Под словом «пенетрация» в нефтяной отрасли понимают меру погружения тела стандартизованной конусной формы в вязкую среду. Именно на этом принципе основан пенетрационный метод измерения консистенции веществ, меняющих при перемешивании свои реологические свойства. Кроме того, понятие «сопротивление пенетрации» часто используется также и в почвоведении при зондировании грунтов.
Пенетрация измеряется специальным прибором — пенетрометром. Принцип действия битумного и грунтового пенетрометра во многом схож, однако в нашей статье нам хотелось бы сделать больший акцент на оборудовании для зондирования грунтов, так как на данный момент оно более востребовано.
В России применяются пенетрометры как динамического, так и статического действия. Статические пенетрометры часто эксплуатируются в строительной и дорожно-строительной отраслях, когда возникает необходимость оперативно произвести контроль качества уплотнения грунта. Принцип измерения основывается на сравнении физических характеристик исследуемого грунта и усилии пенетрации. Для измерения последней величины применяют специальный датчик, называемый тензометрическим. С целью компенсации веса пенетрометра перед осуществлением замеров производится так называемая автоподстройка нуля.
Вдавливание конусного зонда в грунт происходит в течение 5-10 секунд. Глубина проникновения обычно составляет 75-100 мм. С целью уменьшения погрешности может осуществляться статистическая обработка измеряемого усилия при углублении зонда в грунт.
Стоит отметить, что сама по себе плотность грунта или коэффициент его уплотнения не так уж важны для оценки пригодности территории для строительства. Намного более важными характеристиками являются деформационные свойства грунта и его прочностные характеристики. Для измерения этих параметров применяется различное оборудование для зондирования грунтов, начиная от пенетрометров и заканчивая установками динамического нагружения, оборудованными подвижным грузом.
Работа с пенетрометром
Для осуществления замеров оператору прибора необходимо выполнить следующие манипуляции. Рукоять с динамометром пружинного типа следует закрепить на переходной штанге, а зонд с отключающим устройством закрепить в низшей точке первой штанги. После этого из штанг собирается колонна требуемой длины. Колонна объединяется с переходной штангой, после чего можно начинать вдавливание конуса в грунт со скоростью порядка 2 смсек (важно, чтобы скорость вдавливания была постоянной). Пока происходит вдавливание рабочей части в грунт, оператор пенетрометра снимает замеры с индикатора, записывая показатели через каждые несколько сантиметров погружения (расстояние может варьироваться, однако промежутки должны быть одинаковые). При необходимости колонну штанг наращивают по мере погружения. С целью корректировки показателей сопротивляемости грунта по конусу, замеры снимаются и с боковых поверхностей штанг. Это делается следующим образом: колонну поднимают на 10-12 см, после чего снова опускают, измеряя при этом силу трения грунта о штанги пенетрометра (конус при этом свободно входит в скважину). После того, как все показатели сняты, можно приступать к обработке результатов. Они рассчитываются по формулам и дают довольно точные показатели удельного сопротивления грунта и качества его уплотнения.