Zariadenie a spôsob detekcie hraničných plôch vo vrstvách zeminy

Číslo patentu: E 11393

Dátum: 29.01.2009

Autori: Niessen Jürgen, Johannssen Karsten

Je ešte 10 strán.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Zariadenie a spôsob detekcie hraničných plôch vo vrstvách zeminy0001 Vynález sa týka spôsobu detekcie hraničnej plochy medzi dvoma vrstvami zeminy, s krokmi zavedenie množiny pozdĺžnych odrazových elementov do roviny hraničnej plochy,ktorá má byť detegovaná, pričom odrazové elementy odrážajú elektromagnetické kmitanie, a sú zavedené vo voči sebe približne rovnobežnom a s odstupom vytvorenom usporiadaní, pohyb vysielacej a prijímacej jednotky elektromagnetického žiarenia pozdĺž trate, ktorá leží približne rovnobežne s rovinou, v ktorej ležia odrazové elementy, a približne kolmo na smer pozdĺžneho rozmeru každého odrazového elementu, vysielanie elektromagnetického žiarenia z vysielacej a prijímacej jednotky v smere odrazových elementov pri pohybe vysielacej a prijímacej jednotky,príjem podielov elektromagnetického žiarenia vo vysielacej a prijímacej jednotke, odrazených od odrazových elementov. Ďalej sa vynález týka meracieho vozidla na vykonávanie tohto spôsobu, ako aj systému na identifikáciu a detekciu hraničných plôch medzi dvoma vrstvami0002 V priebehu nového zhotovovania alebo sanácie nosných navrstvení zeminy, napriklad podložia pre dopravnú trasu, ako je cesta alebo železničné koľaje, je obvykle potrebné umiestniť na seba vrstvy materiálov s rôznymi vlastnosťami. Na ten účel sa najprv zemina až do určitej hĺbky vyťaží, a následne sa po sebe položia vrstvy materiálu a usporiadajú sa nad sebou. Rôzne vrstvy preberajú pritom funkčne čiastočne rôzne a doplňujúce úlohy, ako je napríklad rozdelenie záťaže, drenáž, odolnosť proti mrazu, ochrana voči stúpajúcej vlhkosti a0003 Tiež pri mnohých iných použitiach pre hlbinné ťaženie je potrebné zavádzať definované navrstvenia zeminy. Tak je napríklad treba v oblastí stavby hrádzi nanášať pokrytia zeminou o určitej hrúbke, hlavne o hrúbke viac než l m nad izoláciou, aby táto izolácia bola chránená pred napadnutím koreňmi a hlodavcami. Pri stavbe skládok je tiež výhodné umiestniť nad zväzkom izolácií vrstvu zeminy o deñnovanej hrúbke, hlavne o hrúbke viac než 1 m. Pri stavbe ciest je obvykle výhodné a žiaduce umiestniť pod asfaltovým kobercom vrstvu zeminy o definovanej hrúbke, ktorá nezadržuje vodu, hlavne o hrúbke aspoň 70 cm, aby sa zabránilo pri namŕzaní0004 Na splnenie týchto funkcií je spravidla žiaduce vytvárať jednotlivé vrstvy vo vopred stanovených hrúbkach vrstiev. Na základe čiastočne vysokých nákladov na materiál vrstiev je pritom snaha pri aspoň niekoľkých vrstvách dodržať pokiaľ možno presne požadovanú hrúbkuvrstiev a nezavádzať nepotrebné zvyšovanie hrúbky vrstiev.0005 Ako v priebehu zhotovovania, respektíve sanácie a s tým spojeným vytváraním vrstiev zeminy, ako aj po dokončení podložia, či už bezprostredne potom alebo v pravidelných časových odstupoch v priebehu využívania, je žiaduce môcť kontrolovať navrstvenie jednotlivých vrstiev vzhľadom na ich kvalitu a geometriu. Je známe vykonávať také kontroly tým, že sa vytvoria Skúšobné jadrové vrty, alebo sa zhotovia takzvané kutacie šachtice, aby sa na základe toho usúdilo na kvalitu a hrúbku vrstvy. Týmto spôsobom môže byť však vykonávané len bodové preskúšavanie štruktúry vrstiev a taký postup je nedostatočný, ak ide oskontrolovanie rozsiahlejšej vrstvy zeminy v jej celku.0006 Ďalej je známe vyšetrovať vrstvy zeminy pomocou georadaru. Pritom sa pomocou vysielacej a prijímacej jednotky vysielajú v smere zeminy radarové lúče, a prijímajú sa odrazené radarové lúče. Na základe intenzity a doby priebehu odrazeného signálu môže byť potom pri vrstvách zeminy usúdené na kvalitu a geometriu, hlavne hrúbku vrstvy. Tento premeriavací spôsob pomocou georadam má síce tú výhodu, že umožňuje plynulé meranie vrstiev zeminy, a môže teda premeriavať aj ďalej sa rozprestierajúce oblasti zeminy, avšak presnosť zobrazenia a rozlíšenia zobrazenia nie je často postačujúca, aby sa dostatočne presnedetegovali hraničné plochy medzi dvoma vrstvami zeminy, a teda aby sa umožnilo stanovenie0007 Zo spisu W 0 03/012484 A 1 je známe pri zhotovovaní navrstvenia zeminy zavádzať geosyntetickú vrstvu a spoločne s touto geosyntetickou vrstvou umiestniť materiál, ktorý vedie striedavé elektrické napätie. Takto usporiadaný materiál, ktorý vedie striedavé elektrické napätie, môže byť snímaný pomocou geofyzikálnej techniky sondovania zeminy, ako napríklad pomocou radaru na sondovanie zeminy, a má teda umožniť detekciu hraníc vrstiev0008 V zásade môže byť pomocou takého spôsobu možné detegovať presnejšie hranice vrstiev, než keby bolo upustené od zavedenia geosyntetického materiálu s príslušným materiálom, ktorý vedie striedavé elektricke napätie. V praxi sa však ukázalo, že intenzitaodrazu, získaná materiálom vedúcim striedavé elektrické napätie, nie je dostatočná na bezpečnézistenie hraničnej plochy, ktorá má byť detegovaná. Hlavne vtedy, ak majú byť zisťované nižšie ležiace hraničné plochy a detekcia má byť vykonávaná pomocou antény radaru, ktorá sa pohybuje rýchlosťou vyššou ako kroková rýchlosť, je často signál tak slabý, že hraničná plocha nemôže byť vôbec detegovaná. Spis W 0 03/012484 navrhuje rad možností usporiadania materiálu, ktorý vedie striedavé elektrické napätie, pod ním vo vzťahu k pozdĺžnemu rozmeru preverovaného podložia koľajovej trate diagonálne usporiadanie, k nemu rovnobežne usporiadanie alebo k nemu zvislé usporiadanie hliníkových pásov. V praxi sa však ukázalo, že so žiadnym z týchto usporiadaní sa na základe dostatočne silného odrazeného signálu nepodarí bezpečná detekcia hraničnej plochy, akonáhle sa anténa radaru pohybuje po koľajovej dráhe vyššou rýchlosťou.0009 Na základe rastúceho významu podložia stavieb, ako sú cesty alebo koľajové trate, tak pre bezpečnosť na ňom umiestneného stavebného objektu, pri koľajových tratiach napriklad vzhľadom na rastúce zaťaženie kolies a rýchlosť jazdy, existuje potreba preskúšavať v pravidelných intervaloch takéto navrstvenia zeminy pod stavebným objektom. Pritom je zvlášť zaujímavé, akú kvalitu a hrúbku jednotlivé vrstvy zeminy majú. Na základe značných rozmerov takých podlaží, pri koľajových tratiach spravidla niekoľko stoviek kilometrov vyšetrovanej trate, však pritom prichádzajú do úvahy len také meracie spôsoby, ktoré umožňujú meranie privyšších rýchlostiach, hlavne vyšších než je kroková rýchlosť.0010 Úlohou vynálezu je poskytnúť spôsob merania Lunožňujúci detekciu hraničných plôchpri vysokých rýchlostiach merania.0011 Táto úloha sa podľa vynález rieši tým, že v spôsobe vyššie uvedeného druhu má vysielané elektromagnetické žiarenie lineáme polarizovaný vlnový podiel, a polarizačná rovina tohto lineáme polarizovaného vlnového podielu je orientovaná tak, že smer pozdĺžneho rozmeru každého odrazového elementu leží rovnobežne s rovínou, v ktorej kmitá E-vlnalineáme polarizovaného vlnového podielu.0012 Zo spisu US 6,772,091 B 1 je známy radar prenikajúci cez zeminu, ktorý určuje hĺbku vystužujúcich nosníkov v betónovej štruktúre. V tomto spôsobe sa anténová jednotka vysielania a prijímania elektromagnetických signálov pohybuje ponad betónovou štruktúru armovanú zvislými a pozdĺžne orientovanými vystužujúcimi nosníkmi, a snímaním dôb priebehu signálov, vyslaných vysielacou anténou, sa na ich príjme usudzuje na hĺbku, v ktorej leží armovanie.0013 Vynález spočíva na poznatku, že rýchlejšía meracia rýchlosť pri elektromagnetickom snímaní odrazových elementov nie je dosiahnuteľná len určitým usporiadaním odrazových elementov samotných. Miesto toho vynález zistí, že orientácia odrazových elementov musí byť nastavená v určitom geometrickom pomere k rovinám kmitania elektromagnetických vĺn, s ktorými majú byt odrazové elementy snímané, a jednak intenzita signálu odrazených vĺn môže byť signifikantne zvýšená, ak je elektromagnetické žiarenie aspoň čiastočne, výhodne úplne,lineáme polarizované, a lineárna polarizačná rovina leží tak, že rovina, v ktorej kmitá E-vlna,leží rovnobežne so smerom pozdĺžneho rozmeru odrazových elementov. Na základe týchto opatrení sa značne zvýši intenzita odrazeného signálu, pretože vysielané elektromagnetické vlny aj pri vysokých rýchlostiach pohybu vĺn v detekčnom zariadení, teda obvykle vysokých rýchlostiach pohybu vysielacej a prijímacej jednotky samotnej, musia vždy v každej fáze svojho priebehu kmitania dopadnúť na odrazový element, keď je tento prekročený. Podľa vynálezu bolo pritom ďalej zistené, že vysoká rýchlosť merania je dosialmuteľná len vtedy, ak odrazové elementy ležia smerom svojho pozdĺžneho rozmeru kolmo na smer pohybu vysielacej a prijímacej jednotky, pretože tým aj pri bočnom presadení elektromagnetického žiarenia vo vzťahu na smer pohybu vysielacej a prijímacej jednotky sa odrazové elementy vždy0014 Spôsob podľa vynálezu prebieha pritom tak, že pri vytváraní vrstiev zeminy sa zavedú odrazové elementy a v štruktúre vrstvy zostanú ležať. Bezprostredne po zhotovení, respektíve sanácii, môže byť hraničná plocha detegovaná a tým vykonané presné určenie hrúbky vrstvy. Pritom treba porozumieť tomu, že odrazové elementy môžu byť zavedené do hraničnej plochy,ale tiež do viacerých hraničných plôch, aby tým mohli byť presne určené nad sebou ležiace hraničné plochy a ich odstup od seba. Detekcia hraničných plôch sa môže opakovať v pravidelných časových intervaloch, napríklad ročne, aby tým mohli byt zisťované zmeny v0015 Pri lineámej polarizácii elektromagnetickej vlny vznikne pritom v ideálnom pripade Evlna, ktorá kmitá v jednej rovine, a H-vlna, ktorá kmitá voči nej v kolmej rovine. E-vlna a Hvlna sa v týchto rovinách šíria. Podľa vynálezu sa používa takýmto spôsobom polarizované elektromagnetické žiarenie, pričom roviny šírenia sú smerované do zeminy, výhodne zvislo,možné sú však aj šikmé roviny šírenia E-vlny. Polarizačná rovina E-vlny, teda roviny, v ktorej ležia vlny E-vlny a pozdĺž ktorej sa šíria, sa teda definuje smerom pohybu vysielacej aprijímacej jednotky ako normálového vektora, alebo má aspoň jeden normálový vektor, ktorý je

MPK / Značky

MPK: G01V 3/12, G01V 15/00

Značky: hraničných, spôsob, detekcie, zeminy, ploch, zariadenie, vrstvách

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/18-e11393-zariadenie-a-sposob-detekcie-hranicnych-ploch-vo-vrstvach-zeminy.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zariadenie a spôsob detekcie hraničných plôch vo vrstvách zeminy</a>

Podobne patenty