Прибор диагностики свай ПДС-МГ4, особенности применения и примеры использования (сейсморазведка)

Основное назначение прибора ПДС-МГ4 – определение глубины свай и локализации дефектов в сваях сейсмоакустическим методом. Но данный сейсмоакустический метод можно с успехом использовать и для других целей.

Определение глубины промерзания грунта

Скорость звука в мерзлом грунте соизмерима со скоростью звука в бетоне. При диагностике свай, находящихся в мерзлом грунте, происходит отражение акустического сигнала от границы промерзания. Для того чтобы исключить при анализе состояния сваи влияния этого отраженного сигнала, требуется определить глубину промерзания грунта.

Методика определения глубины промерзания грунта следующая. На грунт с помощью специального приспособления устанавливается сейсмоприемник. Удар по грунту проводится с помощью темпера или кувалды.

Рисунок 1 – Вид экрана прибора ПДС-МГ4 при измерении глубины промерзания грунта. L = 0,98 м.

При ударе темпером по грунту возникают многократные отражения от нижней границы промерзания (рисунок 1). Измеряя в данном случае период колебаний высокочастотной составляющей рефлектограммы и зная скорость распространения акустических колебаний в замерзшем грунте определяется глубина промерзания (в приведенном примере глубина составила 0,98 м). Применяя спектральный анализ (преобразование Фурье) к приведенной рефлектограмме получим две основные частоты (более высокие частоты связаны с глубиной промерзания и низкочастотная составляющая связана с нижележащим слоем). При построении сейсмопрофиля грунта на основе спектрального анализа, глубина рассчитывается исходя из частоты колебаний по формуле L = V/2f, где V – скорость распространения акустических колебаний; f – частота (рисунок 2).

а) - рефлектограмма сигнала; б) - спектрограмма; h – глубина в метрах.
Рисунок 2 – Определение глубины промерзания грунта по рефлектограмме (а) и на основе спектрального анализа (б).

Определение контакта бетонной плиты с грунтовым основанием

Для определения зон нарушенного контакта плиты с грунтовым основанием может использоваться акустическое профилирование на постоянной базе. Для обработки данных профилирования удобно использовать спектральный анализ.

В качестве измеряемого параметра следует использовать максимум спектральной амплитуды. При ухудшении контактных условий происходит подъем амплитуды частотного спектра сигнала в полосе толщинного резонанса (рисунок 3). Пользуясь этим обстоятельством, можно проводить наблюдения на фундаментных плитах, определяя возрастание спектральной амплитуды в полосе, близкой к значению толщинного резонанса (рисунок 3), которое будет соответствовать участкам нарушения контактных условий.

Рисунок 3 – Обнаружение участков нарушения контакта плиты с грунтовым основанием.

Выявление подземных коммуникаций

При помощи ПДС-МГ4 достаточно просто определялись расположение и глубина залегания труб ливневой канализации. Проводились изыскания при которых диаметр трубы был около 0,7 м, а глубина залегания от 1,5 до 2,5 м. При расположении датчика над трубой возникали затухающие колебания (рисунок 4). По периоду колебаний и скорости акустических колебаний в грунте определялась глубина залегания.

Рисунок 4 – Определение расположения подземных коммуникаций.

Сейсморазведка

Инженерная сейсморазведка применяется при решении следующих геологических задач:

• определение поверхности фундамента скальных пород под толщей дисперсных грунтов;
• выделение зон тектонических нарушений и разуплотнения грунта;
• прослеживание уровня грунтовых вод;
• изучение и прогноз опасных геологических процессов – оползней, карста и т.д.;
• определение физико-механических свойств грунтов в естественном залегании.

При осуществлении обследования выделенного под строительство инженерного сооружения участка с помощью ПДС-МГ4 предлагается следующая схема проведения обследования: вся площадь участка покрывается сеткой измерительных профилей с расстоянием между профилями порядка 5 м и с шагом профилирования 1м (рисунок 5).

Рисунок 5 - Возбуждение сейсмических волн с помощью темпера.

Проводятся измерения, строятся трассы акустических колебаний (рисунок 6) и их спектры (рисунок 7).

Рисунок 6 – Трассы акустических колебаний (сейсмограмма).

Рисунок 7 – Спектральный сейсмопрофиль грунт.

Выше описанный метод сейсморазведки относится к 1D, когда источник и приёмник совмещены. При исследовании грунта методом отраженных волн (2D) необходимо воспользоваться геофонами с кабелем-удлинителем, которые поставляются по спецзаказу. Запуск измерения происходит по установленному рядом с источником возбуждения волн сейсмоприемнику, подключенному к каналу «Молоток» (рисунок 8).

Рисунок 8 - Исследовании грунта методом отраженных волн (2D)

Проводились испытания геофонов с прибором ПДС-МГ4. Получены сейсмограммы при расположении геофонов на различном расстоянии от источника возбуждения акустических волн (рисунок 9).

Рисунок 9 – Сейсмограммы полученные при расположении геофонов на различном расстоянии от источника возбуждения акустических волн. Синим цветом изображен сигнал от первого геофона, красным от второго. На расстоянии 8 и 10 метров запись не проводилась.

Обработка сейсмограмм проводится на основе известных методов сейсмоакустического зондирования.

Все публикации
Архив по годам: 2006; 2008; 2013; 2015; 2016; 2018; 2019; 2020; 2021; 2022; 2023; 2024;