Zkouška penetrace kužele - Cone penetration test

Nákladní vůz CPT provozovaný společností USGS.
Symbol použitý na výkresech
Zjednodušená verze kuželového penetrometru.

The penetrační kužel nebo penetrometrický test (CPT) je metoda používaná k určení geotechnické inženýrství vlastnosti půdy a vymezení půdy stratigrafie. Původně byl vyvinut v 50. letech v Nizozemské laboratoři mechaniky půdy v Nizozemsku Delft vyšetřovat měkké půdy. Na základě této historie byl také nazýván „Dutch cone test“. Dnes je CPT jednou z nejpoužívanějších a nejuznávanějších půdních metod Zkoumání půdy celosvětově.

Zkušební metoda spočívá v zatlačování kužele s přístrojem, jehož hrot směřuje dolů, do země řízenou rychlostí (akceptovatelná mezi 1,5 - 2,5 cm / s). Rozlišení CPT ve vymezení stratigrafických vrstev souvisí s velikostí špičky kužele, přičemž typické špičky kužele mají plochu průřezu buď 10 nebo 15 cm², což odpovídá průměrům 3,6 a 4,4 cm. Velmi raný ultra-miniaturní 1 cm² odečítací penetrometr byl vyvinut a použit v americkém systému odpalování mobilních balistických raket (MGM-134 Midgetman ) program navrhování půdy / struktury v roce 1984 v Earth Technology Corporation v Long Beach v Kalifornii.

Historie a vývoj

Výsledek testu penetrace kužele: odpor a tření vlevo, poměr tření (%) vpravo.

Počáteční aplikace CPT určovaly hlavně logistiku geotechnických vlastností půdy v nosná kapacita. Původní kuželové penetrometry zahrnovaly jednoduchá mechanická měření celkové odolnosti proti proniknutí do zatlačení nástroje s kónickým hrotem do půdy. Byly použity různé metody k oddělení celkového měřeného odporu na komponenty generované kuželovým hrotem („tření hrotu“) a tření generované strunou tyče. A tření bylo přidáno pouzdro pro kvantifikaci této složky tření a pomoc při určování soudržnosti pevnosti půdy v 60. letech.[1] Elektronická měření začala v roce 1948 a na začátku 70. let se dále zlepšovala.[2] Většina moderních elektronických CPT kuželů nyní také používá a snímač tlaku s filtrem na shromáždění tlak vody v póru data. Filtr je obvykle umístěn buď na špičce kužele (tzv. Poloha U1), bezprostředně za špičkou kužele (nejběžnější poloha U2) nebo za třecím pouzdrem (poloha U3). Údaje o tlaku vody v pórech pomáhají určovat stratigrafii a používají se především ke korekci hodnot tření hrotu pro tyto účinky. Testování CPT, které toto také shromažďuje piezometr data se nazývají CPTU testování. Zkušební zařízení CPT a CPTU obecně posouvá kužel pomocí hydraulických pístů namontovaných buď na silně zatíženém vozidle, nebo pomocí šroubovaných kotev jako protisíly. Jednou z výhod CPT oproti Standardní penetrační test (SPT) je kontinuálnější profil parametrů půdy, s daty zaznamenávanými v intervalech obvykle 20 cm, ale tak malých jako 1 cm.

Mezi výrobce kónických penetrometrických sond a systémů pro sběr dat patří společnost Hogentogler, kterou získala divize Vertek Applied Research Associates,[3][4] GeoPoint Systems BV[5] a Pagani geotechnické zařízení.[6]

Další parametry testování in situ

Kromě mechanických a elektronických kuželů byla v průběhu let vyvinuta řada dalších nástrojů nasazených CPT, které poskytují další podpovrchové informace. Jeden běžný nástroj pokročilý během testování CPT je a geofon připraven seismicky seberat smyková vlna a kompresní vlna rychlosti. Tato data pomáhají určit tažný modul a Poissonův poměr v intervalech přes půdní sloupec pro zkapalňování půdy analýza a analýza pevnosti půdy s nízkým přetvořením Inženýři používají rychlost smykových vln a modul smyku k určení chování půdy při nízkém namáhání a vibračním zatížení. Další nástroje, jako je laserem indukovaná fluorescence, Rentgenová fluorescence,[7] půda vodivost /odpor,[8] pH „Teplotní a membránová sonda rozhraní a kamery pro snímání obrazových snímků jsou také stále pokročilejší ve spojení se sondou CPT.

Dalším nástrojem nasazeným CPT používaným v Británii, Nizozemsku, Německu, Belgii a Francii je piezocon kombinovaný s tříosým magnetometr. To se používá k pokusu zajistit, aby testy, vrty a hromady, nesetkávejte se nevybuchlá munice (UXO) nebo duds. Magnetometr v kuželu detekuje železné materiály o hmotnosti 50 kg nebo větší v okruhu do vzdálenosti přibližně 2 m od sondy v závislosti na materiálu, orientaci a půdních podmínkách.

Normy a použití

CPT pro geotechnické aplikace byl standardizován v roce 1986 ASTM Standard D 3441 (ASTM, 2004). ISSMGE poskytuje mezinárodní standardy pro CPT a CPTU. Později se normy ASTM zabývaly použitím CPT pro různé životní prostředí charakterizace stránek a podzemní voda monitorovací činnosti.[9][10][11] Pro geotechnický průzkum půdy je CPT ve srovnání s SPT populárnější metodou geotechnického průzkumu půdy. Jeho zvýšená přesnost, rychlost nasazení, kontinuálnější profil půdy a nižší náklady oproti jiným metodám testování půdy. Schopnost posunout další nástroje pro testování in situ pomocí přímého stisknutí CPT vrtná souprava, včetně výše popsaných seismických nástrojů, tento proces urychlují.

Reference

  1. ^ Begemann, H. K. S, 1965, „Kužel třecí pláště jako pomůcka při určování půdního profilu“; Proceedings, 6th ICSMFE, Montreal, Quebec, Canada, Vol I, pp.17-20.
  2. ^ De Reister, J., 1971, „Electric Penetrometer for Site Investigations“; Journal of SMFE Division, ASCE, sv. 97, SM-2, str. 457-472.
  3. ^ „Zařízení CPT“. Hogentogler & Co., Inc. Archivovány od originál 4. března 2016.
  4. ^ „CPT kužely a systémy pro sběr dat - Vertek CPT“. Applied Research Associates, Inc. 2016.
  5. ^ „Geopoint.nl“. Geopoint Systems BV. 2016.
  6. ^ „CPT - Cones and Acquisition Systems“. Geotechnické zařízení Pagani. 2015.
  7. ^ "Domů | Chemická divize". chemistry.nrl.navy.mil. Citováno 2015-04-20.
  8. ^ Strutynsky, A.I., R. Sandiford, D. Cavaliere, 1991. Použití piezometrického kónického penetračního testování s měřením elektrické vodivosti (CPTU-EC) pro detekci kontaminace uhlovodíky v nasycených zrnitých půdách. Současné postupy při vyšetřování podzemních vod a vadózových zón, ASTM
  9. ^ ASTM 6001
  10. ^ ASTM 6067
  11. ^ Strutynsky, A.I., T. Sainey, 1990. Použití piezometrického kónického penetračního testu a penetrometru pro odběr vzorků podzemní vody pro detekci oblaku těkavých organických kontaminujících látek. Ropné uhlovodíky a organické chemikálie v podzemních vodách: prevence, detekce a obnova. API / NWWA

Bibliografie

  • „Zkoušky penetrace kužele v geotechnické praxi“; T. Lunne, P.K. Robertson a J.J.M. Powell. Blackie Academic & Professional. Londýn.
  • Meigh, A.C., 1987 „Zkoušky penetrace kužele - metody a interpretace“, CIRIA, Butterworths.
  • ASTM, 2004, „Standardní metoda hlubokých kvazi-statických penetračních zkoušek kužele a tření kužele“; ASTM Standard D 3441, ASTM International, West Conshohocken, PA, 7 stran
  • ASTM D-5778 „Standardní zkušební metoda pro provádění zkoušek půdy pomocí elektronického tření a piezoconu“.
  • Mezinárodní referenční zkušební postup pro CPT a CPTU - Mezinárodní společnost mechaniky zemin a geotechnického inženýrství (ISSMGE)
  • Mayne, Paul; Auxt, Jay A .; Mitchell, James K .; Yilmaz, Recep (4. – 5. Října 1995). „Národní zpráva USA o CPT“ (PDF). Proceedings, International Symposium on Cone Penetration Testing, Vol. 1 (CPT '95). Linköping, Švédsko: Švédská geotechnická společnost. 263–276. Citováno 2011-09-26.