Оборудование для статического зондирования грунтов

Предприятие Геотест выпускает несколько различных комплектов оборудования для статического зондирования грунтов, которые могут использоваться как на зондировочных, так на различных буровых установках с усилием вдавливания не менее 30 кН. Все комплекты оборудования соответствуют требованиям ГОСТ 19912–2012 и Изменениям №1, 2019 г. к ГОСТ «Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием».

Комплекты серии ТЕСТ предназначены для зондирования немерзлых песчаных и глинистых грунтов. Статическое зондирование выполняют для комплексной оценки физико-механических свойств грунтов в соответствии c СП 446.1325800.2019 (Приложение Ж) и вновь воскресшим СП 11–105–97 (Приложение И), видимо, для оценки показателя консистенции глинистых грунтов, т.к. для суглинков и глин нормативные значения прочностных характеристик и модуля деформации в обоих приложениях совпадают.

Расчёты несущей способности свай выполняются в соответствии с «СП 22.13330.2016, СНиП 2.02.03–85 «Свайные фундаменты», СП-50–102–2003 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и МГСН 2.07–01 «Московские городские строительные нормы, «Основания, фундаменты и подземные сооружения».

Комплекты аппаратуры для статического зондирования грунтов серии ТЕСТ имеют свидетельство об утверждении типа средств измерений Федерального Агентства по техническому регулированию и метрологии RU.C.30.058.A №45332, регистрационный номер 48929–12 и сертификат об утверждении типа средств измерений №8013 Госкомитета по стандартизации республики Беларусь.

Комплекты регистрации данных статического зондирования делятся на две основные группы, в зависимости от используемых зондов: аналоговые и цифровые, каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Аналоговое оборудование

Аналоговое оборудование (комплекты ТЕСТ-К2М и ТЕСТ-12) отличается сравнительной простотой изготовления и эксплуатации.

При использовании аналоговых зондов А2/350 сигнал от тензометрических датчиков передаётся в измерительный прибор по кабелю, где усиливается, оцифровывается и в цифровом виде сохраняется в памяти контроллера (ТЕСТ-К2М или ТЕСТ-К12); в дальнейшем результаты испытаний передаются в компьютер для обработки.

Основными недостатками аналоговых зондов являются: слабый сигнал датчиков, который необходимо усиливать, невозможность полноценной температурной компенсации каналов, индивидуальные параметры каждого зонда, требующие настройки оборудования при замене зондов, а также возможное влияние наведённых электрических полей на кабельный канал связи (при работе вблизи ЛЭП) и связанная со всем этим низкая точность измерений параметров зондирования.

Главный недостаток — это слабый функционал таких зондов, которые имеют только два канала измерений: сопротивление грунта по конусу qc, МПа и по муфте трения fs, кПа. При этом установка на такие зонды дополнительных специальных датчиков, практически, исключается, например, цифровых инклинометров). В связи с этим, использование таких зондов ограниченно глубинами до 10 метров, в соответствии с ГОСТ 19912–2012, Примечание 1, к п.5.2.4., из-за отсутствия именно инклинометров.

В целом, это оборудование вчерашнего дня, т.к большинство зарубежных компаний, выпускающих оборудование для зондирования, давно используют только цифровые технологии.

Цифровое оборудование

Цифровое оборудование (комплект ТЕСТ-К4М и комплект ТЕСТ-К4 CPTU отличается тем, что усиление и преобразование сигнала датчиков в цифровую форму выполняется электронным узлом, расположенным непосредственно внутри зондов типа А3/350 и А4/350. При обработке цифрового сигнала посредством цифровых технологий выполняется температурная компенсация, усиление и нормирование сигнала для получения идентичных выходных параметров любого зонда.

К основному недостатку таких зондов следует отнести и более высокую трудоёмкость изготовления и стоимость цифровых зондов, но в целом, это компенсируется их важными преимуществами, в сравнении с аналоговыми зондами.

В частности, это полноценная температурная компенсация, цифровое кондиционирование сигнала, что позволяет выпускать зонды с идентичными параметрами, что не требует настройки оборудования при замене зондов и, главное, значительно более высокая точность измерений. Помимо этого, при использовании цифрового канала существует возможность установки дополнительных специальных цифровых датчиков, сигналы которых транслируются к измерительным приборам в рамках общего протокола обмена по кабелю или посредством бескабельной передачи по штангам, что существенно повышает потребительские свойства оборудования.

Для правильного выбора оборудования нашими Заказчиками хочу дать краткую характеристику всех комплектов зондирования, выпускаемых предприятием ГЕОТЕСТ.

Комплект ТЕСТ-К2М

Комплект ТЕСТ-К2М для зондировочных и буровых установок. Имеет в своём составе аналоговые зонды А2/350 и контроллер ТЕСТ-К2М или ТЕСТ-12. Зонд соединяется с измерительным прибором (контроллером) посредством коммутирующего кабеля.

Контроллер ТЕСТ-К2М имеет простой пользовательский интерфейс. При выполнении опыта он отображает результаты зондирования на дисплее, сохраняет данные измерений и, после испытаний, передаёт их в компьютер для обработки, непосредственно при подключении к ПК или посредством съёмной USB-флэшкарты, где сохраняется резервная копия данных зондирования.

При подключении контроллера ТЕСТ-К2М к ноутбуку в процессе зондирования данные, в режиме реального времени, передаются в программу обработки с построением графиков на мониторе.

Комплект ТЕСТ-12

Комплект ТЕСТ-12 является модификацией комплекта ТЕСТ-К2М, но, в сравнении с ним, имеет более удобный пользовательский интерфейс, расширенный температурный диапазон эксплуатации и новые полезные опции: графическое представление данных зондирования, более высокое разрешение (шкала 1000 ед.) и возможность сохранения в памяти тарировочных параметров пяти зондов, что позволяет менять зонды при работе без настройки комплекта.

В заключение отмечу, что в ближайшее время (2–3 года) предприятие ГЕОТЕСТ перейдёт на ограниченный выпуск аналоговых комплектов ТЕСТ-К2М и будет выпускать, в основном, цифровое оборудование.

Комплект ТЕСТ-К4М

Комплект ТЕСТ-К4М, универсальный цифровой комплект для зондировочных и буровых установок. В состав комплекта входят трёхканальные цифровые зонды А3/350 или четырёхканальные зонды А4/350, контроллер ТЕСТ-К4М и Блок Связи БС-3.

Цифровые зонды А3/350 имеют три канала измерений: канал конуса qc, канал муфты fs и канал инклинометра I. Цифровой инклинометр, установленный в электронном узле зонда, показывает отклонение зонда от вертикального положения при зондировании. Зонды А4/350 имеют четыре цифровых канала: каналы qc, fs, I и канал U₂ — поровое давление или канал Т2 — измерение температуры конуса зонда.

Контроллер ТЕСТ-К4М предназначен для индикации данных зондирования на ЖК- дисплее, сохранения и передачи результатов на персональный компьютер для обработки и сохранения резервной копии на USB — флэшкарте.

Благодаря использованию цифровых зондов комплект ТЕСТ-К4М имеет высокую точность измерений (разрешение 1000 единиц), дополнительные функции самодиагностики измерительного тракта и зонда, сохранения и контроля временных параметров процесса зондирования.

На зондировочных установках УСЗ-15/36 (ГЕОТЕСТ), при автоматическом сохранении отсчётов, временные метки позволяют измерять текущую скорость вдавливания зонда и сохранять эти данные, что в процессе обработки результатов даёт возможность оценить корректность проведения опыта.

Комплект Блок Связи БС-3 + А3/4–350 специально разработан для работы на зондировочных установках напрямую с ноутбуком и цифровыми зондами А3/350 или А4/350. В процессе зондирования он передаёт данные от зонда непосредственно в программу обработки, где они сохраняются в Базе Данных Программы Geoexplorer и одновременно транслируются на экран ноутбука в виде графиков зондирования в режиме реального времени.

Комплект ТЕСТ-К4М, в полной комплектации, является универсальным и может работать как на зондировочных, так и на буровых установках, но возможно его использование и в сокращённом (специализированном) варианте.

Для работы на буровых установках, мы рекомендуем использовать для регистрации данных контроллер ТЕСТ-К4М с радиокнопкой РК 11. Предполагается, что прибор в процессе зондирования располагается в удобном месте (кабина автомашины, переносной стол, либо штатив), а управление прибором (сохранения отсчётов) осуществляется дистанционно.

Для работы на зондировочных установках, мы предлагаем использовать Блок Связи БС-3 с ноутбуком. При работе с таким комплектом в кунге зондировочной установки результаты зондирования передаются непосредственно на ноутбук в базу данных программы обработки Geoexplorer и одновременно отображаются на мониторе в виде графиков.

Для передачи сигнала от цифровых зондов штатно используется коммутирующий кабель, но есть и бескабельный вариант передачи данных — комплект БПД1.

Комплект ТЕСТ-К4 CPTU

Комплект ТЕСТ-К4 CPTU отличается от базового комплекта ТЕСТ-К4М тем, что имеет в своём составе два зонда А4/350 CPTU с датчиками порового давления и один зонд А3/350. В зондах А4/350 CPTU установлены щелевые датчики порового давления (конструкции предприятия ГЕОТЕСТ). Основные характеристики датчиков приведены на сайте.

Датчик порового давления, установленный в конусе зонда, предназначен для измерения избыточного давления в поровой воде, возникающего при внедрении зонда в грунт.При интерпретации результатов зондирования поровое давление является важным дополнительным параметром для идентификации грунтов, оценки их консолидационных характеристик и корректировки показателей сопротивления конуса qc и трения зонда fs, при переходе к эффективным напряжениям. К сожалению, в отечественных нормативных документах этот метод (CPTU) не является обязательным, да и в практике проектирования фундаментов ему уделено мало внимания.

Комплект терминал Блок Т предназначен для работы с цифровыми зондами А3/350 и А4/350 в кабельном и бескабельном варианте. Зонд подключается к терминалу Блок Т и цифровой сигнал от зонда по радиоканалу Zie — Bee транслирутся непосредственно в Программу обработки Geoexplorer, где сохраняется в Базе данных. (Подробная информация на сайте).

Универсальный Блок УБ2 (статика) предназначен для работы с цифровыми зондами. В процессе зондирования цифровые сигналы датчиков, в режиме реального времени, передаются на микрокмпьютер по каналу Блютуз. Микрокомпьютер формирует файл опытных данных, который, посредством электронный почты, передаётся в Базу данных программы обработки любому пользователю по сети Wi-Fi. (Подробная информация на сайте).

Комплект передачи данных БПД1

Комплект передачи данных БПД1 предназначен для работы с цифровыми зондами в составе комплектов (ТЕСТ-К4М, БС-3, Блок Т и УБ2) на зондировочных и буровых установках. Удобно и легко работать, сокращается трудоёмкость и растёт производительность, исключаются все сопутствующие работы по сборке и разборке комплекта штанг с кабелем внутри.

Кабель от контроллера ТЕСТ-К4М, Блока Связи БС-3 или другого оборудования, подключается непосредственно к наголовнику буровой или зондировочной установки. Питание зондов в этом случае, осуществляется от аккумуляторного блока, расположенного внутри первой штанги.

Дополнительное оборудование

Прибор проверки кабелей и зондов ППКЗ-1 входит в комплект аналогового оборудования ТЕСТ-К2М и предназначен для оперативной проверки в полевых условиях целостности коммутирующих кабелей и исправности аналоговых зондов А2/350. Обязательная опция.

Радиокнопка РК-11 входит в состав аналоговых ТЕСТ-К2М и цифровых комплектов ТЕСТ-К4М и предназначена для дистанционного управления контроллером при зондировании. Обязательная опция.

Минипринтер может входить в состав любого комплекта и предназначен для сохранения печатной копии опытных данных в процессе зондирования. Необязательная опция.

Образцовый динамометр ДОСМ 3–50У (или ДЭТ/1) предназначен для проверки и настройки оборудования, как в полевых, так и в лабораторных условиях.

Проботборник Р 45/100 предназначен для отбора проб глинистых и песчаных грунтов с помощью установок статического зондирования. Общий объём проб 100 см³. При использовании пробоотборника в процессе зондирования можно выполнить описание и идентификацию грунтов и определить основные физические показатели.

С Уважением, главный специалист АО «Геотест»,
к.т.н. Е. Л. Пылаев