Тест на проникновение конуса - Cone penetration test

Грузовик CPT, эксплуатируемый USGS.
Символ, используемый на чертежах
Упрощенный вариант конического пенетрометра.

В конусное проникновение или конусный пенетрометр (CPT) - метод, используемый для определения геотехническая инженерия свойства почвы и очерчивание почвы стратиграфия. Первоначально он был разработан в 1950-х годах в Голландской лаборатории механики грунтов в г. Делфт для исследования мягких грунтов. Основываясь на этой истории, его также назвали «голландским конусным тестом». Сегодня CPT - один из наиболее часто используемых и признанных почвенных методов для исследование почвы Мировой.

Метод испытания заключается в вдавливании конуса с прибором конусом вниз в землю с контролируемой скоростью (допустимое значение составляет 1,5–2,5 см / с). Разрешающая способность CPT в разграничении стратиграфических слоев зависит от размера вершины конуса, при этом типичные концы конуса имеют площадь поперечного сечения 10 или 15 см², что соответствует диаметрам 3,6 и 4,4 см. Очень ранний сверхминиатюрный вычитающий пенетрометр площадью 1 см² был разработан и использовался в мобильной системе запуска баллистических ракет США (MGM-134 Карлик ) программа проектирования почвы / конструкции в 1984 году в Earth Technology Corporation, Лонг-Бич, Калифорния.

История и развитие

Результат теста конусного проникновения: сопротивление и трение слева, коэффициент трения (%) справа.

Раннее применение CPT в основном определяло логистику геотехнических свойств грунта. несущая способность. Первоначальные конические пенетрометры предусматривали простые механические измерения полного сопротивления проникновению при вдавливании инструмента с коническим наконечником в почву. Для разделения общего измеренного сопротивления на составляющие, создаваемые коническим наконечником («трение наконечника») и трение, создаваемое колонной стержней, использовались различные методы. А трение Втулка была добавлена ​​для количественной оценки этого компонента трения и помощи в определении когезионной прочности почвы в 1960-х годах.[1] Электронные измерения начались в 1948 году и улучшились в начале 1970-х годов.[2] Большинство современных электронных диффузоров CPT теперь также используют Датчик давления с фильтром для сбора давление поровой воды данные. Фильтр обычно расположен либо на кончике конуса (так называемое положение U1), сразу за кончиком конуса (наиболее распространенное положение U2) или за фрикционной муфтой (положение U3). Данные о поровом давлении воды помогают в определении стратиграфии и в основном используются для корректировки значений трения наконечника с учетом этих эффектов. CPT-тестирование, которое также собирает пьезометр данные называются тестированием CPTU. Испытательное оборудование CPT и CPTU обычно продвигает конус с помощью гидроцилиндров, установленных на автомобиле с большим балластом, или с использованием ввинчиваемых анкеров в качестве противодействующей силы. Одно преимущество CPT перед Стандартный тест на проникновение (SPT) представляет собой более непрерывный профиль параметров почвы, с данными, записываемыми с интервалами обычно от 20 см до 1 см.

Производителями конических пенетрометрических зондов и систем сбора данных является компания Hogentogler, которая была приобретена подразделением Vertek в г. Партнеры по прикладным исследованиям,[3][4] GeoPoint Systems BV[5] и Pagani Geotechnical Equipment.[6]

Дополнительные параметры испытаний на месте

В дополнение к механическим и электронным конусам на протяжении многих лет был разработан целый ряд других инструментов, установленных на CPT, для получения дополнительной информации о недрах. Одним из распространенных инструментов, используемых во время тестирования CPT, является геофон набор для сбора сейсмических поперечная волна и волна сжатия скорости. Эти данные помогают определить модуль сдвига и Коэффициент Пуассона с интервалами через столб почвы для разжижение почвы анализ и анализ прочности низковольтных грунтов. Инженеры используют скорость поперечной волны и модуль сдвига для определения поведения грунта при малых деформациях и вибрационных нагрузках. Дополнительные инструменты, такие как лазерно-индуцированная флуоресценция, Рентгеновская флуоресценция,[7] почва проводимость /удельное сопротивление,[8] pH датчик температуры и мембранного интерфейса, а также камеры для захвата видеоизображений также все больше совершенствуются в сочетании с датчиком CPT.

Дополнительный инструмент CPT, используемый в Великобритании, Нидерландах, Германии, Бельгии и Франции, представляет собой пьезоконус в сочетании с трехосным магнитометр. Это используется, чтобы гарантировать, что испытания, скважины и геморрой, не встречайте неразорвавшиеся боеприпасы (UXO) или бездельники. Магнитометр в конусе обнаруживает черные металлы весом 50 кг и более в радиусе до 2 м от датчика в зависимости от материала, ориентации и состояния почвы.

Стандарты и использование

CPT для геотехнических приложений был стандартизирован в 1986 г. ASTM Стандарт D 3441 (ASTM, 2004). ISSMGE обеспечивает международные стандарты CPT и CPTU. Позже стандарты ASTM рассматривали использование CPT для различных относящийся к окружающей среде характеристика сайта и грунтовые воды мониторинг деятельности.[9][10][11] Для геотехнических исследований почвы CPT более популярен по сравнению с SPT как метод геотехнических исследований почвы. Его повышенная точность, скорость развертывания, более непрерывный профиль почвы и меньшая стоимость по сравнению с другими методами тестирования грунта. Возможность продвигать дополнительные инструменты тестирования на месте с помощью прямого нажатия CPT буровая установка, включая описанные выше сейсмические инструменты, ускоряют этот процесс.

Рекомендации

  1. ^ Бегеманн, Х. К. С., 1965, "Конус кожуха трения как средство определения профиля почвы"; Слушания, 6-й ICSMFE, Монреаль, Квебек, Канада, Том I, стр. 17-20.
  2. ^ Де Рейстер, Дж., 1971, "Электрический пенетрометр для исследования места"; Журнал отдела SMFE, ASCE, Vol. 97, СМ-2, с. 457-472.
  3. ^ «CPT Equipment». Hogentogler & Co., Inc. Архивировано с оригинал 4 марта 2016 г.
  4. ^ "Конусы CPT и системы сбора данных - Vertek CPT". Applied Research Associates, Inc., 2016 г.
  5. ^ "Geopoint.nl". Geopoint Systems BV. 2016 г.
  6. ^ «CPT - Конусы и системы сбора информации». Pagani Geotechnical Equipment. 2015 г.
  7. ^ "Главная | Химический отдел". chemistry.nrl.navy.mil. Получено 2015-04-20.
  8. ^ Струтинский, А.И., Р. Сандифорд, Д. Кавальер, 1991. Использование пьезометрических тестов на проникновение конуса с измерениями электропроводности (CPTU-EC) для обнаружения углеводородного загрязнения в насыщенных сыпучих грунтах. Текущая практика исследования грунтовых вод и зон вадозы, ASTM
  9. ^ ASTM 6001
  10. ^ ASTM 6067
  11. ^ Струтинский, А.И., Сэйни Т., 1990. Использование пьезометрического конусного теста на проникновение и отбор проб грунтовых вод пенетрометром для обнаружения шлейфа летучих органических загрязнителей. Нефтяные углеводороды и органические химические вещества в подземных водах: предотвращение, обнаружение и восстановление. API / NWWA

Список используемой литературы

  • «Испытания на проникновение конуса в геотехнической практике»; Т. Лунн, П.К. Робертсон и Дж. Дж. М. Пауэлл. Блэки Академический и Профессиональный. Лондон.
  • Мей, A.C., 1987 "Тестирование проникновения конуса - методы и интерпретация", CIRIA, Баттервортс.
  • ASTM, 2004, «Стандартный метод испытаний почвы на проникновение в глубокий квазистатический конус и конус трения»; Стандарт ASTM D 3441, ASTM International, West Conshohocken, PA, 7 стр.
  • ASTM D-5778 «Стандартный метод испытаний для проведения испытаний на проникновение в почву с помощью электронного конуса трения и пьезоконуса».
  • Международная эталонная процедура испытаний для CPT и CPTU - Международное общество механики грунтов и геотехники (ISSMGE)
  • Мэйн, Пол; Auxt, Jay A .; Митчелл, Джеймс К .; Йылмаз, Реджеп (4–5 октября 1995 г.). "Национальный отчет США по ЕКПП" (PDF). Труды, Международный симпозиум по испытаниям на проникновение в конус, Vol. 1 (CPT '95). Линчёпинг, Швеция: Шведское геотехническое общество. стр. 263–276. Получено 2011-09-26.