ابزار دقیق سد ها تهیه و تنظیم: احمدرضا صادقی نژاد
معرفی :
به طور کلی ابزار دقیق ژئوتکنیکی شامل دو دسته هستند . دسته اول برای تعیین پارامتر های . خاک ، مانند مقاومت فشاری ، پارامتر های مقاومت برشی ، تنش های برجا ، مدول تغییر شکل ، نفوذ پذیری ، و … در مرحله مطالعات و طراحی به کار می رود . دسته دوم برای رفتار نگاری سازه ها نظیر پاندول ، اکستنسومتر ، ترمومتر ، درز سنج ، و … در دوره اجرا با بهره برداری پروژه استفاده می شود . در اینجا صرفا دسته دوم بررسی می شوند .
کنترل رفتار بدنه سد
برای کنترل رفتار بدنه سد ، ابزار دقیق مختلفی به کار می رود ، در این قسمت ابزار دقیقی که حرکات سد های بتنی را اندازه گیری میکنند و هم چنین ابزار دقیقی که به طور غیر مستقیم به وسیله آنها میزان جا به جایی ها اندازه گیری می شوند مورد بررسی قرار میگیرند.
پاندول مستقیم پاندول مستقیم
پاندول مستقیم پاندول مستقیم از یک نقطه ثابت که سیم از آن محل آویزان می شود ، مجموعه نگهدارنده سیم پاندول ، سیم ، وزنه و تانک ، صفحات نشیمن گاه ، و دستگاه قرائت تشکیل شده است .
پاندول ها مهم ترین ابزار دقیق سد های بتنی هستند . حرکات و جا به جایی های بدنه سد نسبت به پی به وسیله پاندول های مستقیم اندازه گیری می شود . پاندول مستقیم مشابه یک شاغول از یک نقطه در بدنه سد آویزان می شود . با حرکت و جا به جایی بدنه سد در اثر تغییرات تراز آب مخزن یا تغییر درجه حرارت مغزه و رویه بتن ( به خصوص در سند های قوسی ) موقعیت سیم کند ، موقعیت سیم در تراز های مختلف به وسیله دستگاه قرائت اندازه گیری می شود .
نقطه آویز در بالا ترین قسمت پاندول قرار می گیرد که باعث اتصال سیم پاندول به بدنه سد می شود . سیم دیگر پاندول ، مستقیم است . سیم ها معمولا از جنس فولاد ضد زنگ و با قطر های مختلف هستند . برای طول های بلند که وزنه سنگین تر نصب می شود سیم با قطر بیشتر به کار می رود .
تانک در این مجموعه صرفا برای جلوگیری از نوسان استفاده می شود به این صورت که درون آن از آب پر می شود و مجموعه وزنه و میله نگهدارنده درون آن قرار می گیرند .
پاندول معکوس
حرکت پی نسبت به یک نقطه ثابت به وسیله پاندول معکوس اندازه گیری می شود که به طور کلی از انکر ، سیم ، براکت ، شناور ، تانک ، صفحه نشیمنگاه و دستگاه قرائت تشکیل شده است .
انکر نقطه گیر دار پاندول معکوس است که سیم پاندول به آن متصل می شود .
براکت یا نشیمن گاه یکی دیگر از قطعات پاندول معکوس است که تانک و شناور روی آن قرار می گیرند .
ابزار اندازه گیری فشار آب منفذی
پیزومتری پیزومتر کاساگراند
نوع تکمیل شده لوله قائم در گمانه پیزومتری ، پیزومتر کاساگراند است زیرا اساس اندازه گیری در هر دو یکسان است . پیزومتر کاساگراند لوله قائمی است که در گمانه حفر شده قرار داده می شود .
گمانه پیزومتری
ساده ترین راه برای اندازه گیری ارتفاع فشار آب در زمین حفر گمانه و نصب یک لوله قائم در آن است انتهای این لوله باید مشبک باشد و اطراف آن با ماسه پرشود . سطح آب در این لوله معمولا نشان دهنده بالاترین سطح آب در زمین آن محل است
پیزومتر پنوماتیک:
در این نوع پیزومتر نوک آن که در محل مورد نظر قرار می گیرد به وسیله دو لوله به محل ثبت فشار ارتباط پیدا می کند . در این دستگاه توسط یکی از لوله گاز تحت فشار به محوطه نوک دستگاه فرستاده شود و فشار آن به تدریج افزایش یابد تا حبابهای آن از لوله دیگر عبور کرده و به محل ثبت فشار در سطح زمین برسد . آن گاه فشار به تدریج کاسته می شود تا حبابهای گاز قطع شوند . فشار هوا در این نقطه با فشار اب در آن نقطه برابر است.
پیزومتر هیدرولیکی دولوله :
این پیزومتر در انتها دارای یک نوک بسته و مجهز به سنگ متخلخل است که ارتباط بین آب موجود در زمین را با لوله های آن برقرار می کند . فشار کلی برابر با مجموع فشار موجود در انتهای پیزومتر و ارتفاع فشاری درون لوله هاست .
پیزومتر با دیافراگم کرنشی:
نوع دیگری از پیزومتر های الکتریکی پیزومتر های با دیافراگم کرنشی است که تغییر شکل دیافراگم متنقل به کرنش سنج می شود . این نوع پیزومتر ها مرغوبیت کمتری نسبت به پیزومتر سیم ارتعاشی دارند
پیزومتر با سیم ارتعاشی :
این نوع پیزومتر ها اساسا از یک بخش انتهایی متخلخل و متصل به یک دیافراگم فلزی سفت و یک سیم ارتعاشی متصل به دیافراگم و یک مغناطیس طبیعی سیم که در جلوی ارتعاشی نصب شده است . سیم ارتعاشی تحت کشش معینی قرار گرفته است و تغییرات فرکانس ارتعاش آن به وسیله سیم پیچ اطراف مغناطیس تبدیل به جریان الکتریکی شده و به وسیله های رابط به سطح زمین می رسد . بنا بر این اگر ارتعاش طبیعی سنیم که تابع میزان کشش درون آن است به عنوان مبنا قرار گیرد با واسنجی کل دستگاه در فشار های مختلف معین می توان از این دستگاه به عنوان سیم استفاده نمود .
سنجش دگر شکلیها و جابه جایی های درونی: سنجش دگر شکلیهای قائم:
برای این منظور در پایین ترین نقطه مورد نظر ( مثلا شالوده ) بخش انتهایی لوله های مربوط به این ابزار نصب می شوند و سپس در ضمن ساخت سد لوله های منقطع تلسکوپی به صورت قطعات پی در پی روی هم قرار داده شود . وجود قطعات مجزا و تلسکوپی به این علت است که اندازه گیری جا به جایی های نسبی بخشهای مختلف مقدور باشد و هم این که لوله های مربوط به اندازه گیری می توانند همراه نشست خاک جابه جا شوند .
سنجش دگر شکلیهای افقی:
برای اندازه گیری دگر شکلیهای افقی از دستگاهی به نام کشیدگی سنج استفاده می شود که شامل بخشهایی از سیم ارتعاشی و پتانسیومتر های مقاومتی 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.
در پروژه های حفاری ژئوتکنیک، معادن و گمانه های اکتشافی نفت و گاز به علل مختلف امکان ایجاد انحراف در حفاری گمانه ها وجود دارد که مشخص شدن میزان این انحراف و جهت انحراف(آزیموت) برای طراحی معدن و رسیدن به موقعیت دقیق آنومالی در اعماق زمین و یا عدم ایجاد شکاف در پرده آب بند سدها حائز اهمیت می باشد.
شیب سنج
از این دستگاه به منظور اندازه گیری چرخش یا حرکات بدنه سد مورد استفاده قرار می گیرد .
• حرکات یا چرخش بدنه سد در دو راستا عمود بر هم اندازه گیری می شود . این راستاها شامل جهت بالا دست به پایین دست و جهت تکیه گاه ها می شود .
محل قرائت شیب سنج ها معمولا در اتاق پاندول است .
درز سنج
درز سنج در سدهای بتنی برای اندازه گیری تغییر حرکات دو بلوک نسبت به یکدیگر و هم چنین میزان باز شدگی درزهای انقباضی به هنگام تزریق درزها از درزسنج استفاده می شود .
عمومی ترین نوع درزسنج ، در زسنج غیر مدفون است که در سطح بتن و بین بلوک ها در داخل گالری های بدنه سد نصب می شود .
به وسیله درزسنج حرکات و جابه جایی نسبی دو بلوک را می توان در یک راستا یا سه راستای عمود بر هم اندازه گیری کرد . بدین منظور در زسنج های یک جهته و سه جهته مورد استفاده قرار می گیرند .
درزسنج های یک جهته برای اندازه گیری میزان باز شدگی درز به کار می روند . درزسنج های سه جهته علاوه بر بازشدگی درز بین دو بلوک ، نشست و حرکت برشی بین دو بلوک را نیز نشان می دهد .
و به منظور قرائت در زسنج از انواع گیج های مکانیکی و الکترونیکی استفاده می شود .
درزسنج سه بعدی
درزسنج یک بعدی
کاربرد درزسنج
شتاب نگار
شتاب نگار به منظور اندازه گیری شتاب وارده و تحلیل رفتار دینامیکی در سدهای بتنی و سازه های وابسته از شتاب نگار استفاده می شود . معمولا برای اندازه گیری شتاب وارده به سدها ، شبکه شتاب نگاری به کار می رود معمولا مجهز به سیستم قرائت رکزی است .
در این سیستم با فعال شدن یک شتاب نگار بقیه شتاب نگارها فعال می شوند .
شبکه میکروژئودزی
در سدهای بتنی حرکات بدنه سد و سازه های وابسته نظیر سازه آبگیر ، سرریزها و … به وسیله شبکه میکروژئودزی کنترل می شود . این شبکه از نقاط خارج از سد و سازه های وابسته که به یکدیگر دید دارند و نقاط مبنای مشاهدات هستند و نیز نقاطی که روی سازه ها قرار گرفته اند ، تشکیل می شود .
قبل از شروع عملیات میکروژئودزی ، مختصات نقاط شبکه تعیین می شود و به عنوان مختصات مبنا به کار می رود . نقاط میکروژئودزی که در قسمت های مختلف سد و سازه های وابسته نصب می شوند شامل نقاط نشانه روی ، ترازیابی و پیمایش داخل گالری ها و روی تاج سد یا سازه های وابسته می شود .
در ادامه هر یک از نقاط این شبکه معرفی می شوند :
۲. نقاط نشانه روی
این نقاط روی رویه ی پایین دست بدنه سد یا سازه های وابسته نظیر انتهای شوت سرریز یا پرتاب کننده جامی نصب می شوند . این نقاط برکت بدنه سد را در سه راستا نشان می دهند .
. این نقاط از دو قسمت تشکیل شده اند قسمت بیرونی با رنگ سیاه و سفید از هم متمایز شده و برای نشانه روی دوربین به کار می رود و قسمت داخلی در بتن مدفون است
این نقاط از فولاد ضد زنگ ساخته و شود . رنگ روی این نقاط نیز باید در برابر عوامل طبیعی ماندگاری کافی داشته باشد
1.پیلارها
• پیلارها از نقاط شبکه خارج سد هستند که دوربین روی آن ها نصب و میزان جا به جایی و حرکات بدنه سد و سازه های وابسته نسبت به آن اندازه گیری می شوند .
پیلار ها در مکان های پایدار و روی پی های سنگی یا غیر سنگی نصب می شوند .
و عمدتا از سه قسمت پی ، بدنه و صفحه پایه تشکیل شده اند .
دوربین نقشه برداری بر روی صفحه پیلار که در قسمت فوقانی قرار دارد نصب می شود .
4. نقاط پیمایش
نقاط پیمایش ، نقاطی هستند که دوربین روی آنها مستقر می شود و با پیمایش این نقاط میزان حرکت مسطحاتی و قائم در بدنه سده اندازه شود . گیری می شود .
٣. نقاط ترازیابی
از این نقاط به منظور تعیین مختصات دقیق ارتفاعی در قسمت های مختلف بدنه سد و سازه های وابسته استفاده میشود
این نقاط از سه قسمت بیرونی ، مدفون در بتن و محافظ تشکیل شده است .
قسمت بیرونی از یک صفحه که روی بتن قرار می گیرد ، رزوه و قسمت کروی که محل استقرار میز نقشه برداری است ، تشکیل شده است .
ترمومتر
تغییرات دمای آب دریاچه ، بتن و هوا باعث تغییر شکل بتن و در نهایت حرکت بدنه سد به ویژه در سدهای دو قوسی می شود .
برای کنترل رفتار حرارتی و حرکات ناشی از تغییرات دما در سدهای بتنی ، ترمومتر به کار می رود .
ترمومتر در تراز های مختلف بلوک هایی که پاندول دارند ، نصب می شود .
با استفاده از نتایج ترمومترها می توان میزان حرکات ناشی از تغییرات دما را محاسبه از حرکات دیگر تفکیک کرد .
از نتایج ترمومترها برای خنک سازی و عمل آوری بتن ، کنترل پس سرمایش و تعیین زمان شروع تزریقات درز نیز می توان استفاده کرد .
بارسنج
بارسنج برای اندازه گیری بار محوری روی بولت ها ، کابل ها و انکرها بکار می رود . بولت از میان سوراخ مرکزی دستگاه عبور کرده و یک پلیت و مهره روی بولت بسته می شود تا بر دستگاه محکم گردند . سیستم اندازه گیری می تواند به صورت هیدرولیکی یا روش کرنش سنج باشد .
فشارسنج هیدرولیکی
فشارسنج هیدرولیکی فشارسنج هیدرولیکی برای اندازه گیری فشار ( فشار موثر و فشار تخلخل آب ) وارد بر سطح صفحات در محل تماس سنگ – شاتکریت یا سنگ بتن بکار می رود . همچنین فشارسنج برای تعیین تنش برجای موجود در سنگ با قرار دادن دستگاه در داخل شکاف موجود در توده سنگ استفاده می شود
فشار سنج برای رفتارنگاری فشار موجود در خاک یا سنگ بکار می رود که می توان از صحت فرضیات طراحی در هنگام ساخت اطمینان حاصل نمود و در صورت نیاز ، فرضیات طراحی را اصلاح نمود .
متر همگرایی سنج
متر همگرایی سنج یک دستگاه قابل حمل است که همگرایی و تغییر شکل تونل ها و دیگر فضاهای زیرزمینی بکار می رود . مترهمگرایی سنج برای اندازه گیری فاصله نسبی بین دو نقطه مبنا ( انکر ) ثابت شده به محیط فضای حفاری استفاده می شود
سنسور الکتریکی جابجایی خطی
خطی سنسور الکتریکی جابجایی خطی یک دستگاه اندازه گیری دقیق جابجایی خطی است .
از این دستگاه برای تبدیل کمیت فیزیکی به جابجایی خطی استفاده می شود .
مزیت مهم این دستگاه قابلیت اتصال آن به اکتومتر و ضد آب بودن آن می باشد
نشست سنج
نشست سنج یکدستگاه برای رفتارنگاری نشست زیر زمین های نرم ، زمین های با حفاری های زیرزمینی و زهکش شونده می باشد .
سیستم جمع آوری اتوماتیک داده ها
سیستم جمع آوری اتوماتیک داده هایکدستگاه جمع آوری و پردازشگر است که می تواند اطلاعات را جمع آوری و بعضی از پدیده ها را تحلیل می کند .
دوربین داخل گمانه
دوربین داخل گمانه یک دستگاه پردازش تصویر است که می تواند با پایین بردن آن از داخل یک گمانه ، اطلاعات زمین شناسی توده سنگ را برای کاربردهای ژئوتکنیکی بدست آورد.
کرنش سنج جوشکاری قوسی
قوسی برای کنترل جوشکاری قوسی در سازه های فلزی مانند پوشش های توئل ، مهاربندی حفاری ، لوله ها استفاده می شود .
کرنش سنج با دمای بالا
کرنش سنج با دمای بالا برای اجزایی که در دمای تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شوند مناسب است . مثلا برای اندازه گیری در شمع های بتنی پیش تنیده
کرنش سنج میله ای
کرنش سنج میله ای برای اندازه گیری در پی ها ، شمع های پیش ساخته ، پوشش های داخل تونل و …
کرنش سنج جاگذاری شده در بتن
کرنش سنج جاگذاری شده در بتن برای اندازه گیری مستقیم در بتن جاگذاری می شوند . در پی ها ، شمع ها و پوشش تونل ها استفاده می شوند .
کرنش سنج رشته ای
کرنش سنج رشته ای برای اندازه گیری کرنش در کابل های فلزی ( دو انبرک به دو انتهای کابل محکم می شود و کرنش را اندازه می گیرد ) نوار سنجش سطح آب برای اندازه گیری دقیق سطح آب در چاه ها و حفره ها
نوار سنجش سطح آب برای اندازه گیری دقیق سطح آب در چاه ها و حفره ها
نوار سنجش سطح آب
ابزار دقیق در سدهای بتنی
١- انحراف سنج درجا
۲- اکستنسومتر
۳- آونگ
4- ضبط کننده داده
۵- پیزومتر
6- بار سنج
۷- شیب سنج
۸- شکاف سنج
۹- درزه سنج
۱۰- گرما سنج
۱۱- کرنش سنج مدفون
۱۲- سلول فشار سنج
ابزار دقیق در سدهای خاکی
١- کرنش سنج خاکی سنسور
۲- پیزومتر
۳- گرماسنج
۵- فشار سنج خاکی
۶- پیزومتر
۷- انحراف سنج درجا
۸- کاوشگر انحراف سنج
۹- جعبه بازخوانی
۱۰ – مولتی پلکس
(ارسال داده و سیگنال به سیستم )
۱۱ – ضبط کننده داده
۱۲- آگاهی دهنده
پایان