Устройство для измерения криосолифлюкционного смещения грунтов

 

Использование: для измерения деформаций грунтов на склонах в области криолитозоны. Сущность изобретения заключается в установке в грунт двух реперов, полых стержней с пластинами и марок. Для предотвращения смерзания стержней с вышележащим пучинистым грунтом на них надеваются трубки. Измерение деформаций производится при помощи стержней и гибких шнуров, прикрепленных к маркам. Технический результат: повышение точности измерения величин смещения грунтов по глубине в области криолитозоны. 1 ил.

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для измерения деформаций грунтов на склонах, и может быть использовано для определения механизма, динамики и закономерностей развития криогенного пучения, осадки, криосолифлюкции, знание которых необходимо для проектирования и нормальной эксплуатации инженерных сооружений.

Известна дифференциальная пучиномерная установка (ДПУ), содержащая два репера, блок, стержни с пластинами, причем стержни расположены в трубках (cм. Методические рекомендации по стационарному изучению криогенных физико-геологических процессов. Науч. ред. С.Е. Гречищев и В.Л. Невечеря. -М.: ВСЕГИНГЕО, 1979, 72 с.).

Недостатком дифференциальной пучиномерной установки являются ее ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют измерять полный комплекс деформаций грунтов на склонах в области криолитозоны.

Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является дифференциальная солифлюкционно-пучиномерная установка (ДСПУ), содержащая два репера, блок, стержни с пластинами, причем стержни расположены в трубках, марки, измерительные шнуры (cм. Петров B.C. и др. Комплексное геокриологическое исследование территории Удоканского ГОКа. Отчет. Чита, 1984.- 127 с.).

Недостатками дифференциальной солифлюкционно-пучиномерной установки являются: неточность измерения величины деформаций смещения, вызванная тем, что длина измерительного шнура в ходе нормальных деформаций (пучение-осадка, набухание-усадка) изменяется и без участия деформаций смещения грунтов на склонах; неточность измерения величины деформаций смещения, вызванная тем, что длина измерительного шнура изменяется не только при деформациях смещения слоя грунта, содержащего марку, но и при деформациях смещения слоя грунта, находящегося между нижним обрезом трубки и пластиной; неточность измерения величины деформаций смещения, вызванная тем, что часть измерительного шнура, расположенная между нижним обрезом трубки и пластиной, в ходе нормальных деформаций принимает сложную конфигурацию, так как трубка испытывает нормальные деформации от всех вышележащих слоев пучинистого грунта, а пластина только от одного.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерений величин деформаций смещения грунтов по глубине деформирующегося слоя, необходимых для достоверного их прогноза и правильного выбора методов управления ими в ходе хозяйственного освоения области криолитозоны.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной дифференциальной солифлюкционно-пучиномерной установке, (содержащей два репера, блок, стержни с пластинами, причем стержни расположены в трубках, марки, измерительные шнуры, в качестве стержней используются тонкие трубки, при этом их концы, расположенные под пластинами, загнуты под углом 90^o, а измерительные шнуры расположены в полом пространстве тонких трубок.

Использование в качестве стержня тонкой трубки и помещение в ее полое пространство измерительного шнура позволяют устранить неточность в измерениях величины деформаций смещения, вызванную развитием нормальных деформаций (при применении прототипа ошибка достигала 400%). Данный результат достигается тем, что величину деформаций смещения фиксируют по изменению длины измерительного шнура относительно верхнего обреза тонкой трубки, которая участвует в нормальных деформациях, а не относительно неподвижного блока, как в прототипе. Поэтому изменения длины измерительного шнура при развитии нормальных деформаций, без участия деформаций смещения, не происходит.

Кроме того, устраняется неточность в измерениях величины деформаций смещения, вызванная воздействием на измерительный шнур деформирующегося слоя грунта, находящегося между нижним обрезом трубки, надетой на стержень и пластиной.

Загиб нижнего конца тонкой трубки (с заполнением ее техническим вазелином) позволяет уменьшить величину трения измерительного шнура о ее стенки до значений, которыми можно пренебречь. Как показала практика, сцепление измерительного шнура с нижним обрезом прямых (без загиба нижнего конца) тонких трубок так велико, что марки не участвуют в деформациях смещения.

Установка реперов по вдоль склона и параллельное ему крепление балки приводят к повышению точности измерения величин нормальных деформаций грунтов на склоне.

На чертеже приведен разрез устройства для измерения криосолифлюкционного смещения грунтов.

Конструкция устройства (см. чертеж) включает два невыпучивающихся репера 1, прикрепленного к ним блока 2, тонкие трубки 3 с пластинами 4, трубки 5, надеваемые на стержни для предупреждения их смерзания с вышележащим пучинистым грунтом, марки 6, измерительные шнуры 7, груз 8. Поверхность грунта и граница оттаивания обозначены 9 и 10 соответственно.

Устройство для измерения криосолифлюкционного смещения грунтов работает следующим образом.

Деформации пучения-осадки, набухания-усадки грунтов приводят к перемещению по вертикали тонких трубок 3. Производя замеры от их верхнего обреза до меток на блоке 2, находим величины нормальных деформаций по глубине.

Деформации смещения грунтов на склонах приводят к смещению марок 6 и изменению длины измерительных шнуров 7. Измеряя расстояния от меток на шнурах 7 до верхнего обреза трубок 3 и от меток на блоке 2 до меток на тонких трубках 3, находим величину деформаций смещения грунтов на заданной глубине.

Имея величины пучения-осадки, набухания-усадки, смещения по глубине деформирующегося слоя, определяем величины составляющих факторов криосолифлюкции грунтов, а именно криогенную десерпцию, гидрогенную десерпцию и вязкопластическое течение.

Применение устройства для измерения криосолифлюкционного смещения грунтов позволит повысить точность измерения величин смещения грунтов по глубине в области криолитозоны.

Формула изобретения

Устройство для измерения криосолифлюкционного смещения грунтов, содержащее два репера, блок, стержни с пластинами, причем стержни расположены в трубках, марки, измерительные шнуры, отличающееся тем, что в качестве стержней используются тонкие трубки, при этом их концы, расположенные под пластинами, загнуты под углом 90^o, а измерительные шнуры расположены в полом пространстве тонких трубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1