Нашими специалистами были выполнены работы в рамках  раздела «Геофизические работы (блуждающие токи, электрическое сопротивление грунтов)» ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ на производство инженерных изысканий в Санкт-Петербурге.

В соответствии с ГОСТ 9.602-89 «Единая система защиты от коррозии и старения. Сооружения подземные. Общие требования к защите от коррозии» (а также ГОСТ 9.602-2005) при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте, эксплуатации подземных металлических сооружений, а также объектов, являющихся источниками блуждающих токов, необходимо определение удельного электрического сопротивления грунтов (лабораторно, по отобранным пробам грунта, а также непосредственно на местности на участке подземного сооружения электроразведочными методами) и оценка наличия блуждающих токов в земле на участке строительства.  Данные работы выполняются для оценки опасности коррозии подземных металлических сооружений, т.к. критериями опасности являются:

а) коррозионная агрессивность среды (грунтов, грунтовых и других вод) по отношению к металлу сооружения. Коррозионная агрессивность грунта по отношению к стали характеризуется, в том числе, значениями удельного электрического сопротивления грунта, определяемого в полевых и лабораторных условиях;

б) опасное действие постоянного и переменного блуждающих токов.

Осложняющим фактором при проведении измерений был высокий уровень техногенных помех, т.к. работы выполнялись в городских условиях, на ограниченной территории бывшего трамвайного парка с большим количеством трамвайных путей. Отметим также, что большая часть территории заасфальтирована, что создавало трудности при организации заземлений. Вследствие этого выбор места для прокладки измерительных профилей был ограничен (в том числе для организации разносов в 100м по ГОСТ при измерении блуждающих токов), поэтому на некоторых участках профиля были проложены рядом с планируемым пятном застройки.

Данные два профиля на максимальном разносе (100м) использовались для регистрации блуждающих токов, а также по ним было выполнено профилирование при изучении удельного сопротивления грунтов.

Определение наличия блуждающих токов в земле

Методика определения наличия блуждающих токов в земле

Определение наличия блуждающих токов в земле производится в соответствии с Приложением № 4 ГОСТ 9.602-89 и 9.602-2005.

  1. Сущность метода

Сущность метода заключается в измерении на месте проектируемого сооружения разности потенциалов между двумя точками земли по двум взаимно перпендикулярным направлениям при разносе измерительных электродов на 100 м для обнаружения блуждающих токов.

  1. Аппаратура

Для измерений использовалась электроразведочная станция СЭР-1 (параметры аппаратуры даны ниже)  и медносульфатные электроды сравнения.

  1. Проведение измерений

На каждой расстановке (профиля (ПР) № 1 и № 2 показания снимались через каждые 10 с в течение 10-15 мин.

Если наибольший размах колебаний разности потенциалов (абсолютной разности потенциалов между наибольшим и наименьшим значениями) превышает 0,50 В, это характеризует наличие блуждающих токов.

В качестве дополнительных измерений на профиле №1 была выполнена регистрация блуждающих токов частоты 50Гц.

Результаты определения наличия блуждающих токов в земле

Графики измерений блуждающих токов в земле на профиле №1 приведены на рис.1 и рис.2 (блуждающие токи частотой 50 Гц).

Блужд1

Рисунок № 1 – Результаты определения наличия блуждающих токов в земле

Блужд2

Рисунок № 2 – Результаты определения наличия блуждающих токов частотой 50Гц

Графики измерений блуждающих токов в земле на профиле №2 приведены на рис.3.

Блужд3

Рисунок № 3 – Результаты определения наличия блуждающих токов в земле

Определение удельного сопротивления грунта

Методика определения удельного сопротивления грунта

Определение удельного сопротивления грунта производится в соответствии с Приложением №1 ГОСТ 9.602-89 (ГОСТ 9.602-2005).

  1. Определение удельного электрического (кажущегося) сопротивления грунта в полевых условиях

1.1. Сущность метода

Удельное электрическое сопротивление грунта определяют непосредственно на местности на участке подземного сооружения без отбора проб грунта.

1.2. Аппаратура

Для измерений использовалась электроразведочная станция СЭР-1 (параметры см. ниже) Измерительные электроды длиной 250-350 мм и диаметром 15-20 мм.

1.3. Проведение измерения

Измерение электрического сопротивления грунта проводят по четырехэлектродной схеме (рис. 4). Разносы питающих электродов рассчитывались исходя из предполагаемой глубины заложения металлических емкостей при строительстве (4 м). При производстве работ для получения полного разреза сопротивлений по профилю применялась методика геоэлектрических зондирований с использованием «псевдомногоэлектродной»  нестандартной установки (расчет на обработку материалов с помощью программы построения томографического геоэлектрического разреза RES2DINV).

Блужд4

Рисунок № 4 — Схема определения удельного сопротивления грунта (1-электрод; 2-прибор)

Результаты определения удельного сопротивления грунта

Разрезы удельного сопротивления грунта по профилю №1 и профилю №2 приведены, соответственно,  на рис.5 и рис.6.

Выводы по результатам определения удельного сопротивления грунта

По результатам определения удельного сопротивления грунта по профилю №1 можно сделать основное заключение, что геоэлектрический разрез по профилю четко делится на две части:

  1. Восточная часть профиля №1 верхняя часть разреза до глубины 7 м представлена грунтом с низким удельным сопротивлением от 0.5 до 5 Ом*м (вероятно слабые, водонасыщенные грунты) залегающих на высокоомных грунтах. Таким образом, на данном участке профиля до глубины 7 м грунты обладают высокой коррозионной агрессивностью.
  2. Западная часть профиля №1 (под трамвайными путями ). Здесь верхняя часть разреза (до глубины 2.7 м ) представлена грунтами с низким удельным сопротивлением от 0.5 до 5 Ом*м, перемежаемая в плане (как правило, непосредственно под трамвайными путями либо рядом со столбами-опорами) грунтами с высоким удельным сопротивлением. Вероятно, во время установки опор и прокладки путей, грунты были частично укреплены или замещены более плотными. Таким образом, на данном участке профиля до глубины 2.7 м грунты частично в плане также обладают высокой коррозионной агрессивностью.

Результаты определения удельного сопротивления грунта по профилю №2 подтверждают результаты полученные по профилю №1 (15-20 м от начала профиля пересечение профилей). Однако далее, к северу от планируемой площадки строительства (за забором под газонами и деревьями) мощность слоя низкоомных грунтов увеличивается примерно до 14 м.

Блужд5

Рисунок № 5 — Разрез удельного сопротивления грунта по профилю №1

Блужд6

Рисунок № 6 — Разрез удельного сопротивления грунта по профилю №2

Описание аппаратуры СЭР.

Назначение:

Электроразведочная станция СЭР предназначена для возбуждения и наблюдения электромагнитных полей при электроразведочных работах  методами сопротивлений, заряда, естественного электрического поля, индуктивными и другими методами.

Аппаратура выполнена в пылевлагозащищенном исполнении IP54 по ГОСТ 14254-80. Изготовитель: завод ВНИМИ (СПб, Средний пр. ВО, 82).

Измеритель СЭР-1 может применяться в комплекте с любыми электроразведочными генераторами или в составе комплекта СЭР-1.

Технические и эксплуатационные характеристики

Исполнение РО Иа, IP54
Выбор режима работы и частоты При помощи вложенного меню (аналогично используемому в большинстве программ для персонального компьютера), отображаемого на экране матричного дисплея. Работа измерителя по заданной программе управляется с помощью сигнального процессора ADSP-2189
Контроль работоспособности Автотестирование
Рабочие частоты Любые частоты (в том числе возможна одновременная работа с несколькими частотами) из диапазона от долей Гц до 2 кГц и постоянный ток
Память для хранения данных измерений Объем памяти 32 кБ
Обмен данными с ЭВМ Дуплексный режим по интерфейсу RS-232S
Реализация новых методов использования Возможна установка программного обеспечения для реализации новых методов (без вскрытия прибора). Перепрограммирование производится с помощью любого РС-совместимого  компьютера
Диапазон рабочих температур От -10°С до +50°С
Диапазон входных напряжений измерителя, В Постоянный ток 103 – 5,
переменный ток 106 – 2.5
Питание Встроенные NI-MH аккумуляторы
Потребляемая мощность измерителя, мВт, не более В режиме измерения — 200 мВт,
в режиме хранения данных — 0,2 мВт
Мощность генератора (стандартного) 15 Вт
Входное сопротивление измерителя, не менее Постоянный ток — 20 мОм,
переменный ток — 20 мОм
Габаритные размеры измерителя и генератора (стандартного), мм 230´165´70
Масса измерителя Около 3,5 кг