Руководство по геотехническому контролю за подготовкой оснований и возведением грунтовых сооружений в энергетическом строительстве (стр. 48 )

8.3.8. При изучении состояния внутренних частей готовой насыпи по материалам сейсмического просвечивания составляется разрез-сечение, на котором по материалам обработки результатов просвечивания на ЭВМ выделяются области с разными значениями скоростей. Предполагается, что проведением геотехконтроля с использованием сейсмического метода должен заниматься достаточно квалифицированный специалист-сейсморазведчик.

Сейсмический метод геотехконтроля может использоваться лишь при положительных температурах грунта. Скорость распространения продольных волн во льду более чем в два раза превышает эту скорость в воде, поэтому связь скорость-плотность, полученная в условиях положительных температур, не годится для отрицательных температур, когда вся часть или часть грунтовой влаги обратилась в лед.

8.4. Определение плотности грунта радиоизотопным методом

8.4.1. Применение радиоизотопного метода позволяет контролировать плотность укладываемого грунта без отбора проб с затратой 2-3 минут непосредственно на единичное определение, что дает возможность организовать оперативный контроль качества уплотнения грунта при возведении земляных сооружений.

8.4.2. Определение плотности грунта гамма-абсорбционным методом основано на измерении степени поглощения гамма-излучения слоем контролируемого грунта. Одним из приборов, применяемых для определения плотности грунта гамма-абсорбционным методом, является полевой радиоизотопный плотномер РПГ [84]. С помощью этого прибора можно без отбора проб определить плотность песчаных, глинистых и мелкозернистых грунтов с глинистым заполнителем при содержании крупных фракций 2-100 мм в количестве не более 50%.

Основные технические характеристики прибора следующие:

а) диапазон определения плотности грунта непосредственно по шкале прибора от 1,4 до 2,4 т/м3;

б) погрешность определения плотности грунта ±1,5%;

в) время единичного определения плотности грунта 3 мин;

г) работоспособность в интервале температур от -20 °С до +40 °С и при относительной влажности окружающей среды до 90% с температурой среды +25 °С;

д) питание прибора осуществляется двумя батареями типа П5ПМЦГ-У-1,3, срок работы одного комплекта батарей 65 часов;

е) прибор изготовлен в пылебрызгозащищенном исполнении;

ж) в качестве источника гамма-излучения в приборе используется изотоп 137Cs активностью 0,5 мг экв. радия;

и) прибор позволяет определять плотность грунта в слое толщиной до 30 см; конструкция прибора позволяет изменять глубину погружения зонда с источником излучения для определения плотности грунта на отдельных участках слоя;

к) масса прибора с комплектом батарей 5,5 кг;

л) конструкция прибора обеспечивает при хранении, транспортировке и работе с ним радиационную безопасность обслуживающего персонала в соответствии с требованиями Санитарных правил № 000-60.

Гамма-излучение погруженного в грунт источника (радиоактивный изотоп 137Cs) ослабляется слоем грунта и регистрируется сцинтилляционным детектором, расположенным на поверхности грунта. Число электрических импульсов на выходе сцинтилляционного детектора пропорционально плотности контролируемого слоя грунта.

Электрические импульсы детектора поступают на вход эмиттерного повторителя и затем усиливаются и нормализуются. Нормализованные по длительности и амплитуде импульсы поступают на измеритель средней скорости счета, построенный по принципу разностного интенсиметра. Шкала стрелочного измерителя средней скорости счета градуируется по результатам тарировки на образцах грунта непосредственно в единицах плотности.

8.4.3. Контроль плотности грунта гамма-абсорбционным методом должен производиться при соблюдении постоянных условий измерения, т. е. должно соблюдаться заданное расстояние между источником излучения и детектором, прибор должен погружаться в грунт на определенную глубину и т. п. Например, прибором РПГ единичное определение плотности грунта в укладываемом слое производится путем погружения в него зонда прибора на всю его глубину с таким расчетом, чтобы датчик прибора был плотно прижат к поверхности грунта. Затем по истечении трех минут непосредственно по шкале измерительного прибора определяется величина плотности грунта в т/м3.

Зонд радиоизотопного прибора позволяет контролировать плотность слоев грунта ограниченной толщины (например, для прибора РПГ толщина контролируемого слоя составляет 30 см). Для контроля плотности более мощных слоев грунта отрывается шурф, и в нем ведется измерение на необходимой глубине.

8.4.4. Для повышения представительности данных о величине плотности грунта в каждой точке производится два определения, для чего, например, прибор РПГ поворачивают на 180° относительно зонда, погруженного в грунт, и берется второй отсчет. Если два полученных значения плотности отличаются друг от друга более чем на 5%, то в точке, расположенной вблизи, делается повторное контрольное определение.

В очень плотных грунтах для погружения зонда прибора, во избежание его повреждения, стальным стержнем предварительно пробивается отверстие глубиной и диаметром, соответствующими размерам зонда прибора (например, для прибора РПГ диаметр отверстия равен 1 см при глубине его 30 см).

8.4.5. Величина плотности сухого грунта вычисляется по формуле:

rd = rc – W0, (123)

где rd - плотность сухого грунта в контролируемом слое, т/м3; rc - средняя величина плотности грунта в том же контролируемом слое, определенная радиоизотопным методом, т/м3; W0 - средняя величина объемной влажности грунта в том же контролируемом слое, определенная нейтронным методом или по результатам лабораторных анализов проб грунта, т/м3.

Статистическую обработку результатов измерений для определения средней величины плотности, погрешности определения значения плотности и однородности грунта по плотности в контролируемом слое производят в соответствии с рекомендациями, изложенными в п.10.5.

8.5. Определение влажности грунта радиоизотопным методом

8.5.1. Применение радиоизотопного (нейтронного) метода позволяет определять влажность грунта непосредственно в сооружении без отбора проб при затратах времени на одно измерение не более 2-3 мин. Кроме того, нейтронный метод дает возможность непосредственно контролировать объемную влажность грунта, величину которой необходимо вычитать из значения плотности для определения плотности сухого грунта (см. формулу 123).

8.5.2. Определение влажности грунта нейтронным методом основано на замедлении быстрых нейтронов ядрами водорода, содержащимися в воде, и измерении интенсивности образовавшихся при этом медленных нейтронов.

8.5.3. Для измерений могут применяться нейтронные влагомеры НИВ-1 (разработка ВНИГиМ) и РВГ (разработка Оргэнергостроя). Эти приборы удовлетворяют следующим требованиям:

а) дают возможность определить без отбора проб объемную влажность песчаных, глинистых и мелкозернистых грунтов с глинистым заполнителем при содержании крупных фракций с размером 2-100 мм в количестве не более 50%;

б) имеют диапазон измерения объемной влажности грунта в пределах от 0 до 0,5 г/см3;

в) обладают точностью измерения объемной влажности грунта со средней квадратичной погрешностью не более ±0,02 г/см3;

г) имеют автономное питание и могут непрерывно работать в течение не менее 50 часов;

д) на проведение единичного определения объемной влажности грунта требуют не более трех минут;

е) способны работать в интервале температур от -20 °С до +40 °С при относительной влажности окружающей среды до 90% при температуре +25 °С;

ж) могут переноситься одним оператором и выполнены в пылебрызгозащищенном исполнении;

з) обеспечивают в транспортном и рабочем положении радиоизотопную безопасность персонала в соответствии с действующими Санитарными правилами.

8.5.4. При оперативном контроле влажности грунта, послойно укладываемого в тело земляных сооружений, следует применять так называемую поверхностную схему измерений, при которой источник нейтронов и детектор радиометра располагаются на поверхности контролируемого слоя грунта (рис. 45). Конструкция датчика должна обеспечивать фиксацию расстояния от источника до детектора и плотное прилегание датчика к поверхности грунта.

Рис. 45. Поверхностная схема измерений

1 - источник нейтронов; 2 - детектор; 3 - измерительный прибор.

8.5.5. Поверхностная схема измерений обеспечивает контроль влажности грунта на глубину около 20 см от поверхности. Увеличение глубины контроля примерно до 30 см может быть осуществлено путем погружения источника нейтронов в грунт на 10-15 см.

8.5.6. Для контроля влажности более мощных слоев грунта при использовании поверхностной схемы измерений отрывается шурф, и в нем ведется измерение на необходимой глубине. При контроле влажности глубоколежащих слоев грунта может использоваться так называемая глубинная схема измерений (рис. 46). При этом источник и детектор нейтронов, конструктивно объединенные в нейтронный зонд, погружаются на необходимую глубину по стволу пробуренной скважины или задавливаются в грунт.

Рис. 46. Глубинная схема измерений

1 - источник нейтронов; 2 - детектор; 3 - измерительный прибор.

8.5.7. После установки датчика нейтронного влагомера в месте контроля по истечении 2-3 минут берется отсчет по измерительному прибору. Шкала измерительного прибора может быть проградуирована непосредственно в единицах влажности или относительных единицах. В последнем случае получаемый отсчет переводится по прилагаемой к прибору градуировочной кривой в значение объемной влажности грунта.

8.5.8. В каждой точке производятся два определения, что повышает представительность данных о величине влажности грунта. Если два полученных значения влажности грунта отличаются друг от друга более, чем на 5%, то в точке, расположенной вблизи, делается повторное контрольное определение.

Статистическую обработку результатов измерений для определения средней величины объемной влажности, а также погрешности определения значения объемной влажности контролируемого грунта производят в соответствии с рекомендациями, изложенными в разделе 10.