NL1004530C2 - Werkwijze en inrichting voor bodemonderzoek. - Google Patents

Description

Werkwijze en inrichting voor bodemonderzoek.

De uitvinding heeft allereerst betrekking op een werkwijze voor bodemonderzoek, waarbij gebruik wordt gemaakt van een sondeerorgaan, in de vorm van een stang of buis, 5 waarmee de bodem wordt gepenetreerd en van een door het sondeerorgaan meegetrokken en deze omringende casing waarin naderhand meetapparatuur kan worden aangebracht.

De op zich bekende werkwijze van het penetreren van de bodem met een sondeerorgaan en het eventueel meenemen van 10 een casing wordt op grote schaal toegepast bijvoorbeeld in geotechnisch bodemonderzoek voor het vaststellen van de laagopbouw alsmede de sterkte van de grond. De op zich bekende werkwijze van het meten vanuit een casing wordt op grote schaal toegepast zoals bijvoorbeeld voor geologisch 15 bodemonderzoek, waaruit de mogelijke aanwezigheid van delfstoffen kan worden afgeleid.

In het algemeen worden hierbij het sondeerorgaan en de casing in verticale richting in de bodem gedrukt. Uit de metingen die worden uitgevoerd kunnen bepaalde gevolgtrek-20 kingen worden gemaakt.

Wanneer men echter bodemonderzoek wil uitvoeren in verband met ondergronds bouwen, zoals bijvoorbeeld bij het boren van een tunnel, zullen over het gehele tracé van de tunnel sonderingen moeten worden uitgevoerd. Daarbij doet 25 zich echter het bezwaar voor, dat op deze wijze slechts gegevens worden verkregen over de bodemgesteldheid in de directe nabijheid van het sondeerorgaan en de casing. Men wil echter ook graag weten of er in het totale tracé, dus over de gehele langsdoorsnede van de te boren tunnel, even-30 tueel objecten of bodemgesteldheden aanwezig zijn, die bij het boren moeilijkheden zouden kunnen opleveren. Zo zouden bijvoorbeeld bij het boren van een tunnel onder een rivier in de grond boomstammen of dergelijke kunnen worden aangetroffen. Grote stukken steen kunnen eveneens bezwaren 35 opleveren. Ook kan de bodemgesteldheid over de dwarsdoorsnede van de te boren tunnel plaatselijk sterke verschillen vertonen waardoor zich tijdens het boren dan wel bij het afwerken van het boorgat moeilijkheden kunnen voordoen.

1004530 2

De uitvinding beoogt nu een werkwijze te verschaffen, die geschikt is voor het verkrijgen van een drie-dimensio-nale afbeelding van de bodem rondom het in de grond gebrachte sondeerorgaan en over de dwarsdoorsnede van de te 5 boren tunnel en wel over de gehele lengte daarvan.

Volgens de uitvinding wordt dit bereikt, doordat het sondeerorgaan met de casing in hoofdzaak in horizontale richting in de bodem worden gedrukt ongeveer evenwijdig aan de hartlijn van de te boren tunnel en dat, na het terug-10 trekken van het sondeerorgaan, in de casing een daarin verschuifbare en draaibare langgerekte drager wordt aangebracht die tenminste één zender draagt en eveneens een aantal ontvangers die, gezien in lengte richting van de drager, op afstand van de zender zijn aangebracht voor het op-15 vangen van reflecties van het door de zender uitgezonden signaal, welke signalen door middel van een interpretatie-methodiek worden verwerkt voor het leveren van een drie-di-mensionaal beeld van de bodemgesteldheid rondom de casing.

De zender kan daarbij akoestische signalen uitzenden 20 waarvan de reflecties door daarop aangepaste ontvangers worden opgevangen. Ook bestaat de mogelijkheid dat de zender elektromagnetische golven, zoals in de vorm van radar-signalen, uitzendt en dat de ontvangers geschikt zijn voor het opvangen van de reflecties van deze signalen.

25 Ook kunnen beide typen zenders en ontvangers op een enkele drager worden aangebracht. Hierdoor kan in bepaalde gevallen een meer eenduidige afbeelding van de gehele dwarsdoorsnede van de bodem, waar de te boren tunnel door heen moet gaan, worden verkregen.

30 Daarbij kan het gunstig zijn de casing te vullen met water of een ander medium met een hoge diëlektrische constante. Hierdoor kan de overdracht van de uitgezonden signalen en de reflecties daarvan worden verbeterd en kunnen de afmetingen van de zender en ontvangers worden beperkt.

35 De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrich ting voor het toepassen van de hiervoor beschreven werkwijze, welke inrichting is gekenmerkt door, in de casing aan te brengen, middelen voor het verschuifbaar en draaibaar ondersteunen van een drager waarop zich een zender bevindt 1004530 3 en een aantal, gezien in lengte richting van de drager, op afstand van de zender staande ontvangers.

Daarbij kan de drager de vorm van een staaf bezitten, waarvan ten minste het ene einde kan worden verbonden met 5 middelen voor het verplaatsen van de drager, welke middelen niet van zender en ontvangers zijn voorzien.

In principe zou het mogelijk zijn de drager door middel van een kabel door de casing heen te trekken. Tussen de casing en de drager moeten dan echter middelen aanwezig 10 zijn voor het draaien van de drager, wat bezwaren op kan leveren.

Volgens de uitvinding kan er in worden voorzien, dat de drager verlengstaven omvat die niet van zender en ontvangers zijn voorzien en die de verplaatsings-middelen 15 kunnen vormen voor de staaf waarop zich de zender en ontvangers bevinden, welke verlengstaven opvolgend met de genoemde staaf en met elkaar kunnen worden verbonden. De drager kan dus op deze wijze een grote lengte verkrijgen.

Om het verschuiven en draaien van de drager mogelijk 20 te maken, kan gebruik worden gemaakt van een drager die samen kan werken met een in of op de casing vast te zetten aandrijforgaan omvattende tenminste één elektromotor voor het aandrijven van ten miste één aandrijfrol die aanligt tegen de drager waarbij de hartlijn van de aandrijfrol een 25 scherpe hoek kan maken met een lijn die evenwijdig loopt aan de hartlijn van de drager.

Door het variëren van de genoemde scherpe hoek kan de verhouding tussen de snelheid waarmee de drager in lengte richting wordt verschoven en de draaisnelheid van de drager 30 op de gewenste waarde worden aangepast.

Om de drager tegen de aandrijfrol aangedrukt te houden kan het aandrijforgaan zijn voorzien van vrij draaibare steunrollen die, gezien in dwarsdoorsnede van de drager, over een hoek van meer dan 90° verdraaid staan ten opzichte 35 van de aandrijf rol en die door verende middelen tegen de drager worden aangedrukt.

Daarbij kan het van belang zijn nauwkeurig de hoek te kennen die de drager maakt met de vertikaal. Hiertoe kan bijvoorbeeld op de drager een hellingmeter worden aange 1004530 4 bracht. Bij een starre verbinding van de drager met de verlengstangen kan op het naar buiten toe stekende deel ook een orientatiemeting worden uitgevoerd.

Ook bestaat de mogelijkheid de beweging van de drager 5 in lengterichting uit te voeren met behulp van het systeem voor het in de grond drukken van het sondeerorgaan waarbij dan een elektromotor, dienende voor het roteren van de drager, door een tandrad of kettingwiel inwerkt op het daarbij aanwezige drukstuk van het hydraulische systeem.

10 Volgens een andere uitwerking van de uitvinding kan er in worden voorzien, dat het aandrijforgaan bestaat uit een, op de casing vast te zetten, huis waarin een bus draaibaar is aangebracht waarvan de hartlijn, bij het gebruik van het aandrijforgaan, nagenoeg in het verlengde van de hartlijn 15 van de casing loopt, welke bus inwendig is voorzien van een motorisch aandrijfbare rol voor het in lengterichting verplaatsen van de drager en van steunrollen die de drager veerkrachtig tegen de aandrijfbare rol aan kunnen drukken, waarbij de bus eveneens is voorzien van middelen die samen 20 kunnen werken met een aandrijfbare rol die is aangebracht aan het huis voor het verdraaien van de bus.

De middelen voor het koppelen van de bus en de, voor het draaien daarvan dienende, aandrijfrol kunnen bestaan uit een vertanding, zodat dus de aandrijfrol wordt gevormd 25 door een tandwiel dan wel een kettingwiel.

Voor toevoer van energie aan de motorisch aandrijfbare rol in het inwendige van de bus kan, op overigens bekende wijze, worden voorzien in sleepkontakten waaraan vanaf de buitenzijde van het huis stroom kan worden toegevoerd.

30 Om het vullen van de casing met water of een ander medium met een hoge diëlektrische constante mogelijk te maken kan er in worden voorzien, dat het huis van het aandrijf orgaan is voorzien van een afdichting waar de drager af dichtend door heen kan lopen terwijl het huis door een 35 afdichting afdichtend op de casing aansluit, waarbij het huis is voorzien van een kanaal dat zich vanaf de buitenzijde van het huis naar de ruimte tussen de drager en de casing uit kan strekken.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van 1004530 5 de tekening waarin:

Fig. 1 schematisch een uitvoerings-voorbeeld toont van een deel van een inrichting volgens de uitvinding en van de daarbij toegepaste werkwijze; en 5 Fig. 2 schematisch een langsdoorsnede toont over een aandrijf orgaan dat bij de inrichting volgens fig. 1 kan worden toegepast.

Fig. 1 toont een drager 1, waarop een zender 2 is aangebracht en op onderlinge afstanden daarvan een aantal ont-10 vangers 3. Het aantal ontvangers kan uiteraard groter zijn dan aangegeven. Zoals getoond zal de zender 2 akoestische signalen dan wel elektromagnetische golven uitzenden die, tenminste gedeeltelijk, zullen worden teruggekaatst door de bodem om de casing heen en door onregelmatigheden en voor-15 werpen in de bodem zoals boven aangegeven. De teruggekaatste signalen worden opgevangen door de ontvangers 3. Daaruit kan onder gebruikmaking van een interpretatie-methodiek een drie-dimensionaal beeld van de gesteldheid van de bodem om de casing heen worden verkregen.

20 Fig. 2 toont weer een deel van de drager 1 waarop zich geen zender en ontvangers bevinden maar welk deel is opgenomen in een aandrijf orgaan 4. Dit orgaan 4 bestaat uit een huis 5, waarin een bus 6 draaibaar is, welke bus bijvoorbeeld wordt ondersteund door rollagers 7. Het huis 5 kan 25 door middel van één of meer klemschroeven 8 op de casing 9 worden vastgezet.

Het huis 5 bezit een zich tussen de casing 9 en de drager 1 uitstrekkende rand 10, die is voorzien van rubber lippen 11 en 12 die tegen de casing 9 respectievelijk tegen 30 de drager 1 aan liggen. Hierdoor bestaat de mogelijkheid om via een kanaal 13 in het huis 5 een medium met een hoge diëlektrische constante, zoals bijvoorbeeld water, in de ruimte 14 tussen de drager 1 en de casing 9 aan te brengen.

Het huis 5 ondersteunt verder een aandrijfrol 15 zoals 35 in de vorm van een tandwiel, dat samenwerkt met een vertan-ding 16 op de bus 6. Door een niet nader aangeduide, met het huis 5 verbonden, motor kan het tandwiel 15 worden aangedreven voor het roteren van de bus 6.

In het inwendige van de bus 6 is een aandrijf rol 17 1004530 6 aangebracht die dient voor het in lengterichting verschuiven van de drager 1, zoals aangegeven met de pijl v. om de aandnifrol 17 stevia tegen de drager 1 aangedrukt te houden kan gebruik worden gemaakt van tenminste twee steun-5 rollen 18, die zich elk bevinden op een hefboom 19, die door een trekveer 20 tegen de drager l wordt aangedrukt.

De aandrijfrol 17 wordt door middel van een niet nader aangeduide elektromotor aangedreven. Voor de toevoer van elektrische energie aan de motor dienen sleepkontakten 21 10 tussen het huis 5 en de bus 6, waaraan stroom wordt toegevoerd via de aansluitingen 22.

De bus 6 kan nu, bij het verplaatsen van de drager l Ψ in de richting van de pijl V door middel van de aandrijfrol 17, gelijktijdig worden gedraaid maar met een onafhankelij-15 ke snelheid. De aandrijfrol 17 2al dus steeds met een zelfde beschrijvende lijn van de drager in aanraking zijn. De mogelijkheid bestaat dan ook de drager in dwarsdoorsnede zodanig uit te voeren dat deze ten minste één vlakke kant bezit waartegen de rol 17 aan kan liggen, zodat geen ver-20 draaiing van de drager l ten opzichte van de rol 17 op kan treden, in dat geval zal de bus eventueel moeten worden voorzien van een vast daarmee verbonden lip die zorgt voor de afdichting van de ruimte 14 tussen drager en casing.

De drager kan uiteraard hol zijn uitgevoerd ter bespa-25 ring van het gewicht daarvan. De in fig. 1 afgebeelde drager kan een uiteinde 2 3 bezitten voor het koppelen ervan met, op elkaar volgende, verlengstaven 24. Op deze wijze kan worden bereikt dat, ook vanuit een niet al te grote werkruimte, de drager 1 over een aanzienlijke lengte in de 30 casing 9 kan worden geschoven.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts een enkele mogelijke uitvoeringsvorm van een werkwijze en een inrichting, voor toepassing daarvan, volgens de uitvinding in de tekening is weergegeven en hierboven beschreven en dat vele 35 wijzigingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de, in de conclusies aangegeven uitvindingsgedachte te vallen.

conclusies

Claims (13)

1. Werkwijze voor bodemonderzoek, waarbij gebruik wordt gemaakt van een sondeerorgaan, in de vorm van een stang of buis, waarmee de bodem wordt gepenetreerd en van een door 5 het sondeerorgaan meegetrokken en deze omringende casing waarin naderhand meetapparatuur kan worden aangebracht, met het kenmerk, dat het sondeerorgaan met de casing (9) in hoofdzaak in horizontale richting in de bodem wordt gedrukt ongeveer evenwijdig aan de hartlijn van een te boren tunnel 10 en dat, na het terugtrekken van het sondeerorgaan, in de casing (9) een daarin verschuifbare en draaibare langgerekte drager (1) wordt aangebracht die tenminste één zender (2) draagt en eveneens een aantal ontvangers (3) die, gezien in lengte richting van de drager (1), op afstand van 15 de zender (2) zijn aangebracht voor het opvangen van reflecties van het door de zender (2) uitgezonden signaal, welke signalen door middel van een interpretatie-methodiek worden verwerkt voor het leveren van een drie-dimensionaal beeld van de bodemgesteldheid rondom de casing (9).

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de zender (2) akoestische signalen uitzendt waarvan de reflecties door daarop aangepaste ontvangers (3) worden opgevangen.

3. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat de 25 zender elektromagnetische golven, zoals in de vorm van radarsignalen, uitzendt en dat de ontvangers (3) geschikt zijn voor het opvangen van de reflecties van deze signalen.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat op de drager zowel een zender (2) als ontvangers (3) voor 30 akoestische signalen als voor elektromagnetische golven zijn aangebracht.

5. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de casing (9) kan worden gevuld met water of een ander medium met een hoge diëlektrische constante. 10045b0

6. Inrichting voor toepassing van de werkwijze volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat deze, op een casing (9) aan te brengen, middelen bezit voor het verschuifbaar en draaibaar ondersteunen van een drager 5 (1) waarop zich een zender (2) bevindt en een aantal, gezien in lengterichting van de drager, op afstand van de zender (2) staande ontvangers (3).

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de drager (1) de vorm van een staaf bezit, waarbij tenmin- 10 ste het ene einde (23) van de staaf kan worden verbonden met middelen voor het verplaatsen van de drager, welke middelen niet van een zender en ontvangers zijn voorzien.

8. Inrichting volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de drager (1) verlengstaven (24) omvat die niet van 15 zender (2) en ontvangers (3) zijn voorzien en die de ver-plaatsings-middelen kunnen vormen voor de staaf waarop zich de zender en ontvangers bevinden, welke verlengstaven (24) opvolgend met de genoemde staaf en met elkaar kunnen worden verbonden.

9. Inrichting volgens een der conclusies 6-8, met het kenmerk, dat om het verschuiven en draaien van de drager (1) mogelijk te maken, gebruik wordt gemaakt van een drager (1) die samen kan werken met een in of op de casing (9) vast te zetten aandrijforgaan (4) omvattende tenminste één 25 elektromotor voor het aandrijven van tenminste één aan-drijfrol (17) die aanligt tegen de drager (1) waarbij de hartlijn van de aandrijfrol een scherpe hoek maakt met een lijn die evenwijdig loopt aan de hartlijn van de drager.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat 30 om de drager tegen de aandrijfrol (17) aangedrukt te houden het aandrijforgaan (4) is voorzien van vrij draaibare steunrollen (18) die, gezien in dwarsdoorsnede van de drager (1), over een hoek van meer dan 90e verdraaid staan ten opzichte van de aandrijfrol (17) en die door verende 35 middelen (19,20) tegen de drager (1) worden aangedrukt, 1004530

11. Inrichting volgens een der conclusies 6-8, met het kenmerk, dat het aandrijforgaan (4) bestaat uit een, op de casing (9) vast te zetten, huis (5) waarin een bus (6) draaibaar is aangebracht waarvan de hartlijn, bij het ge- 5 bruik van het aandrijforgaan, nagenoeg in het verlengde van de hartlijn van de casing loopt, welke bus (6) inwendig is voorzien van een motorisch aandrijfbare rol (17) voor het in lengterichting verplaatsen van de drager (1) en van steunrollen (18) die de drager (1) veerkrachtig tegen de 10 aandrijfbare rol (17) aan kunnen drukken, waarbij de bus (6) eveneens is voorzien van middelen (16) die samen kunnen werken met een aandrijfbare rol (15) die is aangebracht aan het huis (5) voor het verdraaien van de bus (6).

12. Inrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat 15 de middelen voor het koppelen van de bus (6) en de, voor het draaien daarvan dienende, aandrijfrol (15) bestaan uit een vertanding, zodat de aandrijfrol (15) wordt gevormd door een tandwiel dan wel een kettingwiel.

13. Inrichting volgens een der conclusies 9-12, met het 20 kenmerk, dat het huis (5) van het aandrijf orgaan (4) is voorzien van een afdichting (12) waar de drager (1) af dichtend doorheen kan lopen terwijl het huis (5) door een afdichting (11) afdichtend op de casing (9) aansluit, waarbij het huis (5) is voorzien van een kanaal (13) dat 25 zich vanaf de buitenzijde van het huis (5) naar de ruimte (14) tussen de drager (1) en de casing (9) uit kan strekken. 1004530