Методические рекомендации Методические рекомендации по применению радиоизотопных плотномеров для контроля уплотнения грунтов при строительстве автомобильных дорог

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ РАДИОИЗОТОПНЫХ ПЛОТНОМЕРОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Одобрены Минтрансстроем

Москва - 1977 г.

Изложены требования к радиоизотопным средствам измерения плотности и влажности грунтов. Приведена техническая характеристика рекомендуемых средств измерений. Даны описание штыревого гамма-плотномера ШГП (конструкции Ленинградского филиала Союздорнии) и варианты его применения. Рассмотрены вопросы градуировки плотномеров с помощью модели грунта, снятия показаний (результатов измерений) без использования градуировочных графиков. Дана оценка погрешностей измерения.

«Методические рекомендации» предназначены для производственных лабораторий и служб технического контроля при дорожных управлениях.

Оглавление

Предисловие

1. Общие требования к радиоизотопным средствам измерений плотности и влажности земляного полотна.

2. Радиометрические средства измерений плотности и влажности

3. Штыревой гамма-плотномер ШГП

Предисловие

Радиоизотопные средства измерений позволяют производить экспресс-контроль уплотнения земляного полотна в процессе работы грунтоуплотняюших машин и тем самым оптимизировать режим их работы. Кроме того, высокая объемная представительность результатов контроля, а также практически неограниченная возможность повторения измерений позволяют повысить качество сооружаемого грунтового основания.

Штыревой гамма-плотномер ШГП, разработанный и изготовленный в Ленинградском филиале Союздорнии, можно использовать для измерений с переменной базой на постоянной глубине, с переменной глубиной зондирования при постоянной базе, а также в качестве приставки (штыревой блок) к поверхностному гамма-плотномеру ПГП-2.

"Методические рекомендации по применению радио-изотопных плотномеров для контроля уплотнения грунтов при строительстве автомобильных дорог" составили инженеры С.С. Прохоров, Н.А. Копылова, Л.Д. Зверев и И.И. Зактрегер под общей редакцией И.И. Зактрегера (Ленинградский филиал Союздорнии).

1.Общие требования к радиоизотопным средствам измерений плотности и влажности земляного полотна

1.1. Радиоизотопные измерительные устройству предназначенные для проведения полевого контроля плотности и влажности земляного полотна, должны удовлетворять следующим требованиям:

а) диапазон измерений объемной массы грунта 1,4-2,3 г/см3;

б) точность измерений плотности и влажности не ниже, чем при объемно-весовых способах. Погрешность в измерениях не должна превышать: плотности - ±0,03 г/см, влажности - ±1%;

в) возможность определения плотности грунта без разрушения земляного полотна на глубину до 30 см;

г) возможность повторных измерений в одном и том же месте для контроля;

д) оператизность выполнения измерений на месте производства работ по уплотнению: длительность первичного измерения, включая подготовку места, - 5 мин, повторного - 1 мин;

е) достаточный объем контролируемого грунта в точке измерения;

ж) применимость ко всем мелкозернистым грунтам независимо от времени года.

1.2. Измерительные устройства должны быть просты в эксплуатации и надежны, т.е. должны сохранять работоспособность после длительного транспортирования, при изменениях температуры в диапазоне от минус 10 до плюс 50 ºС и при влажности воздуха до 90%.

1.3. Масса измерительного устройства должна позволять одному оператору перемешать его в пределах места производства измерений.

1.4. Необходимо обеспечить безопасность работы с измерительными приборами. Уровень радиации на поверхности защитного контейнера не должен превышать 4 мР/ч. Конструкция штыревого блока должна исключать вероятность нахождения изотопа вне контейнера при его перемещении.

1.5. Радиационные средства измерений плотности и влажности транспортируют в специальных автомобилях.

1.6. При работе с радиоизотопными приборами необходимо выполнять требования "Санитарных правил работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений" ( ОСП-72) и "Правил перевозки радиоактивных веществ" (ПБТРВ-73).

2. Радиометрические средства измерений плотности и влажности

2.1. Гамма-плотномеры и нейтронные влагомеры состоят из блоков с радиоактивным источником излучения (гамма-квантов или быстрых нейтронов), детекторов, преобразующих ионизирующие излучения в электрические импульсы, и соответствующих счетно-запоминающих устройств (частотомеры, интенсиметры, МЭС и др .)

2.2. В зависимости от применяемого метода измерений (рассеяние ионизирующего излучения или прямое облучение) источники радиоактивного измерения размещают на поверхности грунта или заглубляют в его толщу. В измерительном устройстве могут быть использованы одновременно оба метода.

2.3. Для регистрации гамма-квантов применяются блока детектирования двух типов: с газоразрядными счетчиками типа СТС и СБМ и сцинтилляционными,

Газоразрядные счетчики просты по конструкции и надежны в эксплуатации, но эффективность счета гамма-квантов не превышает 1% от числа попадающих на счетчик. Сцинтилляционные детекторы, состоящие из сцинтиллятора и фотоэлектронного умножителя (ФЭУ), по конструкции и в эксплуатации более сложны, но по сравнению с газоразрядными обладают хорошей разрешающей способностью (около 0,1мкс)и в десятки раз большей эффективностью счета гамма-квантов и нейтронного излучения.

2.4. Зарегистрированные детектором гамма-кванты представляют информацию о плотности грунта.

2.5. Влажность грунта определяют:

- регистрацией плотности медленных нейтронов;

- регистрацией интенсивности захватного гамма-излучения;

- суммарной регистрацией медленных нейтронов и захватного гамма-излучения.

2.6. Глубинный гамма-плотномер ГГП-2, поверхностный гамма-плотномер ПГП-2 и нейтронный индикатор влажности НИВ-2 не в полной мере отвечают требованиям дорожного строительства. Так, ГГП-2 и НИВ-2 не обеспечивают удовлетворительной воспроизводимости и необходимой точности измерения (погрешность измерения ГГП-2 - ±0,1 г/см3, НИВ-2 - ±2%), а также требуют при эксплуатации бурения скважин диаметром 50 мм. ПГП-2 имеет ограниченную глубину измерения, которая в зависимости от плотности грунта не превышает 10-15см. Погрешность измерения ПГП-2 - ±0,1 г/см3.

2.7. Для контрольного определения объемной массы грунта земляного полотна перец возведением дорожной одежды можно рекомендовать влагоплотномер УР-70, разработанный ОКБ НПО " Геофизика " Министерства геологии СССР. УР-70 позволяет измерять плотность и влажность грунтов на глубине до 20 м через каждые 0,25 м в скважине диаметром 50 мм. Время единичного измерения объемной массы и влажности составляет 3-4 мин. Погрешность измерения объемной массы меньше ±0,1 г/см3. Расхождение между показаниями нескольких влагомеров УР-70 при измерениях, выполняемых в одинаковых условиях, не превышает 0,5% объемной влажности.

2.8. Для контроля уплотнения земляного полотна в процессе его возведения глубиной до SO см можно рекомендовать комбинированный гамма-плотномер дли грунтов и бетонов " Технолог-К" и комбинированный влагоплотномер " Технолог-С " . Эти приборы, прошедшие предварительные испытания, находятся в стадии доработки.

2.9. Нейтронный влагомер РВГ-36 позволяет определять влажность грунтов всех разновидностей без извлечения образцов в скважине диаметром 36 мм, Результаты получают на месте измерений. Принцип работы РВГ-36 основан на использовании эффекта замедления быстрых нейтронов водосодержащей средой.

Источник излучения быстрых нейтронов - плутоний бериллиевый, детектор медленных нейтронов - сцинтилляционный.

2.10. Для контроля уплотнения земляного полотна, сооружаемого из различных грунтов (кроме скальных, крупнообломочных и гравелисто-песчаных), Ленинградский филиал Союздорнии разработал штыревой гамма-плотномер ШГП с наклонным неколлимированным лучом гамма-квантов.

Отличительной особенностью ШГП является простота получения результатов измерений. Отсчет объемной массы прочитывается непосредственно по шкале плотномера и не требует градуировочного графика. Время, затрачиваемое на первое измерение, включая подготовку места, - около 5 мин, на повторное - менее 1 мин. Основная погрешность ШГП, определенная как средне квадратическое отклонение результатов наблюдений, составляет не более ±0,03 г/см .

2.11. Данные основных технических показате лей упомянутых радиоизотопных плотномеров и влагомеров приведены в табл. 1.

Таблица 1

Характеристика прибора

ПГП-2

ГГП-2

ШГП

ПГП-2 и ШГП

. "Технолог-К"

"Технолог-С"

УР-70

НИВ-2

РВГ-36

Вид измерения

Плотность почв и грунтов *

Плотность грунтов и бетонов

Плотность и влажность грунтов и бетонов

Плотность и влажность почв и грунтов

Влажность почв и грунтов *

Индикация

Цифровая

Цифровая автоматическая

Цифровая

Цифровая автоматическая

Ц ифровая

Погрешность измерений

плотности, г/см3

±0,1

±0,1

±0,03

±0,02

± 0,03

± 0,03

<0,1

-

-

влажности, %

-

-

-

-

-

±0,1

± 2,0

±2,0

±1(±2)**

Глубина измерения, см

0-15

30-600

До 25

До 25

До 30

До 30

До 2000

30-600

30-2000

Диапазон измерений

плотности, г/см3

1,0-2,3

1,0-2,3

1,4-2,3

1,4-2,3

1,0-2,5

1,0-2,5

1,2-2,7

-

-

влажности, %

-

-

-

-

-

3,0-30

3,0-60

2,5-40

0-100

Температурный диапазон, °с

-15 ÷ +50

-15 ÷ +50

-10 ÷ +50

-10 ÷ +50

- 15 ÷ +50

-10 ÷ +50

-10 ÷ +50

-15 ÷ +50

-10 ÷ +40

Активность источника гамма-излучения, мКи

5

4

0,63

5,63

0,25

0,25

1,3

-

-

Активность источника нейтронного излучения, нейтр/с

-

-

-

-

-

5·104

1·105

1·105

1·105

Мощность экспозиционной дозы гамма-излучения:

на расстоянии 1 м„Р/с

4·10-7

4·10-7

8·10-8

4·10-7

-

-

1,3·10 - 7

на поверхности защитного блока, Р/с

-

-

-

-

1,4·10 - 7

1,4· I 0 - 7

1,1·10 - 5

-

-

Плотность потока нейтронов на поверхности защитного блока, нейтр/с · см2

-

-

-

-

-

Н е более 20

Питание (шт.)

сухие элементы типа 373

12

12

12

12

12

8

-

12

-

аккумулятор КНГК-ПД

-

-

-

-

-

-

10

-

-

КН-10

-

-

-

-

-

-

-

-

10

Длительность непрерывной работы, ч

Не менее 60

Не менее 60

50

50

48

48

50

Не менее 60

20 (с пересчетным прибором ПД-1)

50 (с пересчетным прибором ПМ-1)

Масса прибора, кг

20,2

18,0

23,5

37,2

12,5

16,0

31,8

21,0

30,0

* Кроме торфа.

** В диапазоне 50-100 об. %

3. Штыревой гамма - плотномер ШГП

3.1. Гаммаскопический плотномер ШГП предназначен для определения объемной массы грунта верхнего слоя земляного полотна глубиной до 25 см. Прибор можно использовать как штыревой гамма-плотномер с градуировкой по переменной базе и с переменной глубиной зондирования. Штыревой блок ШГП может быть также использован в качестве приставки к поверхностному гамма-плотномеру ПГП-2.

3.2. ШГП с градуировкой по переменной базе состоит из контейнера со штырем диаметром 10мм, в котором крепится изотоп (60Со), установочной платформы и диска-затвора (рис.1).

Защитный контейнер представляет собой стальной корпус, внутри которого запрессована втулка, а снаружи навинчена стойка-трубка. Стойка-трубка служит направляющей для штыря, ограничивает его перемещение вверх и предохраняет от механических повреждений. Во втулке размещается наконечник штыря с источником гамма-излучения . (60Со) . Втулка в нижней части имеет расточку, в которую в транспортном (нерабочем) вставляется затвор (диск-затвор положении), а при измерениях - центрирующий выступ установочной платформы, служащий одновременно фильтром для очистки штыря от грунта.

Рис. 1 .ШГП с градуировкой по переменной базе

1 -  контейнер со штырем; 2 - установочная платформа; 3 - диск-затвор; 4 - держатель

Защита оператора от излучения в верхней части полусферы обеспечивается слоем свинца, заполняющим пространство между втулкой и корпусом, а в нижней - слоем свинца затвора.

При измерениях контейнер ставят на выступ установочной платформы, а детектор вставляют в каретку. Каретка свободно перемещается по платформе в направляющих и закрепляется на них специальным зажимом.

На верхних поверхностях направляющих размещена шкала объемных масс грунта.

Штырь вдавливают в грунт и извлекают из него с помощью штанги, имеющей двойную рукоятку. Штанга и штырь соединены между собой шарниром, на который в процессе измерений надевают скользящую трубку, н штанга становится осевым продолжением штыря.

В нерабочем положении контейнер ставят на диск-затвор и скрепляют с ним с помощью байонетного соединения. Штангу в шарнирном соединении переламывают, благодаря чему фиксируется положение штыря и изотопа в контейнере.

3.3. Аппаратура для измерения объемной массы грунта ( рис.2) состоит из штыревого гамма-плотномера ШГП, радиометра СРП-68-01 со сцинтилляционным детектором и электронно-счетного частотомера ЧЗ-12.

ШГП служит для создания гамма-излучения на заданной глубине грунта и для отсчета по шкале измеряемой объемной массы. Детектор, расположенный на поверхности грунта, преобразует гамма-излучение в электрические импульсы, частота которых зависит от интенсивности гамма-квантов, попадающих в детектор. Пульт СРП из поступивших с детектора сигналов формирует стандартные электрические импульсы, которые подаются на вход частотомера за 10 или 100с. Это время выдерживается автоматически с высокой точностью. Показания частотомера выдаются в виде светящихся цифр на табло. Экспозицию можно регулировать.

3.4. В процессе измерения добиваются заранее заданных показаний частотомера путем перемещения детектора относительно штыря. По положению детектора (по шкале) определяют объемную массу грунта (искомую).

С некоторым приближением, плотность грунта при просвечивании его широким пучком определяют по формуле

(1)

где r - плотность грунта, г/см3;

Jo - интенсивность излучения в воздухе, имп/мин;

J гр ,_ - интенсивность излучения на выходе из слоя грунта (на поверхности), имп/мин;

h - коэффициент, учитывающий регистрацию рассеянного излучения ( h <1). Коэффициент h определяют экспериментально, путем непосредственного измерения на грунтах определенной плотности. Для значения K = r · l » 50г/см2 и выше коэффициент h = const ;

m - массовый коэффициент ослабления гамма-излучения в грунте, зависящий от энергии ионизирующэго излучения и химического состава грунта, см2/г. Для изотопа 60Со m =0,0562 см2/г;

l - база, расстояние между изотопом и детектором, см

При , т.е. каждому значению плотности r будет соответствовать значение l . Таким образом, вдоль линии перемещения детектора может быть распложена шкала объемных масс грунта.

Правильность высказанных соображений подтверждена экспериментально.

Рис.2. Комплект аппаратуры для измерений объемной массы грунта:

1-ШГП; 2-радиометр СРП-68-01; 3-сцинтилляционный детектор; 4 - электронно-счетный частотомер 43-12

3.5. Выполнение измерений штыревым гамма-плотномером ШГП. Для подготовки к измерениям следует подключить пульт СРП и частотомер к источнику питания*, соединить кабелем выход пульта СРП с входом частотомера и установить детектор в держатель на корпусе плотномера (см. рис.2). Спустя минуту (время, необходимое для установления рабочего режима аппаратуры), измерить число импульсов за 10 с (их должно быть примерно 25600). Повторить измерения, найти среднее значение из трех показаний и разделить его на два. Полученное число (25600:2 = 12800) записать.

* Питание осуществляется от аккумуляторной батареи напряжением 24 В и от преобразователя постоянного тока в переменный (типа ППТ-2).

На месте измерения объемной массы грунта подготовить с помощью скребка площадку размером 30×70см, так чтобы скребок строго притирался к поверхности грунта. На подготовленную площадку положить установочную платформу с кареткой. Сиять плотномер с диска-затвора и установить его на платформу. Зафиксиров ать шарнир штанги скользящей трубкой и вдавить штырь в грунт до отказа*. Вставить детектор в каретку и закрепить ее зажимом. Снять показания частотомера за 10с. Если полученные показания больше записанного числа, то каретку следует отодвинуть от плотномера, если лее меньше - придвинуть. Необходимо добиться, чтобы показания частотомера были близки к контрольному числу (12800) с отклонением не более 100 единиц счета. Ориентировочно перемещение каретки на 1 мм соответствует изменению счета на 100 единиц. После получения нужных показаний следует прочесть значение измеренной объемной массы по шкале установочной платформы с учетом того, что цена малого деления шкалы составляет 0,02г/см3 .Время измерения объемной массы грунта в одной точке около 1 мин. По окончании измерений необходимо отключить питание, разъединить аппаратуру и привести ее в транспортное положение.

*На мерзлых грунтах, тяжелых суглинках и глинах рекомендуется приготовить с помощью вспомогательного приспособления отверстие диаметром 10 мм для штыря.

3.6. Использование ШГП для зондирования по глубине. ШГП можно применять также и для оценки распределения объемной массы грунта по глубине. В этом случае детектор закрепляют неподвижно в одной точке шкалы с помощью зажима. Расстояние между осями штыря и детектора 318 мм; оно отмечено на шкале контрольной риской. Для этого режима получены три градуировочные кривые (рис.3), соответствующие погружению штыря на выбранные глубины: 24, 18, 12см. Конструктивно это достигается применением упоров под головку штанги. Из рис. 3 следует, что крутизна кривых всех трех глубин практически сохраняется и позволяет определять значения объемной массы до 2,3 г/см3 с точностью отсчета » 0,03 г/см3.

Рис.3. Градуировочные кривые гамма-плотномера со сцинтил ляционным детектором для глубины зондирования 24, 18, 12см

Значения скоростей счета N гр , N кту получены по частотомеру ЧЗ-12 как средние из 3-6 отсчетов за 10 с. Объемную массу r м задавали настройкой модели грунта. Время отсчитывали электронным таймером частотомера.

3.7. Применение ШГП совместно с ПГП-2. При работе с ПГП-2 результаты получают непосредственно на месте измерения. При этом не требуется нарушать структуру грунта и извлекать из него образцы. Однако ПГП-2 позволяет проводить измерения только в поверхностном слое грунта толщиной до 10-15 см. Кроме того, на конечные результаты измерений существенно влияет зазор между подошвой плотномера и грунтом, а также деформация грунта, возникающая из-за прижима гамма-плотномера к контрольной поверхности. Погрешность измерений, по данным завода-изготовителя, составляет ±0,1г/см3.. Отмеченные недостатки ПГП-2 можно устранить, если добавить в комплект ПГП-2 ШГП в виде штыревой приставки (рис.4), что увеличит глубину контролируемого слоя грунта до 25 см.

Устройство приставки отличается от описанного выше ШГП тем, что платформу кареткой заменяют алюминиевым шаблоном, на котором смонтирован цилиндрический фильтр, а на контейнере вместо держателя детектора устанавливают диск с круговой номограммой плотности грунта

Рис.4. Комплект ПГП-2 со штыревой приставкой (а) 1-ШГП; 2-ПГП-2; 3-шаблон; 4- круговая номограмма плотности грунта (б )

Шаблон позволяет точно фиксировать взаимное расположение приставки и ПГП-2 во время измерений. Предусмотрена возможность вращения шаблона вокруг штыря приставки, что позволяет при одной установке комбинированного плотномера проводить несколько измерений.

3.8. Градуирование ПГП-2 со штыревой приставкой проводили на модели грунта и на образцах со средней плотностью 1,4-2,09 г/см3, тщательно приготовленных в формах размером 50×50×70см. Испытания проводили (в соответствии с инструкцией по эксплуатации ПГП-2) со штыревой приставкой и без нее. Показания регистрировали за 3 мин со среднеквадратической относительной погрешностью 1-1,5%.

Рис.5. Изменение скорости счета в зависимости от плотности грунта:

1-при работе ПГП-2 со штыревой приставкой; 2-без приставки

Результаты испытаний приведены на рис. 5, из ко торого видно, что кру тизна кривой 1, полученной при работе ПГП-2 со штыревой приставкой, значительно больше крутизны кривой 2 - для ПГП-2 без приставки. Из этого следует, что ПГП-2 со штыревой приставкой более восприимчив к изменению плотности грунта и, следовательно, дает меньшие погрешности.

На основании оценки результатов испы таний (см. рис.5) получено, что максимальная среднеквадра тическая погрешность измерения плотности для ПГП-2 составляет 0,08 г/см3, а погрешность для ПГП-2 с о штыревой приставкой 0,01-0,02 г/см3.

3.9. Круговая номограмма плотности устраняет необходимость вспомогательных вычислений и использования градуировочного графика, что значительно упрощает получение результатов измерений. Номограмма представляет собой круг с внешней шкалой скоростей счета за 3 мин и внутренней шкалой объемной массы в г/см 3 . Показание скорости счета за 3 мин в контрольно-транспортном устройстве по внешней шкале выставляется против индекса на ободке круга. Разрез на кольце выводится на красный индекс внутренней шкалы объемной массы. Затем показание скорости счета за 3 мин в грунте по внешней шкале ставится против индекса на ободке круга, после чего производится считывание на шкале объемной массы по разрезу.

3.10. Метод градуировки гамма-плотномера с помощью модели грунта. Для градуировки и поверки радиоизотопных плотномеров нужны крупногабаритные образцы грунтов, имеющие постоянную объемную массу и сохраняющие ее продолжительное время. Для диапазона значений плотности грунтов от 1,4-2,3 г/см3 требуется 5-6 таких образцов. Габариты образцов должны исключать влияние границ на показания приборов. Образцы аттестуют на плотность, однородность, влажность, химический состав компонентов грунта и их стабильность во времени.

Приготовление и хранение образцов связано с большими трудностями. Поэтому в Ленинградском филиале Союздорнии была разработана и исследована алюминиевая модель грунта, позволяющая градуировать и проверять гамма-плотномер.

Модель грунта (рис.6) представляет собой пакет из листов алюминия, разделенных прокладками, создающими воздушные прослойки. Положение пластин по высо те фиксируют стяжками. Модель грунта монтируют на плоском основании путем нанизывания алюминиевых пластин на контрольный стержень. В результате такого монтажа образуется отверстие для штыря плотномера. Между каждой парой пластин вставляют прокладки расчетной толщины. Модель грунта предохраняют от атмосферных влияний. Основными достоинствами модели являются простота изготовления, устойчивость настройки на заданную объемную массу и равномерное распределение плотности по ее глубине.

Рис.6. ШГП на модели грунта: 1-модель грунта; 2-ШГП; 3-детектор

Модель может имитировать объемную массу грунта в широких пределах до значения плотности алюминия ( r a » 2,7 г/см3), причем значение объемной массы можно неоднократно воспроизводить.

Расчетную объемную массу определяют по формуле

(2)

где

r M - объемная масса модели, г/см3 ;

r a - плотность алюминия, г/см3 ;

d a - толщина листа алюминия, мм;

d b - толщина прокладки (воздушный зазор между пластинами), мм.

При сборке модели для точности ее настройки необходимо:

а) проверить опытным путем плотность алюминиевых листов с погрешностью не более 0,05 г/см3;

б) определить толщину листов и прокладок с погрешностью не более 0,01 мм;

в) определить общую высоту модели с погрешностью, не превышающей 0,5 мм.

При соблюдении этих условий относительная погрешность воспроизведения расчетной объемной массы на модели грунта не превысит 0,5%. В табл. 2 приведены расчетные данные настройки модели грунта в пределах значений объемной массы от 1,34 до 2,3 г/см 3 .

Таблица 2

r M , г/см

d a , мм

d b , мм

Число слоев

Высота модели,

мм

1,34

1,92

1,45+0,54

76

297,0

1,58

1,92

0,54+0,79

92

299,9

1,71

1,92

0,54+0,54

100

300,0

1,90

1,45+1,92

1,45

62

298,8

2,09

1,92

0,54

127

299,7

2,30

1,92+1,45

0,54

77

293,3

Шкала плотностей по переменной базе для ШГП с помощью описанной модели грунта строится следующим образом. Для каждого значения расчетной объемной массы модели r M исходя из данных табл. 2, опытным путем определяют зависимость расстояния l г между осями детектора и излучателя от скорости c чета N M измеряемой частотомером. Для этого плотномер устанавливают на модели грунта, как для обычных измерений (см. рис.6). Измерение в точке производят несколько раз. Перед измерением и после него, устанавливая плотномер на диск-затвор, определяют показания частотомера N кту , соответствующие положению детектора в держателе на корпусе плотно мера (см . рис.1). По результатам этих измерений (средним из 10),приведенных в табл.3, строят кривые l г = f ( K ) Для различных значений r M (рис.7), где  - калибровочный коэффициент .

Таблица 3

r M , г/см 3

l г ,мм

N M

N кту

263

37000

1,45

285

33000

1,28

316

27300

1,07

1,34

360

21200

25300

0,84

406

16200

0,63

452

12300

0,48

500

9300

0,37

263

29550

1,15

285

26000

1,01

316

23000

0,87

1,58

360

16300

25700

0,63

406

12000

0,47

452

9000

0,35

500

6800

0,27

263

24800

0,97

285

21800

0,86

316

17700

0,70

1,71

360

13200

25500

0,52

406

9800

0,38

452

7300

0,29

500

5500

0,22

263

22100

0,87

285

19300

0,76

316

15600

0,61

1,90

360

11500

25500

0,45

406

8500

0,33

452

6400

0,25

263

19000

0,75

285

16500

0,65

316

12900

25400

0,51

2,09

360

9650

0,38

406

6850

0,27

452

5340

0,21

263

15850

0,62

285

13750

0,54

316

10900

25300

0,43.

2,30

360

8130

0,32

406

5950

0,23

452

4550

0,18

Шкалу объемных масс ШГП получают графическим способом. По семейству кривых (см. рис.7) строят вспомогательную кривую l г = f ( r ) (рис.8), соответствующую значению K = 0,5. Это значение K удобно для практических измерений и в то же время близко к оптимальному. На вспомогательной кривой l г = f ( r ) через каждые 0,1 г/см3 отмечают точки, соответствующие значениям r от 1,4 до 2,3 г/см3, и прямыми линиями переносят эти точки на ординату, получая шкалу объемных масс, выраженную в миллиметрах расстояния l г оси детектора от оси излучателя.

Рис.7. Зависимость скорости счета от переменной базы плотномера при различных объемных массах модели грунта

Рис.8. Построение шкалы плотностей по переменной базе для N гр =0,5 N кту

r г/см 3

1,34

1,58

1,71

1,90

2,08

2,30

l г, мм

445

396

368

343

318

294

Модель грунта может быть применена в качестве контрольного устройства для штыревого плотномера. В этом случае модель позволяет найти контрольное показание частотомера, которое необходимо поддерживать при измерениях объемной массы грунта.

8.11. Проверка точности измерений штыревым гамма-плотномером ШГП. Проверка точности работы ШГП путем сравнения его показаний со значениями объемных масс грунтов, полученными методами режущих колец, неправомерна из-за того, что зона контроля грунта ШГП и объемы усреднения режущими кольцами не совпадают. Поэтому проверка точности работы ШГП проводилась на модели грунта.

Результаты проверки приведены в табл. 4.

Измерения объемных масс грунта плотномерами ШГП и ПГП-2 проводили в соответствии с методикой.

Таблица 4

Объемная масса, г/см3, полученная

по формуле ( 2)

ШГП

ПГП-2

1,53

1,53

-

1,71

1,72

1,67

1,90

1,91

1,75

1,90

1,92

1,75

2,19

2,21

-

2,33

2,30

2,24

Каждое измерение производили 3-5 раз, причем показания частотомера выдерживали с точностью до 100 единиц счета за 10с. Из табл. 4 видна вполне удовлетворительная сходимость расчетных данных и результатов измерений с помощью ШГП. Точность измерений может быть повышена путем увеличения числа измерений, а при измерениях в грунте - путем парных измерений с поворотом платформы на 180º.

Таблица 5

Объемная масса образца по расчету r , г/см 3

N гр

N кту

Объемная масса образца по градуировочной кривой , г/см 3

Абсолютная погрешность

r , г/см 3

337,0

184,3

332,9

186,5

334,7

185,1

331,1

332,8

335,3

1,48

Ср. 334,0

Ср. 185,3

Ср. 1,80

1,51

0,03

285,7

186,1

287,0

187,1

284,1

185,8

285,3

285,0

285,5

1,60

Ср. 285,4

Ср.186,0

Ср. 1,53

1,63

0,03

244,5

186,8

243,7

186,5

244,3

186,9

245,0

189,0

244,1

188,4

245,1

187,1

1,80

Ср. 244,4

Ср.187,5

Ср. 1,30

1,80

0,0

182,3

181,4

182,1

184,8

180,0

185,5

184,2

180,0

186,0

2,0

Ср. 180,5

Ср. 184,2

Ср.0,98

2,08

0,08

Рис 9. Измерения плотномером на образцах грунта

1 - образец грунта; 2 - ПГП-2; 3-ШГП

Рис.10. Градуировочный график гамма-плотномера ПГП-2 с приставкой

3.12. Проверка точности работы ШГП совместно с ПГП-2. Проверка совместной работы ШГП с ПГП-2 проводилась на образцах грунта, приготовленных в алюминиевых формах с особой тщательностью и забетонированных снаружи для придания им жесткости. Форму размером 50×50×70 см предварительно калибровали, заполняя ее точно вымеренными объемами воды по 30л, Уровень воды в форме отмечали метками. Затем по этим меткам был изготовлен контрольный шаблон. Для заполнения формы приготовляли грунт однородного состава. Форму заполняли грунтом слоями по 30 дм3 . Каждый слой грунта взвешивали с высокой точностью. Поверхность грунта выравнивали и уплотняли ручной трамбовкой. Контролировали с помощью шаблона по меткам формы. В форму укладывали 6 слоев равномерно уплотненного грунта. Всего приготовляли 4 образца и сразу измеряли плотномером ( табл. 5 и рис.9). Из табл. 5 видно, что результаты измерений на образцах грунта сходятся с градуировкой на модели грунта (рис.10). Расхождение в точке r =2 г/см3 можно объяснить некоторым переуплотнением грунта в показывающей сфере плотномера из-за трудности приготовления образца из глинистого грунта.

Еще бесплатно скачать

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 1.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
1.0/5 (1 голос)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить