Г.1).

Рисунок Г.1 – Схема ориентации закладных тензометрических датчиков

Г.5 При установке накладного тензометрического датчика на бетонную поверхность его крепление осуществляют посредством механических или химических анкеров (рисунок Г.2).

1– анкер; 2 – поверхность бетона

Рисунок Г.2 – Установка накладного тензометрического датчика на поверхность бетона

На металлические конструкции накладной тензометрический датчик допускается устанавливать при помощи точечной или дуговой сварки (рисунки Г.3 – Г.5).

1– ограждающие конструкции котлована; 2 – накладные тензометрические датчики; 3 – распорные элементы котлована

Рисунок Г.3 – Установка накладного тензометрического датчика

на распорные элементы ограждения котлована

Рисунок Г.4 – Установка накладного тензометрического датчика

на арматурный каркас сваи

Рисунок Г.5 – Установка накладного тензометрического датчика