Способ осуществления мониторинга за параметрами почвы

Изобретение относится к экологии и предназначено для оценки состояния температуры параметров почвы в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах. Для этого размещают почвенные датчики температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере. При изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор, по мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга. Изобретение позволяет использовать оборудование, пригодное для переноса работниками в любую труднодоступную точку земной поверхности. 3 табл., 2 пр.

 

Изобретение относится к области экологии и предназначено для оценки состояния некоторого количества параметров почвы, многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтов, например влажности, температуры, проводимости.

Известен способ беспроводного мониторинга влажности почвы метеостанцией CaipoBase австрийской компании Caipos, по которому датчики должны устанавливаться в буровые скважины с последующей засыпкой их грунтом, http://www.caipos.com/products/caipobase/.

Известен способ температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов, по которому логгерные датчики должны устанавливаться в буровые скважины с обсадными трубами в верхней части слоя годовых теплооборотов с последующей засыпкой их грунтом /1, 2, 3/. Для размещения почвенных датчиков используют инженерно-геологические скважины и целевые термометрические скважины, пробуренные без промывки на малых оборотах, например, буровой установкой ББУ-000 «Опенок» или ручным буровым комплектом «Мотобур-М10», который выпускается ООО «Машиностроительный завод им. В.В. Воровского», г. Екатеринбург. Последний применяется для бурения скважин глубиной до 10 м (диаметром 70 мм) при инженерно-геологических изысканиях. У мотобура подача осуществляется вручную (обслуживается двумя операторами). Бурильный инструмент снабжен ручками, которые имеют амортизаторы и подставку.

Основным недостатком известного способа осуществления мониторинга за параметрами почвы является высокая стоимость специального оборудования для бурения скважин (250000 руб. за «Мотобур-М10» в ценах 2015 года), значительный вес, требующий участия двух человек и автомобиля для доставки его к месту работ, и, как следствие, невозможность проведения мониторинга почв в труднодоступных местах, куда оборудование не может быть доставлено без автомобиля.

Задача, на решение которой направлено изобретение, - снижение стоимости проводимых исследований, исключение потребности в дорогостоящем буровом оборудовании, сокращение количества работников, необходимого для выполнения технологических операций при бурении инженерно-геологических и целевых термометрических скважин в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах.

Технический результат - повышенная мобильность. При выполнении технологических операций все оборудование пригодно для переноса работниками, что позволяет доставлять его практически в любую труднодоступную точку земной поверхности, куда оборудование сложно доставить на автомобиле.

Технический результат достигается тем, что способ осуществления мониторинга почвы заключается в контроле состояния температуры почвы путем размещения датчиков температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах. Скважины бурят в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой. Регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере.

В отличие от прототипа в предлагаемом способе при изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор. По мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт. Сухой шлам, образующийся при бурении, периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом. Каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его, после установки в скважину датчиков, для засыпки скважины с учетом глубины залегания шлама. В качестве буровой штанги используют строительный бур, В базу данных передают идентификационный номер каждого датчика температуры, расстояние до него, глубину, на которую его опустили в скважину.

Как известно, для установки почвенных датчиков используют инженерно-геологические скважины диаметром не более 160 мм и целевые термометрические скважины диаметром не более 90 мм, пробуренные колонковым способом без промывки на малых оборотах бурового инструмента.

Вес колонковых перфораторов от 40 до 110 кг. Промышленность выпускает колонковые перфораторы, например, ПК60 и ПК75. По конструкции они одинаковы, но отличаются мощностью. Перфоратор имеет два основных узла, соединенных стяжными болтами, - ударный механизм и вращатель. Работает колонковый перфоратор под действием давления сжатого воздуха. Перфораторы используют только в комплексе с подающими устройствами, обеспечивающими значительную осевую нагрузку, которая, например, для перфоратора ПК60, составляет до 700 даН.

Использование колонковых перфораторов, кроме подающего устройства, требует привлечения в труднодоступные районы, где необходимо осуществить мониторинг почвы, дополнительного оборудования (источник сжатого воздуха, распорные колонки или стойки). Требует участия специально обученных работе на этих перфораторах специалистов, которые имеют допуск для работы на них.

В таблице 1 приведены данные базовой стоимости колонкового бурения скважин. Стоимость бурения скважин способом колонкового бурения рассчитывалась с учетом применения самоходных, передвижных, а также стационарных установок, включая расценки на сопутствующие работы.

К базовым ценам при направленном бурении скважин глубиной до 50 метров применялся коэффициент 1,05.

Приведенные в таблице цены на бурение скважин включают в себя расходы на подготовку рабочей площадки, установку оборудования, оснащение дополнительной инфраструктуры, а также на проведение иных сопутствующих работ, непосредственное бурение, установку репера и освобождение площадки от оборудования. Так как заполнения геологической документации в нашем случае не требуется, то к ценам таблицы 1 применялись следующие коэффициенты:

0,55 - для пород I, II категорий;

0,65 - для III, IV категорий;

0,75 - для V-VII категорий;

0,85 - для VIII-X категорий;

0,95 - для XI категорий.

В приведенной в Приложении таблице приведены категории буримости горных пород, на основании которых определяются цены колонкового бурения скважин.

В расчет не входили работы по установке почвенных датчиков (датчиков для почвенного исследования) в подготовленные скважины, их засыпка.

По мобильности оборудование для бурения скважин можно подразделить на стационарное, передвижное и передвижное повышенной мобильности. Колонковый перфоратор нельзя отнести к оборудованию повышенной мобильности.

Использование колонкового перфоратора для осуществления мониторинга за параметрами почвы из-за его низкой мобильности, высокой стоимости и необходимости привлечения специально обученных специалистов, имеющих допуск к работе, нецелесообразно, а в некоторых местах проведения исследований невозможно.

Класс перфораторов мощных свыше 1,2 кВт и весом более 8 кг имеет энергию удара 13 Дж и выше. Они предназначены для сверления отверстий больших диаметров (более 40 мм), формирования проломов в бетонных панелях, дробления каменных блоков. Инструменты этого класса укомплектовываются патронами типа SDS-max, позволяющими использовать толстые буры до 60 мм в диаметре. Этот класс был выбран для бурения скважин, перфоратор, который выполняет функцию привода буровой штанги, что не является его прямым назначением. Перфораторы этого класса обладают повышенной мобильностью, т.к. их может переносить с места на место 1 человек, к ним относятся перфораторы MAKITA AVC HR4011C и Bosch GBH 12-52 D.

Использование строительных (бытовых) перфораторов не требует допуска к работе на них. Непосредственно бурение скважин осуществляет 1 человек.

Во время экспедиции в Бурятии применялось два комплекта для бурения и установки датчиков температуры, предназначенных для бурения мерзлотных и каменистых грунтов.

Пример 1. Описываемый способ применяли во время экспедиции в Бурятии. Способ осуществлялся следующим образом.

Для установки датчиков под землю пробурили несколько скважин ручным способом глубиной около трех метров в мерзлотно-каменистом грунте. Сухой шлам периодически удаляли промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складировали раздельно с учетом глубины его залегания и использовали его для последующей засыпки скважины также с учетом его первоначального залегания. Для электропитания перфоратора и пылесоса использовали переносную бензоэлектростанцию мощностью 2 кВт.

Марка используемого пылесоса Bosh Professional GAS 25L SFC, марка используемого перфоратора MAKITA AVC HR4011C, в качестве бура использовали строительный бур SDSMAX-7 диаметром 40 мм и набор штанг и соединительных муфт.

Мониторинг параметров почвы осуществлялся в автоматическом режиме. Измерение температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом осуществляли при помощи опущенных в скважины термокос. Все датчики температуры подключали параллельно к одному кабелю, поэтому не потребовалось подводить индивидуальный кабель к каждому датчику температуры. Датчики температуры производили замеры температуры и с помощью интерфейса 1-Wire по запросу передавали результаты измерений в контроллер. С помощью контроллера производится питание термокос, а также идентификация номера каждого датчика температуры, расстояние до него, глубина, на которую его опустили в скважину. Установленные почвенные датчики были засыпаны отдельными порциями шлама с учетом глубины залегания. Полученные с датчиков данные с помощью контроллера и GSM-модема передавали в базу данных на удаленный сервер, что позволило провести широкий спектр исследований.

Пример 2. Второй комплект имеет следующие основные технические характеристики.

Мониторинг параметров почвы осуществлялся так же, как и в Примере 1, в автоматическом режиме. Измерение температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом осуществляли при помощи опущенных в скважины термокос. Все датчики температуры подключали параллельно к одному кабелю, поэтому не потребовалось подводить индивидуальный кабель к каждому датчику температуры. Датчики температуры производили замеры температуры и с помощью интерфейса 1-Wire по запросу передавали результаты измерений в контроллер. С помощью контроллера производится питание термокос, а также идентификация номера каждого датчика температуры, расстояние до него, глубина, на которую его опустили в скважину. Установленные почвенные датчики были засыпаны отдельными порциями шлама с учетом глубины залегания. Полученные с датчиков данные с помощью контроллера и GSM-модема передавали в базу данных на удаленный сервер, что позволило провести широкий спектр исследований.

В пользу экономии говорит тот факт, что мощный перфоратор, например MAKITA AVC HR4011C, с помощью которого осуществлялось бурение при установке датчиков температуры почвы, стандартный бур с хвостовиком SDS-MAX, набор штанг и муфт, необходимые для проходки 10 м грунта, а также пылесос Bosh Professional GAS 25L SFC вместе стоят около 80 тыс. руб.

Подготовка рабочей площадки, установка оборудования, оснащение дополнительной инфраструктуры, а также проведение иных сопутствующих работ и освобождение площадки от оборудования не требуется. Специально обученные специалисты не нужны, что говорит о мобильности способа, т.е. члены коллектива исследователей, осуществляющие способ мониторинга за параметрами почвы, способны переходить с одного рабочего места на другое (в том числе труднодоступное, в глухой тайге, на болоте, в горах, куда нельзя завезти колонковый перфоратор, компрессор и специалистов по бурению), могут заменять друг друга.

Простейший колонковый перфоратор, http://www.spt-komplekt.m/cat/tovar/ustanovka-almaznogo-sverleniva-ridgid-rb-3w.html, стоит 160 тыс. руб. без бура. А стойка к нему - еще 110 тыс. руб. К буровым работам допускаются специально обученные специалисты, имеющие допуск к бурению. Требуется установка подачи сжатого воздуха на перфоратор. Требуются сопутствующие работы, перечисленные в расчете стоимости бурения.

Предлагаемый способ мониторинга почв не предполагает измерение только температуры почвы, или именно влажности почвы, или кислотности почвы, или намагниченности и т.п. Использование любых неизвестные ранее датчиков, фиксирующих характеристики почв, которые нужно устанавливать в скважину, позволит данным способом осуществить оценку состояния почвы.

Способ, предлагаемый нами, уникален тем, что скважину пробуривают обычным строительным (бытовым) мощным перфоратором, который выполняет функцию привода буровой штанги. Такой перфоратор имеется почти в каждом доме, он в 10 раз дешевле колонкового перфоратора и в три раза легче, и никаких упоров-домкратов-рам-колонок-суппортов не требует. Скважины для размещения почвенных датчиков (датчиков для почвенного исследования) изготавливают пошагово, по мере прохождения бура в скважину, штангу (обычную, стандартную составную штангу, которая продается во всех магазинах инструментов и стоит недорого), для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных (продающихся во всех магазинах, торгующих инструментом) удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его для последующей засыпки скважины с учетом глубины его залегания. Для надежности ускорения процесса перфоратор при покупке следует выбирать исходя из мощности - чем мощнее, тем лучше. Строительный (бытовой) перфоратор - не колонковый, не горный, а тот, которым делают отверстия в стенах.

Именно эта совокупность признаков способа мониторинга за параметрами почвы позволила решить поставленную перед авторами задачу - снижение стоимости проводимых исследований, исключение потребности в дорогостоящем буровом оборудовании, сокращение количества работников, необходимого для выполнения технологических операций при бурении инженерно-геологических и целевых термометрических скважин в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах.

Предлагаемое изобретение явным образом не следует для специалиста из уровня техники. Информация об использовании строительного (бытового) перфоратора для бурения скважин, который выполняет функцию привода буровой штанги, в уровне техники не обнаружена. Вышеназванные перфораторы используются не по своему прямому назначению.

Скважины для размещения почвенных датчиков изготавливают пошагово, по мере прохождения бура в скважину, штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его для последующей засыпки скважины с учетом глубины его залегания.

Бурения скважин осуществляют при помощи строительного (бытового) перфоратора, который выполняет функцию привода буровой штанги. В качестве буровой штанги используют строительный бур.

Преимущества:

- бурение коротких узких скважин в сухих вечномерзлотных, глинистых, каменистых и скальных грунтах в труднодоступных местах;

- позволяет обходиться без дорогостоящей буровой установки;

- используется минимум широкодоступного оборудования и материалов;

- мобильность;

- отсутствие загрязнений грунта, что позволяет проводить изучение свойств грунта в данной точке в неизменном состоянии.

Так как строительные перфораторы и аксессуары к ним широко распространены на рынке, то стоимость оборудования для реализации заявляемого способа в десятки раз ниже, чем при использовании буровых установок.

Приложение

Источники информации

1. Способы мониторинга температуры в вечномерзлых грунтах. Д.Ю. Кропачев. ОАО НПП «Эталон», И.И. Гаврилов. Мерзлотная станция Центра ИССО ОАО РЖД, http://www.omsketalon.ru/seminar_2014/pdf/statja_sposobi_monitoringa.pdf.

2. Использование автоматических регистрирующих устройств (логгеров) для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов. П.Я. Константинов, А.Н. Федоров, Т. Мачимура, Г. Ивахана, X. Ябуки, Й. Йижима, Ф. Костар. Журнал Криосфера Земли, 2011, т. XV, №1, с. 23-32. http://www.izdatgeo.ru.

3. Система мониторинга температур протяженных объектов в вечномерзлых грунтах. Е.В. Амосова, Д.Ю. Кропачев (ОАО НПП «Эталон»), Д.С. Паздерин (ООО НПО «Фундаментстройаркос»).

4. Константинов П.Я. Методика оборудования наблюдательных площадок для температурного мониторинга многолетнемерзлых грунтов (науч.-справ. пособие). Якутск, ИМЗ СО РАН, 2009, 68 с.

5. Опыт применения ББУ-000 «Опенок»,

http://www.geomash.ru/i_shop/boring_plant/bbu_000_openok_/experience_bbu_000.

Способ осуществления мониторинга за параметрами почвы, заключающийся в контроле состояния температуры почвы, путем размещения датчиков температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрации информации об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передачи информации от датчиков в базу данных на удаленном сервере, отличающийся тем, что при изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор, по мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга и используют его, после установки в скважину датчиков, для засыпки скважины с учетом глубины залегания шлама, при этом в качестве буровой штанги используют строительный бур.



 

Похожие патенты:

Лизиметр // 2613882
Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при балансовых исследованиях на мелиорируемых землях, в частности, для определения инфильтрации поливных, талых и дождевальных вод.

Изобретение относится к способу управления добычей углеводородов при осуществлении наблюдения за коллектором с использованием данных о скученных изотопах, данных об инертных газах или сочетания данных о скученных изотопах и инертных газах.
Изобретение относится к области экологии, а именно к определению суммарной фитотоксичности почвы методом биоиндикации. Для этого проводят биотестирование почвы по активности целлюлозоразлагающих микроорганизмов.

Изобретения относятся к области сельского хозяйства. В способе получают водные пробы, извлекаемые из множества всасывающих зондов, размещенных на различных глубинах в почвенном субстрате, включая зону функционирования корневой системы видов растений в данном почвенном субстрате.

Изобретение относится к области экологии, а именно к выявлению признаков природных катастроф, и может найти применение при оценке опасности поражения территорий лавинообразным потоком.

Изобретение относится к области экологии, а именно болотоведения. Для этого определяют линейный прирост образцов побегов мхов рода Sphagnum и исследуют их по индивидуальным маркерам, от которых измеряют линейный прирост побегов.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к способам определения показателей качества глубины дискового лущения стерни зерновых колосовых культур.

Изобретение относится к способам изготовления стандартных образцов состава для оперативного и статистического контроля погрешности результатов измерений, в частности измерений массовой доли нефтепродуктов в почвах, грунтах и донных отложениях.

Лизиметр включает емкость с монолитом почвы, гидравлически связанную с емкостью контроля уровня, узел сброса, подключенный к источнику водоподачи, блок управления с электрокоммутационной схемой и подключенные к нему электромагнитные датчики уровней воды в емкости контроля уровня.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к устройству для отбора проб опасных промышленных загрязняющих веществ, воздействующих на почву.

Изобретение относится к области почвоведения, а именно к агрохимии, и предназначено для оценки концентрации гумуса в образцах черноземных почв петромагнитным методом. Для этого отбирают образцы почвы в пахотном горизонте, в которых определяют величину магнитной восприимчивости kисх. Затем образцы нагревают до 550˚С и после их остывания повторно определяют величину магнитной восприимчивости kнаг. Коэффициент приращения величины магнитной восприимчивости kt вычисляют по формуле kt=kнаг/kисх, при этом содержание гумуса оценивают как прямо пропорциональное коэффициенту kt. Изобретение обеспечивает быстрый и точный метод количественной оценки гумуса в почве. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к области геоэкологии и может быть использовано для оценки экологической ситуации при хроническом и аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами по анализу активности фермента дегидрогеназы в почве. Для этого выделяют первый типичный участок без явного источника эмиссии тяжелых металлов (№1) и второй (№2) типичный участок с явным источником эмиссии приоритетных тяжелых металлов. Затем с этих участков отбирают усредненные пробы почвы №1 и №2, соответственно, и определяют в них активность фермента дегидрогеназы спектрофотометрическим методом. При этом о хроническом загрязнении почвы тяжелыми металлами судят по повышению активности фермента в пробе №2 относительно пробы №1. Об аварийном загрязнении почвы тяжелыми металлами судят по снижению активности фермента в пробе №2 относительно пробы №1. Способ позволяет диагностировать факт хронического или аварийного загрязнения почв тяжелыми металлами, а также сократить время, повысить точность и качество оценки экологической ситуации на территориях функционирования промышленных объектов. 1 ил., 2 табл., 1 пр.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при выполнении работ по инъекционному закреплению образцов грунта в лабораторных условиях. Конструкция для инъекционного закрепления образцов грунта включает форму-цилиндр, основание и крышку. В качестве основания и крышки содержит две пластины с углублением и/или бортиком для фиксации в них формы-цилиндра, закрепляемой с помощью стягивающих устройств через отверстия по краям плоскости пластин. По центру на пластинах предусмотрены патрубки, при этом форма-цилиндр выполнена из полимерной или стеклянной трубы нужного диаметра и длины. Технический результат состоит в повышении достоверности результатов исследования грунтов, обеспечении инъекционного закрепления образцов грунта с искусственной или естественной (керны) структурой в лабораторных условиях. 4 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками. Лизиметрическое устройство содержит корпус 1 с перфорацией и вакуумную трубку 2 с перфорацией для сбора влаги, причем корпус выполнен в виде закрытого полого цилиндра, по всей боковой поверхности которого выполнена перфорация, и который покрыт водопроницаемым материалом геотекстиля 3. Концы материала геотекстиля 3 зафиксированы между собой швом, образуя замкнутую полость цилиндра, при этом перфорированные отверстия 5 цилиндра 1 по всей боковой поверхности просверлены конусными отверстиями, сужающимися во внутрь полого цилиндра 1. Вакуумная трубка 2 снаружи в пределах перфорации внутри корпуса 1 покрыта вторым слоем водопроницаемого материала геотекстиля 6. Изобретение предотвращает заиление полости корпуса прибора и повышает надежность качественного пропуска почвенного раствора, что обеспечивает получение более достоверного количественного и качественного состава почвенного раствора. 3 ил.

Изобретение относится к области экологии, а именно используется при биомониторинге состояния почв в естественных и экологически неблагоприятных экосистемах, вызванных разнообразными загрязнениями. Для этого проводят оценку биологической активности и токсичности почвы по состоянию кресс-салата Lepidium sativum L., выращенного на пробах почв и тест-контролем на вермикулите с питательным раствором Кнопа. Оценку проводят по показателям развития 10-12-дневных растений, при этом сравнивают высоту и массу растений, а также редокс-активность растительного экстракта, которая повышается при токсичности корневой среды. При этом снижение показателей кресс-салата или повышение редокс-активности растительного экстракта на 10-30% характеризует удовлетворительное состояние почвы, снижение на 30-50% - неудовлетворительное, при уровне ниже 50% - экологически опасное. Изобретение обеспечивает упрощение способа оценки, снижение времени тестирования и обеспечение точности результатов для статистической обработки данных для оценки качества почв и почвогрунтов урбанизированных и промышленных территорий разных техногенных почвогрунтов, выполняющих функции почв на урбанизированных и промышленных территориях. 16 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром ≤0,074 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц ≤0,074 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Смешивают сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед, равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0°С до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу помещают в плотномер для затвердевания со значением степени переуплотнения 0,8-3 и загружают в криогенный бокс при температуре -20°С, где замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенную мерзлую глину, физические свойства которой следующие: плотность - 1,63-2,1 г/см3, удельная масса - 16-21 кН/м3 и значение степени переуплотнения - 0,8-3; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 19-22°, связность - 1-3 кПа, модуль упругости - 5-9 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,3. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта, в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к прозрачному мерзлому грунту, способу его получения и применению. Прозрачный мерзлый грунт получают из фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости. Количество фторсодержащего полимера, кубикового льда и бесцветной поровой жидкости рассчитывают согласно условиям испытаний и размерам проб. Фторсодержащий полимер, представленный частицами неправильной формы диаметром 0,25-2,0 мм из тефлона AF 1600 с коэффициентом преломления 1,31 и плотностью 2,1-2,3 г/см3, подвергают очистке от примесей и сушат в сушильном шкафу. Кубиковый лед получают путем раздавливания целого блока льда с диаметром частиц 0,1-0,5 мм. Бесцветная поровая жидкость представлена водой. Сначала фторсодержащий полимер и кубиковый лед равномерно перемешивают в криогенной лаборатории при температуре от -6,0 до -8,0°С, загружают в форму по 2-3 партии для приготовления пробы и утрамбовывают слой за слоем. Затем в форму добавляют воду, и она заполняет промежутки между частицами фторсодержащего полимера и кубиковым льдом. Устройство вакуумирования используют для удаления остаточных пузырьков в пробе, чтобы она достигла полностью насыщенного состояния. Пробу загружают в криогенный бокс при температуре -20°С и замораживают на 48 часов, чтобы получить прозрачный мерзлый грунт, имитируя насыщенный мерзлый песчаный грунт, физические свойства которого следующие: плотность - 1,53-2,0 г/см3, удельная масса - 15-20 кН/м3 и относительная плотность - 20-80%; а механические свойства следующие: угол внутреннего трения - 30-31°, модуль упругости - 8-61 МПа и коэффициент Пуассона - 0,2-0,4. Применяют прозрачный мерзлый грунт в модельном испытании направленного взрывания мерзлого грунта и в испытании оползания модели мерзлого грунта дорожной насыпи вследствие оттаивания. Прозрачный мерзлый грунт, полученный по настоящему изобретению, может имитировать свойства естественной прозрачной мерзлой глины, эффективно используется в модельных испытаниях в инженерной геологии, обладая точными результатами измерений, и может наглядно показать внутреннюю деформацию грунтового массива. Он низкозатратен и прост в эксплуатации. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к исследованию деформационных и прочностных свойств грунтов при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Способ включает деформирование образца грунта природного или нарушенного сложения в условиях трехосного осесимметричного гидростатического и последующего девиаторного нагружения, дающих возможность ограниченного бокового расширения образца грунта, близкого к реальным условиям, затем после установления условной стабилизации при статическом режиме достижением скорости деформирования образца, соответствующей условной стабилизации деформации образца на данной ступени деформирования, переходят поочередно на следующие ступени испытания, а по окончании испытаний, по конечным результатам, полученным на каждой из ступеней испытания, строят график зависимости относительной осевой деформации от осевых напряжений и определяют искомые характеристики грунта, причем после стабилизации деформаций гидростатического нагружения выполняют контролируемое девиаторное нагружение, первая часть которого - дозированное кинематическое нагружение с управляемой скоростью деформации и ограничением по приращению осевых напряжений, а вторая часть - стабилизация напряженно-деформированного состояния образца в режиме ползучести - релаксации напряжений по условной стабилизации модуля общей деформации, многократно повторяя нагружения и стабилизацию до достижения предельного напряженного состояния, а далее продолжают (при необходимости) только кинематическое нагружение до величины предельной относительной осевой деформации. Достигается ускорение испытаний при определении различных характеристик любых разновидностей нескальных грунтов. 1 пр., 4 ил.

Изобретение относится к области исследования механических характеристик грунтов в лабораторных условиях. Новым в способе является то, что вначале в специальном решетчатом поддоне изготавливают включения кубической формы, уплотнение породы производят методом вибрации, после чего включения замораживают до заданной экспериментом температуры, затем поддон с ячейками разбирают, вынимают включения, выдерживают их при комнатной температуре некоторое время до появления конденсата на поверхности для лучшего сцепления со связующим, перемешивают включения со связующим - породами месторождения, помещают перемешанные включения со связущим в специально изготовленную разъемную цилиндрическую форму (гильзу), после чего гильзу с породой устанавливают в климатическую камеру и замораживают до температуры, соответствующей температуре породы в массиве, применительно к различным периодам года, и выдерживают в холодильной установке до тех пор, пока температура в центре образца с установленным в нем термодатчиком не уравняется с заданной. Достигается возможность изготовления образцов, структурно сопоставимых с взорванным массивом горных пород, позволяющих определить на них сопротивление срезу грунта методом одноплоскостного среза. 2 ил.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства, в частности к автоматизированным оптико-электронным системам определения содержания питательных веществ в почве. В способе содержание и концентрации основных питательных элементов в почве (азота, фосфора и калия) определяют пропорционально цветовым оттенкам спектра, фиксируемым цветной видеокамерой при сгорании в пламени образцов почвы, отобранных в процессе движения трактора с устройством по полю, с последующей обработкой сигнала видеокамеры на бортовом компьютере. Устройство содержит установленные в передней части трактора подвижную и неподвижную рамы, соединенные осью. На подвижной раме жестко закреплены почворез, отражающие экраны-уплотнители, и ось, на которой крепится устройство для забора почвы с рабочим и направляющим цилиндрами. Передвижение подвижной рамы относительно неподвижной рамы осуществляется гидроцилиндром. В верхней части рабочей камеры, где расположено устройство для забора почвы, между рабочим и направляющим цилиндрами устанавливают газовую горелку, напротив которой в боковой стене барабана устройства для забора почвы расположено отверстие, защищенное жаропрочным стеклом, за которым снаружи закреплена закрытая защитным кожухом цветная видеокамера. Изобретения обеспечивают автоматизацию процесса определения содержания питательных веществ в почве. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к экологии и предназначено для оценки состояния температуры параметров почвы в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах. Для этого размещают почвенные датчики температуры почвы на разных глубинах с определенным шагом в целевых скважинах, пробуренных в многолетнемерзлых, глинистых, скальных и каменистых грунтах без промывки, с последующей их засыпкой, регистрируют информацию об измеренной каждым датчиком температуре почвы и передают информацию от датчиков в базу данных на удаленном сервере. При изготовлении скважин для размещения датчиков температуры почвы приводом буровой штанги используют строительный мощный перфоратор, по мере прохождения бура в скважину буровую штангу, для достижения необходимой глубины, наращивают при помощи стандартных удлинителей и разъемных муфт, а сухой шлам периодически удаляют промышленным пылесосом, который снабжен жестким резиновым шлангом, причем каждую порцию шлама складируют раздельно друг от друга. Изобретение позволяет использовать оборудование, пригодное для переноса работниками в любую труднодоступную точку земной поверхности. 3 табл., 2 пр.

Наверх