DE3834846A1 - Verfahren und vorrichtung zur untersuchung der oberflaechenbeschaffenheit in schwer- oder nichtzugaenglichem gelaende - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur untersuchung der oberflaechenbeschaffenheit in schwer- oder nichtzugaenglichem gelaendeInfo
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- G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
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- E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung
der Oberflächenbeschaffenheit in schwer- oder nicht
zugänglichem Gelände, insbesondere zur Prüfung der
Tragfähigkeit des Grundes eines Gewässers, wobei von
einem vorgegebenen Standort aus in Richtung der zu
untersuchenden Oberfläche eine Sonde bewegt wird,
insbesondere von einem Schwimmkörper, wie Boot, Ponton
od.dgl., aus eine Sonde auf den Gewässergrund abwärts
bewegt wird und die Meßsignale der Sonde zur Ermitt
lung der Oberflächenbeschaffenheit ausgewertet werden.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur
Durchführung des Verfahrens mit einem Meß- und
Auswertegerät an einem vorgegebenen Standort und
einer bewegbaren Sonde.
In unzugänglichem Gelände, insbesondere für Baugrün
dungen oder auch um ein Maß für die Einsinktiefe
von über den Boden geführten Fahrzeugen zu halten, ist
es häufig notwendig, die Tragfähigkeit des Grundes
zu erkunden. Vielfach ist die zu prüfende Oberfläche
überhaupt nicht oder nur sehr schwer zugänglich.
Die Oberflächenkontur sowie auch grobe Dichteunter
schiede des Grundes und die Gewässertiefe können mit
einem Echolot bzw. anderen Verfahren unter Ausnutzung
des Reflexionsverhaltens elektromagnetischer Wellen
ermittelt werden. Eine zuverlässige Angabe über die
Tragfähigkeit des Grundes bzw. der Oberfläche wird
dabei jedoch nicht erhalten. Nach dem Stand der Technik
ist bisher so vorgegangen worden, daß der Grund mit
Stangen oder an Seilen, Ketten o. ä. hängenden Gewichten
abgetastet worden ist. Diese Methode ist jedoch höchst
unzuverlässig und erfordert das Mitführen von recht
sperrigen Geräten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs
genannte Verfahren und die eingangs genannte Vorrich
tung dahingehend weiterzuentwickeln, daß die Handhab
barkeit erleichtert wird, aber dennoch die Oberflächen
beschaffenheit hinreichend genau geprüft werden kann.
Insbesondere sollen dabei ermittelt werden:
- - die Gewässertiefe,
- - die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers über dem Gewässergrund,
- - die Eindringtiefe als Maß für die Tragfähigkeit des Gewässergrundes.
Das Verfahren soll möglichst ohne Referenzdaten
arbeiten und die Vorrichtung soll sowohl robust als
auch leicht tragbar sein, d.h. ein geringes Gewicht
aufweisen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß der
eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1
gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die auf die eingangs genannte Vorrichtung bezogene
Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Sonde in einer
Halterung (aus)lösbar befestigt, mittels eines Be
schleunigers beschleunigbar ist und Beschleunigungs
aufnehmer für mindestens drei Richtungen aufweist.
Vorteilhafterweise wird durch doppelte Integration der
Beschleunigungs-Zeit-Funktion bis zum Auf
treffen der Sonde auf die Oberfläche der Weg bzw. die
Gewässertiefe erhalten. Die Eindringtiefe und/oder
deren negative Beschleunigung beim Auftreffen auf
die Oberfläche ist ein verläßliches Maß für die Trag
fähigkeit des Grundes. Je lockerer der Boden ist,
desto tiefer wird die Sonde eindringen. So kann z.B.
ohne große Schwierigkeit ein nicht tragfähiger
mooriger Untergrund leicht ermittelt werden.
Die auf die Oberfläche abzusenkenden Körper sind
einer von der Strömungsgeschwindigkeit des
Gewässers abhängigen Abdrift ausgesetzt. Um hier
eine verläßliche Angabe machen zu können, mißt
die Sonde zusätzlich die vertikal zu ihrer Bewegungs
richtung gegebene Strömungsgeschwindigkeit des sie
umgebenden Mediums und/oder - gegebenenfalls als Kon
trolle - den relativ zum als feststehend angenommenen
Medium zurückgelegten Weg.
Im einzelnen wird aus der zweifachen Integration
der Abwärtsbeschleunigung und der Zeit bis zum Auf
treffen der Sonde auf die Oberfläche der Weg bzw. die
Gewässertiefe erhalten. Dies gilt für Querbeschleuni
gung, Strömungsgeschwindigkeit und Abdrift entspre
chend.
Der zeitliche Verlauf der negativen Beschleunigung
beim Auftreffen auf die Oberfläche ist ein indirektes
Maß für die Tragfähigkeit des Grundes. Je lockerer
der Boden ist,
- - desto geringer wird das Maß der Abbremsung sein und
- - desto tiefer wird die Sonde in den Boden eindringen.
So kann z.B. ohne große Schwierigkeit ein nicht trag
fähiger mooriger Untergrund leicht ermittelt werden.
Im konstruktiv einfachsten Fall besteht die Halterung
aus mindestens zwei, um Schwenkpunkte seitlich ab
schwenkbare Schenkel, die die Sonde lösbar halten.
Durch Abschwenken der Schenkel kann die Sonde ausge
klinkt werden, wobei der exakte Ausklinkzeitpunkt
meßtechnisch zuverlässig überwacht werden kann.
Zur weiteren Automatisierung hat es sich bewährt,
daß jeder der Schenkel ein Arm eines zweiarmigen Hebels
ist, in dessen Drehpunkt vorzugsweise die Achse für
eine Kabeltrommel gelagert ist, die ein mit der Sonde
verbundenes Rückholseil aufnimmt.
Die Beschleunigung der Sonde kann bei Absenk- bzw.
Fallbewegungen einerseits durch ihr Eigengewicht
herbeigeführt werden, andererseits kann die Sonde
eine Haltevorrichtung besitzen, die als Druckbehälter
mit einer Austrittsöffnung ausgebildet ist, die der
Form des Sondenmantels entspricht. In diesem Druckbe
hälter wird durch pneumatischen Druck oder ein Kraft
speicherelement die oberseitige Sondenstirnfläche
beaufschlagt. Solange die Sonde in der Halterung
festklemmt, bleibt der Innendruck wirkungslos; nach
Abschwenken der genannten Schenkel oder einer anderen
Befestigung wird die Sonde durch die aus dem Innen
druck resultierende Kraft beschleunigt.
Für die Weiterleitung der Meßwerte aus der Sonde
dient eine ebenfalls auf der Kabeltrommel aufgewickel
te bzw. mit dem Rückholseil verbundene Meßleitung
oder ein Sender, der die Meßwerte dem Empfänger
als Teil des Meß- und Auswertegerätes sendet.
Die Sonde sollte möglichst strömungsgünstige Formen
besitzen; vorzugsweise besteht sie aus einem im
wesentlichen zylindrischen Körper mit einer konischen
Sondenspitze.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den
Zeichnungen dargestellt, anhand der das Verfahren
und die Vorrichtung näher erläutert wird. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die
Vorrichtung und
Fig. 2 bis 4 jeweilige Diagramme mit der Beschleuni
gung, der Geschwindigkeit und dem zurückgelegten Weg
der Sonde gegen die Zeit.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besteht im
wesentlichen aus einem nicht näher bezifferten Gehäuse
mit einer Halterung 11 für die Sonde 10, die eine
ebene, obenseitige Sondenstirnfläche 10 a und eine
Sondenspitze 10 b besitzt. Im übrigen ist die Sonde
im wesentlichen zylindrisch ausgebildet. Als
Beschleuniger 12 der Sonde dient ein Behälter mit einer
unterseitigen Austrittsöffnung 20, die der Mantelform
der Sonde 10 entspricht. Die zur Beschleunigung
benötigte Kraft kann mittels pneumatischem Druck oder
z.B. einer vorgespannten Feder aufgebracht werden.
Wesentlicher Bestandteil sind Meßwertaufnehmer für
deren Beschleunigung in mindestens drei Achsen.
Im einfachsten Fall werden die von einem Beschleu
nigungsaufnehmer 13 aufgenommenen Beschleunigungs
signale mittels einer elektrischen Leitung weiter
gegeben, die vorzugsweise mit dem Rückholseil 18 ge
koppelt ist, das ab- bzw. aufwickelbar auf der Kabel
trommel 17 liegt. Eine drahtlose Datenübertragung
mittels eines in der Sonde 10 angebrachten Senders
21 und eines in dem Auswertgerät installierten
Empfängers ist entsprechend möglich. Vor Betätigung
der Sonde 10 wird diese mit Klemmbacken von Schenkeln
14 gehalten, die Teil eines um die Drehpunkte 16
schwenkbaren, zweiarmigen Hebels sind. Die Drehpunkte
16 sind gleichzeitig Aufnahmepunkte für die Achse
der Kabeltrommel 17. Die den genannten Halteschen
keln 14 abgewandten Hebelarme der Halterung 11 sind
endseitig an Befestigungspunkten 15 mit einer Spann
vorrichtung 19 gekoppelt, so daß durch Betätigung
dieser die Sonde 10 ausgelöst werden kann.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird
die Spannvorrichtung 19 derart betätigt, daß die oberen
Hebelarme der Halterung 11(Befestigungspunkte 15)
aufeinanderzu geschwenkt werden. Hierdurch werden die
Schenkel 14 seitlich abgeschwenkt und die Sonde 10
freigegeben. Die in dem Druckbehälter 12 erzeugte
Kraft drückt auf die oberseitige Stirnfläche 10 a,
so daß auf die Sonde 10 diese als auch die durch ihre
Eigenmasse bestimmte Kraft wirkt. Bei Bewegung der
Sonde 10 nach unten wird diese zunächst durch die
auf die obenseitige Stirnfläche wirkende Kraft
relativ stark beschleunigt. Die vertikalen Be
schleunigungswerte a (t) sind der Fig. 2 zu entnehmen.
Der Auslösezeitpunkt der Sonde 10 ist mit t 1
bezeichnet. Nachdem die Sonde 10 den Druckbehälter 12
verlassen hat, wirkt nur noch die durch ihre eigene
Masse bestimmte Gewichtskraft beschleunigend, aller
dings vermindert um den Reibungswiderstand sowie den
Auftrieb.
Die Beschleunigungskurve wird daher nach Verlassen
des Druckbehälters zum Zeitpunkt t 1′ fast bis
auf etwa Erdbeschleunigung (1 g) abfallen, wobei im
vorliegenden Fall eine konstante, aus der Eigenmasse
angenommene Beschleunigung angenommen wird. Zum Zeit
punkt t 2 trifft die Sonde 10 auf die zu prüfende
Oberfläche, wo sie relativ stark abgebremst wird und
innerhalb kurzer Zeit ihre gesamte kinetische Energie
einbüßt. Zum Zeitpunkt t 3 kommt die Sonde 10 nach
Durchlaufen eines gewissen Eindringweges (vgl. Fig. 4)
zur Ruhe.
Die Zeitfunktion der Geschwindigkeit ist der Fig. 3
zu entnehmen, insbesondere wird dort deutlich, daß die
Geschwindigkeit sehr stark zwischen den vordefinierten
Zeiten t 1 und t 1′ zunimmt, zwischen t 1′ und t 2
mit kleiner Steigerung wächst bis die Geschwindigkeit
zwischen t 2 und t 3 rapide abnimmt. Fig. 4 zeigt den
Wegverlauf, wobei als Null-Linie der Abschußort
der Sonde 10 angenommen wird.
Zwischen den Zeiten t 1 und t 1′ wird der zurückgelegte
Weg durch das Maß der vom Druckbehälter 12 herrührenden
Beschleunigung bestimmt. Ab dem Zeitpunkt t 2 wird der
zurückgelegte Weg nur noch um die Eindringtiefe s E
wachsen (vergrößert dargestellt).
Claims (11)
1. Verfahren zur Untersuchung der Oberflächenbeschaf
fenheit in schwer- oder nicht-zugänglichem Gelände,
insbesondere zur Prüfung der Tragfähigkeit des
Grundes eines Gewässers, wobei von einem vorge
gebenen Standort aus in Richtung der zu unter
suchenden Oberfläche eine Sonde bewegt wird, ins
besondere von einem Schwimmkörper, wie Boot,
Ponton od.dgl., aus eine Sonde in Richtung des
Gewässergrundes abwärts bewegt wird und die Meß
signale der Sonde zur Ermittlung der Oberflächen
beschaffenheit ausgewertet werden, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Eindringverhalten der Sonde,
die auf den Boden oder den Gewässergrund abge
senkt oder durch eine zusätzliche Kraft be
schleunigt wird, als Funktion der Zeit erfaßt
und aufgezeichnet wird mit dem Ziel, aus dem
zeitlichen Verlauf der auftretenden (Brems-)
Beschleunigungen und der Eindringtiefe auf
bodenmechanische Kennwerte rückzuschließen.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekenn
zeichnet, daß die Sonde in Richtung der Oberfläche
abgeschossen bzw. abgesenkt, deren Fall- bzw.
Fortbewegungsgeschwindigkeit und - als Maß
für die Oberflächenbeschaffenheit - deren Eindring
tiefe und/oder deren Abbremsung (negative Be
schleunigung) beim Auftreffen auf die Oberfläche
gemessen werden.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen An
sprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
zusätzlich die vertikal zur Bewegungsrichtung
der Sonde auftretenden Beschleunigungswerte
in dem die Sonde umgebenden Medium und die in dem
ersten Medium vor Berührung der Oberfläche
zurückgelegte Wegstrecke ermittelt werden.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach
Anspruch 1 bis 3 mit einem Meß- und Auswertgerät
an einem vorgegebenen Standort und einer beweg
baren Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sonde (10) in einer Halterung (11) (aus)lösbar
befestigt, mittels eines Beschleunigers
(12) beschleunigbar ist und Beschleunigungsaufneh
mer (13) zur Ermittlung der Werte in mindestens
drei Richtungen aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Halterung (11) aus mindestens zwei,
um Schwenkpunkte (16) seitlich abschwenkbaren
Schenkeln (14) besteht, die die Sonde (10) lösbar
halten.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß jeder der Schenkel (14) ein Arm eines
zweiarmigen Hebels ist, in dessen Drehpunkt (16)
vorzugsweise die Achse für eine Kabeltrommel
(17) gelagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kabeltrommel (17) ein mit der
Sonde (10) verbundenes Rückholseil (18) aufnimmt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Halteschenkel
(14) oder die Sonde (10) mit einem Elektrohalte
magnet (19) schwenkbar oder lösbar verbunden
sind.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuniger
an der Haltevorrichtung als Druckbehälter (12)
mit einer Austrittsöffnung (20) ausgebildet ist,
wobei die Austrittsöffnung (20) dem Sondenmantel
entsprechend ausgebildet ist und der Druckbehälter
(12) die Sonde (10) derart aufnimmt, daß dessen
Kraftgeber die oberseitige Sondenstirnfläche be
aufschlagt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) einen
Sender (21) zur Weiterleitung der Meßwerte
(mehrachsige Beschleunigung) auf den vorzugsweise
in der Halterung angeordneten Empfänger (22) als
Teil des Meß- und Auswertegerätes aufweist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde (10) einen im
wesentlichen zylindrischen Körper aufweist, der
vorzugsweise eine konische oder abgeflachte
(stumpfe) Sondenspitze (10 b) besitzt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883834846 DE3834846A1 (de) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung der oberflaechenbeschaffenheit in schwer- oder nichtzugaenglichem gelaende |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883834846 DE3834846A1 (de) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung der oberflaechenbeschaffenheit in schwer- oder nichtzugaenglichem gelaende |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3834846A1 true DE3834846A1 (de) | 1990-04-19 |
Family
ID=6365008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883834846 Withdrawn DE3834846A1 (de) | 1988-10-13 | 1988-10-13 | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung der oberflaechenbeschaffenheit in schwer- oder nichtzugaenglichem gelaende |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3834846A1 (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1988
- 1988-10-13 DE DE19883834846 patent/DE3834846A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BLOHM + VOSS INTERNATIONAL GMBH, 2000 HAMBURG, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |