Измерение сопротивления грунта

Оглавление

Каждая силовая кабельная линия и включённые в неё периферийные устройства должны быть заземлены для обеспечения безопасной эксплуатации инженерной сети. Измерение сопротивления грунта регламентируется действующими нормативами. Обследование позволяет определить глубину заложения заземлителей, расстояние между тоководами, а также выполнить обязательные требования безопасности, соблюдение которых необходимо для нормальной эксплуатации электрооборудования.

Определение удельного электрического сопротивления грунта в полевых условиях

Удельное сопротивление грунта в полевых условиях осуществляется путём сборки временной схемы и устройства лабораторных заземлителей, которые воспринимают на себя нагрузку при подаче напряжения на электрооборудование. В качестве энергопотребляющих приборов выступают метрологические установки.

Процедура регламентирована ПУЭ, выполняется силами аккредитованной электролаборатории, а по её результатам составляется технический отчёт установленной формы.

Средства контроля и вспомогательные устройства

При проведении измерения сопротивления грунта используется специализированное оборудование, а также дополнительные устройства, необходимые для сборки временной цепи:

• Метрологические приборы, предназначенные для работы в полевых условиях с высоковольтными кабельными линиями. Наибольшей популярностью среди аккредитованных электролабораторий пользуется российское оборудование марки АС-72.
• Токопроводящие электроды, изготовленные из стали или нержавейки, предназначенные для забивки в грунт при сборке временного заземлителя. Средний диаметр стального стержня составляет 20 мм, а длина колеблется в пределах от 250 до 400 мм.
• Силовые кабели, клеммные соединения и другие элементы, которые поставляются в едином комплекте и предназначены для устройства временной схемы при проведении испытаний.

Всё оборудование, использующееся при выполнении измерений сопротивления грунта, должно пройти поверку в органах сертификации, с выдачей соответствующего сертификата, который необходимо пролонгировать, согласно требованиям ПУЭ.

Проведение измерений

Согласно современным методикам, при проведении испытаний в полевых условиях, исключается забор грунтового основания для его проверки в лаборатории. Все измерения производятся на месте, согласно следующей методике:

• В месте прокладки кабеля, монтируется временная токопроводящая цепь, состоящая из 4 электродов.
• При забивке стальных стержней в грунт, следует соблюдать идентичное расстояние между ними.
• Расстояние между электродами следует подбирать не менее глубины заложения электротехнического сооружения в земле.
• Электроды забиваются в грунтовое основание, подлежащее испытанию строго в едином створе.
• Отдельно от электродов устанавливается метрологическое оборудование.
• Прибор оснащён 4 вводами – 2 токовыми и 2 – для снятия замеров.
• К каждому из вводов последовательна подключаются кабельные выводы от электродов.
• Испытание проводятся в несколько итераций, временной промежуток между которыми составляет от 2 до 3 часов.
• Измерения следует осуществлять в тёплое время года, что исключает риск промерзания грунтов на глубине залегания кабельной трассы.

При проведении измерений сопротивления грунта, следует соблюдать линейную зависимость между глубиной погружения и расстоянием между соседними стержнями. Заземлитель должен входить в грунт на глубину не более 5%, чем длина отрезка между соседними электродами.

Обработка результатов измерения

По завершении полевых испытаний, проводится камеральная обработка полученных результатов. Для вычисления итогового показателя, используется следующая аналитическая зависимость:

R = 2pR_rl,

R – искомая величина, показатель удельного (кажущегося) сопротивления грунтового основания в зоне прокладке кабельной трассы.

p – математическая величина, равная 3,14.

l – расстояние между соседними токопроводящими стальными стержнями, из которых собрана временная цепь.

При вычислении показателей для каждой итерации, значения заносятся в соответствующую графу протокола, после чего значения сравниваются между собой и с нормативными величинами.

Оформление результатов измерения

По результатам проведённой экспертизы, ответственное лицо оформляет протокол установленной формы, в котором указываются все расчётные параметры, позволяющие сделать вывод о пригодности электрооборудования к последующей эксплуатации.

Форма протокола определения удельного электрического сопротивления грунта в трассовых условиях

В протокол заносятся следующие рабочие и расчётные показатели сопротивления грунтового основания, а также вспомогательные сведения:

• Локация испытуемого объекта.
• Информация о метрологическом оборудовании – марка, модель, идентификационный номер, дата последних поверочных мероприятий.
• Дата проведения испытаний.
• Геологические и физико-механические характеристики грунтового основания.
• Климатические условия в день проведения экспертных мероприятий, с указанием температуры и влажности.
• Маркировка электродов во временной схеме.
• Расстояние между токопроводящими стержнями.
• Показания прибора после проведения измерений.
• Полученное по формуле удельное сопротивление грунта.
• Сведение о составе комиссии, с личной подписью каждого аттестованного участника.

Каждый протокол заверяется оригинальной печатью электролаборатории, имеющей сертификат СРО и статус юрлица.

Определение удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях

Данная методика измерения сопротивления грунта проводится в условиях лаборатории, после забора образцов с объекта. Методика отличается повышенной точностью и позволяет получить более полные сведения об электротехнических характеристиках грунта.

Отбор проб

При отборе проб грунтового основания, представители электролаборатории руководствуются определёнными правилами:

• Забор частиц основания осуществляется с глубины прокладки подземного электрооборудования или кабельных линий.
• Расстояние от оси шурфа до места отбора не должно превышать 500 – 700 мм.
• Отбор производится через каждые 50 – 150 м, по длине линейного объекта.
• Каждый образец должен быть не менее 1 л в объёме, с массой не менее 1,5 кг.
• Все образцы должны быть замаркированы, согласно координатам их забора.

В случае, если инженерная сеть проложена в потенциально подтопляемом участке, и сезонный уровень грунтовых вод располагается выше глубины залегания кабельной линии, лаборант отбирает жидкую взвесь в объёме не менее 2 – 3 литров.

Средства контроля и вспомогательные устройства:

При проведении измерений сопротивления грунта, используется следующее метрологическое оборудование и дополнительные детали временной электрической цепи:

• Генератор напряжения с возможностью выставления минимальной частоты.
• Миллиамперметр с ценой деления от 1 до 1,5 мА и диапазонами измерений 100 – 500 мА.
• Прибор для измерения рабочего напряжения – вольтметр, показания сопротивления на вводе которого составляет от 1МОм и более.
• Лабораторные токопроводящие детали с шириной 44 мм и высотой 40 мм. Представляют собой листовые материалы из высококачественной стали с приваренным к ним кронштейном для крепления провода. Электроды крепятся с наружной стороны временной схемы.
• Электроды внутреннего контура, представляющие собой токопроводящую жилу из меди с диаметром сечения сердечника не менее 1 мм, но не более 5 мм. Рекомендуемая длина проволоки составляет 45 – 50 мм.
• Мелкий абразив для зачистки концов проводника перед проведением испытаний.
• Чистая вода без химических примесей, выполняющая роль электролита.
• Лабораторный ацетон.

Все вспомогательные материалы должны соответствовать требованиям ГОСТ, предназначаются для промышленного использования.

Подготовка к измерению

Перед началом испытаний, лаборант проводит следующие подготовительные работы по сборке временной цепи:

• Каждый их отобранных образцов увлажняется до достижения максимальной концентрации водной среды в структуре грунта.
• Если испытанию подлежат глины, суглинки или супеси, они доводятся до мягкопластичной консистенции.
• Смачивание осуществляется очищенной водой, не содержащей растворённых солей и других химических примесей, которые могут повлиять на показатель сопротивления грунта.
• Каждый электрод обрабатывается абразивом, до чистого металла с характерным блеском.
• После механической зачистки каждая контактная поверхность токопроводящей детали обезжиривается с помощью ацетона, после чего подлежит очистке и промывке дистиллированной водой.
• Внешние пластинчатые электроды собираются в лабораторную схему в форме короба.
• Увлажнённый грунт помещается между электродами и трамбуется под механическим воздействием.
• Внутренние электроды втыкаются в образец грунта до самого низа.
• Расстояние между внутренними тоководами должно составлять 45 – 55 мм, каждый из них также должен отстоять от пластин внешнего контура на 20 – 30 мм.

Когда схема собрана, лаборант проверяет корректность подключения генератора тока, а также все расстояния между электродами.

По завершении подготовительных работ, ответственное лицо начинает испытания, согласно требованиям ПУЭ, с соблюдением техники безопасности.

Проведение измерений

Для проведения измерения сопротивления грунтового основания в лаборатории собирается стенд из 4 пластинчатых электродов.

Частота генератора постоянного или переменного тока не должна превышать 1000 Гц.

Все 4 внешних электрода должны иметь одинаковую толщину и площадь, выполнены из идентичного материала.

Суть испытаний сводится к определению разницы напряжений между внутренними электродами при подаче электротока от генератора. При снятии замеров, внутренние электроды устанавливаются на одинаковом расстоянии друг от друга.

Обработка результатов измерения

По аналогии с предыдущей методикой, после получения фактических показателей по результатам лабораторных измерений, начинается камеральная обработка результатов. Фактическое сопротивление грунтового основания выводится из следующей зависимости:

R_r = U₀ / I₀

R_r – искомая величина – удельное сопротивление грунта.

U₀ – разница напряжений между соседними внутренними токопроводящими деталями.

I₀ – расчётная сила тока внутри первичного контура, образованного пластинчатыми электродами.

Из формулы видно, что сопротивление выводится из классического закона Ома для переменного тока.

В свою очередь, удельное сопротивление грунта определяется с использованием следующей формулы:

 R_уд = (R_r * F_эл) / L,

R_уд – искомая величина.

F_эл – контактная площадь боковой поверхности внутреннего электрода, погруженного в образец.

L – расстояние между внутренними вертикальными токопроводящими элементами.

В зависимости от марки прибора, включенного во временную цепь, алгоритм определения сопротивления грунта может меняться, согласно инструкции по эксплуатации метрологического оборудования

Оформление результатов измерений

По результатам измерений оформляется протокол, содержание которого аналогично описанному выше варианту.

Форма протокола определения удельного электрического сопротивления грунта в лабораторных условиях

Пустые формы протоколов имеются в наличии у каждой официально зарегистрированной лаборатории. На бланке указываются сведения об объекте, метрологических приборах, а также результаты проведённых измерений.

В конце протокола ответственное лицо делает вывод о пригодности грунта основания для последующей эксплуатации токопроводящей жилы под напряжением без проведения дополнительных защитных мероприятий.

Удостоверяя документацию подписями и печатью, представители электролаборатории принимают на себя ответственность за последующую безопасную эксплуатацию инженерной сети.

Выполненные проекты ООО «Технадзор77»

Выполнили более 400 проектов для закачиков по

• Частные клиенты
• Коммерческие организации
• Гос. учреждения

Выполненный проект

Отчет по работам №17499

Строительство жилого дома

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №17537

Строительство жилого дома

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №17580

Ремонт в квартире

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №18242

Устройство котлована

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №18237

Строительство ТЦ

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №17465

Ремонт помещения предприятия общественного питания

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №18208

Муниципальный заказ

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №18187

Работы по проведению текущего ремонта зданий

Услуга: Технадзор

Выполненный проект

Отчет по работам №18192

Муниципальный заказ

Услуга: Технадзор

Смотреть больше
отчетов

Удельное электрическое сопротивление грунта – Лабораторные измерения и охрана труда

Существует огромное количество разновидностей грунта. А это значит, что параметры замеров электрического сопротивления грунта будут в значительной мере разниться. 

На эти показатели будут влиять такие категории, как тип почвы, её плотность, количество влаги, уровень промерзания, температура внешней среды, а также присутствие в грунте химических веществ, солей и щелочей. 

Для чего нужно проводить замеры сопротивления грунта

Защитное заземление является неотъемлемой частью электроустановок. Оно гарантирует утекание в землю опасных потенциалов, которые могут возникнуть в ситуации, когда повреждена изоляция, возникли поломки или на электрооборудовании скапливается статика.

В связи с тем, что системы заземления имеют низкие показатели сопротивления электрическому току, такой «кратчайший путь» предотвращает травмирование людей электрическим током. 

Благодаря проведению замеров удельного электрического сопротивления грунта становится возможным определить, насколько быстро электрический ток от заземлителя будет растекаться по земле.  Данные расчёты необходимы для реализации проектов заземления электроустановок. 

Определение удельного электрического сопротивления грунта

Сегодня для проведения измерений используются различные методики, однако все они предполагают наличия современных проверенных приборов, опытных сотрудников, соблюдения всех требований к процессу измерения. 

Среди простых методов можно выделить двухточечный, который предполагает установку   заземлителя и измерения сопротивления между ним и измерительным электродом. Однако его результаты не могут претендовать на высокую точность.

Трехточечный метод считается более надёжным. Для него используются два токовые электрода, а также генератор постоянного тока, амперметр, вольтметр и другое оборудование. На основании приборов делается заключение об удельном сопротивлении грунта. 

Чтобы получить высокоточные показатели, используют четырехточечный метод. Для этого применяется современные специальные приборы. 

Приборы, которые используются для расчета удельного сопротивления грунта

С целью контроля степени электропроводности грунта важно проводить периодические измерения электрического сопротивления грунта.

Для этого используются современные приборы, предназначенные для этих целей. Среди них: М416, МЕГЕОН 13120, ИС-10, МС-08, Metrel и др.

Особенности измерения удельного сопротивления грунта

В связи с тем, что показатели будут разниться в зависимости от многочисленных факторов внешней среды, проводить измерения нужно регулярно, в течение всего года. 

С целью исключения неверных сведений, что может грозить серьёзными последствиями для электротехнического персонала и других сотрудников, стоит обращаться за проведением ЭФ измерений к квалифицированным сотрудникам и компаниям, имеющим необходимое оборудование, передвижную лабораторию и лицензию на осуществление такого рода услуг.

Руководство по измерению удельного электрического сопротивления грунта

I. Полезность измерения удельного электрического сопротивления грунта

Удельное электрическое сопротивление грунта представляет собой ключевой фактор при проектировании соответствующих систем заземления из-за его прямой пропорциональности сопротивлению заземления. Это также верно при рассмотрении простых электрических схем, специальных систем заземления с низким сопротивлением или более сложных вопросов, связанных с исследованиями повышения потенциала земли (EPR). Соответствующие исследования и модели грунта являются основой всех проектов заземления и выполняются на основе точного измерения удельного сопротивления грунта.

II. Методы измерения удельного сопротивления грунта

Измерение удельного электрического сопротивления почвы может выполняться с использованием различных методов, таких как геологические карты, сейсмические испытания и георадар. В этих методах оценка удельного сопротивления грунта в основном основана либо на (i) расстоянии между электродами, либо (ii) на методах спутниковой съемки [1].

Лабораторные испытания также могут быть выполнены на небольших образцах грунта для измерения удельного сопротивления.

A. Метод спутниковой съемки

Со спутниковых или бортовых датчиков измерения выполняются путем обнаружения конкретных химических и материальных связей для оценки удельного электрического сопротивления почвы. В этом дистанционном зондировании передача информации осуществляется с помощью электромагнитного излучения (ЭМИ). По источнику ЭМИ сенсорика подразделяется на пассивную и активную [2]. Пассивное зондирование (левая часть рис. 1) основано на естественных сигналах, которые могут быть получены (т. е. излучение, испускаемое объектом или отраженное объектом), в то время как активное дистанционное зондирование, как показано в правой части рис. 1, обеспечивает собственное излучение.

Рис. 1. Техника на основе визуализации

Фактическое обнаружение материалов в основном зависит от спектрального охвата, характеристик спектрометра, распространенности материала и силы поглощения этого материала в диапазоне длин волн. Действительно, были разработаны алгоритмы для использования спектральной информации, полученной от датчиков, а также для лучшего удовлетворения вычислительных потребностей этих огромных наборов данных [2].

B. Методика на основе расстояния между электродами

Этот метод основан на законе Ома, а принцип измерения обычно заключается в использовании четырех выровненных электродов. Возможны несколько вариантов расположения электродов, и метод Веннера является наиболее распространенным методом размещения электродов. Как показано на рис. 2, постоянный ток «I» подается между двумя внешними электродами C1 и C2 (называемыми токовыми электродами), а затем измеряется напряжение «V» между двумя внутренними электродами P1 и P2 (называемыми потенциальными электродами). ) [3].

Отношение напряжения к току (В/I) представляет собой сопротивление R объема грунта Следовательно, кажущееся удельное сопротивление грунта (p) рассчитывается следующим образом:

по расположению испытательных электродов.

 

Рис. 2. Расстояние между электродами На основе методики

В большинстве случаев записи измерений удельного сопротивления обычно выражаются в Ом. 𝑚, должны включать данные о температуре и информацию о влажности почвы на момент измерения. Расстояние между ними, как правило, намного больше, чем пройденная глубина [4]. Таблица I иллюстрирует математические выражения геометрического фактора «𝑘» для наиболее распространенных методов измерения удельного сопротивления грунта.

Таблица I. Выражение удельного сопротивления грунта для различного расстояния между электродами

Для однородного грунта измеренное удельное сопротивление будет приблизительно одинаковым, какая бы комбинация ни была принята для расположения электродов, что не имеет места, когда грунт неоднороден, как это бывает чаще всего [5].

III. Практическое руководство по съемке 2D и 3D

объем грунта, удельное сопротивление которого измеряется, представляет собой примерно полусферу, центр которой находится в середине станции, в точке O, а диаметр равен разделяющему расстоянию (r=a ). Достаточно увеличить значение а, чтобы зондирование опустилось на большую глубину, что называется вертикальным зондированием. Используя систему Веннера, можно постепенно увеличивать расстояние между электродами, сохраняя ту же точку, что и центр станции.

Рис. 3. Представление зоны измерений в методике измерения Веннера

По серии замеров можно будет оценить удельное сопротивление слоев, из которых в конечном итоге складывается грунт, и приблизительную мощность каждого из них [4] . Действительно, горизонтальные обследования являются гораздо более распространенной практикой.

При съемке 2D и 3D могут использоваться два основных типа измерений:

1. ГОРИЗОНТАЛЬНОЕ ЗВУЧЕНИЕ: следует провести серию измерений, двигаясь по прямой линии; линия, образованная четырьмя электродами, параллельна или перпендикулярна оси этой последовательности.
2. ВЕРТИКАЛЬНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ: после квадратуры земли измерения проводятся в каждой из точек пересечения линий, образующих сетку.

Для выполнения этого теста не требуется тяжелого оборудования. Тем не менее, измерение требует тяжелой работы и длительного времени для определения крупномасштабного профиля удельного сопротивления грунта.

IV. Моделирование удельного сопротивления грунта

Важно создать точную модель удельного сопротивления грунта в качестве основы для проектирования системы заземления. Для интерпретации измерений удельного сопротивления грунта можно использовать три модели, а именно: 1D, 2D и 3D модели [4].

2D-профили являются наиболее практичными и экономичными моделями, которые обеспечивают компромисс между получением очень точных результатов и снижением затрат на съемку.

A. Одномерное моделирование удельного сопротивления грунта

Одномерная модель предполагает, что удельное электрическое сопротивление грунта изменяется по глубине в зависимости от стратификации грунта, как показано на рис. 4.

Рис. 4. Одномерная модель удельного сопротивления грунта

Согласно Согласно IEEE Std 80 [3], двухслойных структур обычно достаточно для получения приемлемого дизайна. Действительно, стратификацию грунта и количество слоев можно определить, нанеся на график измеренное удельное сопротивление грунта в зависимости от расстояния между электродами. На Рисунке 5 показан пример эволюции удельного сопротивления грунта в зависимости от расстояния между скважинами и их интерпретация.

Рис. 5. Удельное сопротивление грунта на расстоянии

Для однородного грунта кажущееся сопротивление остается практически постоянным в зависимости от межэлектродного расстояния. Обычно можно использовать однородную модель, когда нет большой разницы между сопротивлениями разных слоев. В случае, когда кажущееся сопротивление увеличивается (соответственно уменьшается) в зависимости от расстояния между ними, результаты могут быть интерпретированы двухслойной моделью грунта; верхний слой с низким (соответственно высоким) удельным сопротивлением, который перекрывает нижний слой с высоким (соответственно низким) удельным сопротивлением. Стоит отметить, что ту же процедуру следует соблюдать и для более сложной вариации удельного сопротивления грунта, например, верхняя кривая показывает, что грунт может быть представлен трехслойной моделью.

Удельное сопротивление грунта можно смоделировать трехслойным, если изменение кажущегося сопротивления грунта после увеличения уменьшается (или наоборот). Например, если кривая уменьшается после увеличения, результаты можно интерпретировать как наличие слоя с высоким удельным сопротивлением между двумя слоями с низким удельным сопротивлением.

B. Двухмерное и трехмерное моделирование удельного сопротивления грунта

В одномерном моделировании существует ограничение метода зондирования удельного сопротивления. Это ограничение состоит в пренебрежении горизонтальными изменениями подземного сопротивления. Для этой цели более точной моделью недр является 2D-модель. В этой модели удельное сопротивление изменяется в вертикальном и горизонтальном направлениях, как показано на рис. 6.9.0005 Рис. 6. Двумерная модель удельного сопротивления грунта

Серия измерений должна быть установлена ​​четырехштырьковым методом. В каждом измерении расстояние между электродами изменяется для вертикальных зондирований, а положение изменяется для горизонтальных зондирований. 3D-моделирование явно похоже на процедуру 2D-моделирования.

В 3D-модели последовательные 2D-модели должны создаваться параллельно, где их комбинация образует 3D-модель.

Рис. 7. Трехмерная модель удельного сопротивления грунта

Построение одномерной модели удельного сопротивления грунта

Однородные модели грунта широко используются для оценки шагового и контактного напряжений. Приблизительное равномерное удельное сопротивление грунта можно рассматривать как среднее арифметическое измеренных данных кажущегося сопротивления следующим образом [1]:

сопротивления на разных расстояниях или глубинах.

Двухслойная одномерная модель удельного сопротивления грунта характеризуется тремя параметрами, а именно: двумя сопротивлениями верхнего и нижнего слоев, а также толщиной верхнего слоя. Эта модель почвы может быть аппроксимирована с помощью различных графических методов, описанных Блаттнером-Давалиби, Эндреньи, Сунде и другими [1].

В методе Зунде график (основанный на данных четырехконтактного теста Веннера), показанный на рис. 8, используется для аппроксимации двухслойной модели грунта.

Параметры 𝜌1 и 𝜌2 получены путем проверки нанесенных на график измерений удельного сопротивления. Только h получается графическим методом Сунде следующим образом:

1. Постройте график кажущегося удельного сопротивления 𝜌𝑎 по оси y в зависимости от расстояния между выводами по оси x.
2. Оцените 𝜌1 и 𝜌2 из графика, приведенного в a), где 𝜌𝑎, соответствующее меньшему интервалу, равно 𝜌1, а большему интервалу равно 𝜌2. Расширьте график кажущегося сопротивления на обоих концах, чтобы получить эти экстремальные значения удельного сопротивления, если полевых данных недостаточно.
3. Определите 𝜌2/𝜌1 и выберите кривую на графике Сунде, которая точно соответствует, или выполните интерполяцию и нарисуйте новую кривую на графике.
4. Выберите значение по оси Y для 𝜌𝑎/𝜌1 в наклонной области соответствующей кривой 𝜌2/𝜌1 графика Сунде.
5. Считайте соответствующее значение 𝑎/ℎ по оси x.
6. Вычислите 𝜌𝑎, умножив выбранное значение на 𝜌1.
7. Считайте соответствующее расстояние между датчиками по графику кажущегося удельного сопротивления, приведенному в а). h) Вычислите h, глубину верхнего уровня, используя соответствующее расстояние между зондами, a.

Рис. 8. График удельного сопротивления грунта по Зунде [3]

CDEGS — одно из немногих доступных программ, которое можно использовать для расчета структуры удельного сопротивления грунта по результатам полевых испытаний. Многослойность может быть получена согласно спецификации пользователя.

Построение двухмерной модели удельного сопротивления грунта

Типичное одномерное зондирование удельного сопротивления включает от 10 до 20 показаний, в то время как съемка двумерного изображения включает примерно от 100 до 1000 измерений. Для сравнения, трехмерные съемки обычно включают несколько тысяч измерений [5]. На основе измеренного кажущегося удельного сопротивления с помощью RES2DINV за несколько секунд можно создать 2D-модель удельного сопротивления грунта.

RES2DINV — это компьютерная программа, использующая метод обращения Гаусса-Ньютона методом наименьших квадратов с ограничением гладкости для создания 2D-модели геологической среды на основе электрических съемок с использованием системы ABEM/Lund. Он поддерживает массивы Веннера, Шлюмберже, полюс-полюс, полюс-диполь, диполь-диполь, множественный градиент и нетрадиционные массивы. На рис. 9 показан пример электрического изображения испытательного поля Кардиффского университета с использованием RES2DINV.

Рис. 9. Расчетная двумерная модель удельного сопротивления грунта, использованная RES2DINV

Если у вас есть какие-либо вопросы относительно этой детали или вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам через наш веб-сайт, чтобы отправить запрос.

Ссылки

[1] A. Sarris et al. (2018), Введение в геофизические и геохимические методы в цифровой геоархеологии. Цифровая геоархеология, Springer.
[2] В. Л. Малдер и др., «Использование дистанционного зондирования в картографировании почвы и местности — обзор», Geoderma, vol. 162, нет. 1–2, стр. 1–19., апрель 2011 г.
[3] IEEE Std 80-2013, Руководство IEEE по безопасности при заземлении подстанций переменного тока
[4] IEEE Std 81 Руководство по измерению удельного сопротивления земли, импеданса земли и потенциалов поверхности земли системы заземления.
[5] MH Loke (2001), Электрические изображения для экологических и инженерных исследований. Практическое руководство по 2-D и 3-D съемкам.

Оценка геотехнических параметров грунта с помощью визуализации удельного электрического сопротивления

Реферат

Электронная визуализация удельного сопротивления (ERI) представляет собой эффективный неразрушающий и быстрый способ измерения для получения непрерывных профилей удельного сопротивления подповерхностного слоя грунта. Метод ERI можно использовать для определения изменений влажности и неоднородностей почвы в районе. Таким образом, ERI становится популярным инструментом в геотехнической (FHWA, 2015) инженерии; однако в настоящее время он предоставляет только качественную информацию. Используя качественные изображения, сложно получить количественную геотехническую информацию, такую ​​как тип почвы, содержание влаги, степень насыщения и предел Аттерберга недр. В нескольких исследованиях электрическое сопротивление почвы описано как функция проводимости поровой жидкости и проводимости поверхности. Кроме того, измерения удельного электрического сопротивления были также выполнены на коммерческих грунтах, чтобы определить влияние геотехнических свойств. Так как обычное геотехническое исследование может не проводить определение характеристик поровой воды или поверхностного заряда, удельное электрическое сопротивление должно быть соотнесено с геотехническими свойствами, которые можно проверить в лаборатории. Целью данного экспериментального исследования является изучение взаимосвязи между электрическими свойствами грунта и геотехническими параметрами местного грунта и определение корреляций между геотехническими параметрами и удельным электрическим сопротивлением, которые могут быть использованы инженерами-геотехниками. Было проведено исследование электрических свойств грунтов, полученных из 22 скважин в четырех разных местах, а именно в Форт-Уэрте, Бомонте, Корпус-Кристи и Эль-Пасо, выбранных на основе их геологического строения. Помимо отбора проб грунта через бурение грунта методом техасского конусного проникновения (TCP), было также проведено полевое исследование удельного электрического сопротивления с использованием 28 и 56 электродов в тех же местах для получения карты удельного сопротивления подповерхностного слоя. Значения полевого удельного сопротивления коррелировали со значениями TCP почвы, и корреляцию сравнивали с предыдущей литературой. В этом исследовании для измерения удельного сопротивления уплотненных глинистых грунтов использовали 44 образца почвы, классифицированных как низкопластичная глина (CL), 15 образцов как высокопластичная глина (CH) и четыре образца как упругий ил (MH). Кроме того, образцы почвы были разделены на шесть категорий в зависимости от их предела текучести выше 50, от 35 до 50 и ниже 35, а также предела пластичности выше 25 и ниже 25 для исследования изменений геоэлектрических свойств почвы. В лабораторных испытаниях использовались различные геотехнические условия для определения влияния параметров грунта на удельное электрическое сопротивление. Было обнаружено, что как в глинистых, так и в песчаных почвах на измерения удельного электрического сопротивления сильно влияет содержание влаги и степень насыщения. Установлено, что удельное сопротивление грунта в среднем снижается на 80%, 43% и 21% от исходного значения при повышении влажности грунта с 10% до 20%, с 20% до 30% и с 30% до 40%, за исключением образцы грунта имеют предел текучести менее 50 и индекс пластичности более 25 при удельной массе 11,8 кН/м3. Установлено, что удельное сопротивление грунта снижается на 42%, 25% и 41% при указанной выше влажности из-за высокой активности грунта. Кроме того, удельное сопротивление грунта снижается на 45 % и 49% от исходных значений при увеличении удельного веса с 11,8 кН/м3 до 13,4 кН/м3 и с 13,4 кН/м3 до 14,9 кН/м3. Удельное сопротивление грунта уменьшается в 57 раз для нормальной глины и в 7,5 раза для активной глины от исходного значения при увеличении степени насыщения от 17% до 100%.