Устройство для пенетрационно-каротажных исследований

 

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при инженерно-геологических исследованиях грунтов, в т.ч. морских. Целью изобретения является повьппение точности результатов пенетрационно-каротажиых исследований и их производительности , .что достигается благодаря автоматизированной обработке инЛормации в реальном масптабе времени по комплексу измеряемых параметров от тензометрических и радиометрических датчиков, с приведением этой информации к единым горизонтам глубины исследования по грунту. Устройство содержит пенетрационный зонд с датчиками, механизм вдавливания , блок управления и связанный с датчиками блок обработки. В блок обработки измерительной информации дополнительно введены первый, второй и третий логические элементы И,(первый и второй двоичные счетчики импульсов , кварцевый Генератор импульсов , первый и второй программируемые таймеры, адаптеры с системной шиной, центральный процессор и подключенные к нему оперативное и постоянное за- ,поминающее устройство. Программное обеспечение и алгоритм обработки информации обеспечивают преобразование измерительной информации для расчета в реальном масгатабе времени строительных характеристик грунтов. 3 ил. г W ij со

„„SU„„149119

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (5J)5 G 01 Ч 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СОИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ KOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи Гннт сссР (4bi 07.01.91. Бил. М 1 (2 l ) 4253226/25 (22) 28.05,87 (71) Всесоюзное морское научнопроизводственное объединение

"Союзморинжгеолог ия" (72) A.È.Äîðoôååâ, А.Г.Вехтер и В.И.Громов (53) 550.835 (088,8) (56) Ферронский В.И. Пекетрационнокаротажные методы инженерно-геологических исследований. М.: Недра, 1969, с. 258-264.

Авторское свидетельство СССР

К 757635, кл. С 01 и 3/42, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕНЕТРАЦИОНИОКАРОТАжНЫХ ИССЛКДОВАНИЙ (57) Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано при инженерно-геологических исоледованиях грунтов, в т.ч. морских.

Целью изобретения янляется повышение,точности результатов пенетрационl но-каротажных исследований и их производительности, что достигается благодаря автоматизированной обработИзобретение относится к области геофизики и может быть использовано при исследовании физико-механических характеристик грунтов каротажем при инженерно-геологических изысканиях.

Целью изобретения является повышение точности и производительности работ эа счет автоматизированной обработки измерительной информация

2 ке информации и реальном масштабе времени по комплексу измеряемых параметрон от тензометрических и радиометрических датчиков, с приведением этой информации н единым горизонтам глубины исследования по грунту. Устройство содержит пенетрационный зонд с датчиками, механизм вдавливания, блок управления и связанный с датчиками блок обработки. В блок обработки измерительной информации дополнительно введены первый, второй и третий логические элементы И, 1первый и второй двоичные счетчики импульсов, кварцевый генератор импульсов, первый и второй программируемые g таймеры, адаптеры с системной шиной, центральный процессор и подключенные к нему оперативное и постоянное эа° поминающее устройстно. Программное обеспечение и алгоритм обработки Я информации обеспечинают преобразование измерительной информации для расчета в реальном масштабе времени строительных характеристик грунтов. Ф

3 ил.

1 в реальном масштабе времени по комплексу измеряемых параметров с приведением ее к единым горизонтам нссле. и дования по грунту.

На фиг.1 дана структурная схема устройства; на фиг.2 — блок-схема алгоритма; на фиг,, 3 — последовательности импульсов управления процессом сбора информации для радиометрическнх

)491197 каналов и согласования его с процессом ввода информации н центральный процессор.

Устройство состоит из механизма вдавливания-извлечения зонда, н котором размещен датчик 2 меток глубины эондиронания,пенетрационно-каротажного зонда 3, в котором размещены измерительные датчики 4-7 соответственно естественного гамма-излучения грунта, объемной массы грунта, определяемой гамма-гамма методом по рассеянному в грунте гаммаизлучению от источника, удельного трения Т по боковой поверхности зонда, удельного лобового сопротивления

R в д а в л иHв а нHи ю кKоoнHу сcа, блок 8 обработки информации, который содержит первый, нторой и третий логические элементы И 9-11 соответственно, кварцевый генератор 12, дифференциальные усилители 13 и 14 напряжения постоянного тока, первый и второй программируемые таймеры 15 и 16, аналогоцифровые преобразователи AUP. 17 и 18, первый и второй двоичные счетчики

19 и 20, адаптеры 21-27, системную шину 28, оперативно-запоминающее устройство 29, центральный процессор 30, постоянно-запоминающее устройство 31, адаптер 32, блок 33 регистрации и блок 34 управления с переключателем

35 режима.

Сигналы от датчиков 2, 4, 5, 6 и 7 подаются к блоку 8 обработки информации по параллельным одинаковым каналам. Сигнал от датчика 2 меток глубины зондирования подается на один иэ входов трехвходового первого логического элемента И 9, выход которого через адаптер 21 подключен к системной шине 28, второй и третий входы первого логического элемента И

9 подключены соответственно к ныходам пернь>х каналов первого и второго программируемых таймеров )5 и 16.

Сигнал от датчика 4 естественного гамма-излучения грунта подается на один из нходон днухвходового нторого логического элемента И 10, выход которого подключен к счетному входу первого дноичного счетчика 19, под" ключенного ньжодом через адаптер 23 к системной щине 28, причем нторой вход второго логического элемента

И 10 вход сброса в ноль первого двоичного счетчика 19 и вход записи информации н адаптер 23 соединены

55 соответстненно с выходами первого, нторого и третьего каналов первого программируемого таймера )5, подключенного через адаптер 22 к центральному процессору 30 через системную шину 28. СиГнал от датчика 5 объемной массы аналогично подается в цепь, состоящую иэ третьего логического элемента И 11 второго двоичного счетчика 20, второго программируемого таймера 16, адаптеров 24 и 25.

Тактируемые входы программируемых таймеров )5 и 16 подключены к выходу кварцевого генератора 12. Датчики 6 и 7 удельного трения по боковой по верхности и удельного лобового сопротивления грунта через дифференциальные усилители 13 и 14 напряжения постоянного тока, аналого-цифровые преобразователи 17 и )8> адаптеры 26 и 27 соответственно также подключены к центральному процессору 30 через системную шину 28. 1(ентральный процессор 30 соединен с оперативно-запоминающим устройством (ОЗУ) 29 и постоянно-запоминающим устройством (ПЗУ) 3), а также через системную шину 28 и адаптер 32 - с блоком регистрации 33. Первый и второй выводы переключателя 35 режима блока 34 управления, на которых появляется сигнал соответственно вдавливания или извлечения зонда, подключены к соответствующим цепям механизма 1 вдавливания-извлечения зонда и через адаптер 21 и системную шину 28 — к центральному процессору 30.

Алгоритм работы устройства обеспечивает выполнение следующих операций и решение следующих задач (см. фиг.2).

Пуск режима преобразования и обработки инг>>ормации> инициируется блоком 36 алгоритма, который обеспечивает проверку состояния переключателя 35 режима блока 34 управления: если переключатель установлен в положение "Вдавливание", включен режим вданлинания зонда "Да" и осуществля" ется переход к последующим операциям, 2. Организация сигналов управления в соответствии с фиг,3 обеспечивается блоками алгоритма 37, 38 и 39, где блоки 37 и 38 соответственно выполняют запись н программируемые таймеры )5 и 16 управляющих слой, определяющих их режимы работы (программирование таймеров), а блок 39

l 49 l l 97 обеспечивает пуск режимов таймеров

15 и 16.

3. Ввод измерительной информации с принедением к единой отметке глубины зондирования инициируется блоком алгоритиа 40, обеспечивающим анализ наличия сигнала от датчика меток глубины зондирования 2; при наличии сигнала

"Ла", производится счет порядкового lO номера его поступления (блок алгоритма 41) и сравнение с числами К, L и М, выполняемое соответственно блоками алгоритма 42, числа К, Ь и М соответствуют конструктивным расстояниям l5 датчиков 6, 5 и 4 удельного бокового трения, объемной массы и естественного гамма фона от датчика 7 удельного лобового сопротивления, выраженным в количестве сигналов от датчика 2 20 меток глубины зондирования.

4. Преобразование информации от датчика 7 удельного лобового сопротивления в цифровую форму и приведение ее к единым горизонтам исследо- 25 вания по грунту, т.е. запись в строго определенные регистры ОЗУ-29, обеспечивается блоками алгоритма 43-47; блок 43 обеспечивает подачу сигнала на аналого-цифровой преобразователь 30 (АЦП) 18, блок 44 обеспечивает контроль готовности данных АЦП 18, блок

45 обеспечивает запись информации в регистр ОЗУ-29 с адресным номером S блок 46 обеспечивает подготовку следующего адреса регистра ОЗУ-29, увеличивая номер S на число .Р, соот- ветствующее количеству измерительных каналов (в устройстве Р 4), блок

47 обеспечивает вывод данных на ана- ц0 логовый регистратор, входящий в состав блока регистрации 33;

5. Преобразование информации от датчика 6 удельного бокового трения н цифровую форму и приведение ее к 45 единым горизонтам исследования по грунту, обеспечивается блоками . алгоритма 48-52: блок 48 обеспечивает подачу сигнала управления АЦП 17, блок 49 обеспечивает контроль готов- 50 ности данных АЦП 17, блок 50 обеспечивает запись информации в регистр

ОЗУ 29 с адресным номером S + 1, блок 51 обеспечивает подготовку следующего адреса регистра ОЗУ-29, SS увеличивая номер S + 1 на число Р, соответствующее количеству измерительных каналов, блок 52 обеспечивает вывод данных на аналоговый регист-, ратор, входящий н состав блока регистрации 33.

6, Ввод информации от датчика 5 объемной вассы грунта, предстанленной в цифровой форме, и приведение ее к единым горизонтам исследования

В по гочнту, обеспечивается блоками алгоритма 53-55, блок 53 обеспечинает запись информации в регистр ОЗУ 29 с адресным номером S + 2, блок 54 обеспечивает подготовку следующего адреса регистра ОЗУ 29, увеличивая номер S + 2 на число Р, соответствующее количеству измерительных каналов, блок 55 обеспечивает вывод данных на аналоговый регистратор, входящий в состав блока регистрации 33.

Перед блоком алгоритма 53 включен блок 40, обеспечивающий ввод данных в ОЗУ 29 только при наличии сигнала на выходе логического элемента И 9, что исключает ввод ложной информации при перезаписи информации из счетчиков 19 и 20 соответственно в адаптеры 23 и 25 °

7. Ввод информации от датчика 4 естественного гамма-излучения и приведение ее к единим горизонтам исследования по грунту обеспечивается блоками аггоритма 56-58: блок 56 обеспечивает запись информации н регистр

ОЗУ 29 с адресным номером S + 3, блок 57 обеспечивает увеличение адресного номера В + 3 на число Р,,блок

58 обеспечивает вывод данных на аналоговый регистратор, входящий в состав блока регистрации 33.

° Перед блоком алгоритма 56 включен блок 40, обеспечивающий согласование режимов ввода индюриации из адаптера

23 и записи новой информации в адаптер 23.

8, Обработка измерительной информации в реальном маснтабе времени обеспечивается .блоками алгоритма

59-65: блок 59 обеспечивает выбор информации из ОЗУ 29, сгруппированной относительно первого горизонта по грунту, расчет отношения удельного лобового сопротивления к удельному боковому трению R/Ò и подготовку адресации для выбора информации иэ

ОЗУ 29, группируемой для следующего горизонта по грунту; блок 60 обеспечивает проведение ассоциативного поиска по текущим значениям отнощения Е/Т и естественного гамма-фока наиболее близкой градации вида грун! 491197

25 та иэ градаций видов грунта, хранящихся в ПЗУ 31, т.е. определение вида грунта для текущего горизонта исследования по грунту; блок 61 обеспечивает расчет модуля деформа" ции E oCR, значение коэффициента

yf выбирается из ПЗУ 31 в соответствии с установленным видом грунта; блок 62 обеспечивает расчет коэффициента пористости 5 по текущему

1зиачению объемной массы грунта и значению удельной массы породообразующих минералов, выбираемому иэ

ПЗУ 31 в соответствии с определенным видом грунта; блок 63 обеспечивает нахождение отношения Р E/5; блок 64 обеспечивает выбор ближайшего к определенному отношению табличного значения из значений, хранящихся в ПЗУ. 31 для определенного вида грунта и соответствующих емунормативных значений угла внутреннего трения (g и сцепления С; блок 65 обеспечивает размещение в

ОЗУ 29 значений величин Е, Я,,(, С и кода определенного вида грунта.

Обработка информации начинается только тогда, когда информация от всех датчиков сгруппирована относительно первого горизонта, поэтому перед блоком 34 алгоритма 59 включен блок алгоритма 66.

9. Вывод всей информации, отнесенной ко всем горизонтам исследования разреза грунта, обеспечивается блоком 67,алгоритма, переход к которому обеспечивается блоком 68, осуществляющим контроль за установкой переключателя режима 35 блока управления

34 в положение "Извлечение" зонда, что соответствует окончанию режима 40 вдавливания зонда, окончанию производства измерений и обработки информации.

Устройство для пенетрационно-каротажных исследований функционирует 45 следующим образом. При подключении устройства к напряжению питания центральный процессор 30 начинает производить операцию анализа состояния

I переключателя 35 режима, блока 34 управления, предусмотренную блоком

36 алгоритма работы, при установке переключателя„35 режима в положение

"Вдавливание" йодается сигнал управления к механизму 1 вдавливания зонда

55 и начинается вдавливание зонда 3 в грунт,. что соответствует переходу

ЯДа" блока 36 алгоритма работы, центральный процессор 30 выполняет операции, предусмотренные блоками

37, 38 и 39 алгоритма работы, т.е, происходи1 программирование режимов работы таймеров 15, 16 и их пуск (подключение управляющих входов таймеров к центральному процессору и запись в них управляющих слов). На выходах каждого иэ трех каналов таймеров 15 и 16 вырабатываются соответственно три распределенных во времени последовательности импульсов

69, 70 и 71 (см. фиг.3), где 69последовательность импульсов сброса в ноль двоичных счетчиков 19 и 20, 70 - последовательность импульсов . записи информации с выходов двоичных счетчиков 19 и 20 .в соответствующие им адаптеры 23 и 25, 71 — последовательность импульсов блокировки логических элементов И соответственно 10 и 11, причем период времени между передним и задним фронтами импульсов блокировки последовательности импульсов 71 является временем экспозиции

Т „ „ радиометрических каналов, в тече" ние которого производится статистический счет импульсов двоичными счетчи-ками 19 и 20. Импульсные последовательности 69, 70 и 71 формируются таймерами 15 и 16 иэ последовательности тактовых импульсов 72 на выходе кварцевого генератора 12 и предназначены для задания времени экспозиции каждого иэ радиометрических каналов от датчиков 4 и 5, управление процессом перезаписи информации иэ счетчиков 19 и 20 в соответствующие им адаптеры 23 и 25, обнуление счетчик ков 19 и 20, а также блокировки ло« гических элементов 10 и 1) соответственно и логического элемента 9 на время перезаписи информации.

Информация на выходе датчиков 4 и 5 естественного гамма-излучения грунта и объемной массы грунта представлена в виде случайно распределенных во времени электрических импульсов, а на выходе датчиков 7 и 6 лобового сопротивления и бокового трения в аналоговом виде (напряжение постоянного тока), поэтому приведение к единому цифровому виду заключается в статистическом набойке информации (счет электрических ю пульсов эа установленное время экспозиции) для радиометрических каналов измерения и циклическом ана1491197

° источника гамма-излучения, в детек40

55 ло го-цифровом преп Г «л новации цля аналоговых каналов измерения.

Дискретный ввод информации в ОЗУ

29 связан с детальностью исследова-ния по грунту и обычно удовлетворяет детальность исследования по грунту с разрещением5 см что соотнетству1 ет времени зондирования (при номианльной скорости зондирования

100 см/мин) около 3 с. Таким образом, если устанонить дискретный ввод информации через каждые 5 см зондирования грунта (через каждые 5 см зондирования должна поступать метка от датчика 2 меток глубины зондиронания), ввод и обработка информации должны осуществляться за время менее

3 с (запас по времени должен быть около ЗОХ). При среднем быстродействии ЭВИ 250 тыс. операций в секунду поставленная задача выполнима.

Необходимость обеспечения определенных приоритетов в работе функцио-. нальных узлов в процессе преобразования и ввода информации от датчиков 4-7 радиометрических и тензометрических каналов в ОЗУ 29, связана с тем, что имеют место два распределенных н несинхронизированных во времени процесса: статистический набор информации радиометрических каналов,эа время экспозиции, причем времена экспозиции для каналов иэмере ния еСтествениого гамма фона и объемной массы грунта могут быть различны, а запись этой информации в соответствующие адаптеры 22 н 23; циклический во времени ввод информации всех измерительных канлов в ОЗУ 29 при наличии сигнала от датчика 2 меток глубины зондирования.

После выполнения операций, предусмотренных блоками алгоритма 37-39, центральный процессор 30 переходит к анализу наличия сигнала от датчика

2 меток глубины зондирования. До начала вдавливания зонда в грунт датчик

2 меток глубины зондирования нвходитмя в исходном состоянии, которому соответствует . Сигнал логического нуля на его выходе, что соответствует отсутствию сигнала от датчика 2, и процессорное устройство 30 выполняет операцию, предусмотренную блоком 40 алгоритма работы, т.е. находится в режиме циклического опроса сигнала от датчика 2 меток глубины зондирования. По иере вдавливания

5 l0

l5

35 лендл 3 н грунт датчики - 7 зоцпл

Hàчинлют измерять плраметвi.t гр .!ITI, Первым нлчинл т реагиронлть нл реакцию грунта датчик 7 лобового сопротивления R грунта, через некоторое время (глубffну влавлинлния) fIàтчик 6 бокового трения, затем начинает получать информацию датчик S объемной массы грунта и датчик 4 ес гестнеш ого гамма-излучения, т,е. длтчики, расположенные н зонде,проходят один и тот же горизонт грунта н разное время. В процессе вдавливания зондадатчик 2 меток глубины зондцронлния начинает движение, синхронное с. поступательиим перемещением зонда 3. и ныраблтынлст сигналы через разные отрезки линейного перемещения зонда

3 уровнем логической "l" при прохождении магнитной метки ца пенетрационной щтанге мимо чувствительного элемента длтчика. Датчики 6 и 7 лобового сопротинления и бокового трения преобр; зуют механические воз" действия реляции грунта в величины напряжений постоянного тока, которые усиливаются усилителями !3 и 14 напряжения постоянного тока соответственно и поступают на входи аналогоцифровых преобразователей 17 и 18, которые предназначены для преобразования аналоговых величин в числовой двоичный код при подаче управляющего сигнала от центрального процессора 30.

Датчик 5 объемной массы грунта детектирует рассеянное н грунте гаммаизлучение от встроенного в зонд 3 тор гаммл-излучения датчика 4 регистрирует естественный радиоактивный фон грунта. На выходе детекторов гамма-излучения датчиков 4 и 5 присут. ствуют импульсы напряжения, количество которых за время экспозиции T „ „ связано занисимост но с объемной массой грунта (датчик 5) и естественной гамма-активностью грунта (датчик 4).

Счет импульсов эа время экспозиции производится двоичными счетчиками )9 и 20, Процесс статистического набора информации и записи н соответствующие адаптеры 23 и 25 установлен последовательностями импульсов 69, 70 и 7) на выходе каналов таймеров )5 и 16, представленными на фиг.3, )тобы не происходило наложений при одновременном поступлении сигналов на ввод информации н ОЗУ 29 от дат1491197

15 чик;3 1< т<»3 глуби(п (зондирования и ил пере:3лии< ь ин< ; 3рмлции радиоме грических клнлл в в 3длптеры 23 и 25 по сигнллам от программируемых таймеров 15 и 16, приоритет отдается процессу перезлииси информации в адаптеры 23 и 25, л затем уже вводу инфо рмл ц1(и (3 ОЗУ 2 9 .

Погичегкие элементы И 10 и Il преднлзилче!(bE для блокировки поступл> иия счетных импульсов на нход счетчиког 9 и 20 в момент перезаписи инфор((лции 13 адаптеры 23 и 25 и обнуления счетчиков 19 и 20, что предотврлщлет состязание микросХем и запись ложной и((формлции.

При посту(<3(с(33(и первого сиги; Ла от дл i «»i л меток глубины 2, что соотне тГ тl»vt т и p(3< E1у горизонту иссле- 2р довли((л (3<» г руи ry, центральный процессс Р 3(3 л><по(и(лет иоследовлтельност(о:(ерлций, предусмотренных блока (3(;!л<оритмл 41-47, 66,, 36 и выходит и 1 е» им iàl(ðîñà следующего сиг- 25 нала от датчика 2 меток глубины.

Быи лнеии» этих операций равнозначно вводу и мерительной ин<Ьормации от датчи,;3 лобово гo сопротивления R н числовом (31(л<. в определенную ячей- 3р ку OЗУ ."9, 3 л операция будет ныпол. ияться до ге . пор для следующих гоРизонтов ;(.Г<3< довлния по грунту, пока i) груиг (,е внедрится датчик 6 бокогого трения, ч го будет соответс 3 вcв аз ь чи ..л>i с ИГ Hллс»н От датчика меток глуби(л,l з<3н(3ир<<вания и центральный про<гесс<»р 30 перейдет на последе(<лтельность операций, предусмотренных блоками алгоритма 41, 42, 4О

73, 48, 43-47, 66, 36, Аиллогil«1«3 ((p((достижении первого горизонта исследоллния по грунту датчиком 5 объем1(ой массы, центральный процессор 30 перейдет на выполне- 45 ние последовательности операций, предУГмотрениых бло(<л((31 алгоритма 41, 42, 73, 66, 40, 53-55, 48-52, 43-47, 66 и 36, а при достижении первого гоРиэонта 3« -следования по грунту дат- 50

<(иком естественного гамма-излучения

4 к последовательности операций блоков алгоритмов 41, 42, 73 66, 40, 536-5R, 40, 53- )5, 48-52, 43-47,66, 59-65 и 36, 55

Плтчики 4-7 плрлметрол г13унтл конструктивно Рлсиопожеиь(в зонде

EEf E(i3 ол< с<.(ур< >3ие, р;1< ст1л((ие между

1(Л r«HE< 3(3;3 ИЗГ<ЕГ (ИО, 3< Г103(ИИС3 И МОжет быть выражено н количестве сигналов датчика 2 меток глубины зондирования. Т.е. известны адреса ячеек

ОЗУ 29, в которых размещена информация> соответствующая определенным горизонтам по грунту, что используется при выборе информации из ОЗУ с целью ее обработки.

В процессе выполнения перечисленных операций центральным процессором

30, происходит запись информации в строго определенные ячейки ОЗУ 29 и группировка их в соответствии с определенными горизонтами исследования по грунту. Непосредственно обработка информации начинается, когда в ОЗУ

29 внедена информация от всех датчиков по отно(3(ению к первому горизонту исследования по грунту, т.е. начиная с этого цикла и для последук(щих циклов центральный процессор 30 выполняет последовательность операций, предусмотреннь(х блоками алгоритма

59-65.

Процесс зондирования, преобразования и обработки информации приостанавливается при прекращении сигнала

"Вдавливание" от переключателя 35 режима блока 34 управления (переключатель 35 режима установлен в среднее положение) и возобновляется при подаче этого сигнала ° При установке переключателя 35 режима в положение

"Извлечение" подается сигнал механизму 1 вдавливания зонда на извлечение зонда 3 из грунта, что означает окончание режимов вдавливания зонда

3, преобразования и обработки индюрмлции, и центральный процессор ЗО переходит к выполнению операций по выводу комплекса информации на цифровую регистрацию, предусмотренных блоком 67 алгоритма. Анализ состояний переключателя 35 режима обеспечивается выполнением операций, предусмотренных блоками алгоритма 36 и 68.

Последовательности импуньсов от программируемых таймеров ) 5 и 16 и датчика 2 меток глубины зондирования не синхронизированы но времени> поэтому сигналы перезаписи информации радиометрических каналов в адаптеры

23 и 25 могут появиться одновременно с сигналом ввода информации в ОЗУ 29, что может привести к записи ложной информации, для исключения этого режима. ннеден логический элемент И 9, блокирующий поступление сигнала от

1491197 в соответствии с определенными градациями вида грунта, а также программы работы устройства в соответствии с принед! иным алгоритмом его работы.

Блок регистрации 33 предназначен для аналоговой и цифровой регистрации измерительных данных.

В процессе обработки информации должны определяться основные физикомеханические свойства грунта, ис-. пользуемые при расчетах основаниИ сооружений: F. - модуль деформации грунта; cg — угол внутреннего трения; С вЂ” сцепление; K — коэффициент пористости грунта. физико-механические свойства грунта определяются на основании измеренных текущих параметров свойств грунта, отнесенных к определенному горизонту, эмпирических зависимостей и нормативных значений.

Иодуль деформации грунта Е определяется нв основании зависимости Е-!!Я, где о4 — коэффициент корреляции, зависящий от вида грунта:

25

40

Вид грунта е4

3,0

3,6

5,5

7,0

Песок

Супесь

Суглийок

Глина

Для определения вида грунта рассчитывается отношение величины удельного лобового сопротивления R к величине удельного бокового трения Т. датчика 2 меток глубины зондирования п1!и поступлении на его входы сигналов блокировки от программируемых таймеров 15 и 16 уровнем логического !! !!

0 н момент перезаписи информации

5 в адаптеры 23 и 25.

Адаптеры 21-27 и 32 предназначены для обеспечения программно-управляемой связи периферийных устройств с системной шиной 28 центрального процессора 30.

ПЗУ 31 предназначено для хранения числовых значений козффицнентов корреляции oL, числоньм значений показателей, соответствующих установленным градациям видов грунта, таблид числовых значений для ныбора нормативньм значений показателей P и С

ПО тек уин!ь знлченням О гноше :ия

R/Т и величины ес тес твенно ro гаммяФона производится ассоциативный поиск с целью выбора ближайшего вида грунта из числа градаций видов грунтов по соответствукщим показателям и числовом выражении, хранящимся н °

ПЗУ 31.

Для ассоциативного поиска выбраны следующие границы изменчивости, соответствующие принятым градациям грунтов:

Вид грунта Отношение Естественный

В/Т гамма-фон

Вт/кг 10

Песок

Суп есь

Суглинок

Глина

125-47

47-29

29-22

?2-5 с1,4

1,4-2,2

2,2-3,5

)3,5

Рассчитывается коэфФициент пористости Е на основании зависимости где г — измеренное значение объем o5 ной массы грунта; удельная м сса породообразующих минералов, принимаемая в зависимости от вида грунта: г

Вид грунта г г/см Я

Песок 2!65

Супесь 2,66

Суглинок 2,70

Глина 2,75

Нормативные значения угла внутрен" него трения с и сцепления С определяются по значениям коэффициента пористости грунта и модуля деформации грунта F. для определенного вида грунта, таблицы нормативньм значений для определенных видов грунта в числовом выражении хранятся в ПЗУ 31 и показатели выбираются на основании ассоциативного поиска соответствия текущих параметров табличным.

Применение устройства для пенетра« ционно-каротажных исследований позволит повысить достоверность, качество результатов пенетрационно-каротвжньм исследований, их информатив- ность и значительно повысит производительность работ за счет автомгтиэи15

16

1491197 рованного приведения измерительной информации к единым горизонтам исследования по грунту, за счет выбора вида грунта из установленных заранее градаций видов грунта по большему количеству критериев, за счет обеспечения автоматизированной обработки информации в реальном масштабе вре мени, эа счет необходимой и достаточ- 10 ной полноты определения физико-механических свойств грунта, используе-.„ мых при расчете оснований сооружений, что даст экономический эффект при внедрении от значительного снижения трудоемкости проведения работ и от снижения капитальных затрат при строительстве сооружений за счет более полной идостонерной информации о строительных свойствах грунтов.

Формула изобретения

Устройство для пенетрационно-каротажных исследований, содержащее 25 механизм вдавливания-извлечения зонда, блок управления с переключателем режима, соединенным первым и вторым выводами с соответствующими цепями управления режимом механизма вдавливания-извлечения зонда, измерительный зонд с датчиками удельного лобового сопртивления, удельного бокового трения, объемной массы и естественного гамма-излучения грунта, блок обработки, соединенный посредством линии связи с датчиками измерительного зонда и включающий блок регистрации, а также последовательно соединенные с датчиками лобового сопротивления и бокового трения грунта соответственно первый и второй усилители напряжения постоянного тока и первый и второй аналогоцифровые преобразователи, о т л и - 45 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности эа счет обеспечения автоматизированной обработки информации в реальном масштабе времени по комплексу измеряемых параметров с приведением ее к единым горизонтам исследования по грунту, механизм вдавливания-извлечения зонда дополнительно снабжен датчиком меток глубины зондирования, в блок обработки измерительной информации дополнительно введены первый, второй и третий логические элементы И, первый и второй двоичные счетчики импульсов, кварцевый генератор импульсов, первый и второй программируемые таймеры, адаптеры с системной шиной, системная шина центральный процессор и подключенные к нему оперативно-запоминающее и постоянно-запоминающее устройства, при этом к центральному процессору через системйую шину и адаптеры подключены управляющие входы первого и второго программируемых таймеров, а также выходы первого и второго двоичных счетчиков и первого и второго аналого-цифровых преобразователей, блок регистрации, первый и второй выводы переключателя режима блока управления, причем программируемые таймеры своими тактируемыми входами подключены к выходу кварцевого генератора, выходами первого каналасоответственно к первым входам второго и третьего логических элементов

И и второму и третьему входам первого логического элемента И, выходами второго канала-к входам первоro и второго двоичных счетчиков, а выходами третьего канала к входам адапте" ров, подключенных к соответствующим двоичным счетчикам, при этом первый логический элемент И включен между датчиками меток глубины зондирования и адаптером с системной шиной, второй логический элемент. К включен между датчиком естественного гаммаизлучения и первым двоичным счетчиком, а третий логический элемент И между датчиком объемной массы и вторым двоичным счетчиком, 1491197

Фиг.1

1491197 » г» э Ф O

Составитель Л.Торопова

Техред М,Дидык.

Редактор Н,Коляда

Корректор C,×åðíè

Заказ 671 Тираж 328 Лодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент, г. ужгород, ул. Гагарина, 101