dr hab. inż. LESŁAW ZABUSKI ***

Transkrypt

1 POMIARY INKLINOMETRYCZNE dr hab. inż. LESŁAW ZABUSKI Konsultant Rozenblat Sp. z o.o. *** CEL Celem pomiarów inklinometrycznych jest stwierdzenie, czy i w jakim stopniu badany teren podlega deformacjom, w szczególności ruchom osuwiskowym. Pomiary są prowadzone w otworach wykonanych na niestatecznych zboczach naturalnych i sztucznych, skarpach, obwałowaniach - gdy konieczne jest określenie wielkości i prędkości deformacji, bądź na obiektach statecznych, które mogą (potencjalnie) ulegać ruchom osuwiskowym. PRZYGOTOWANIE OTWORU POMIAROWEGO W procesie przygotowania otworu wydziela się etapy (FOTO I): wiercenie otworu, najlepiej z uzyskiwaniem rdzenia wiertniczego, aby możliwe było odniesienie przyszłych deformacji otworu do właściwości geologicznych ośrodka zainstalowanie w otworze kolumny (rury) inklinometrycznej, wprowadzenie do przestrzeni między nią a ściankami otworu mieszaniny cementu i bentonitu, który dzięki pęcznieniu umożliwia całkowite wypełnienie otworu i wytworzenie dobrego kontaktu między kolumną a otaczającym ośrodkiem zabezpieczenie części kolumny powyżej powierzchni terenu przed zniszczeniem poprzez obudowanie rurą stalową z zamknięciem Głębokość otworu powinna być dostatecznie duża, aby dno kolumny znajdowało się poniżej rzeczywistej lub prognozowanej powierzchni poślizgu. Dobre przygotowanie otworu jest kwestią bardzo ważną, gdyż od jego jakości zależy dokładność i wiarygodność wyników pomiarów!

2 FOTO I.PRZYGOTOWANIE OTWORU POMIAROWEGO ZASADA POMIARU Pomiar wykonywany jest przy zastosowaniu sondy inklinometrycznej (RYSUNEK I). Urządzenie to umożliwia pomiar nachylenia kolumny w dowolnym punkcie na długości otworu. Zasada pomiaru polega, najogólniej ujmując, na dokonywaniu odczytów nachylenia sondy w stosunku do pionu. Sondę opuszcza się do dna otworu i wykonuje się pierwszy odczyt jej nachylenia. Następnie podnosi się ją o jednostkowy odcinek (1 metr) i wykonuje następny odczyt. Procedurę tę powtarza się aż do chwili, gdy sonda znajdzie się na poziomie powierzchni terenu. Sposób obliczania przyrostów przemieszczeń na jednostkowych odcinkach oraz przemieszczenia skumulowanego całego otworu pokazano na powyższym rysunku (RYS. I) Przemieszczenie poziome i-tego odcinka o długości 1 metr - u ij,oblicza się ze wzoru: u ij = 1000 mm x [sin(δθ ij ) - sin(δθ io )] gdzie: δθ ij kąt nachylenia sondy zmierzony na i-tym odcinku w j-tym pomiarze δθ io kąt nachylenia sondy zmierzony na i-tym odcinku w pomiarze zerowym (odniesienia) Sumowanie u ij od dołu, tj. od dna otworu do jego szczytu pozwala na obliczenie przemieszczenia skumulowanego, Σ u ij. Dla przykładu, dla obliczenia Σ u ij odcinka o numerze k-tym (liczonym od dołu otworu) sumuje się przemieszczenia u ij odcinków od pierwszego, najgłębszego,

3 do k-tego. Przemieszczenie skumulowane całego otworu, od dołu do szczytu, oblicza się sumując u ij - kolejno dla wszystkich odcinków, czyli: Σ u ij = Σ {1000 mm x [sin(δθ ij ) - sin(δθ io )} Przemieszczenia zbocza mogą następować w różnych kierunkach; aby wyniki kolejnych serii pomiarowych były porównywalne, orientacja sondy jest stała, a to dzięki temu, że przesuwa się ona w rowkach, wyciętych w kolumnie (widoczne na schemacie na rysunku I). Podczas montażu kolumna jest orientowana w taki sposób, aby jedna para rowków była skierowana zgodnie z upadem, druga zgodnie z rozciągłością (biegiem) zbocza. (a) Przewód elektryczny Miernik (b) Przemieszczenie całkowite Σ(Lsin δθ) Przyrost przemieszczenia na jednostkowej długości L Lsinδθ A Rura prowadząca A Sonda inklinometryczna L δθ L - odległość między kolejnymi odczytami L = 1000 mm Oś początkowa otworu Przekrój A-A Wypełnienie otworu Wypełnienie otworu SONDA Rura prowadząca Rowek prowadzący RYSUNEK I. POMIAR INKLINOMETRYCZNY SCHEMAT Pomiar odniesienia, określany także jako zerowy, wykonuje się bezpośrednio po przygotowaniu otworu. Służy to ustaleniu jego początkowego kształtu i orientacji. Do pozycji początkowej odnoszone są następnie pozycje otworów, w następnych pomiarach. Zmiana pozycji pomiędzy kolejnymi pomiarami świadczy o deformacjach otworu, a tym samym obiektu, na którym jest on usytuowany. 3

4 APARATURA Aparaturę pomiarową pokazano na FOTOGRAFII II. Składa się ona z sondy, przewodu elektrycznego nawiniętego na bębnie i miernika. Na przewodzie zamocowane są pierścienie, w rozstawie 0.5 m. Umożliwiają one dokładne ustalenie głębokości położenia sondy. Dokładność pomiaru jest duża; w przypadku aparatury pokazanej na fotografii - wynosi ona ±0.1 mm. FOTO II. APARATURA DO POMIARÓW INKLINOMETRYCZNYCH PRZEWÓD ELEKTRYCZNY NAWINIĘTY NA BĘBEN MIERNIK SONDA WYNIKI W wyniku pomiarów otrzymuje się krzywe przemieszczenia otworu, na całej długości pomiarowej. Przykładowe krzywe z pomiarów w dwóch otworach pokazano na RYSUNKU II. Wykresy nie wymagają szczegółowego komentarza krzywe pokazują bardzo wyraźnie, na jakiej głębokości następuje zsuw zbocza i jak duże jest przemieszczenie. 4

5 RYSUNEK II. PRZEMIESZCZENIA OTWORÓW - PRZYKŁAD Przemieszczenie [mm] (a) 1 Przemieszczenie [mm] (b) 4 STREFA POŚLIZGU 4 Głębokość [m] STREFA POŚLIZGU 7 Głębokość [m] Pomiar LEGENDA odniesienia 0 IX001 3 X001 0 XI XII II00 III00 0 IV00 3 V00 4 VI00 3 VIII00 IX00 5 X00 7 XI00 5 XII00 0 I003 1 II003 5 III003 9 IV003 7 V003 VI003 5 VIII003 1 IX X003 XI Pomiar odniesienia LEGENDA 4 VI00 3 VIII00 IX00 5 X00 7 XI00 5 XII00 0 I003 1 II003 9 IV003 7 V003 VI003 5 VIII003 1 IX X003 XI003 Na podstawie pomiarów w kilku otworach na obiekcie określa się kształt bryły osuwiska pokazuje to RYSUNEK III. Nanosząc wektory przemieszczenia poszczególnych otworów na mapę można zobrazować deformacje wielkość i kierunek przemieszczeń - w różnych strefach zbocza (RYSUNEK IV). 5

6 RYSUNEK III. PRZEMIESZCZENIA OTWORÓW NA OSUWISKU OTWÓR BRYŁA ZSUWU OTWÓR RYSUNEK IV. WEKTORY PRZEMIESZCZENIA OTWORÓW NA ZBOCZU OSUWISKOWYM SKALA 10 mm 50 mm

7 ZALETY POMIARÓW INKLINOMETRYCZNYCH OKREŚLENIE Z DUŻĄ DOKŁADNOŚCIĄ WIELKOŚCI I KIERUNKU PRZEMIESZCZENIA POZIOMEGO OBIEKTU W PUNKTACH LOKALIZACJI OTWORÓW POMIAROWYCH OKREŚLENIE GŁĘBOKOŚCI POWIERZCHNI POŚLIZGU ŁATWOŚĆ I SZYBKOŚĆ WYKONANIA MOŻLIWOŚĆ INTERPRETACJI WYNIKÓW W KRÓTKIM CZASIE PO ZAKOŃCZENIU POMIARU STOSUNKOWO NISKI KOSZT 7