Metodă recomandată pentru măsurarea energiei reale
Principiu
Măsurarea energiei transmisă tijelor de batere se poate face pe o porțiune instrumentată a tijei, poziționată la o distanță de 10 ori mai mare decât diametrul tijei, sub punctul de impact al berbecului pe nicovală (a se vedea figura C.1).
Pentru informații suplimentare a se vedea [1] până la [6] din bibliografie.
Figura C.1 — Tijă instrumentată (exemplu)
Legendă
1nicovală
2parte tijei instrumentate
3tijă de batere
4traductor de măsurare
5accelerometru
6teren
F forță
d, diametrul tijei
Echipament
Dispozitivul de măsurare este alcătuit dintr-o tijă instrumentată amovibilă, fixată între nicovală și capul tijelor.
Ea cuprinde:
•un sistem de măsurare a accelerației verticale cu un răspuns liniar până la 5 000 g;
•un sistem de măsurare a deformației axiale indusă in tijă;
•un aparat cu o rezoluție mai mică decât 1 x 10-5s, pentru afișarea, înregistrarea și prelucrarea inițială a semnalelor;
•un sistem de prelucrare informatic (înregistrator cronologic și calculator).
Când sunt folosite mărci tensiometrice de deformație pentru măsurarea deformației axiale, se recomandă ca ele să fie uniform distribuite în jurul tijei instrumentate, de preferință pe două direcții ortogonale.
Măsurări
La fiecare impact, se verifică funcționarea corectă a echipamentului de măsurare și a traductorilor prin afișarea rezultatelor măsurărilor.
Se recomandă să se verifice dacă semnalele care provin de la accelerometre și de la mărcile tensiometrice sunt nule înainte și după impact.
Pentru măsurarea accelerației și deformației, exactitatea se recomandă să fie mai mică de 2% din valoarea măsurată.
Calcul
Forța F transmisă tijelor se calculează după cum urmează:
F(t) = Aa x Ea x εm(t) (C.1)
Unde:
εm(t) este deformația specifică a tijei instrumentate măsurată la timpul t;
Aa este aria secțiunii transversale a tijei instrumentate;
Ea este modulul lui Young al tijei instrumentate.
Viteza particulelor v(t) în secțiunii de măsurare este calculată prin integrarea accelerației a(t) în raport cu timpul t.
Ecuația de bază pentru energia E care trece în tijele de batere este :
Unde:
E(t’) este energia de batere transmisă tijei de batere până la timpul t’ după impact.
NOTA - Diferite metode pentru a rezolva ecuația de mai sus precum și alte informații sunt prezentate în bibliografie.
Energia dispozitivului de batere care trebuie considerată este valoarea medie obținută din cel puțin 5 măsurări:
Raportul de energie al dispozitivului de batere care caracterizează fiecare penetrometru dinamic este dat de:
unde
Etheor = m x g x h;
h este înălțimea de cădere a ciocanului;
m este masa berbecului;
g este accelerația gravitațională.
Figura C.2 - Exemplu de raport de măsurare a energiei de batere
Înterpretarea rezultatelor folosind rezistența dinamică pe vârf
Rezultatele încercării de penetrare dinamică sunt prezentate în general sub forma numărului de lovituri pe 10 cm penetrare (N10) în funcție de adâncime, după cum s-a notat direct pe teren. Acest număr de lovituri este șituat în general în intervalul de valori standardizate (în general între 3 și 50). Valorile N10 pot să fie interpretate pentru a da rezistența unitară pe vârf rd și rezistența dinamică pe vârf qd. Valoarea rd este o estimare a lucrului efectuat în timpul penetrării vârfului în teren. Valoarea qd este obținută înmulțind rd cu un factor care ține seama de inerția tijelor de batere și a berbecului după impactul cu nicovala. Calculul lui rd depinde de masele berbecului, de înălțimea lui de cădere și de dimensiunile diferite ale conului. Mărimile diferite și masa tijelor de batere intervin în calculul lui qd și, în consecință, acest lucru poate să permită compararea diferitelor tipuri de echipamente.
În general, ecuațiile folosite sunt :
sau
și
unde
rd și qd valori ale rezistenței, în Pa;
m masa berbecului, în kg;
g accelerația gravitațională, în m/s2;
h înălțimea de cădere a berbecului, în m;
A aria la baza conului în, m2;
e pătrunderea medie în m/Iovitură (0,1/N10 pentru DPL, DPM și DPH și 0,1/N10 și 0,2/N20 pentru DPSH);
N10 numărul de lovituri pentru o înfigere de 100 mm;
N20 numărul de lovituri pentru o înfigere de 200 mm;
m’ masa totală pentru lungimea considerată a tijelor, nicovalei și a ghidajului, în kg.
Figura E1 prezintă datele DPL, DPM și DPH pentru un amplasament cu argilă supraconsolidată. În timp ce fiecare tip de echipament dă o valoare N10 diferită, calculul lui rd dă valori apropiate pentru DPM și DPH, iar calculul lui qd arată că cele trei tipuri de aparatură se traduc prin profile foarte asemănătoare.
Figura E.2 prezintă datele din încercări DPL, DPM, DPH și DPSH într-o argilă de morenă glaciară supraconsolidată. Și aici valorile rd dau profile apropiate, iar calculul lui qd se traduce, de asemenea, prin profile foarte asemănătoare.
Utilizarea lui qd oferă posibilitatea de a configura aparatura în cursul unui sondaj după cum numărul de lovituri devine prea mic (reducerea masei berbecului) sau prea ridicat (mărirea masei berbecului).
 |
 |
 |
Figura E.1 - Date obținute din încercări ce DPL, DPM și DPH pentru un amplasament cu argilă supraconsolidată
Legendă
I argilă de Londra alterată
II argilă de Londra nealterată
d adâncime
Figura E.2 - Date obținute din încercări DPL, DPM, DPH și DPSH într-o argilă de morenă glaciară supraconsolidată
© GeoStru |