Устройство для статического зондирования грунта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 Р 1 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ л.42морское научно-производение Союзморинжгеолоеев и А. Г, Вехтер(088.8)идетельство СССР2 Э 1/00, 1980.етельство СССР02 Р 1/00, 1986. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(7 ) Всесоюзноественное об ьедингия(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТА(57) Изобретение относится к области исследования свойств морских грунтов в условиях их естественного залегания методом статического зондирования при инженерно- геологических изысканиях под строительство сооружений на шельфе и позволяет повысить точность зондирования. Устройство содержит погружное устройство 1, силовой механизм 2 в виде гидроцилиндра двухстороннего действия, анкерный механизм 3, глубиномер 4, датчики 6 и 7 соответственно лобового сопротивления и трения грунта, датчик 10 расхода, преобразователь 11 импульсов, формирователь 12 импульсов, элементы И 13 и 14, дели. тель 15 частоты, регистраторы 16 и 17. 2 ил.3Изобретение относится к исследованиюсвойств морских грунтов в условиях их естественного залегания методом статического зондирования при инженерно-геологических изысканиях под строительство сооружений на шельфе.Целью изобретения является повышение точности зондирования.На фиг. 1 представлена структурная блоксхема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы блоков. 1 ОУстройство содержит погружное устройство 1, силовой механизм 2 в виде гидро- цилиндра двухстороннего действия, предназначенный для вдавливания измерительного Зонда в грунт, анкеруюгций механизм 3, Предназначенный для фиксации погружного устройства в обсадных трубах буровой скважины на ее забое и восприятия усилия реакции грунта при задавливании измерительного зонда, глубиномер 4 в виде концевого переключателя, предназначенный 20 для подачи сигналов в моменты начала и конца хода штока силового механизма, измерительный зонд 5 с датчиками 6 и 7 соответственно лобового сопротивления и трения грунта, предназначенными для определения механических характеристик грунта в процессе зондирования; гидравлическую линию 8, предназначенную для подачи гидравлической жидкости под рабочим давлением к силовому механизму, электрическую линию 9 связи, дат- ЗО чик 10 расхода гидрожидкости, преобразователь 1 импульсов, формирователь 12 импульсов с элементами И 13 и 14 и делителем 15 частоты, предназначенный для формирования из последовательности импульсов на выходе преобразователя 11 импульсов 35 по сигналам от глубиномера 4 импульсных последовательностей во временных интервалах, соответствующих циклам вдавливания измерительного зонда в грунт, первый 16 и второй 17 регистраторы с импульсным 18 и измерительными 19 и 20 входами, вывод 21 электрической линии 9 связи, предназначенный для соединения выхода глубиномера 4 с входом делителя 15 частоты импульсов и элемента И 13.Временные диаграммы фиг. 2 отражают 4 последовательность 22 с инхронизирующих импульсов на выходе глубиномера 4, последовательность 23 импульсов на выходе делителя частоты 15, последовательность 24 импульсов на выходе элемента И 13, последовательность 25 импульсов на выходе 50 преобразователя импульсов 11, последовательность 26 импульсов на выходе элемента И 14.Устройство работает следующим образом.Погружное устройство 1 на тросе опускают на забой скважины, обсаженной 55 обсадными трубами, затем в поршневую полость гидроцилиндра силового механизма 2 по гидравлической линии 8 связи нагнетают рабочую жидкость от гидроприво 4да (не показан), измерительный зонд 5 начинает вдавливаться в грунт и одновременно за счет усилия реакции грунта происходит анкеровка погружного устройства при помощи анкеруюц 1 его механизма 3 в обсадной трубе, при вдавливании измерительного зонда 5 в грунт производятся измерения механических свойств грунта датчиками лобового сопротивления грунта 6 и бокового трения грунта 7, измерительные данные передаются по электрической линии 9 связи на измерительные входы 19 и 20 соответствующих регистраторов 16 и 17, после окончания рабочего хода штока гидроцилиндра, о чем свидетельствует сигнал уровня О на выходе глубиномера 4, жидкость направляют в щтоковую полость гидроцилиндра силового механизма 2 и осуществляется холостой ход, при котором происходит разанкеровка анкерующего механизма 3 и сборка погружного устройства 1 в исходное состояние, о чем свидетельствует замыкание концевого переключателя глубиномера 4 и переключение его выходного сигнала с уровня 1 на уровень О, после чего производится следующий цикл вдавливания измерительного зонда 5 в грунт, таким образом измерительный зонд 5 ступенчато вдавливается в грунт на всю длину. Следовательно, каждой ступени вдавливания измерительного зонда 5 в грунт соответствуют следующие циклы функционирования погружного устройства 1 (см. фиг. 2); анкеровка в скважине, рабочий ход штока гидроцилиндра (вдавливание зонда в грунт), разанкеровка в скважине, обратный ход штока гидроцилиндра. На всех этапах циклического зондирования при помощи датчика 10 расхода гидравлической жидкости производится измерение величины расхода и преобразование сигнала в преобразователе 11 импульсов, при подаче которых на импульсные входы регистраторов 16 и 17 в цикле вдавливания зонда 5 в грунт обеспечивается регистрация измерительных данных в функции частоты следования импульсов преобразователя 11 импульсов, при этом обеспечивается протяжка ленты регистратора синхронно с поступлением информации о глубине в следующей зависимости:прот= К па (1) с 1 - , Кой (1) (11= - КЗ тзопп., где по о - величина протяжки лентырегистраторов;и- функция изменения частотыследования импульсов нана выходе преобразователя11 импульсов;Ч - функция изменения расходажидкости в гидросистеме;пзопп - глубина зондирования;К 1, К 2, Кз - масштабирующие коэффициенты;- время зондирования.15218 формула изобретения Начало и конец . цикла как рабочего хода штока .гидроцилиндра, так и обратного хода штока гидроцилиндра соответственно фиксируются сигналами от глубиномера 4, выражающимся в переключении уровня его выходного напряжения с О на 1 и обратно в О, что соответствует последовательности 22 импульсов (фиг. 2). Последовательность 22 импульсов от глубиномера 4 поступает на первый вход элемента И 13 и одновременно 10 через делитель на два - на его второй вход. Так как одной ступени вдавливания зонда соответствует два цикла работы установки (рабочий и. обратный ход штока гидроцилиндра), делитель 15 частоты на два по выходу формирует временную последовательность 23 импульсов, соответствующую ступеням вдавливания зонда в грунт. При поступлении последовательности 22 импульсов, отображающей циклы работы установки, и последовательности 20 23 импульсов, соответствующей ступеням вдавливания зонда., на входы элемента И 13 после выполнения операции конъюнкции формируется последовательность 24 сигналов, уровень 1 которых соответствует временным интервалам, относящимся к рабочим ходам штока. Этим выделяются временные интервалы поступления импульсов, соответствующие рабочему ходу штока гидро цилиндра.Взаимосвязь выхода элемента И 13 с З 0 входом элемента И 14 обусловливает то, что импульсы 24 являются разрешающими сигналами для прохождения импульсов 25 через элемент И 14 от преобразователя 11 импульсов, функционально выражающих линейное перемещение штока гидроцилиндра. После выполнения операции конъюнкции над последовательностями 24 и 25 на выходе элемента И формируется последовательность 26 импульсов, сопряженных только с циклами рабочего хода штока гидроцилиндра, и таким об разом на импульсные входы регистраторов 16 и 17 поступает в виде последовательности 26 импульсов информация о глубине пенетрации только при вдавли 276вании пенетрационного зонда в грунт одновременно с поступлением на регистраторы 16 и 17 (на их аналоговые входы) полезной информации от измерительных датчиков, в частности о величине лобового сопротивления грунта К и бокового трения Т.Синхронность поступления значений измеренных величин К и Т и значений. соответствующей глубины внедрения пенетрационного зонда обеспечивает однозначность их соответствия - однозначность их взаимной привязки, что обеспечивает повышение достоверности получаемых данных о свойствах грунта благодаря устранению вероятных значений К и Т с соответствующей глубиной зондирования. Устройство для статического зондирования грунта, содержащее погружное устройство с гидравлическим силовым механизмом для циклического вдавливания зонда в грунт, с анкерующим механизмом, с глубиномером и с измерительным зондом, состоящим из датчиков лобового сопротивления и бокового трения грунта, отличаюи 1 ееся тем что, с целью повышения точности зондирования, оно снабжено датчиком расхода гидравлической жидкости, преобразователем импульсов, первым и вторым элементам И, делителем частоты импульсов, первым и вторым регистраторами, причем выход глубиномера подключен к одному входу первого элемента И и входу делителя частоты импульсов, выход которого соединен с другим входом первого элемента И, выход которого соединен с одним входом второго элемента И, другой вход которого соединен с выходом преобразователя импульсов, вход которого соединен с датчиком расхода, выход второго элемента И соединен с одними входами регистраторов, другой вход первого регистратора соединен с датчиком лобового сопротивления грунта, а другой вход второго регистратора соединен с датчиком бокового трения грунта.1521827 г знецо Редактор Т. ЛазоЗа к аз 6899/27ИИПИ Государе113Производственно. 1,игналы 8 адьего де глуЕиноиеа Фгг Сигнальг на8 ь 7 годе делителй частогпы То 1.игналы на Уюоде оторого логиеского .юемента и 7.7 игналы на ЬиРе датчикаиюульигг 1 Сигналы на Еыо де юергого логиюсиге Зпеиента и" 74г Составитель А. Кренко Техред И. ВересТираж 589твенного комитета по изобретени035, Москва, Ж - 35, Раушскиздательский комбинат Патент Корректор Т.МалецПодписноем и открытиям при ГКНТ СССРя н аб., д. 4/5г, Ужгород, ул. Гагарина. О