Monitoring geotechniczny

Budowa coraz głębiej posadowionych obiektów najczęściej związana jest z odwodnieniem. Obniżenie zwierciadła wody gruntowej wiąże się za to ze zmianą stanu naprężenia w ośrodku gruntowym, co bezpośrednio wpływa na rozwój osiadania wywołanego odwodnieniem. Monitorowanie zmian zwierciadła wody gruntowej może być prowadzone z wykorzystaniem piezometrów

Piezometry można podzielić na dwie grupy:

• Piezometry otwarte/rurowe
• Piezometry zamknięte

Zarówno jedne jak i drugie niosą informację na temat nawodnienia ośrodka gruntowego.

Piezometry typu otwartego

Są to zazwyczaj piezometry rurowe stalowe bądź z tworzywa sztucznego budową zbliżone do studni rurowej/wierconej. Piezometr tego typu składa się z kolumny rur zakończonych filtrem, przez który do wnętrza piezometru przedostaje się woda gruntowa. Na wysokości filtra piezometr obsypany jest zasypką filtracyjną w wyżej uszczelniony mieszanką bentonitową. Zwierciadło wody gruntowej stabilizuje się obrazując swój swobodny układ.

Pomiary piezometrów otwartych odbywają się na podstawie pomiaru położenia zwierciadła wody. Pomiary takie można wykonywać w sposób manualny tzw. świstawką hydrogeologiczną lub automatycznie umieszczając w piezometrze czujnik ciśnienia hydrostatycznego.

Zalety:

• możliwość monitorowania wód z różnych poziomów piezometrycznych;
• łatwość montażu;
• niewielki koszt;
• możliwość precyzyjnej oceny położenia zwierciadła wody gruntowej poprzez pomiar bezpośredni;
• możliwość stosowania pomiarów manualnych.

Piezometry typu zamkniętego

Są to zazwyczaj piezometry bez obudowy wbijane lub umieszczane bezpośrednio w otworze wiertnicznym lub w wykopie. Zasada ich działania polega na pomiarze ciśnienia porowego w gruncie na podstawie, którego można ocenić położenie zwierciadła wód gruntowych. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość zastosowania takich piezometrów w wszelkich konstrukcjach hydrotechnicznych, gdzie pomagają ocenić szczelność przesłon. Kolejne zastosowanie znajdują pod płytami fundamentowymi obiektów realizowanych w czasowym odwodnieniu, gdzie pozwalają ocenić napór hydrauliczny wody po zaprzestaniu odwodnienia. Odpowiednio zainstalowane pozwalają również uzyskać cenna informację na temat zmian ciśnienia porowego w strefie poślizgu osuwiska, a tym samym pośrednio ocenić jego stateczność. Najczęściej stosowane przez nas piezometry opierają się na technologii wibrującej struny. Czujniki piezometryczne tego typu są trwałe, niezawodne oraz niepodatne na zakłócenia sygnału pomiarowego.

Zalety:

• możliwość instalacji bez orurowania w wykopie bądź bezpośrednio w otworze wiertnicznym;
• możliwość instalacji poprzez wbijanie bądź wciskanie „piezometry typu drive in”;
• trwałość;
• możliwość prowadzenia pomiaru ciśnienia porowego w miejscach niedostępnych;
• prosty montaż;
• duża rozdzielczość pomiaru;
• szeroki zakres mierzonych ciśnień.

Ekstensometry to przyrządy służące do pomiaru długości pomiędzy jednym lub kilkoma punktami kotwiczenia. a głowicą referencyjną.

Wyróżniamy ekstensometry prętowe i magnetyczne.

Ekstensometry prętowe

Systemy ekstensometrów prętowych przeznaczone są do dokładnego pomiaru osiadania, podniesienia lub innych deformacji związanych przykładowo z rozwojem szczelin. Pomiary prowadzone są pomiędzy pojedynczymi lub wieloma punktami kotwiczenia w otworze wiertniczym i w jego głowicy referencyjnej. System wykorzystuje do ośmiu prętów zakotwiczonych wzdłuż osi otworu wiertniczego, kończących się w głowicy referencyjnej przy wejściu do otworu. Ekstensometr prętowy jest izolowany od zasypanego materiału za pomocą osłony ochronnej, która zapewnia jego swobodny ruch. Przemieszczenie wzdłuż osi otworu od kotwy jest rejestrowane poprzez pomiar ruchu górnej części pręta względem głowicy referencyjnej. Ekstensometry prętowe są używane do monitorowania przemieszczeń skał i gruntów w małej skali z dużą dokładnością, w tym osiadania i zagłębienia fundamentów, relaksacji lub osiadania skał wokół tuneli, szybów, jaskiń i przyczółków.

Dostarczamy rozwiązania w różnych konfiguracjach:

• pomiar jedno lub wielopunktowy,
• automatyczny lub ręczny odczyt,
• pręty wykonane ze stali nierdzewnej lub włókna szklanego,
• iniekcyjne lub hydrauliczne kotwienie.

Typowe zastosowania to:

• monitorowanie osiadania lub wypiętrzenia fundamentów;
• monitorowanie tuneli, szybów, kawern i przyczółków;
• kontrola skarp naturalnych, skarp kamieniołomów, wyrobisk górniczych, konstrukcji drogowych;
• monitorowanie deformacji ścian oporowych, filarów mostów i przyczółków;
• fundamenty zapór i wież wlotowych, betonowe przyczółki zapór.

Ekstensometry magnetyczne

System ekstensometru magnetycznego składa się z sondy, taśmy z podziałką na rolce oraz rury dostępowej, wzdłuż której ustawia się są cele magnetyczne. Do dolnej rury przymocowany jest magnes odniesienia lub magnes referencyjny. Gdy sonda porusza się wzdłuż rury dostępowej, wykrywa magnesy poprzez zamknięcie obwodu kontaktronowego. Powoduje to wyświetlanie światła lub dźwięk brzęczyka na bębnie informujący o położeniu celu magnetycznego. Dno rury dostępowej jest zakotwiczone w stabilnym podłożu. Jakiekolwiek osiadanie lub zagłębienie monitorowanej przestrzeni podłoża powoduje przemieszczenie celi magnetycznych wzdłuż osi rury. Wykonanie pomiaru zerowego definiujące położenia celi magnetycznych w profilu pionowym, a następnie kolejne pomiary w sposób różnicowy ustalane są przemieszczenia podłoża.

Dostępne są różne rodzaje celów magnetycznych. Wykorzystujemy magnesy pajączkowe ( spider magnet) o trzech i sześciu nogach, zatrzymywane przez sprężyny piórowe, do stosowania w otworach wiertniczych, magnesy płytowe umieszczania w trakcie wznoszenia nasypu, magnesy ślizgowe na profilach inklinometrycznych umożliwiające pomiar osiadania podłoża wzdłuż kolumny rur inklinometrycznych.

Czujniki obciążenia kotew i gwoździ służą do monitorowania naprężenia w kotwach gruntowych, skalnych i odciągach, mierząc obciążenie w postaci siły generowanej na głowicy za pośrednictwem wyskalowanego manometru, czujników tensometrycznych lub elektronicznego przetwornika ciśnienia. Wersje czujników wyposażone w przetworniki elektroniczne pozwalają na zdalne pomiary i automatyczną archiwizację danych pomiarowych. Czujniki te są kluczowe dla zapewnienia bezpieczeństwa i kontroli jakości konstrukcji opartych na kotwach czy gwoździach.

Monitoring parametrów chemicznych wód gruntowych polega na pobieraniu i analizie próbek w celu oceny stanu chemicznego wód podziemnych i wykrywania zanieczyszczeń. W ramach takiego monitoringu wykonuje się systematyczne pomiary parametrów fizykochemicznych w terenie (np. temperatura, pH) oraz bardziej złożone analizy laboratoryjne. Określone są częstotliwość poboru próbek i zakres badań, a wyniki służą do oceny wpływu działalności człowieka, identyfikacji zagrożeń i podejmowania działań ochronnych.