способ выявления полускальных пород, способных к набуханию или размоканию

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ПОЛУСКАЛЬНЫХ ПОРОД, СПОСОБНЫХ К НАБУХАНИЮ ИЛИ РАЗМОКАНИЮ, заключающийся в возбуждении ультразвуковых колебаний в исследуемых образцах в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях и определении соответствующих значений скоростей v_в-с и v_вн распространения ультразвука, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, опеределяют относительное приращение скорости



при водонасыщении образцов и устанавливают зависимость относительного приращения скорости исследуемых образцов от скорости v_в-с и воздушно-сухом состоянии образцов и по наличию нелинейной зависимости судят о способности данной полускальной породы к набуханию или размоканию.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающих испытаний в геологии и геофизике и может быть использовано при исследованиях физико-механических свойств грунтов.

Известен способ выявления полускальных пород, способных к набуханию и размоканию, заключающийся в том, что о способности глинистых пород к набуханию или размоканию судят соответственно по увеличению объема образца при его водонасыщении или по скорости и характеру разрушения образца в воде [1]

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ определения прочности бетона в изделиях [2] заключающийся в том, что возбуждают ультразвуковые колебания; по результатам определений на эталонных образцах строят тарировочную зависимость скорость-прочность с учетом влияния влажности на скорость распространения колебаний и прочность бетона и по всей зависимости для соответствующих значений скорости и влажности контролируемого изделия судят о его прочности.

Прототип имеет следующие недостатки:

1. Ограниченность функциональных возможностей материалом исследований (бетоном).

2. Необходимость количественно определять влажность испытуемого изделия, что трудоемко по реализации.

3. Метод применяют только при условии, что состав бетона контролируемого изделия точно соответствует составу эталонных образцов.

4. Отсутствие определений относительных приращений скорости при различной влажности бетона и оценки характера влияния их на его прочность.

5. Невозможность использования для определения способности исследуемых материалов к набуханию и размоканию.

Целью изобретения является повышение достоверности ультразвуковых исследований, а также расширение их функциональных возможностей за счет выявления размокающих и набухающих пород в процессе неразрушающего массового и попутного контроля образцов.

Сущность способа заключается в возбуждении ультразвуковых колебаний в изучаемых образцах, находящихся последовательно в двух состояниях (воздушно-сухом и водонасыщенном или наоборот), в определении значений скорости распространения ультразвука в воздушно-сухих V_вс и водонасыщенных V_вн образцах. Затем определяются относительные приращения скорости при переходе образца из воздушно-сухого в водонасыщенное состояние и устанавливается зависимость относительного приращения скорости при водонасыщении от скорости в воздушно-сухом образце V_вс, а по характеру полученной зависимости судят о способности породы размокать или набухать.

Способ реализуется следующим образом. Прозвучивался ультразвуком керн туфов, ороговикованных туфов и рогиков в воздушно-сухом, затем в водонасыщенном состоянии. Для этих трех групп пород была построена зависимость от V_вс, из которой было видно, что все роговики и часть ороговикованных туфов имеют линейную зависимость вида (0,24-0,04)V_вс, а туфы и оставшаяся часть ороговикованных туфов имеют нелинейную зависимость, что характерно для глинистых и глиносодержащиих полускальных грунтов, способных к размоканию или набуханию. Последующие лабораторные исследования физико-механических свойств и минералогического состава подтвердили в туфах и в части ороговикованных туфов наличие пониженной водоустойчивости и присутствие минерала спектита (группа монтмориллонита) в количестве от 60 до 20% который обладает способностью набухать при водонасыщении.

Аналогичные результаты были получены при ультразвуковом прозвучивании керна мергелей и алевролитов Вилюйской ГЭС, песчаников, алевролитов и аргиллитов Зирани ГЭС, где также выявились, кроме полускальных пород, не содержащих глинистых минералов, и имеющих линейную зависимость от V_вс, прослои пород глиносодержащих с нелинейной зависимостью и обладающих пониженной водоустойчивостью (размокающих и размягчаемых).

Изобретение опробовано на ряде объектов изысканий под гидротехническое строительство.

Его использование позволяет оперативно выявить грунты с пониженной водоустойчивостью с целью обязательного направления их на лабораторные исследования и учета при выдаче рекомендаций для проектирования.

Изобретение реализуется на основе анализа имеющихся упругих характеристик изучаемых материалов и позволяет существенно снизить трудоемкость исследовательских работ.