Desde la llegada de la prueba de cono estático, el instrumento se ha actualizado varias veces y la investigación sobre el mecanismo de prueba de cono estático también es muy activa. Por ejemplo, la Segunda Conferencia Europea de Osmosis (ESOFT) se celebró en 1974 y la primera Conferencia Internacional de Sondeo se celebró en 1988. Al mismo tiempo, hay artículos de investigación sobre el mecanismo de pruebas y sondeos in situ en los artículos de conferencias internacionales anteriores sobre mecánica de suelos e ingeniería de cimientos, conferencias internacionales sobre ingeniería geológica y conferencias internacionales sobre geología de los últimos años. Desde la década de 1980, muchas unidades nacionales han realizado este trabajo, como la Universidad de Tongji, el Instituto de Investigación Científica del Ministerio de Ferrocarriles, el Cuarto Instituto de Estudios y Diseño, el Instituto Ferroviario de Changsha, el antiguo Instituto de Geología de Changchun [2], la Universidad de China. de Geociencias [3] y la Universidad de Recursos Hídricos y Energía Hidroeléctrica de Wuhan, etc. , han realizado muchos trabajos de investigación, publicado artículos, monografías o libros de texto.
La investigación experimental y teórica sobre el mecanismo de penetración del cono estático está directamente relacionada con la aplicación de sus métodos de ensayo y resultados. Por tanto, es de gran importancia estudiar el mecanismo de producción del sonido. Sin embargo, debido a la incertidumbre y complejidad de las propiedades del suelo y la gran deformación del suelo provocada por la detección, es muy difícil estudiar su mecanismo. Por lo tanto, hasta el momento los resultados de la investigación teórica sobre el mecanismo de producción del sonido están lejos de ser satisfactorios y aún se encuentran en la etapa exploratoria. Actualmente, la mayoría de las teorías conocidas se obtienen en condiciones no drenadas en arcillas saturadas o en condiciones drenadas en arenas puras. Estas teorías se pueden resumir en las siguientes categorías: ① Teoría de la capacidad de carga; ⑦ Método de expansión del agujero; ③ Método de trayectoria de deformación; ④ Otros métodos. Estos métodos se analizarán y evaluarán brevemente a continuación.
1. Teoría de la capacidad de carga
Dado que el proceso de acción del sondeo de cono estático es similar al de los pilotes, algunas personas han intentado durante mucho tiempo utilizar la teoría de la capacidad de carga definitiva de las cimentaciones profundas para Resuelva el final del sondeo de cono estático. La resistencia qc se llama teoría de la capacidad de carga, o BCT para abreviar. Este método trata el suelo como un material plástico rígido, proporciona el campo de línea de deslizamiento basado en condiciones de tensión límite, o asume una superficie de deslizamiento basada en experimentos o experiencia, y utiliza el método de línea característica de tensión o el método de equilibrio límite para obtener el resultado final. capacidad de carga. El qc obtenido por BCT generalmente se puede expresar como:
Pruebas de suelo e investigación de ingeniería in situ
Donde: Cu es la resistencia al corte no drenado del suelo es la presión de sobrecarga; y el suelo La profundidad de la capa está relacionada con: = γh Nc y Nq son coeficientes de capacidad de carga unidimensionales, que dependen de la selección de la superficie de deslizamiento.
El desarrollo de la teoría de la capacidad de carga BCT es desde la deformación plana y la deformación plana modificada hasta la teoría de la capacidad de carga axisimétrica.
Este método se puede evaluar de la siguiente manera:
(1) Existe una diferencia entre BCT y la penetración estable. La primera es una teoría utilizada para el estado de daño último; un proceso de destrucción.
(2) Tanto el método de la línea de deslizamiento como el método de equilibrio límite se determinan estáticamente. La deformación de la zona plástica no se considera directamente al calcular qc, por lo que no se pueden considerar los efectos de compresibilidad, dilatancia y aplastamiento. Ambos métodos consideran cargas estáticas y no involucran altas tensiones verticales y horizontales causadas por penetraciones.
(3) Sólo en todo el suelo de falla por corte puede aparecer una superficie de falla completa, que puede resolverse mediante el método de la línea de deslizamiento o el método de equilibrio límite. Para la mayoría de las penetraciones profundas, la falla del suelo implica corte y compresión localizadas, y es difícil observar superficies de deslizamiento obvias. Los investigadores suelen utilizar parámetros como β para describir dichas superficies deslizantes no holonómicas con el fin de corregirlas.
(4) Según el método de la línea de deslizamiento plástico rígido, antes de la falla plástica, el suelo actúa como un cuerpo rígido sin deformación. Cuando la fuerza se suma al límite, toda la plasticidad fluye dentro del deslizamiento. campo de línea. Obviamente, esto es inconsistente con la realidad. La simplificación rígido-plástica de la relación constitutiva del suelo traerá errores. Sin embargo, si se considera la relación entre la deformación elástica y los efectos de endurecimiento y ablandamiento por deformación, causará grandes dificultades en matemáticas. método de línea deslizante Se pierde la simplicidad.
(5) El campo de velocidades del suelo en la zona plástica se puede obtener de acuerdo con la ley de flujo y se puede tener en cuenta la complejidad del cambio de volumen. Nadie lo ha hecho porque el interés radica en qc, pero el problema es el estrés estático.
(6)BCT no puede resolver la presión de poro.
2. Método de expansión del agujero
El método de expansión del agujero (CEM para abreviar) se originó a partir del agujero cilíndrico (o esférico) en el elastómero isotrópico uniforme infinito en la perspectiva de la presión uniforme. . Esta teoría se utilizó por primera vez en el análisis del procesamiento de presión del metal y luego se introdujo en la mecánica de suelos, utilizando la expansión de orificios cilíndricos para explicar el mecanismo de las pruebas de apisonamiento y hundimiento de pilotes. La expansión del orificio esférico se utiliza para estimar la capacidad de carga de la base del pilote y el impacto de la hinca del pilote en el suelo circundante. CEM se utiliza ampliamente en mecánica de suelos.
Figura 3-2 Expansión del orificio circular
La expansión del punto de la columna (bola) bajo la acción de una presión interna uniforme P se muestra en la Figura 3-2. Cuando p aumenta, el área alrededor del agujero cambia de un estado elástico a un estado plástico. La zona plástica se expande a medida que aumenta el valor p. Supongamos que el radio inicial de la cavidad es Rf, el radio de expansión es Ru, el radio máximo de la zona plástica es Rp, el valor final correspondiente de la presión en la cavidad es Pu y el suelo fuera del radio Rp permanece elástico. CEM es similar a la formulación general de problemas de mecánica elástico-plástica, es decir, se enumeran y resuelven tres conjuntos de ecuaciones básicas (ecuaciones diferenciales de equilibrio, ecuaciones geométricas y relaciones constitutivas del suelo) utilizando criterios de falla y condiciones de contorno. Las diferencias en las soluciones obtenidas por los investigadores radican principalmente en el grado de deformación y la elección de las relaciones constitutivas involucradas en el problema. La selección de relaciones constitutivas (incluida la ley de flujo en la etapa plástica) es la clave del CEM. Con el desarrollo de la teoría de la mecánica de suelos y los métodos de cálculo, existen principalmente varios modelos que van desde los más simples hasta los que tienen en cuenta muchas propiedades complejas del suelo.
Las principales ventajas de CEM son: al utilizar la expansión de la cavidad cilíndrica o la expansión de la cavidad esférica, el problema tridimensional de la penetración de la sonda se simplifica y simula en la deformación plana y la simetría esférica, la tensión, la deformación y el desplazamiento son solo radiales; coordenadas Una función de la variable r, las condiciones de contorno son muy simples. Se pueden utilizar métodos numéricos para integrar varios modelos constitutivos del suelo y tener en cuenta las muchas propiedades complejas de los suelos. Es significativamente mejor que BCT para obtener la presión de poro y considerar la penetración en suelos altamente compresibles. Se puede observar que la idea de CEM surge de considerar la penetración de la sonda como una expansión continua de la superficie del cono, y aproximadamente reemplazarla con una expansión cilíndrica o esférica, lo que simplifica enormemente las condiciones de contorno.
Las principales desventajas de CEM son: ① Obviamente, la expansión de la cavidad en una posición fija no puede simular las dos características importantes siguientes de la penetración vertical: a. La deformación del suelo está relacionada con la coordenada vertical. En particular, la expansión de la columna no puede simular esto, ya que todos sus desplazamientos están en el plano horizontal, y la expansión esférica no puede explicar la inversión del desplazamiento. b. Continuidad de penetración estable. Porque CEM siempre describe el escariado en una posición fija. Por lo tanto, incluso en el suelo isotrópico homogéneo más simple, CEM no puede simular correctamente el proceso de deformación (trayectoria de deformación) de cada unidad en el suelo durante el proceso de penetración. ②El método CEM actual no considera la influencia de la permeabilidad, aunque existe la influencia de la permeabilidad sobre δ U (exceso de presión de poro) y qc.
3. Método de trayectoria de deformación
El método de trayectoria de deformación (SPM) fue propuesto formalmente en 2015 por un grupo liderado por Baligh después de más de 10 años de investigación. SPM tiene como objetivo proporcionar un método de análisis completo y sistemático para la explicación y predicción razonable de problemas de ingeniería geotécnica profunda (en relación con cimientos poco profundos), como la penetración de pilotes, la penetración de conos estáticos y la extracción de suelo.
(1) La idea básica de SPM
Al observar la penetración no drenada de la sonda en arcilla blanda saturada, Baligh (1975) creía que la tensión del suelo alrededor de la La sonda apenas se vio afectada por la influencia de las propiedades de corte del suelo debido a severas limitaciones de movimiento durante la penetración profunda (gran presión de sobrecarga, remodelación profunda del suelo alrededor de la sonda a altos niveles de tensión, flujo forzado del suelo en condiciones sin drenaje e incapacidad de compresibilidad, etc.) . ), por lo que Baligh dijo que tales problemas son causados por las propiedades de corte del suelo. La teoría y los experimentos posteriores también confirmaron esta hipótesis.
Por lo tanto, es razonable utilizar propiedades del suelo relativamente simples (como la isotropía) para estimar la deformación y la diferencia de deformación causada por la penetración. Utilizando las deformaciones estimadas, se pueden calcular tensiones aproximadas y presiones de poro utilizando condiciones del modelo constitutivo consistentes con la situación real.
Para la penetración cuasiestática de una sonda axisimétrica en un suelo cohesivo saturado, ignorando los efectos de viscosidad e inercia, el daño plástico causado por el corte no drenado puede considerarse como un problema de flujo direccional, es decir, la La sonda se considera estacionaria y el suelo. Las partículas a granel fluyen a lo largo de las líneas de corriente distribuidas alrededor de la sonda en la dirección opuesta a la penetración de la sonda. La deformación, la tensión, la tensión y la presión de poro de cada unidad en diferentes líneas de corriente se pueden obtener mediante algunos pasos.
(2)Simulación de penetración mediante 2)SPM.
La clave para una penetración estable de la simulación SPM es predecir correctamente el campo de deformación. Actualmente, el suelo se trata como un fluido no viscoso e incompresible y el campo de deformación se estima resolviendo la sonda de flujo de partículas del suelo. Esto se puede dividir en dos situaciones, es decir, la sonda se mueve en un fluido estacionario con una velocidad de U (generalmente 2 cm/s) o una sonda estática con una velocidad de u para un haz uniforme infinito con ángulo de ataque cero;
Existen dos métodos para resolver el flujo alrededor de un cuerpo axisimétrico, a saber, el método de Bankine y el método de transformación conforme.
La evaluación de este método es la siguiente:
Las ventajas son las siguientes: La principal ventaja del método SPM es que considera y simula por primera vez las características de la penetración vertical, superando las dos principales deficiencias. del CEM. De acuerdo con los supuestos básicos, el campo de deformaciones se obtiene mediante el método de flujo cónico, que evita las dificultades de cálculo de las relaciones constitutivas bajo condiciones de contorno complejas y trayectorias de tensiones complejas. La principal desventaja del método SPM radica en la aplicabilidad de sus supuestos subyacentes. Clark y Meverhof (1972) y Steenfelt (1981) observaron que la influencia de la hinca de pilotes en el campo de desplazamiento radial del suelo circundante varía de 4 a 8 veces el diámetro del pilote, respectivamente. Algunos investigadores han llegado a la conclusión de que el rango de influencia de δ U es de 4 a 25 veces el diámetro del pilote. Por tanto, las deformaciones producidas por la penetración dependen de las propiedades del suelo. En la actualidad, el método SPM en realidad lleva su supuesto básico un paso más allá y equipara el campo de flujo en el suelo con el campo de flujo de un fluido no viscoso e incompresible que fluye alrededor de un cono. Como todos sabemos, el flujo no viscoso no puede resistir ninguna fuerza de corte (por pequeña que sea) y la viscosidad del suelo es generalmente de 8 a 16 órdenes de magnitud mayor que la del agua. Por lo tanto, sólo se puede utilizar un cono de fluido irrotacional no viscoso, incompresible para simular el campo de flujo causado por la penetración profunda, lo cual es efectivo para arcilla blanda completamente saturada (consulte la aproximación de primer orden). Para arcilla dura con OCR > 4, se generan fácilmente superficies de deslizamiento discontinuas durante el proceso de penetración y no es adecuado simular el movimiento continuo del fluido. La ecuación de flujo es difícil de resolver si se tienen en cuenta la viscosidad, compresibilidad y fricción de la interfaz pilote-suelo.
A pesar de las dificultades anteriores, el método SPM es inteligente en su concepción. Calcula por separado el campo de deformación y el campo de tensión, abre una nueva forma de resolver el problema de la penetración profunda y tiene grandes perspectivas de desarrollo. Se han obtenido muchos resultados útiles usándolo, como la estimación de los coeficientes de capacidad de carga de qc y δ U. Consulte el artículo de Baligh.
2. Principio de funcionamiento de la sonda de cono estático
1. La sonda forma un sensor de resistencia.
La sonda de cono estático, también conocida como sensor de resistencia de formación, es A. Componente clave para medir la resistencia a la penetración del suelo de cimentación. Es un componente que detecta directamente la resistencia del suelo durante el proceso de penetración, la convierte en una señal eléctrica y luego la muestra el instrumento. Para implementar este proceso, se pueden utilizar diferentes tipos de sensores, de los cuales los sensores de deformación resistivos son los más utilizados. Los sensores de tensión resistivos se fabrican aplicando la ley de Hooke, la ley de resistencia y el principio del puente.
2. Principios electromecánicos del ensayo de penetración estática.
(1) Cuando la sonda de conversión P→e (Figura 3-3) se presiona en el suelo, la columna hueca (columna de deformación 4) instalada dentro de la sonda se deformará debido a la resistencia de la formación; Cuando el pilote hueco se considera un miembro, la relación entre su resistencia y deformación se puede expresar como la ley de Hooke:
Pruebas del suelo in situ e investigación de ingeniería
o
σ=Eε ( 3-3)
Donde: e es el módulo de elasticidad del material; f es el área de la sección transversal de la columna hueca p es la resistencia a la presión del; sonda; ε es la deformación producida por la columna hueca bajo presión p; l es la longitud de deformación efectiva de la columna hueca. Para una sonda determinada, se dan ambos. Por lo tanto, siempre que se mida la deformación ε, se puede obtener la magnitud de la tensión σ y luego se puede conocer la magnitud de la tensión P.
(2) Conversión ε→δ r Para medir ε, se fija un medidor de tensión con un valor de resistencia R a la periferia del pilote hueco (Figura 3-4). El pilote hueco se deforma bajo tensión y el cable de resistencia también se alarga. Según la fórmula de la ley de resistencia:
Pruebas de suelo e investigación de ingeniería in situ
Donde: L es la longitud del cable de resistencia ρ es la resistividad del cable de resistencia; . Dado que la tensión del pilote hueco provoca cambios en δ L, el valor de resistencia R correspondiente también provocará cambios en δ R. La relación se puede expresar como:
Pruebas de suelo e investigación de ingeniería in situ
En la fórmula: k es el coeficiente de sensibilidad del extensómetro de resistencia.
Figura 3-3 Diagrama esquemático de la estructura de la sonda de puente único
Figura 3-4 Conversión entre cambio de deformación y resistencia
(3) δ r → δ u La fórmula de conversión (3-5) muestra que se ha realizado la conversión de cantidad no eléctrica ε a cantidad eléctrica δr. La deformación del acero en el rango elástico es muy pequeña, por lo que el valor δ R del cambio de resistencia causado por ella también es muy pequeño. Es difícil medir con precisión los cambios de fuerza utilizando pequeños cambios de resistencia, por lo que es necesario utilizar el principio del puente para pegar un conjunto de galgas extensométricas en el pilote hueco y amplificarlos a través de un amplificador para lograr la medición de voltajes pequeños.
Analicemos el principio del puente: el circuito del puente se muestra en la Figura 3-5. El voltaje del puente es U y el voltaje a través de R2 cae a UBC.
En el bucle ABC o ADC, las resistencias R1 y R2 están conectadas en serie y la corriente es I1. Según la ley de Ohm:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
Por lo tanto, la diferencia de potencial BC es:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
De manera similar, en el bucle ADC, la diferencia de potencial de CC UDC es:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
El voltaje de salida δ u del puente es la suma de UBC y UDC La diferencia entre El voltaje es cero (el galvanómetro no tiene corriente), debe haber:
R2 R4-r 1 R3 = 0 o r1 R3 = R2 R4; (3-7)
La ecuación (3-7) es la condición de equilibrio del puente.
A continuación, se analiza la relación entre el voltaje de salida δU y el cambio de resistencia δR, y se analiza más a fondo la deformación ε.
El objeto de análisis es un circuito de medida de puente completo con brazos de puente iguales, uno para cada brazo, es decir, R1=R2=R3=R4. Obviamente, cuando no hay fuerzas, se satisface la condición de equilibrio del puente. El método de pegado de los cuatro bloques se muestra en la Figura 3-6, es decir, pegar R2 y R4 a lo largo del eje de la columna hueca para provocar cambios positivos y unir R1 y R3 a través de la columna hueca para producir cambios negativos, y los cuatro; Los bloques se compensan entre sí. La expresión de la salida δU del puente eléctrico así formado se deriva de la siguiente manera:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
Obviamente, Kε(1-μ) en la fórmula es un término no lineal, es decir, δ u en la fórmula anterior no es proporcional a ε. Para galgas extensométricas convencionales con resistencia pequeña, el término Kε (1-μ) es pequeño, debido a que el valor k es pequeño (aproximadamente 2), incluso si la deformación es grande, se puede omitir, por lo que la fórmula (3-8) se convierte en :
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
Para un circuito de medición de puente completo con dos piezas de tensión y dos piezas de tensión, no es difícil demostrar que la relación entre el voltaje de salida δ u y la tensión ε es el siguiente:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
Al analizar las dos fórmulas anteriores, se puede ver que bajo las mismas condiciones de K, ε y U, el voltaje de salida del primero es el voltaje de salida del segundo (1-μ) veces, solo porque el método de conexión del medidor de tensión es diferente. Para obtener un mayor rendimiento, las galgas extensométricas de las sondas estáticas utilizan actualmente el antiguo método de pegado.
Se puede ver en la ecuación (3-9) o en la ecuación (3-10) que el voltaje de salida δ u del puente es proporcional al coeficiente de sensibilidad k del extensímetro, la deformación ε y el voltaje de suministro del puente U. Para un determinado sensor, se ha determinado el método de ensamblaje del puente, k y ε son constantes, y δ u solo cambia con la deformación ε de la columna hueca cuando se selecciona el voltaje de operación U. Al establecer contacto con la ecuación (3-2), es fácil ver que, dado que también se han determinado E y F, el voltaje de salida δU solo cambia con la magnitud de la tensión P en la columna hueca.
En resumen, la prueba de penetración de cono estático logra el propósito de medir la resistencia del suelo a través de una serie de conversiones tales como resistencia de formación → deformación de columnas huecas → cambio de resistencia → cambio de voltaje → aplicación de instrumentos de registro electrónico.
3. Tipo estructural de sonda
La sonda es un componente clave del penetrómetro estático para medir la resistencia a la penetración y tiene estrictas especificaciones y requisitos de calidad. Generalmente dividido en dos partes: el extremo cónico y el cilindro de fricción cilíndrico detrás. En la actualidad, las sondas utilizadas en el país y en el extranjero se pueden dividir en tres formas:
(1) Sonda especial (tipo puente): es un tipo de sonda único en China y solo puede medir un parámetro, a saber resistencia a la penetración específica. ps, la resolución (precisión) es menor, como se muestra en la Figura 3-3 y la Figura 3-8.
(2) Sonda de doble propósito (puente): es una sonda que separa la cabeza del cono y el cilindro de fricción. Puede medir simultáneamente los dos parámetros de la resistencia de la cabeza del cono qc y la fricción de la pared lateral. resistencia fs, con alta resolución como se muestra en la Figura 3-7 y la Figura 3-8.
Figura 3-6 Circuito de puente completo trabajando con cuatro paredes
Figura 3-7 Diagrama esquemático de sonda de doble puente
Figura 3-8 Tipos de sondas de contacto estático
(3) Sonda multipropósito (presión de poro): Generalmente se vuelve a instalar una sonda de doble propósito: un filtro permeable al agua y un sensor que mide el exceso de presión de poro generado durante la penetración . La resolución más alta y debe preferirse en áreas con niveles freáticos poco profundos.
El ángulo del cono de la sonda es generalmente de 60°, y el área inferior es de 10cm2, y también las hay de 15cm2 o 20cm2.
Cuanto mayor sea el área inferior del cabezal del cono, mayor será la resistencia a la compresión que puede soportar el cabezal del cono; la sonda no se daña fácilmente y hay más espacio para instalar otros sensores, como sensores para medir la inclinación del pozo, la temperatura, y densidad. En el mismo proyecto de prueba, se deben utilizar sondas con especificaciones uniformes para comparar. Las disposiciones relevantes de la norma técnica de penetración de conos estáticos (CECS 04: 88) se muestran en la Tabla 3-1 y la Tabla 3-2.
La Figura 3-9 muestra un conjunto de sondas físicas, que incluyen sondas de puente simple y doble de 10 cm2, sondas de puente simple y doble de 15 cm2 y sondas y sensores de cuchilla de 50 × 100 mm2.
Tabla 3-1 Especificaciones de sondas de puente simple y de doble puente
Tabla 3-2 Especificaciones de sondas de uso común
4. diseño
Explique brevemente algunos puntos sobre este problema:
(1) La columna hueca de la sonda debe estar en buen contacto con su columna superior. La columna superior tiene el mejor contacto. , lo que puede hacer que el sensor esté uniformemente estresado y sea fácil de procesar.
(2) El acero utilizado para procesar columnas huecas (elementos elásticos) debe tener las características de alta resistencia, buena elasticidad, rendimiento estable, pequeño coeficiente de expansión térmica y resistencia a la corrosión. En China, generalmente se utilizan acero 60 Si2Mn (acero para resortes) y 40 CrMn para fabricar columnas huecas. Otras piezas pueden estar hechas de acero 40 Cr o 45 y requieren tratamiento térmico.
(3) Según la fórmula (3-2), la deformación de la columna hueca está relacionada con la resistencia de la formación y el área de la sección transversal anular de la columna hueca. Bajo la misma resistencia de la formación, cuanto mayor es la deformación (es decir, más sensible), menor es la carga máxima que puede soportar. Para cuidar de ambos, como mencionamos anteriormente, puedes elegir un buen acero. Pero esto no es suficiente. Para satisfacer las necesidades de penetración de diferentes áreas y diferentes capas de suelo blando y duro, los fabricantes generalmente producen varias sondas con diferentes cargas nominales (cuando el material de la columna hueca es determinado, equivale a diferentes áreas de sección transversal). Generalmente, en áreas de suelo blando, puede elegir una sonda más sensible con una carga nominal menor; por el contrario, elija una sonda con una carga nominal mayor;
Figura 3-9 Foto de la sonda física
(4) Las "Reglas técnicas para pruebas de penetración estática" del Ministerio de Ferrocarriles (TBJ37-93) estipulan que las especificaciones de la sonda y las tolerancias de procesamiento de cada pieza y los estándares actualizados deben cumplir con los requisitos reglamentarios.
(5) El rendimiento del aislamiento de la sonda debe cumplir los siguientes requisitos: la resistencia de aislamiento de la sonda debe ser superior a 500 mω cuando sale de fábrica y no debe ser inferior a 500 mω bajo una presión constante. de presión de agua de 500 kPa durante 2 horas. La resistencia de aislamiento de la sonda utilizada para las pruebas de campo no debe ser inferior a 20 MΩ.
(6) Para varias sondas, dentro de una longitud de 1000 mm desde la parte inferior del cono, el diámetro de cualquier varilla conectada a él no será mayor que el diámetro de la sonda para reducir el diámetro; resistencia de fricción entre la sonda y el suelo, cuando sea necesario agregar una resistencia reductora de fricción, solo se puede instalar por encima de este rango especificado.
(7) El almacenamiento de la sonda debe estar equipado con una caja de sonda especial (caja) que sea a prueba de humedad y golpes, y debe almacenarse en un lugar seco y fresco.
5. Galga extensométrica de resistencia y adhesivo
Figura 3-10 Galga extensométrica de resistencia de lámina
En la actualidad, galga extensométrica de resistencia de lámina (Figura 3- 10) se usa ampliamente en la fabricación de sensores. Sus ventajas son una buena disipación de calor y permite una gran corriente (por lo que se puede usar un voltaje de entrada grande). Obteniendo así un mayor voltaje de salida), larga vida útil, buena flexibilidad, pequeña fluencia, etc. También se pueden utilizar galgas extensométricas de resistencia lineal a base de caucho, pero las galgas extensométricas de semiconductores rara vez se utilizan porque tienen graves deficiencias, como una gran no linealidad y una mala estabilidad de la temperatura, y no pueden cumplir con los requisitos de calidad del circuito de detección.
Cuando se mide con un extensómetro de resistencia, se puede utilizar un chip de 120ω. Cuando utilice una grabadora automática, puede elegir película de 240ω o 360ω. Los valores de resistencia de las cuatro resistencias deben ser lo más iguales posible y la diferencia máxima no debe exceder 0,1ω, de lo contrario será perjudicial para el equilibrio inicial del puente. Se pueden utilizar instrumentos como puentes simples de CC para medir la resistencia de las galgas extensométricas.
Existen muchos tipos de adhesivos adecuados para pegar galgas extensométricas. Actualmente se utiliza comúnmente el pegamento fenólico 1720; también se utiliza adhesivo de poliimida. Al elegir un adhesivo, se debe tener cuidado de que sea consistente con la base de goma del extensímetro.
No presentaré la tecnología de parche específica aquí, porque hay muchos tipos de sensores comerciales producidos por fábricas nacionales, que pueden ser elegidos por el personal técnico y de ingeniería. La calidad es generalmente buena y el precio no. caro. Salvo circunstancias especiales, los usuarios no necesitan realizarlo.
6. El efecto de la temperatura en el sensor y su método de compensación.
Cuando el sensor no está estresado y la temperatura cambia, el valor límite del cable de resistencia (también llamado rejilla de alambre) en el extensímetro también cambiará.
Al mismo tiempo, dado que el coeficiente de expansión lineal del material de la rejilla de alambre es diferente del del material de la columna hueca, el estiramiento o compresión adicional de la rejilla de alambre también cambiará la resistencia del medidor de tensión. En resumen, la relación entre el cambio en la resistencia de una galga extensométrica unida a una columna hueca debido a cambios en la temperatura (t) se puede expresar de la siguiente manera:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería p>
Donde: αt es el coeficiente de temperatura de resistencia de la galga extensométrica unida a la columna hueca. Combinando la ecuación (3-5), la producción de calor εt del extensómetro causada por los cambios de temperatura es:
Pruebas in situ del suelo e investigación de ingeniería
Esta producción de calor no tiene nada que ver tiene que ver con la resistencia de la formación, por lo que debe eliminarse para que los resultados de la prueba sean significativos. En la tecnología de penetración estática, se utilizan los dos métodos siguientes y la influencia de la temperatura en el sensor básicamente se puede controlar dentro de la precisión de la prueba. Además, cuando las condiciones lo permitan, también se pueden utilizar activamente galgas extensométricas con autocompensación de temperatura.
(1) El método de compensación del puente consiste en seleccionar cuatro galgas extensométricas del mismo lote, las mismas especificaciones, la misma resistencia y el mismo coeficiente de sensibilidad al fabricar el sensor, y utilizar el mismo pegamento y parche. tecnología para pegarlos en el hueco En la columna, se forma un circuito de medición de cuatro brazos de puente completo (cuatro tableros de trabajo se compensan entre sí, o dos tableros de trabajo se compensan entre sí), de modo que cuando la temperatura cambia, el tablero de compensación y el tablero de trabajo (δ r/r)
(2) El método de corrección de temperatura consiste en medir los cambios en las lecturas iniciales durante las operaciones de campo y eliminarlos al recopilar datos interiores.