[go: up one dir, main page]

RU2190865C2 - Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization - Google Patents

Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2190865C2
RU2190865C2 RU96124462/28A RU96124462A RU2190865C2 RU 2190865 C2 RU2190865 C2 RU 2190865C2 RU 96124462/28 A RU96124462/28 A RU 96124462/28A RU 96124462 A RU96124462 A RU 96124462A RU 2190865 C2 RU2190865 C2 RU 2190865C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pile
medium
length
current
buried
Prior art date
Application number
RU96124462/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96124462A (en
Inventor
В.Н. Рыбакин
С.С. Крылов
Б.В. Степанов
Original Assignee
Санкт-Петербургский государственный университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Санкт-Петербургский государственный университет filed Critical Санкт-Петербургский государственный университет
Priority to RU96124462/28A priority Critical patent/RU2190865C2/en
Publication of RU96124462A publication Critical patent/RU96124462A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2190865C2 publication Critical patent/RU2190865C2/en

Links

Landscapes

  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology, determination of length of current-conducting pile of bearing structures of ground and sea installations buried in medium. SUBSTANCE: vertical distribution of specific conductance of medium by way of its electromagnetic sounding is found in advance. After this low-frequency current is transmitted through medium between pile and grounding electrode and its value in pile is measured. Length of part of pile buried in medium is evaluated by value of current in pile and known distribution of specific electric conductance of medium. Device for realization of method has voltage source in the form of low-frequency generator connected to pile and grounding electrode and instrument current transformer. Instrument current transformer has split magnetic core embracing pile. Method makes it possible to determine length of buried part of individual pile and supporting structures comprising several piles electrically interconnected independent of properties of medium. EFFECT: raised functional reliability of method and device. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерению длины, в частности, погруженной в среду электропроводящей сваи, преимущественно одиночных и нескольких свай, объединенных в единую конструкцию, например опорных конструкций наземных и морских сооружений. The invention relates to measuring the length, in particular, of an electrically conductive pile immersed in an environment, mainly single and several piles, combined into a single structure, for example, supporting structures of land and offshore structures.

Известны способ и устройство для определения длины сваи или другого удлиненного предмета в процессе забивания в грунт молотом или аналогичным устройством, основанный на принципах распространения акустических волн в свае и среде [1]. Для осуществления способа измеряют время приема акустического сигнала, возникающего в момент удара по объекту, и сравнивают его с опорным сигналом. Результаты сравнения этих сигналов указывают на глубину продвижения сваи в грунт. К его основным недостаткам относятся возможность определения длины заглубленной части сваи только в процессе забивания ее в грунт и невозможность определения длины заглубленной части каждой из нескольких свай, объединенных в единую конструкцию. A known method and device for determining the length of a pile or other elongated object in the process of driving into the ground with a hammer or similar device, based on the principles of propagation of acoustic waves in a pile and environment [1]. To implement the method, measure the time of reception of the acoustic signal that occurs at the time of impact on the object, and compare it with the reference signal. The results of a comparison of these signals indicate the depth of advancement of the pile into the ground. Its main disadvantages include the ability to determine the length of the buried part of the pile only in the process of driving it into the ground and the inability to determine the length of the buried part of each of several piles combined in a single design.

Известны способ и устройство для определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи (металлического стержневого электрода) [2]. Способ и устройство позволяют по известным удельному электрическому сопротивлению среды, в которую свая заглубляется, и постоянному электрическому потенциалу, измеренному на поверхности среды, определить ее длину. Способ основан на измерении электрического потенциала на поверхности среды от сваи (металлический стержневой электрод) и заземляющего электрода. Для его осуществления стержневой металлический электрод (свая) заглубляют в землю и подают на него постоянный ток, причем другой электрод - электрод заземления размещают на весьма значительном расстоянии от сваи. На достаточно большом расстоянии от металлического стержневого электрода измеряют постоянный электрический потенциал и по рассчитанному сопротивлению заземления электрода и известному удельному электрическому сопротивлению среды определяют длину заглубленного металлического электрода. Данные способ и устройство имеют недостатки, определяемые особенностями используемого физического метода, не позволяющими без знания удельного электрического сопротивления среды по измеренному электрическому потенциалу определить длину электрода, невозможно определить длины заглубленной части каждого из нескольких металлических электродов, если они объединены в единую конструкцию, в которой каждый электрод электрически соединен с другими. A known method and device for determining the length of an electrically conductive pile (metal rod electrode) buried in the medium [2]. The method and device allows to determine its length by the known specific electrical resistance of the medium into which the pile is buried, and by the constant electric potential measured on the surface of the medium. The method is based on measuring the electric potential on the surface of the medium from piles (metal rod electrode) and a grounding electrode. For its implementation, a rod metal electrode (pile) is buried in the ground and a direct current is supplied to it, and another electrode, the ground electrode, is placed at a very significant distance from the pile. At a sufficiently large distance from the metal rod electrode, a constant electric potential is measured, and the length of the buried metal electrode is determined from the calculated grounding resistance of the electrode and the known electrical resistivity of the medium. This method and device have disadvantages determined by the features of the physical method used, which do not allow determining the length of the electrode without knowing the electrical resistivity of the medium from the measured electric potential, it is impossible to determine the lengths of the buried part of each of several metal electrodes if they are combined into a single design in which each the electrode is electrically connected to others.

Решаемой технической задачей является разработка способа и устройства определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи, которые позволяют проводить измерения геометрических размеров отдельных заглубленных свай и опорных конструкций, состоящих из нескольких электропроводящих свай, электрически соединенных между собой и заглубленных в среду, независимо от свойств данной среды (рыхлые, обводненные отложения, коренные породы на берегу или акватории). The technical task to be solved is the development of a method and device for determining the length of an electrically conductive pile buried in the environment, which allows measurements of the geometric dimensions of individual buried piles and supporting structures, consisting of several electrically conductive piles that are electrically interconnected and buried in the medium, regardless of the properties of this medium ( loose, waterlogged deposits, bedrock on the shore or water area).

Сущность способа определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи заключается в том, что предварительно осуществляют электромагнитное зондирование среды и определяют вертикальное распределение удельной электрической проводимости среды, после чего размещают заземляющий электрод в среде и между ним и электропроводящей сваей пропускают переменный электрический ток низкой частоты, одновременно измеряя величину протекающего по свае тока, по величине которого и известному распределению удельной электрической проводимости среды судят о длине погруженной в среду сваи, причем расстояние между заземляющим электродом и сваей выбирают таким, чтобы обеспечить однородность электромагнитного поля в среде. The essence of the method for determining the length of an electrically conductive pile buried in the medium is that the electromagnetic sounding of the medium is preliminarily carried out and the vertical distribution of the electrical conductivity of the medium is determined, then a ground electrode is placed in the medium and an alternating low-frequency alternating current is passed between it and the electrically conductive pile, while measuring the magnitude of the current flowing along the pile, the magnitude of which and the known distribution of the specific electrical conductivity and the medium judges the length of the pile immersed in the medium, and the distance between the ground electrode and the pile is chosen so as to ensure uniformity of the electromagnetic field in the medium.

Устройство для определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи по патентуемому способу содержит источник напряжения, один зажим которого подключен к электропроводящей свае, а второй - к заземляющему электроду, расположенному в зоне сваи, расположенные на поверхности среды в зоне сваи источник электромагнитного возбуждения среды, приемник сигнала, искаженного зондируемой средой, а также блок обработки сигнала приемника, преобразующий его в значения удельной электрической проводимости. Источник напряжения выполнен в виде генератора напряжения низкой частоты, и устройство содержит измерительный трансформатор тока с разъемным магнитопроводом, обхватывающим сваю, вторичная обмотка которого подключена к измерителю тока. A device for determining the length of an electrically conductive pile buried in the medium according to the patented method comprises a voltage source, one clamp of which is connected to the conductive pile, and the second to a grounding electrode located in the pile zone, the source of electromagnetic excitation of the medium located on the surface of the medium in the pile zone, a signal receiver , distorted by the probed medium, as well as the receiver signal processing unit, converting it into values of specific electrical conductivity. The voltage source is made in the form of a low-frequency voltage generator, and the device comprises a current measuring transformer with a detachable magnetic circuit enclosing a pile, the secondary winding of which is connected to a current meter.

На чертеже изображен один из возможных вариантов реализации устройства, где цифрами обозначены:
1 - источник электромагнитного возбуждения среды;
2 - приемник электромагнитного возбуждения среды;
3 - блок преобразования сигнала приемника в значения удельной электрической проводимости;
4 - генератор напряжения низкой частоты;
5 - электропроводящая свая;
6 - заземляющий электрод;
7 - измерительный трансформатор с вторичной обмоткой;
8 - разъемный элемент магнитопровода;
9 - измеритель тока.
The drawing shows one of the possible embodiments of the device, where the numbers indicate:
1 - source of electromagnetic excitation of the medium;
2 - receiver of electromagnetic excitation of the medium;
3 - block conversion of the signal of the receiver into the values of electrical conductivity;
4 - low frequency voltage generator;
5 - conductive pile;
6 - grounding electrode;
7 - measuring transformer with a secondary winding;
8 - a detachable element of the magnetic circuit;
9 - current meter.

Устройство содержит источник электромагнитного возбуждения среды (1), приемник электромагнитного возбуждения среды (2) и блок преобразования сигнала приемника в значения удельной электрической проводимости (3), генератор напряжения низкой частоты (4), подключенный проводами к электропроводящей свае (5) и заземляющему электроду (6), измерительный трансформатор с вторичной обмоткой (7) посредством разъемного элемента магнитопровода (8) надет на электропроводящую сваю и подключен к измерителю тока (9). The device contains a source of electromagnetic excitation of the medium (1), a receiver of electromagnetic excitation of the medium (2) and a unit for converting the signal of the receiver to the values of specific electrical conductivity (3), a low-frequency voltage generator (4) connected by wires to the electrically conductive pile (5) and the ground electrode (6), a measuring transformer with a secondary winding (7) by means of a detachable element of the magnetic circuit (8) is worn on an electrically conductive pile and connected to a current meter (9).

Способ определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи осуществляется следующим образом: в непосредственной близости от заглубленной сваи проводят электромагнитное зондирование среды с помощью источника электромагнитного возбуждения среды, приемника и преобразователя сигнала и определяют вертикальное распределение удельной электрической проводимости среды, к одному зажиму генератора напряжения низкой частоты проводом подключают электропроводящую сваю, а ко второму зажиму - заземляющий электрод, который заземляют в среду на расстоянии, обеспечивающем однородность поля в среде, и пропускают переменный электрический ток, частота которого выбирается, в частности, не выше 100 Гц, измерительный трансформатор с вторичной обмоткой посредством разъемного элемента магнитопровода надевают на сваю, подключают к измерителю тока и измеряют величину тока, протекающего по свае, по величине измеренного тока и известному распределению электрической проводимости среды судят о длине погруженной в среду сваи. В том случае, когда имеется конструкция из нескольких электрически соединенных свай, измерительный трансформатор с вторичной обмоткой надевают на каждую из свай, измеряют величину тока, протекающего по каждой свае, и по известному распределению электрической проводимости среды судят о длине каждой из свай, погруженных в среду. The method for determining the length of an electrically conductive pile buried in the environment is as follows: in the immediate vicinity of the buried pile, electromagnetic sounding of the medium is carried out using a medium electromagnetic excitation source, a receiver and a signal converter, and the vertical distribution of the specific electrical conductivity of the medium is determined, to one terminal of the low-frequency voltage generator by a wire they connect an electrically conductive pile, and to the second terminal a ground electrode, which is earthed medium at a distance that ensures field uniformity in the medium, and an alternating electric current is passed, the frequency of which is selected, in particular, not higher than 100 Hz, a measuring transformer with a secondary winding is put on a pile by means of a detachable magnetic circuit element, connected to a current meter and the current value is measured, flowing along the pile, by the magnitude of the measured current and the known distribution of the electrical conductivity of the medium, judge the length of the pile immersed in the medium. In the case when there is a structure of several electrically connected piles, a measuring transformer with a secondary winding is put on each of the piles, the current flowing through each pile is measured, and the length of each of the piles immersed in the medium is judged by the known distribution of electrical conductivity of the medium .

Устройство для определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи работает следующим образом: в зоне сваи с помощью источника электромагнитного возбуждения среды (1) в среде возбуждают электромагнитное поле, которое принимается приемником электромагнитного возбуждения (2) и с помощью блока преобразования сигнала приемника (3) преобразуется в значения удельной электрической проводимости среды, генератор напряжения низкой частоты (4) стабилизирован по частоте и обеспечивает постоянство величины напряжения, поддерживаемого в цепи, состоящей из электропроводящей сваи (5), заземляющего электрода (6), среды и подводящих к свае проводов, электропроводящая свая, на которую с помощью разъемного элемента магнитопровода (8) надет измерительный трансформатор (7), является первичной его обмоткой, в которой протекает переменный электрический ток, создаваемый генератором напряжения низкой частоты (4), величина индуцированного во вторичной обмотке измерительного трансформатора тока измеряется с помощью измерителя тока (9), работающего на той же частоте, что и генератор низкой частоты,
Источник электромагнитного возбуждения среды, приемник электромагнитного возбуждения среды и преобразователь сигнала приемника в значения удельной электрической проводимости среды могут быть конкретно реализованы в стандартной геофизической аппаратуре для определения электрических параметров геологических разрезов. В качестве генератора низкой частоты и измерителя тока низкой частоты могут быть использованы стандартные приборы.
A device for determining the length of an electrically conductive pile buried in the medium operates as follows: in the pile zone, an electromagnetic field is excited in the medium using a source of electromagnetic excitation of the medium (1), which is received by the electromagnetic excitation receiver (2) and converted using the signal conversion unit of the receiver (3) in the values of the specific electrical conductivity of the medium, the low-frequency voltage generator (4) is stabilized in frequency and provides a constant voltage value maintained in a circuit consisting of an electrically conductive pile (5), a grounding electrode (6), a medium and wires leading to the pile, an electrically conductive pile on which a measuring transformer (7) is worn with a detachable element of the magnetic circuit (8), is its primary winding, in which an alternating electric current flows, generated by a low-frequency voltage generator (4), the magnitude of the current transformer induced in the secondary winding is measured using a current meter (9) operating at the same frequency as the low-voltage generator frequencies
The source of electromagnetic excitation of the medium, the receiver of electromagnetic excitation of the medium, and the converter of the signal of the receiver to the values of the electrical conductivity of the medium can be specifically implemented in standard geophysical equipment for determining the electrical parameters of geological sections. Standard devices can be used as a low-frequency generator and a low-frequency current meter.

Способ и устройство для определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи были реализованы в лабораторной установке для моделирования. С учетом принципов электромагнитного подобия в геометрическом масштабе 1:100 была изготовлена модель одной из четырех опор морской буровой платформы. Подводная площадка опоры диаметром 35 мм имела восемь свай диаметром по 1,5 мм длиной от 115 до 150 мм, была погружена в концентрированный раствор соли. С помощью генератора с частотой 20 кГц, подключенного к модели опоры и заземляющему электроду, в модели создавался ток, величина которого на самой длинной свае составляла 0,22 мкА. Измерительный трансформатор был намотан на ферритовом кольце (330 витков, диаметр провода 0,05 мм), который для измерения силы протекающего тока надевался на каждую из свай. Проведенные исследования показали, что в лабораторных условиях на данной установке возможно определение изменения длины сваи с погрешностью, не превышающей 3%. A method and apparatus for determining the length of an electrically conductive pile buried in the environment were implemented in a laboratory simulator. Taking into account the principles of electromagnetic similarity at a geometric scale of 1: 100, a model was made of one of the four pillars of an offshore drilling platform. The underwater platform of the support with a diameter of 35 mm had eight piles with a diameter of 1.5 mm each from 115 to 150 mm long, was immersed in a concentrated salt solution. Using a generator with a frequency of 20 kHz connected to a support model and a grounding electrode, a current was generated in the model, the value of which on the longest pile was 0.22 μA. The measuring transformer was wound on a ferrite ring (330 turns, wire diameter 0.05 mm), which was worn on each of the piles to measure the strength of the flowing current. Studies have shown that in laboratory conditions at this installation it is possible to determine the change in the length of the pile with an error not exceeding 3%.

Источники информации
1. Патент на изобретение 2251943, Великобритания.
Sources of information
1. Patent for invention 2251943, UK.

2. Матвеев Б.К. Электроразведка, М.: Недра, 1990, стр.31-32 (прототип). 2. Matveev B.K. Electrical Intelligence, M .: Nedra, 1990, pp. 31-32 (prototype).

Claims (2)

1. Способ определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи, основанный на измерении физических параметров электропроводящей сваи, отличающийся тем, что предварительно осуществляют электромагнитное зондирование среды и определяют вертикальное распределение ее удельной электрической проводимости, после чего размещают заземляющий электрод в среде и между ним и электропроводящей сваей пропускают переменный электрический ток низкой частоты, одновременно измеряя величину протекающего по свае тока, по величине которого и известному распределению удельной электрической проводимости среды судят о длине погруженной в среду сваи, причем расстояние между заземляющим электродом и сваей выбирают достаточным для обеспечения однородности электромагнитного поля в среде. 1. A method for determining the length of an electrically conductive pile buried in the environment, based on the measurement of the physical parameters of the conductive pile, characterized in that the electromagnetic sounding of the medium is preliminarily carried out and the vertical distribution of its specific electrical conductivity is determined, after which a ground electrode is placed in the medium and between it and the conductive pile pass an alternating electric current of low frequency, while simultaneously measuring the amount of current flowing along the pile, the magnitude of which and from the known distribution of the electrical conductivity of the medium is judged on the length of the pile immersed in the medium, and the distance between the grounding electrode and the pile is chosen sufficient to ensure uniformity of the electromagnetic field in the medium. 2. Устройство для определения длины заглубленной в среду электропроводящей сваи, содержащее источник напряжения, один зажим которого подключен к электропроводящей свае, а второй - к электроду, расположенному в зоне сваи, установленные на поверхности среды в зоне сваи источник электромагнитного возбуждения среды, приемник сигнала, искаженного зондируемой средой, а также блок обработки сигнала приемника, преобразующий его в значения удельной электрической проводимости, отличающееся тем, что источник напряжения выполнен в виде генератора низкой частоты и устройство содержит измерительный трансформатор тока с разъемным магнитопроводом, обхватывающим сваю, вторичная обмотка которого подключена к измерителю тока. 2. A device for determining the length of an electrically conductive pile buried in the medium, containing a voltage source, one clip of which is connected to the electrically conductive pile, and the second to an electrode located in the pile zone, a source of electromagnetic excitation of the medium installed on the surface of the medium in the pile zone, a signal receiver, distorted by the sensed medium, as well as the receiver signal processing unit, converting it into values of electrical conductivity, characterized in that the voltage source is made in the form of a generator low frequency and the device contains a measuring current transformer with a detachable magnetic circuit enclosing a pile, the secondary winding of which is connected to a current meter.
RU96124462/28A 1996-12-27 1996-12-27 Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization RU2190865C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96124462/28A RU2190865C2 (en) 1996-12-27 1996-12-27 Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96124462/28A RU2190865C2 (en) 1996-12-27 1996-12-27 Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU96124462A RU96124462A (en) 1999-02-10
RU2190865C2 true RU2190865C2 (en) 2002-10-10

Family

ID=20188616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96124462/28A RU2190865C2 (en) 1996-12-27 1996-12-27 Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2190865C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110873736A (en) * 2018-08-30 2020-03-10 中铁第五勘察设计院集团有限公司 Flexible pile detection system and method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Матвеев Б.К. Электроразведка. - М.: Недра, 1990, с. 31-32. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110873736A (en) * 2018-08-30 2020-03-10 中铁第五勘察设计院集团有限公司 Flexible pile detection system and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8030934B2 (en) Method for hydrocarbon reservoir mapping and apparatus for use when performing the method
RU2335788C2 (en) System and method of hydrocarbon deposit control of using adjustable electromagnetic transmitter
US8756017B2 (en) Method for detecting formation resistivity outside of metal casing using time-domain electromagnetic pulse in well
CA2921822C (en) Borehole electric field survey with improved discrimination of subsurface features
US8198899B2 (en) Method and system for calibrating streamer electrodes in a marine electromagnetic survey system
US7667464B2 (en) Time segmentation of frequencies in controlled source electromagnetic (CSEM) applications
CN101283292B (en) Multi-transient dc resistivity measurements
EP2514915A1 (en) Downhole time-domain pulsed electromagnetic method for detecting resistivity of stratum outside metal cased pipe
CN101484897B (en) Method for acquiring and interpreting transient electromagnetic measurements
GB2155182A (en) Surveying and characterizing a region of an earth formation beneath a body of water
JP2011508205A (en) Method and apparatus for dielectric polarization mapping of hydrocarbon reservoirs under the seabed
US20100148786A1 (en) Method and device for carrying out marine electrical exploration during a ship travel
RU2190865C2 (en) Method determining length of current-conducting pile buried in medium and device for its realization
RU2253881C9 (en) Device for naval geophysical prospecting by electric means in ship motion and method for naval geophysical prospecting by electric means
EA006537B1 (en) Method of marine geoelectro surveying (variants)
RU2084929C1 (en) Method of geoelectrical prospecting
RU2231089C1 (en) Process of geoelectric prospecting
CN213210504U (en) Electromagnetic wave receiver for detecting underground metal pipeline position
SU1746346A1 (en) Method of axial electric probing
SU1562880A1 (en) Method of continuous remoote electric sounding
RU2650422C1 (en) System of electric and magnetic field sensors
Corwin et al. Offshore applications of the direct-current resistivity method
SU187893A1 (en) DEVICE FOR ELECTRIC EXPLORATION OF MINERAL RESOURCES
Sapozhnikov Resistivity method without groundings
SU1628033A1 (en) Method of electric bore hole surveying

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20051228