ابزار دقیق ژئوتکنیک
ابزاربندی و مانيتورينگ در پروژه های ژئوتکنيکی عبارتست از تعيين پارامترهای مورد نياز و انتخاب، جانمايی، نصب، قرائت و تحليل خروجی های ابزاردقيق به منظور بررسی رفتار سازه های مهندسی.
به طور کلی، دو نوع ابزاردقيق در پروژه های ژئوتکنيکی مورد استفاده قرار می گيرند. گروه اول ابزارهايی هستند معمولاً در فاز طراحی پروژه و برای اندازه گيری خواص برجای خاک و سنگ همچون مقاومت، تحکيم پذيری و نفوذ پذيری به کار می روند. گروه دوم شامل ابزاری است که برای مانيتورينگ پروژه ها در طی فرآيند ساخت و بهره برداری از پروژه ها مورد استفاده قرار می گيرند. با استفاده از اين ابزار می توان پارامترهايی همچون سطح آب زیرزمینی، فشار منفذی، تنش های کلی، تغییر شکل، انحراف، نیرو و کرنش را اندازه گيری کرد.
در طول دهه های گذشته، انواع مختلفی از ابزارهای ارزشمند و بسیار دقیق برای اندازه گیری پارامترهای ژئوتکنیکی موردنیاز ساخته شده اند. عموماً افراد غیر متخصص بر این باورند که ابزاربندی فرآیند بسیار ساده ای است که شامل خارج کردن ابزار از بسته بندی، نصب و گرفتن خروجی های مورد نیاز می شود. در حالی که این امر یک فرآیند بسیار پیچیده است که برای به کارگیری موفقیت آمیز آن و دستیابی به خروجی های مطمئن و قابل اتکاء، به تخصص بالا و به کارگیری مهندسین مجرب در مراحل مختلف ابزاربندی نیاز است. تمامی مراحل ابزاربندی بحرانی بوده و عدم اجرای صحیح و دقیق هر یک از این مراحل می تواند اجرای موفقیت آمیز پروژه را تهدید کند. این فرآیند مهندسی به دقت بسیار بالایی در بکارگیری و ترکیب قابلیت های ابزاردقیق و مهندسین مجرب دارد.
معرفی محصولات
نشست سنج مغناطیسی
از نشست سنج های مغناطیسی برای تعیین نشست نسبی لایه های زیرسطحی استفاده می شود. دستگاه مذکور از پراب، کابل مدرج، قرقره کابل و مجموعه ای از قطعات الکترونیک تشکیل شده است که با چراغ و بوق، رسیدن پراب به محل دیسک یا فنرهای عنکبوتی را اعلام می کند و پس از آن کاربر می تواند با قرائت متراژ کابل، عمق استقرار آن ها را اندازه گیری نماید.
اکستنسومتر (کشیدگی سنج درون گمانه)
از کشیدگی سنج برای تعیین مقدار جابجایی توده های خاک و سنگ استفاده می شود. این ابزار در نقاط مشخصی (انکر پوینت) به زمین متصل می شود و در نتیجه تغییر شکل و جابجایی توده های خاک یا سنگ، فاصله انکر ها نسبت به هم و بالطبع، فاصله آن ها نسبت به هد دستگاه تغییر می کند.
متر همگرایی سنجی
متر همگرایی سنجی به سبب هزینه های اندک، اپراتوری آسان، دقت مناسب و امکان ثبت حرکات سطح تونل یا دیوار، یکی از متداول ترین دستگاه های مورد استفاده برای رفتارنگاری فضاهای زیرزمینی را تشکیل می دهد.
بارسنج هیدرولیکی
از بارسنج های هیدرولیکی برای تعیین بار محوری وارد به انواع راک بولت، نیل و انکر استفاده می شود. المان مذکور از حفره میانی بارسنج عبور داده شده و توسط مهره بر روی صفحه باربر نصب می شود.
بارسنج تارمرتعش
نوع دیگری از بارسنج که امروزه در حوزه ژئومکانیک به وفور استفاده می شود بر اساس استفاده از سنسورهای تار مرتعش ساخته می شود. دراین ابزار، پس از اعمال نیرو به هسته فلزی دستگاه، کرنش وارده به یک تار تحت کشش اعمال شده که این امر منجر به تغییر کشش در تار و متعاقب آن تغییر در فرکانس طبیعی ارتعاش تار می شود.
بارسنج فویل استرین گیج
بارسنجهای فویل استرین گیجی نوع متداولی از انواع بار سنج بوده که بر اساس اعمال کرنش بر روی تعدادی کرنش سنج چسبیده به یک فلز باربر طراحی شده است. المان باربر میتواند از فولاد یا آلومینیوم آلیاژی ساخته شده باشد.
سلول فشار سد خاکی
ابزاری است که در خاکریزها و محیط های دانه دار نصب می شود تا هر گونه تغییر تنش در این محیط (یا سطح تماس بین دو محیط با خواص مختلف) را اندازه گیری کند. ابزار عموما از یک دیافراگم فولادی تشکیل شده که به یک سطح فولادی جوش شده بطوریکه فاصله بین این دو با سیال مناسبی پر شده است.
سلول فشار شاتکریت
این سلول فشار مشابه نوع سد خاکی بوده و مشابها برای اندازه گیری تغییر تنش در شاتکریت استفاده می شود. به دلیل اینکه عموما شاتکریت دارای ضخامتهای بین 15 تا 25 سانتیمتر است، این ابزار به شکل مستطیل ساخته می شود تا بعد کوچک آن در جهت ضخامت شاتکریت قرار گیرد.
درزسنج تک محوره
درزسنج های تک محوره، ابزارهایی با کیفیت،دقت و وضوح اندازه گیری بسیار بالا هستند و عموماً برای تعیین میزان و روند جابجایی و همچنین تغییرات بازشدگی درز و ترک مورد استفاده قرار می گیرند. این گروه از ابزارها در انواع مکانیکی (سری UJCG) و الکتریکی (سری UJCE) تولید شده و به دلیل برخورداری از ابعاد و وزن کم به راحتی قابل نصب و قرائت هستند.
درزسنج سه محوره
درزسنج های سه محوره، ابزارهایی با دقت و کیفیت ساخت بسیار بالا هستند و عموماً برای تعیین میزان و روند جابجایی و همچنین تغییرات بازشدگی درز و ترک در سه راستای عمود بر هم مورد استفاده قرار می گیرند. این گروه از ابزارها به صورت مکانیکی تولید شده و از قابلیت تجهیز به سنسورهای جابجایی سنج الکتریکی سری UJCE نیز برخوردارند.
کرنش سنج تارمرتعش فولاد
کرنش سنج تار مرتعش یکی از پرکاربردترین انواع ابزار دقیق سازه ای و ژئوتکنیکی هستند. با توجه به این که اندازه گیری مستقیم تنش در بسیاری موارد حتی با فرض امکان پذیر بودن، با دشواری و عدم قطعیت های زیادی همراه است لذا به عنوان یک روش جایگزین مناسب می توان میزان کرنش المان مورد نظر را اندازه گیری و بر اساس قانون هوک با اطلاع از مدول الاستیسیته ماده، آن را به تنش معادل تبدیل کرد.
کرنش سنج تارمرتعش بتن
کرنش سنج های تار مرتعش یکی از پرکاربردترین انواع ابزار دقیق سازه ای و ژئوتکنیکی هستند. با توجه به این که اندازه گیری مستقیم تنش در بسیاری موارد حتی با فرض امکان پذیر بودن، با دشواری و عدم قطعیت های زیادی همراه است، لذا به عنوان یک روش جایگزین مناسب می توان میزان کرنش المان مورد نظر را اندازه گیری و بر اساس قانون هوک با اطلاع از مدول الاستیسیته ماده، آن را به تنش معادل تبدیل کرد.
دستگاه شاخص سطح آب
از این دستگاه برای تعيين سطح آب زيرزمينی در گمانه ها و چاهها استفاده میشود. اين ابزار شامل يک قرقره ی کابل با طول دلخواه و يک اژدر می باشد. کابل آن به واحد متر، مدرج شده و از پتانسيومتر داخل قرقره برای تنظيم حساسيت دستگاه در مقابل سيالات مختلف استفاده میشود.
پیزومتر الکتریکی
از پيزومتر الکتريکی برای تعيين فشار و يا سطح آب زيرزمينی استفاده میشود. سنسور الکتريکی داخل دستگاه، ترنسديوسر پيزورزيستيو (piezoresistive ) است که تغييرات فشار آب را به جريان الکتريکی تبديل میکند و برای قرائت خروجی آن میتوان از دستگاه قرائت قابل حمل استفاده نمود.
پیزومتر لوله ایستاده
به دلیل اهمیت اندازه گیری فشار آب منفذی در اکثر پروژه های ژئومکانیکی، انواع مختلفی از پیزومتر ساخته شده است. پیزومتر لوله ایستاده (کاساگرانده) یکی از این ابزارها است. این ابزار که در داخل چال نصب می شود تشکیل شده از یک لوله که در انتهای آن یک فیلتر متخلخل قرار دارد.
نشست سنج هیدرولیکی
از این ابزار برای اندازه گیری نشست در سازه ها استفاده می شود. در نوع هیدرولیکی این ابزار از قانون “ظروف مرتبطه” استفاده شده است. سیستم تشکیل شده از یک مخزن سیال که در نقطه ای ثابت (نقطه مبنا) قرار گرفته و توسط شلنگ هایی به سلولهای نشست سنجی که روی سازه قرار دارند، متصل است.
انحراف سنج
انحراف سنجها دستگاه هایی هستند که برای مانیتورینگ انحراف یک خط مرجع از راستای قائم اصلی خود به کار میروند. یک ترنسدیوسر حسگر انحراف، در طول لوله به حرکت در آمده و انحراف از راستای قائم در هر عمقی را به ولتاژ قابل اندازهگیری تبدیل میکند.
چرخش سنج
چرخش سنج های سری TMC با بهره گیری از تکنولوژی MEMS امکان دستیابی به دقت و وضوح بسیار بالایی را در لحظه فراهم می کنند. با توجه به اینکه چرخش سنج های تولیدی این شرکت در فریم مدرج بسیار دقیقی مورد تست و کالیبراسیون قرار می گیرند لذا از قابلیت اعتماد بسیار بالایی برخوردار هستند.
تارگت نقشه برداری
تارگتهای نقشه برداری برای نصب پیرامون جدار تونلها به کار می روند. سیستم تارگت تشکیل شده است از یک برچسب نقشه برداری که بر روی پایه ای کاملا گالوانیزه قراردارد. محور این ابزار در چال تزریق شده و به برچسب امکان چرخش در 3 بعد و استقرار در راستای مورد نظر را می دهد.
جابجایی سنج تارمرتعش
سنسورهای جابجایی سنج خطی سنسورهایی عمومی هستند که در بسیاری از دیگر ابزارها استفاده شده و هرگونه حرکت و جابجایی را تبدیل به یک سیگنال الکتریکی نظیر ولتاژ می کنند. در سنسنورهای تار مرتعش، مقدار جابجایی به کمک یک فنر به نیرو تبدیل شده و به تار منتقل می شود.
دستگاه قرائت و ثبت داده
از این ابزار برای خواندن ابزارها و نمایش و ذخیره داده ها استفاده می شود. دستگاه میتواند انواع ابزارها (نظیر اکستنسومتر، بارسنج، فشار سنج، انحراف سنج و تار مرتعش و دما سنج) را تنها با استفاده از یک کابل قرائت نماید. تجمیع همه ابزارها در یک دستگاه قرائت باعث صرفه جویی فراوان شده و نیاز به حمل انواع دستگاه برای قرائت محدوده وسیعی از ابزارها را برطرف می کند.
دستگاه جمع آوری داده
سيستم های جمع آوری داده، همان طور که از نامشان پيداست، محصولات و يا پردازنده هايی هستند که برای جمعآوری داده به منظور مستند سازی يا آناليز برخی پديده ها مورد استفاده قرار می گيرند. هم زمان با پيشرفت تکنولوژی، اين نوع پردازش با استفاده از تجهيزات الکترونيکی ساده سازی شده و بهبود يافته است تا بتواند نتايج دقيق تر و قابل اعتمادتری را ارائه دهد و به صورت چند منظوره مورد استفاده قرار گيرد.
سیستم کشش و تست راک بولت
از این سیستم برای تست میزان باربری بولت های نصب شده در یک پروژه استفاده می شود. این سیستم از قطعات مختلفی از جمله جک و پمپ هیدرولیکی، نشیمنگاه فولادی، میله، مهره و کوپلینگ کشش تشکیل شده است. ظرفیت جک و ادوات مربوطه بر اساس ظرفیت باربری راک بولت مربوطه تامین می شود.
سیستم جک مسطح
جک مسطح جکی است تخت و کم ضخامت که از آن در تعیین تنشهای برجای زمین و مدول تغییر شکل پذیری محیط استفاده می شود. این ابزار یک بعدی است و از ستیل ساخته می شود و قطعه است به شکل قطاعی از دایره. سطوح طرفین دستگاه با جوش لیزری دقیقی به هم متصل بوده و فضای میانی آن دو توسط سیالی پر شده است.