Страница 23: ВСН 61-89. Изыскания, проектирование и строительство железных дорог в районах вечной мерзлоты (46699)

Из каждой партии электротермометров, подготовленных к использованию, отбирают в качестве контрольных 10 %, но не менее 8 датчиков, которые помещаются в условия, аналогичные условиям нахождения термометров в скважинах, и поверяются не реже одного раза в год. По результатам поверки контрольных термометров вводятся поправки к показаниям термометров соответствующей партии.

Поверку выполняют посредством тарирования показаний датчиков в среде из уплотненного чистого снега, насыщенного водой, имеющей нулевую температуру.

Данные о времени и технологии изготовления электротермометров, тарировочные значения их сопротивлений и чувствительности, а также результаты ежегодных поверок заносят в специальный журнал. При этом каждому электротермометру присваивают порядковый номер, который наносят на его корпусе.

Термоплети монтируют по двухпроводной схеме подключения к измерительному мосту с дополнительным проводом для учета температурной погрешности линии связи (рис. 4). Для линии связи следует использовать медные монтажные провода типа МГВ, МГШВ, МГШД с сечением 0,35 - 0,5 мм2 при длине линии связи до 12 м и 0,75 - 1,0 мм2 при большей длине. Каждую термоплеть изготавливают из однотипных проводов одного сечения.

Рис. 4. Принципиальная схема устройства термокомплекта:

а - измерительный прибор; б - схема подключения электротермометров А1…А5; Б - батарея питания; Г - гальванометр; А и П - клеммы переключателя; А-С и В-С - провода связи.

Пайку соединительных проводов следует выполнять без применения кислот. Места соединений тщательно изолируют водостойкими лаками на основе ненасыщенных полиэфиров, пластмасс и т.п., учитывая, что сопротивление изоляции термоплети по отношению к металлическому сосуду с водой, в которой термоплеть выдерживают в течение 4-х часов, должно быть не менее 50 МОм. Каждую плеть электротермометров аттестуют с указанием номера, даты изготовления, монтажной схемы, паспортных номеров электротермометров, их номинальных сопротивлений и значений чувствительности.

Подключение термоплетей к измерительному мосту осуществляют через многоточечный разъем и курбельный переключатель, при длине подводящих проводов от верхнего электротермометра до разъема не менее 1,0 м.

В случае измерения температуры в нескольких скважинах с одного места длину подводящих проводов можно увеличивать до 50 м. Каждый провод маркируют биркой с номером плети электротермометров, прикрепляемой на 0,5 м ниже верхнего электротермометра.

Плети электротермометров транспортируют в виде бухт с наружным диаметром не менее 0,4 м, уложенных в брезентовые мешки. Причем каждый электротермометр закрепляют в бухте с помощью изоляционной ленты, не допуская резких перегибов проводов.

Транспортировать термоплети навалом с другим оборудованием и под грузом категорически запрещается.

В качестве измерительного прибора целесообразно применять мост сопротивления постоянного тока класса 0,1 (например, МО-62), предварительно проградуированный посредством сравнения с характеристиками эталонного магазина сопротивления класса 0,2 в диапазоне возможных изменений сопротивлений электротермометров.

При работе с мостом в полевых условиях следует:

предохранять прибор от тряски, толчков, попадания внутрь грязи и других повреждений при транспортировке;

работу с мостом во время снегопада и дождя выполнять под пологом или зонтом;

батареи питания при измерениях в зимнее время держать под верхней одеждой наблюдателя.

Хранить прибор постоянно следует в брезентовом чехле.

Температуру грунта на глубине х определяют по формуле

где tx - температура грунта, °С, на глубине х; R20, Rэ - сопротивление эталонного термометра, измеренное соответственно при температуре 20 °С и в полевых условиях, Ом; Rи - суммарное сопротивление электротермометра с линией связи, Ом; Rпр - сопротивление линии связи, Ом; Rх - сопротивление данного электротермометра при температуре 0 °С, Ом; sх - чувствительность данного электротермометра, Ом/°С, которую при измерении температуры в пределах ± 5 °С допускается определять по формуле s = R0j;  - температурный коэффициент электрического сопротивления медной проволоки, принимаемый равным 0,00428.

Чувствительность электротермометра может быть определена также как частное от деления на 100 разности его сопротивлений, измеренных при температурах 100 и 0 °С.

Эталонный электротермометр представляет собой бескаркасный элемент бифилярно намотанного манганинового провода, сопротивление которого подбирают равным сопротивлению электротермометров. Его герметизируют в металлической или пластмассовой капсуле, которую в процессе измерений наблюдатель держит под верхней одеждой.

Последовательность измерений

Перед началом работ измерительный прибор выдерживают при температуре воздуха на месте размещения термоскважин в течение 1 - 3 часов, соответственно в теплый период года и при отрицательной температуре воздуха.

Сопротивление электротермометров в каждой термоплети определяют после предварительной очистки от загрязнений клемм разъемов посредством последовательного выполнения следующих операций:

измерительный мост устанавливают в устойчивое горизонтальное положение, термоплеть подключают к мосту через устройства коммутации, эталонный электротермометр и источник питания;

устанавливают стрелку гальванометра на нулевое деление и опробуют переключатели;

последовательно выполняют первый цикл измерений сопротивлений Rи, Rпр и Rэ (см. формулу) при напряжении источника питания 1,5 В, записывают результаты измерений в журнал наблюдений (табл. 2);

измеряют вторично Rэ и Rи при напряжении 3 В источника питания и уменьшенном времени на каждое измерение (за счет предварительной постановки стрелок гальванометра на величину сопротивления, равную замеренной первично при напряжении 1,5 В; источника питания).

В журнал наблюдений записывают среднее из показаний, полученных при прямом и обратном направлении измерительного тока. В случае отклонения результатов повторных измерений более чем на 0,05 °С выполняют третье контрольное измерение.

Величину Rэ измеряют в начале и конце каждого цикла измерений. Промежуточные величины Rэ, соответствующее глубине установки каждого электротермометра, определяют по интерполяции.

Таблица 2

ЖУРНАЛ НАБЛЮДЕНИЙ

(образец заполнения)

Полигон № 2                       Скважина № 9                                 Дата 17.10.89 г.

Время измерений 10 ч 30 мин - 10 ч 45 мин

Температура наружного воздуха................................. - 24 °С

Толщина снежного покрова над скважиной............. 49 см

Номер измерительного моста..................................... 41547

Ф., и., о. наблюдателя

Для проверки показаний стационарных термоплетей при восстановлении обрывов линии связи, в случае невозможности установки стационарных плетей, например, в теле фундаментов температуру грунтового массива определяют с помощью переносных термоплетей. В этих случаях необходимо:

освидетельствовать скважину и при наличии на ее стенках пробок инея или льда удалить их механическим способом или посредством засыпки в скважину кристаллического хлористого натрия;

измерить глубину термоскважины;

при наличии в скважине воды или конденсата на стенках трубы покрыть солидолом или техническим вазелином соответствующую часть термоплети с прикрепленным к ее низу грузом;

опустить термоплеть в скважину, а ее избыточную часть разместить в специальном коробе и закрепить в устье скважины; записать в журнал наблюдений порядковый номер электротермометра, оказавшегося над оголовком скважины и расстояние от него до верха колонны обсадных труб;

верх скважины закрыть съемной крышкой, а установленную в ней термоплеть выдержать в течение 3 - 4 часов;

выполнить измерения в порядке, изложенном выше.

По завершении измерений термоплеть извлечь, а устье скважины закрыть защитным колпаком или цилиндрической камерой. В журнале наблюдений отмечают выявленные изменения, например: нарушения отметок поверхности земли во время строительства или эксплуатации сооружения, устройство вблизи скважины проезда или складирования материалов, застоев воды и т.п.

Если наблюдения осуществлялись в экспедиционных условиях, то полученные результаты необходимо обработать на месте и при необходимости выполнить повторные измерения.

Восстановление поврежденных термометрических установок

Повреждения установок происходят вследствие нарушения устья скважины, обрыва разъема или линии связи термоплети. Если при этом сохранились бирки с указанными на них порядковыми номерами электротермометров, восстановление термоплети выполняют подпаиванием нового разъема с подводящими проводами длиной не менее 2,0 м.

Для восстановления термоскважин в случае обрыва связи вместе с маркировочными бирками необходимо последовательно выполнить следующие операции:

закладывают шурф и обнажают место обрыва, найденные концы проводов зачищают и наращивают на требуемую длину проводами той же марки и того же сечения, что в плети, и концы их также подравнивают и зачищают;

последовательным перебором пар проводов с помощью моста постоянного тока или омметра находят концы А и Б, сопротивление между которыми примерно равно значению Rпр (обычно не более 2 Ом). Остальные концы в произвольном порядке маркируют от 1 до n (где n - количество термометров в термоплети);

концы А и Б присоединяют к клеммам Rх моста. На множителе моста выставляют показание N меньше единицы. Источник питания напряжением 1,5 и 3 В присоединяют одним полюсом к клемме «земля» наружного питания моста, а другим последовательно подключают к каждому из проводов от 1 до n, каждый раз устанавливая стрелку гальванометра на нуль путем поворота рукояток декад моста без нажатия кнопок «грубо» или «точно», определяя при этом асимметрию проводов относительно точки подключения термометра. Дважды записывают показания декад моста, соответствующие каждому проводу от 1 до n при первоначальном положении концов А и Б на клеммах Rx и после перестановки их местами. Вычисляют разности показаний, полученных для каждого провода и полученные разности группируют в порядке их убывания. Большей величине асимметрии (разности двух показаний) соответствует большая разница в длине подводящих проводов и меньшее расстояние термометра от разъема. Маркируют провода от 1 до n в новой последовательности соответствующей порядку расстановки электротермометров в плети;