ГОСТ Р ИСО 22475-1-2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Геотехнические исследования и испытания. Методы отбора проб и измерения подземных вод. Часть 1. Технические принципы для выполнения

9.3 Установка пьезометров

 

9.3.1 Исполнение

9.3.1.1 Общие положения

9.3.1.1.1 Чертеж установки должен быть подготовлен и согласован документально до начала изготовления пьезометров.

9.3.1.1.2 Если грунтовые условия неизвестны, то предварительно должны быть проведены исследования свойств грунтов и скальных пород. При слоистом залегании пород изменение уровней подземных вод с глубиной должно быть рассмотрено при выборе уровня установки и длины фильтра.

9.3.1.1.3 Установка пьезометров не должна оказывать постоянного влияния на поток и качество подземных вод и должна быть сделана таким образом, чтобы уровень подземных вод мог быть правильно измерен в соответствии с заданием. Любые открытые гидравлические сообщения между разными слоями, вскрытые во время установки, должны быть незамедлительно герметизированы с помощью подходящих уплотняющих материалов до начала измерений. Герметизацию на поверхности земли проводят для предотвращения попадания осадков, конденсации или утечки воды, попадающей в систему напрямую. Установка пьезометров должна быть задокументирована в отчете (см. 12.1.7).

9.3.1.1.4 По завершении установки пьезометров их местоположение и высотная отметка должны быть зафиксированы (например, высота верхнего края открытой измерительной трубки над опорным уровнем для измерения грунтовых вод) и документально подтверждены на ситуационном плане.

9.3.1.1.5 Защитные мероприятия должны быть проведены согласно предписанию.

9.3.1.2 Открытые системы

9.3.1.2.1 Открытые системы могут быть установлены в скважинах путем забивки трубки пьезометра в землю или ее погружения в грунт водоструйным способом.

9.3.1.2.2 При установке трубок пьезометров в скважинах, как правило, отдельная скважина должна быть пройдена для каждого водоносного горизонта и для каждой трубки пьезометра. Если следует установить более одного пьезометра в одной скважине, то должно быть доказано, что оборудование и способ установки предусматривают правильные измерения во всех водоносных горизонтах. Необходимо обратить внимание на трудности, связанные с герметизацией водоносных горизонтов, чтобы не допустить соединений между ними. Резьбовые соединения трубок пьезометров, проходящих через несколько водоносных горизонтов, должны быть водонепроницаемыми. Установку нескольких трубок пьезометров в одной и той же скважине следует проводить в исключительных случаях. Диаметры, выбранные для бурения скважин, должны зависеть от намеченной конфигурации скважины и глубины бурения.

9.3.1.2.3 Открытые пьезометры включают в себя фильтр, оснащенный трубой с перфорированными стенками для сдерживания породы, и трубы со сплошными стенками выше перфорированной трубы, которые выходят на поверхность земли.

9.3.1.2.4 Трубы пьезометра должны быть сконструированы и откалиброваны таким образом, чтобы безопасно выполнять установку и измерение.

9.3.1.2.5 Типы фильтра и фильтровальная труба должны быть выбраны согласно типу грунта и методу установки.

9.3.1.2.6 Если используется фильтр-пакет, фильтрующий материал должен полностью окружать фильтровальную трубу и простираться выше по меньшей мере на удвоенное значение диаметра скважины, чтобы учитывать возможную осадку грунта. Верх фильтра не должен быть выше верха исследуемого слоя. Водопроницаемый гравий или песок засыпают непрерывно в небольших количествах, чтобы избежать образования арочных пустот (D_max меньше 15% свободного кольцевого расположения). Перфорированные трубы и трубы со сплошными стенками должны быть установлены с центрирующими устройствами для гарантии того, что кольцевые зазоры полностью заполнены. Уплотнение должно быть установлено над фильтрующей набивкой, чтобы не допустить уравнивания давления через участок снаружи трубки.

9.3.1.2.7 Чтобы обеспечить стабильность фильтрации, толщина и гранулометрический состав фильтрующей набивки должны учитывать гранулометрический состав вмещающей породы и цели измерений. Конструкция сетки должна быть выбрана в зависимости от фильтрующей набивки, которая, как правило, требуется в открытой системе для предотвращения проникновения твердых частиц внутрь фильтра и его закупорки. Фильтрующие набивки должны быть устойчивыми к воздействию окружающей породы и уплотнению.

9.3.1.2.8 Выбор длины и глубины погружения перфорированной трубы зависит от намеченной цели и грунтовых условий.

9.3.1.2.9 При установке пьезометров в скважинах все слои, которые отделяют напорные подземные воды, должны быть изолированы, используя набухающую глину или путем инъекций суспензии. Используемая набухающая глина (например, таблетки, шарики, гранулы) должна иметь хорошие осадочные свойства для гарантии того, что весь кольцевой зазор заполняется равномерно на требуемой высоте.

9.3.1.2.10 Герметизирующую суспензию следует размещать с помощью инъекционных трубок, введенных в кольцевое пространство, или инъекционного устройства, вставленного в обсадную трубу. Процесс инъекции должен протекать без перерыва от нижней части ствола скважины к ее вершине.

9.3.1.2.11 Высота герметизации и герметизирующий материал зависят от мощности и проницаемости слоя, который надо герметизировать. Она не должна быть меньше 1 м.

9.3.1.2.12 Проникновение поверхностных вод должно быть предотвращено запечатыванием набухающей глиной высотой не меньше 1 м и установленной по меньшей мере на 0,5 м ниже глубины промерзания. В случае, когда неглубокие пьезометры не могут этого обеспечить, герметизация должна быть осуществлена между поверхностью земли и верхом фильтрующего элемента. Пьезометры должны быть защищены от вспучивания грунта при замерзании путем установки морозоустойчивого материала между уплотнителем и поверхностью земли.

9.3.1.2.13 Чертежи установки с соответствующими вмещающими грунтами и скальными породами должны быть представлены для всех измерительных станций подземных вод.

9.3.1.2.14 Трубы пьезометров должны иметь крышку и должны быть заблокированы при необходимости.

9.3.1.3 Закрытые системы

9.3.1.3.1 До начала и во время установки фильтры должны быть насыщены, а система - откалибрована (см. 10.1.3).

Примечание - Предпочтительным методом насыщения является кипячение или вакуумное кипячение.

 

9.3.1.3.2 Любое загрязнение (например, масляными или смазочными материалами при случайном прикосновении) и недостаточное насыщение при хранении и во время транспортирования, которое отрицательно влияет на проницаемость фильтра, недопустимы.

В зависимости от грунтовых условий и глубин установки применяют следующие методы установки закрытых систем:

- путем задавливания на глубину установки;

- путем задавливания в предварительно пробуренное отверстие;

- путем размещения в скважине.

При выборе одного из этих методов следует обратить внимание на обеспечение хорошего контакта между вмещающими породами и датчиком порового давления.

9.3.1.3.3 Пьезометры с мундштуками ниже фильтра должны быть использованы при установке пьезометра методом задавливания. Удлинительные трубы используют в целях задавливания пьезометра в землю. Диаметр труб на нижнем окончании должен быть равен или больше диаметра внедряемого пьезометра для предотвращения утечки в фильтр.

9.3.1.3.4 Если планируется повторное использование задавливаемого пьезометра (например, после кратковременных измерений), трубы оставляют в грунте до тех пор, пока позднее пьезометр не будет погружен обратно. Удлинительные трубки следует, наоборот, погружать после пьезометра, чтобы земля над ним не была затронута, в частности в случае, когда грунты склонны к осадкам (например, насыпи). Часть трубы длиной не менее 1 м следует оставлять в породе выше задавленного пьезометра в качестве герметика. При извлечении трубы пьезометра полученная полость должна быть затампонирована путем заполнения вплоть до поверхности земли жидкой глиной, имеющей проницаемость ниже проницаемости исходного грунта.

9.3.1.3.5 В грунтах с низкой водопроницаемостью задавливание может вызвать значительное локально избыточное поровое давление. Таким образом, существует риск, что датчик, используемый в электрических системах, в которых поровое давление действует непосредственно на мембрану, может быть поврежден (например, сдвиг нуля вследствие необратимого растягивания мембраны). Перегрузку следует проверять путем измерений или другими средствами. Избыточное поровое давление во время задавливания может быть снижено путем уменьшения скорости задавливания. Повышения нагрузки на мембрану можно также избежать путем использования измерительного преобразователя во время задавливания в целях контроля давления.

9.3.1.3.6 Пьезометры, установленные в отверстиях, пробуренных ниже измерительного уровня, должны быть установлены с насыщенным фильтрующим элементом. Уплотнитель должен быть размещен над фильтрующим элементом. В напорных подземных водах необходимо бурение с достаточно высоким давлением воды в обсадной трубе. Пьезометр и герметик могут быть установлены в обсадной трубе после вытеснения подземных вод. В случае, когда приток воды низкий благодаря низкой водопроницаемости слоя с ограниченным режимом подземных вод, предпочтительно пьезометр устанавливать путем погружения (см. рисунок 8).

 

 

1 - измерительный прибор; 2 - защитная крышка; 3 - пробка

из бентонита; 4 - пьезометр; 5 - электрический кабель;

6 - песчаный фильтр

 

Рисунок 8 - Закрытая система с фильтрующим элементом

и герметизацией в скважине

 

9.3.1.3.7 Некорректные значения, полученные закрытыми системами измерения грунтовых вод с пневматическими преобразователями, могут быть вызваны каплями конденсации в системе труб. Эти капли могут быть удалены путем продувки системы труб сухим газом. Более того, существует риск повышенной нагрузки на измерительную мембрану, на которую воздух оказывает давление с обратной стороны, если давление в нагнетательной трубе увеличивается слишком быстро. В частности, в грунтах с низкой водопроницаемостью избыточное поровое давление, соответствующее давлению воздуха, первоначально возникает на передней стороне мембраны. Мембрана может быть слишком растянута при уменьшении избыточного порового давления, что приводит в результате к искажению измеренных значений.

9.3.2 Проверка установки

9.3.2.1 Общие положения

Контроль функционирования средств измерений должен быть обеспечен во время установки, если это возможно, и сразу после установки для обеспечения должного функционирования системы измерения подземных вод. Все измерительные станции для подземных вод должны быть разборчиво маркированы. Документация по установке должна быть подготовлена для каждого пьезометра (см. 12.1.7).

9.3.2.2 Открытые системы

Заполнение должно быть проверено путем контрольного зондирования. Функционирование открытых пьезометров должно быть протестировано до ввода в эксплуатацию. После считывания стабильного уровня воды данный уровень в трубе открытого пьезометра должен быть поднят или снижен, а скорость падения/подъема уровня должна быть измерена и зафиксирована в протоколе. На измерительной станции следует также выполнять промывку системы до тех пор, пока не потечет чистая вода.

9.3.2.3 Закрытые системы

9.3.2.3.1 В случае закрытого оборудования для измерения подземных вод нет необходимости после снятия показаний делать прямой функциональный контроль с помощью считывающего устройства.

9.3.2.3.2 В пневматических системах давление воздуха должно быть приложено в питательной трубе после установки, а процесс стабилизации необходимо отслеживать до тех пор, пока не будет достигнуто постоянное давление при заданном расходе. Этот процесс следует повторить после снятия давления воздуха в питательной трубе для контроля. Следует сделать график зависимости давления от времени, чтобы проверить функционирование пьезометра.

9.3.2.3.3 Гидравлические системы и сопутствующее устройство считывания должны быть изолированы от замерзания и тепловых колебаний.

9.3.2.3.4 Гидравлические системы должны быть промыты для удаления газовых пузырьков до начала подсоединения.

9.3.2.3.5 Все трубопроводы, трубы и кабели в закрытых системах должны быть защищены от механических повреждений на участке между точкой измерения и считывающим устройством, например, путем укладки в отрытых и снова засыпанных траншеях.

9.3.2.3.6 После подсоединения считывающего устройства необходимо наблюдать и регистрировать срабатывание этого устройства.