Каждый человек хоть раз проходил по мокрому пляжу и замечал, как мокрый песок расползается, словно желе, если на него несколько наступить.
На пляже это может быть забавно, но на стройке или при землетрясении это не шутка. Дома и улицы, построенные на осушенной болотистой местности или на неконсолидированном грунте, в определенных ситуациях могут проседать, что делает их использование недолговечным. Это явление называется разжижением грунта, и бороться с ним можно путем уплотнения грунта в местах строительства новых сооружений.
Разжижение грунта происходит, когда вода, находящаяся в земле, в большинстве случаев грунтовые воды, не может достаточно быстро стечь. Это приводит к значительному увеличению гидростатического давления в грунте, что, в свою очередь, вызывает движение грунта, а во многих случаях и сооружений на нем.
Даже незначительные вибрации могут вызвать такой эффект.
Землетрясение, произошедшее в Крайстчерче (Новая Зеландия) в 2011 году, показало, как песчаный грунт, наполненный водой, может превратиться, так сказать, в кашу. Само землетрясение с магнитудой 6,2 было довольно слабым, но его эпицентр находился в черте города и относительно близко к поверхности. Произошедшее в результате разжижение грунта сделало большую часть города непригодной для жизни. Причина этого заключается в том, что центр Крайстчерча расположен на песчаном грунте, насыщенном водой, которая образовалась из аллювиального веера - конусообразного отложения осадочных пород, созданного тремя реками.
10 марта 2011 г: Разжижение грунта в Крайстчерче после мощного землетрясения.
Такое разжижение может происходить также в суглинистых или глинистых грунтах. Такой тип грунта повышенной опасности встречается, например, в долине Рейн-Рона. Существуют исторические записи, свидетельствующие о том, что произошло в Виспе (Вале, Швейцария) и его окрестностях в 1855 году, когда в этом районе произошло землетрясение такой же силы, как и в Крайстчерче. К счастью, никто не погиб, но разрушения строений были огромными. Однако, похоже, никто не извлек из этого опыта никаких уроков, поскольку разрушенные тогда районы сегодня вновь густо заселены.
Наклонные участки, а также участки, расположенные рядом с реками и озерами, также могут оползти на разжиженный слой грунта и привести к образованию крупных трещин или разломов. При этом повреждаются не только здания, мосты и дороги, но и сети водоснабжения, газоснабжения, водоотведения, электроснабжения и телекоммуникаций, а подводные резервуары и колодцы могут оказаться на поверхности земли.
Крайстчерч 2011: Земля превращается в кашу.
Конусные испытания на проникающую способность.
Для предотвращения описанных выше сценариев грунт на строительных площадках должен быть тщательно проанализирован до начала работ. Метод конусных испытаний был разработан в Нидерландах в конце 1950 года и с тех пор используется как экономичный метод исследования грунтов. Этот метод дает хорошее представление о структуре грунта и различных его слоях. Он используется повсеместно во всех областях, где возможно значительное изменение несущей способности грунта при проведении буровых и строительных работ и т.д.
Испытание на проникание конуса заключается во вдавливании конусообразного наконечника в грунт с постоянной скоростью. Для проведения испытаний используется специально оборудованный грузовик. Результаты испытаний иллюстрируются графиком, на котором показано сопротивление конуса в зависимости от глубины погружения конуса. Наряду с сопротивлением грунта датчики конуса, используемые при испытаниях, измеряют наклон конуса, коэффициент трения, температуру грунта, электропроводность и водонапряженность. Последний параметр измеряется с помощью преобразователя давления 21Y компании KELLER.
Отчет об испытаниях на проникающую способность конуса и испытательный конус.
Пьезорезистивный преобразователь давления серии 21Y.
Преобразователи Y-линии имеют очень низкую температурную погрешность, которая достигается за счет дополнительной схемы с датчиком температуры, разделяющим температурный диапазон на поля по 1,5 Кельвина (К) каждое. Для каждого температурного поля рассчитываются значения компенсации, которые в зависимости от текущей температуры в каждом конкретном случае подаются в аналоговый тракт сигнала во время работы. При таком рассмотрении можно сказать, что эти преобразователи всегда работают при калибровочной температуре. Высокая степень вертикальной интеграции, модульная конструкция и программируемая электроника позволяют осуществлять крупносерийное производство по индивидуальным заказам.
Серия 21Y отличается также исключительной устойчивостью к воздействию электромагнитных полей. Так, в случае кондуктивных и излучаемых полей приборы показывают значения, которые в десять раз ниже пределов, установленных стандартом CE. Преобразователи также чрезвычайно невосприимчивы к внешним напряжениям между корпусом и электрическим соединением, что особенно важно при их использовании с преобразователями частоты. Высокое напряжение изоляции 300 В также делает это изделие идеальным для использования в самых неблагоприятных условиях.
