wiertnica geologiczna

Sondy

SONDA STATYCZNA PENETROMETR 200kN/TR GEOMIL

Penetrometr 200 kN/TR wyprodukowany przez holenderską firmę GEOMIL (Fot.) służy do wykonywania geotechnicznych sondowań statycznych (penetracji podłoża). Badanie sondą statyczną CPTU polega na pionowym wciskaniu w grunt ze stałą prędkością wynoszącą 2,0 cm/s ± 5mm/s żerdzi zakończonych specjalną końcówką stożkową. Sonda wraz z osprzętem zamontowana jest na przyczepie jednoosiowej. Napęd stanowi silnik wysokoprężny typu 1D 81 C. Sprzęt kotwiony jest do podłoża za pomocą świdrów talerzowych. Sonda zaopatrzona jest w urządzenie pomiarowo – rejestrujące typ GME500 IP65 zapisujące parametry mierzone w trakcie badania. Należy podkreślić, że opisany sprzęt jest nowy, wyprodukowany w 2009 r. Zakup tego sprzętu został dofinansowany w ramach Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego na lata 2007 – 2013 nr konkursu RPOWZ/1.1.2/2008/2.

resizedimage600450-cpt

Najważniejsze charakterystyczne parametry sondy CPTU zamieszczono w tabeli poniżej.

Charakterystyczne parametry sondy CPTU

stożek o kącie wierzchołkowym 60
pow. podstawy stożka 1 000 mm2
wys. części cylindrycznej stożka 7,0 – 10,0 mm
wys. stożka 24,0 – 31,2 mm
podstawy stożka

34,8 – 36,0 mm

pole pow. tulei bocznej 150 cm2
dł. tulei bocznej 133,7 mm
tulei bocznej 35,7 mm

 

resizedimage600588-koncowkacptu

 

W trakcie badania układ czujników umieszczonych w stożku (ogniwa obciążenia tulei i stożka oraz czujnik mierzący ciśnienie wody i czujnik odchylenia od pionu) połączonych z urządzeniem rejestrującym typu GME500 IP65 realizuje zapis wartości:

  • oporu stożka qc
  • jednostkowego oporu tarcia tulei fs
  • wzbudzonego ciśnienia wody w porach u
  • kąta odchylenia od pionu (inklinacja) I

Nowe urządzenie pomiarowe posiada atest producenta natomiast zgodnie z zaleceniami normy PN-B-04452:2002 co każde 3 000 m sondowania i nie rzadziej niż co sześć miesięcy przekazywane jest do ponownego cechowania. Każdorazowo przed badaniem sprawdzany jest stan i prawidłowe wymiary stożka i tulei bocznej (patrz Tabela). Filtr i wolne przestrzenie przed badaniem są odpowietrzone i wypełnione płynem (np. olejem hydraulicznym). Przed rozpoczęciem zagłębiania stożka w podłoże urządzenie rejestrujące automatycznie wykonuje kalibracje i wyznacza „zero” sprzętu pomiarowego. Identyczną procedurę powtarza się po zakończeniu sondowania. Pomiary te pozwalają na wyznaczenie błędu pomiaru, który nie powinien przekraczać 5%. W trakcie sondowania odchylenie żerdzi od pionu jest kontrolowane i nie powinno być większe niż 2%.

Rejestrację badania oraz prezentację graficzną wyników badań umożliwia program CPTask firmy GEOMIL. Natomiast interpretację badań wykonuje się zgodnie z obowiązującymi normami przy pomocy nowego oprogramowania do interpretacji sondowań statycznych CPT-STAR opracowanego przez firmę Soft-Projekt. Program ten umożliwia sprawne opracowywanie wyników sondowań, obliczenia parametrów gruntu jak i edycję graficzną karty sondowania. Oba programy umożliwiają również eksport danych do programu Excel.

 

SONDA DYNAMICZNA BORRO

Bardzo ciężka sonda dynamiczna DPSH wyprodukowana przez szwedzką firmę  BORRO AB (Fot.) służy do wykonywania sondowań dynamicznych(penetracji podłoża) głownie w celu ustalenia stopnia zagęszczenia ID gruntów niespoistych. Badanie polega na pomiarze oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu (wbijaniu) końcówki sondy, którą stanowi  „gubiony” stożek. Napęd zapewniony jest przez silnik spalinowy typ HONDA.

Zgodnie z normą PN-B-04452:2002 zależność pomiędzy liczbą uderzeń na 20 cm zagłębienia sondy (NK), a stopniem zagęszczenia (ID) dla piasków o wskaźniku różnoziarnistości U>3 wyraża się wzorem:

ID = 0,441 log N20 + 0,196.

resizedimage400431-SondaBORRO

Fot. Sonda DPSH BORRO

 

Charakterystyczne parametry sondy DPSH przedstawiono w poniższej tabeli:

masa młota 63,5±0,5 kg
wysokość spadania 750±20 mm
Energia uderzenia młota 238 kJ/m3
stożek o kącie wierzchołkowym 90°
pow. podstawy 20 mm
Ø podstawy 51±0,5 mm
długość części walcowej 51±2 mm
wysokość ostrza stożka 25,3±0,4 mm

 

Parametry takie jak masa młota i wysokość spadania odpowiadają najstarszej, znormalizowanej sondzie jaką stosuje się do badania gruntu, czyli sondzie cylindrycznej  (ang. Standard Penetration Test). Wysokość spadania należy skontrolować przed przy-stąpieniem do badania, gdyż sprzęt można przestawiać na tzw. standard szwedzki (50 cm.). Żerdzie wraz ze stożkiem zagłębiane są pionowo w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń utrzymywana jest w granicach 15 do 30 uderzeń/min. (20 wg instrukcji producenta). W celu zmniejszenia tarcia powierzchniowego na żerdziach po każdym zagłębieniu sondy o 1 m wykonuje się 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.

 

SONDA DYNAMICZNA DPL/DPM

Sonda dynamiczna DPL/DPM wyprodukowana przez firmę Nordmeyer służy do wykonywania pionowych sondowań dynamicznych w celu ustalenia stopnia zagęszczenia ID gruntów niespoistych. Badanie polega na pomiarze oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu (wbijaniu) końcówki sondy. Sondowanie DPM wykonywane jest przy pomocy tego samego urządzenia co sondowanie DPL po dodaniu obciążnika o masie
20 kg i zmianie żerdzi.

Zgodnie z normą PN-B-04452:2002 zależność pomiędzy liczbą uderzeń na 10 cm zagłębienia sondy (NK), a stopniem zagęszczenia (ID) dla piasków o wskaźniku różnoziarnistości U>3 wyraża się wzorem:

dla sondy DPL ID = 0,429 log N10 + 0,071

dla sondy DPM ID = 0,431 log N10 + 0,176

Charakterystyczne parametry sond DPL i DPM przedstawiono w poniższej tabeli.

 

Charakterystyczne parametry sond DPL i DPM

Oprzyrządowanie DPL DPM
masa młota [kg] 10±0,1 30±0,3
wysokość spadania [mm] 500±10 500±10
Energia uderzenia młota [kJ/m3] 50 150
stożek o kącie wierzchołkowym 90°
pow. podstawy [cm2] 10 10
Ø podstawy [mm] 35,7±0,3 35,7±0,3
długość części walcowej [mm] 35,7±1 35,7±1
wysokość ostrza stożka [mm] 17,9±0,1 17,9±0,1

W trakcie sondowania żerdzie oraz stożek zagłębiane są pionowo w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń utrzymywana jest w granicach 15 do 30 uderzeń/min. (20 wg instrukcji producenta). W celu zmniejszenia tarcia powierzchniowego na żerdziach po każdym zagłębieniu sondy o 1 m wykonuje się 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.

SONDA UDAROWO-OBROTOWA SLVT

Sonda udarowo-obrotowa SLVT (Rys 1) służy do wykonywania sondowań (penetracji podłoża), głównie celem zbadania gruntów słabonośnych, takich jak plastyczne i miękkoplastyczne grunty spoiste, czy grunty organiczne i ustalenia ich cech wytrzymałościowych. Badanie stanowi połączenie sondowań dynamicznych sondą dynamiczną DPL z możliwością pomiaru wytrzymałości na ścinanie bez opływu ?fu poprzez rejestrację momentu obrotowego końcówki krzyżakowej (Rys 2) wykorzystując klucz dynamometryczny.

<sonda slvt

Rys 1. Lekka sonda udarowo-obrotowa typu SLVT

 

szkic koncowki sondy krzyzakowej

Rys 2. Szkic końcówki sondy krzyżakowej

 

Firma dysponuje również starym modelem sondy udarowo – obrotowej typu ITB-ZW.

 

SONDA SPT

Badanie polega na określeniu oporu gruntu przy zagłębianiu końcówki sondy w dnie otworu oraz badaniu gruntu na podstawie pobieranych próbek gruntu.

Zasadą badania jest wbicie w grunt końcówki poprzez uderzenie młotem o masie 63,5 kg w podbabnik lub w kowadło. Wysokość spadania młota wynosi 760 mm. Liczba uderzeń niezbędna  do zagłębienia końcówki w grunt na głębokość 300 mm (po 150 mm zagłębieniu pod wpływem własnego ciężaru i wbicia wstępnego) stanowi opór penetracji (N).
Sonda może być zakończona nożem z przelotem co umożliwia pobór próby gruntu podczas sondowania lub ostrzem pełnym (stożkiem) zapewniającym wiarygodne wyniki przy badaniach gruntów gruboziarnistych. Sondy SPT starszego typu wprowadzane były do otworu na żerdziach z kowadłem na górnym końcu.

Współcześnie (wersja BDP zakupiona przez „Geoprojekt Szczecin” w 2010 r.) sonda opuszczana jest wraz z młotem na dno otworu na linie, co znacznie ogranicza całkowity ciężar zestawu, gdyż nie stosuje się żerdzi wiertniczych. Zastosowanie wodoszczelnej obudowy obciążnika i mechanizmu zwalniającego udar, a przy większym słupie wody (>20m) montowane dodatkowo obciążniki neutralizujące siłę wyporu zapewniają poprawność badania poniżej zwierciadła wody gruntowej.

<sonda spt

Fot. Nordmeyer

 

Sonda LMSR-SPT Vk

Sonda dynamiczna LMSR-SPT Vk firmy Nordmeyer GEOTOOL umożliwia wykonanie standardowych sondowań dynamicznych DPL, DPM, DPH oraz DPSH. Sonda wyposażona jest w młot wieloelementowy składający się z kilku obciążników: 10+20+20+13,5 kg = 63,5 kg, a także regulowaną wysokość spadu młota (500 lub 750 mm). Sonda ta służy do wykonywania sondowań (penetracji podłoża) głównie w celu ustalenia stopnia zagęszczenia ID gruntów niespoistych. Badanie polega na pomiarze oporu jaki stawia grunt przy dynamicznym zagłębianiu (wbijaniu) końcówki sondy, którą stanowi  „gubiony” stożek. Ponadto poza sondowaniami dynamicznymi urządzenie może służyć do małośrednicowych wierceń realizowanych przy użyciu próbników przelotowych o maksymalnej średnicy 90 mm. Napęd młota realizowany jest poprzez system łańcuchowy napędzany silnikiem spalinowym HONDA GX 100.

 

Zgodnie z normą PN-B-04452:2002 zależność pomiędzy liczbą uderzeń (NK), a stopniem zagęszczenia (ID) dla piasków o wskaźniku różnoziarnistości U>3 wyraża się wzorem:

dla sondy DPL ID = 0,429 log N10 + 0,071

dla sondy DPM           ID = 0,431 log N10 + 0,176

dla sondy DPH            ID = 0,441 log N10 + 0,271

dla sondy DPSH          ID = 0,4441 log N20 + 0,196

 

Sonda dynamiczna LMSR-SPT Vk (fot. Nordmeyer)

resizedimage250333-nowa-sonda

 

Charakterystyczne parametry sond dynamicznych przedstawiono w poniższej tabeli.

 

Charakterystyczne parametry czterech rodzajów sond dynamicznych wg. normy PNB-B-04452

Oprzyrządowanie DPL DPM DPH DPSH
masa młota [kg] 10±0,1 30±0,3 50±0,5 63,5±0,5
wysokość spadania [mm] 500±10 500±10 500±10 750±20
energia uderzenia młota [kJ/m3] 50 150 167 238
stożek o kącie wierzchołkowym 90°
pow. podstawy [mm] 10 10 15 20
Ø podstawy [mm] 35,7±0,3 35,7±0,3 43,7±0,3 51±0,5
długość części walcowej [mm] 35,7±1 35,7±1 43,7±1 51±2
wysokość ostrza stożka [mm] 17,9±0,1 17,9±0,1 21,9±0,1 25,3±0,4
masa żerdzi [kg/m] 3 6 6 6
średnica zew. żerdzi [mm] 22 32 32 32

 

Żerdzie wraz ze stożkiem zagłębiane są pionowo w sposób ciągły. Częstotliwość uderzeń utrzymywana jest w granicach 15 do 25 uderzeń/min. (regulowana). W celu zmniejszenia tarcia powierzchniowego na żerdziach po każdym zagłębieniu sondy o 1 m wykonuje się 1,5 obrotu żerdzi wokół osi.