Зондирование стен это

ГОСТ 31937-2011. ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ Правила обследования и мониторинга технического состояния. Частное мнение об особенностях. Пункт 5.3.2.

Следующая страница.

5.3.2 Обследование каменных конструкций

5.3.2.1 При обследовании кладки устанавливают конструкцию и материал стен, а также наличие и характер деформаций (трещин, отклонений от вертикали, расслоений и др.).

Для определения конструкции и характеристик материалов стен проводят выборочное контрольное зондирование кладки (что это такое — «зондирование кладки»?). Зондирование выполняют с учетом материалов предшествующих обследований и проведенных надстроек и пристроек. При зондировании отбирают пробы материалов (зондирование и отбор проб — это разные действия никак не связанные друг с другом) из различных слоев (о каких слоях кирпичной кладки идет речь?) конструкции для определения влажности и объемной массы (зачем???).

Стены в местах исследования очищают от облицовки и штукатурки на площади, достаточной для установления типа кладки, размера и качества кирпича и др.

5.3.2.2 Прочность кирпича и раствора в простенках и сплошных участках стен в наиболее нагруженных сухих местах допускается оценивать с помощью методов неразрушающего контроля (каких? Они есть?). Места с пластинчатой деструкцией (что это за «утконосый зверозуб» пластинчатая деструкция?) кирпича для испытания непригодны.

5.3.2.3 При комплексном обследовании технического состояния здания или сооружения, в случае, если прочность стен является решающей (разве такое на практике бывает?) при определении возможности дополнительной нагрузки, прочность материалов кладки камня и раствора устанавливают лабораторными испытаниями в соответствии с ГОСТ 8462 и ГОСТ 5802.

Число образцов для лабораторных испытаний при определении прочности стен зданий принимают: для кирпича: не менее 10, для раствора: не менее 20.

В стенах из слоистых кладок с внутренним бетонным заполнением крупных блоков образцы для лабораторных испытаний отбирают в виде кернов (разве есть методика лабораторных испытаний кернов кладки?).

5.3.2.4 Установление пустот в кладке, наличия и состояния металлических конструкций и арматуры для определения прочности стен проводят с использованием стандартных методов (когда чего-то не знаешь, надо сказать, что методы стандартны и всем известны. Авось сойдешь за высококвалифицрованного специалиста) и приборов или по результатам вскрытия.

5.3.2.5 При обследовании зданий с деформированными стенами предварительно (предварительно чему?) устанавливают причину появления деформаций.

3.5.3. Основные виды зондажей | АРТконсервация

Зондажи в зависимости от способа их производства и степени внедрения в структуру памятника могут быть разделены на несколько видов: зондажи красочных слоев, зондажи с удалением штукатурки или тесовой обшивки, зондажи с разборкой кладки. Кроме того, к зондажам тесно примыкают такие раскрытия, как исследование чердаков и иных замкнутых пространств, а также разборка завалов внутри здания.

Зондирование красочных слоев производится с целью получить сведения об отделке, цвете, фактуре поверхностей внутренних и наружных стен. Производится оно путем послойной расчистки с тем, чтобы выявить не только самый нижний, но и все последующие красочные слои. Искать остатки старого цвета следует прежде всего в тех местах, которые при очистках поверхностей, проводившихся во время прежних ремонтов, должны были пострадать менее всего: в заглублениях под карнизами, в углах ниш и т.п. Расчистка, производится острым скальпелем, иногда приходится размягчать слои плотных масляных покрасок при помощи компрессов. Зондажей покрасок следует производить достаточно много, так как иначе можно получить искаженную картину из-за случайных утрат тех или иных слоев, которые могут сохраняться очень неравномерно. Поэтому нахождение остатков того или иного колера непосредственно на штукатурке, кирпиче или камне еще не означает, что он относится к первоначальной покраске.

Необходимо на основании сопоставления разных зондажей выявить последовательность изменения цветового решения, своего рода колористическую стратиграфию, на основании чего только и может быть определен наиболее ранний слой. Но и в этом случае не всегда можно быть уверенным в его изначальности. Следует убедиться, нет ли под этим слоем следов насечки, которая свидетельствовала бы об очистке поверхности от более ранних отделочных слоев, а также загрязнений, выветривания или других указаний на то, что поверхность кладки долгое время оставалась открытой. Важно также сопоставить стратиграфию красочных слоев на разновременных частях памятника, так как это обычно позволяет точно датировать те или иные из позднейших покрасок. Зондирование красочных слоев представляет собой очень тонкую работу и чаще всего производится с привлечением специалистов в области реставрации живописи.

При реставрационных исследованиях жилых зданий конца XVIII—XIX вв. часто приходится разыскивать следы не покрасок, а обоев. Эта работа в целом производится так же, как и исследование красочных слоев. Расчистка ведется послойно, на основании сопоставления данных зондажей создается общая стратиграфическая схема, характеризующая последовательные изменения отделки помещений.

Зондажи с удалением штукатурки в основном производятся для выявления характера кладки и сохранившихся следов перестроек. Иногда под поздней штукатуркой открываются слои более ранних обмазок, покрасок или даже росписей. В этом случае дальнейшее раскрытие производится так же, как при зондировании красочных слоев. Однако чаще всего под штукатурным слоем обнаруживается поверхность кирпичной или каменной кладки, полностью обнаженная либо с остатками покрасок или побелки. Такая открытая кладка, если место для зондажа было выбрано правильно, дает исследователю очень ценную информацию. Прежде всего становится известной техника кладки, которая может оказаться различной в разных частях памятника, что обычно указывает на их разновременность. Характер кладки сам по себе является датирующим признаком. Зондажами могут быть вскрыты стыки разновременных кладок (рис. 44).

Естественно, что если одна из кладок обращена к стыку своей лицевой поверхностью, то эта кладка более ранняя. Если же прикладка произведена не к лицевой, а к обрубленной поверхности, то хронологическую последовательность обеих кладок можно бывает определить по раствору, заполняющему стык между ними: он всегда принадлежит более поздней из кладок.

Снятие штукатурного слоя позволяет обнаружить заложенные проемы, ниши, гнезда, заделанные штрабы. Кроме того, при удалении штукатурки обычно выявляются очертания сбитых элементов, которые раньше выступали из поверхности стены: карнизов, консолей, лопаток, оконных и дверных обрамлений, а также обломанные хвосты металлических связей или крючьев, румпы из¬разцов и т.п. (рис. 46—47).

Поверхность срубленной кладки обычно имеет иную фактуру, чем изначальная лицевая поверхность. Кроме того, очертания сбитых деталей, особенно в зданиях, сложенных из кирпича, можно бывает определить по рисунку кладки, например по сквозным вертикальным швам, наклонно поставленным кирпичам, отдельным заложенным в стену белокаменным блокам. Раскрепованные профили часто сохраняют в кладке очертания своих обломов. Сбитые пяты арок или сводов, выступавших из стены, бывают обычно либо залицованы новой кладкой, либо различимы по кажущейся необычной толщине кирпичей, которые благодаря их наклонному положению в кладке оказываются срезанными не перпендикулярно к постели, а по косому сечению. Очень важным моментом в исследовании служит идентификация одинаковых по своей структуре кладок в разных частях памятника. В этом случае необходимо обращать внимание не только на единый размер кирпича или блоков камня на разных участках, но и на способ перевязки, состав строительного раствора, фактуру поверхности, поскольку нередко приходится встречаться с использованием материала от разборок в более поздних частях памятника.

Обследование обычной лицевой поверхности кладки, если оно выполнено тщательно и умело, способно дать очень ценную информацию. Так, проследив места заложенных гнезд от пальцев строительных лесов, исследователь может идентифицировать те гнезда в кладке, которые не связаны с системой лесов и наличие которых свидетельствует о примыкании в прошлом тех или иных конструкций. На поверхности стен могут быть найдены отверстия, служившие центрами построения криволинейных форм, по которым утраченные кривые (например, кокошники, тимпаны распалубок и т.п.) можно воспроизвести с достаточной точностью. Такие отверстия-центры не должны быть спутаны с другими отверстиями случайного порядка, поэтому их всегда необходимо сопоставлять с сохранившимися фрагментами строившихся из них кривых. При косом освещении иногда удается увидеть следы, неразличимые в обычных условиях, например отпечатки существовавших какое-то время прикладок или же контуры выступавших деталей, которые были срублены очень гладко заподлицо со стеной.

В некоторых случаях зондажи на поверхности стен производятся не для поисков остатков старых архитектурных форм, а для выяснения технического состояния здания. Нередко на месте едва заметных на штукатурке трещин, кажущихся малосущественными, после ее удаления обнаруживаются старые очень серьезные повреждения, целая сеть широких трещин, вывалы кладки и т.п. Места таких зондажей должны определяться архитектором совместно с инженером, поскольку они могут дать информацию, важную и для инженерно-технического, и для архитектурного исследования.

Зондажи с разборкой кладки в наибольшей степени связаны с нанесением памятнику механических повреждений. На стадии подготовки проекта реставрации они в отличие от описанных выше видов зондажей выполняются в ограниченном количестве, чтобы основной объем разборок осуществлялся в условиях реставрационного производства. Отчасти это обусловлено трудоемкостью самого процесса зондирования, но главным образом связано с часто возникающей необходимостью оперативного принятия мер по укреплению раскрытых остатков. Поэтому выбор места для таких зондажей требует особой продуманности.

Разборка кладки позволяет обнаружить скрытые при перестройках элементы, сохранившиеся не только в виде следов на плоскости, но и в объеме. Так, у более ранней части здания в местах примыкания позднейших стен могут сохраняться архитектурные детали, которые на остальном протяжении фасадов были сбиты при прежних переделках: лопатки или пилястры, цоколи, карнизы (рис. 48).

В толще закладки проемов могут быть вскрыты те элементы, которые в других местах оказались уничтоженными при растеске: четверти, «плечики», арочные перемычки. Хотя и редко, но встречаются случаи, когда при заделке дверей и окон в них оставалась замурованной столярка, которая может служить образцом для восстановления заполнений остальных проемов памятника. Поверхности стен, закрытые закладками, обычно сохраняют нетронутыми свои фактуру и цвет, а иногда на откосах заложенных проемов раскрываются фрагменты хорошо сохранившейся росписи (рис. 49, 50).

Такие зондажи могут стать элементами музейной экспозиции памятника, обогащая представление о нем и обладая при этом особой выразительностью подлинника. В силу этого разборку кладки при зондировании надо производить с особой осторожностью либо самому архитектору, либо в его присутствии опытному мастеру-реставратору.

Однако далеко не всегда при удалении позднейшей кладки старые конструкции и декоративные детали оказываются в хорошей сохранности. Иногда в них специально выбирались штрабы для лучшей перевязки с приложенной к ним новой кладкой, иногда они подвергались более ранним разрушениям и переделкам (рис. 51, 52).

При значительных повреждениях раскрываемых элементов зондаж не всегда может служить предметом экспозиции, но для исследователя он не утрачивает своего значения как документ, на основании которого делаются выводы о реконструкции утраченных форм памятника, либо осуществляется практическая реставрация.

В этих случаях требуются особые полнота и тонкость наблюдения, умение увидеть на раскрытой поверхности даже самые незначительные остатки, порой дающие бесценную информацию. Так, если обнажается обрубленная поверхность кладки, то необходимо бывает попытаться выявить на ней, если они имеются, остатки лицевой поверхности, отпечатки блоков камня, закладных деревянных или металлических элементов и понять назначение каждого из них. Следует тщательно изучить структуру кладки, в частности определить по сохранившимся остаткам древесины или пустотам систему расположения внутренних деревянных связей.

При исследовании памятников деревянного зодчества для выявления остатков старых форм или следов переделок используется вскрытие обшивок (рис. 53).

При этом могут быть обнаружены старые заложенные проемы, врубки на месте утраченных пристроек, затесы по краям растесанных окон, указывающие на их первоначальные размеры, и другие остатки, важные для реконструкции форм памятника. Вскрытие обшивки позволяет также установить сохранность сруба, степень его разрушения грибами или насекомыми, отобрать образцы для анализов. Участки вскрытой обшивки на фасадах немедленно после фиксации зондажа должны быть вновь тщательно заделаны, так как попадание влаги под обшивку крайне опасно для сохранности сруба.

Выше было сказано, что при зондировании обычно разбираются те или иные участки позднейших кладок для обнаружения более старых. Однако в отдельных редких случаях требуется внедрение в коренную кладку для выявления ее изначально скрытых частей. Так, иногда на заделанной в кладку боковой поверхности каменных блоков удается обнаружить продолжение резьбы, существовавшей прежде на сбитой лицевой стороне (рис. 54).

Таким путем бывает можно восстановить рисунок капителей, порезку бусин порталов, если только их блоки были в свое время обработаны «с запасом». Иногда при этом резной блок осторожно извлекают из стены, иногда обнаруживают одну из его боковых сторон, удаляя часть соседней кладки.

Особый вид зондажных работ представляет собой разверстовка кирпичной кладки. Она основана на дополнении срубленных кирпичей лицевой кладки до их полного размера. При этом часто приходится дополнять и отдельные полностью отсутствующие кирпичи на основе бесспорных логических соображений. Разверстовка позволяет с документальной точностью восстановить элементы пластики стены: сбитые лопатки и карнизы, выносы архивольтов и т.п. Особенно часто применяется разверстовка для определения плана подвергшихся растеске проемов (рис. 55).

В этом случае в нескольких (по меньшей мере, в двух смежных) рядах осторожно вырубают оставшиеся в кладке хвостовые части выходящих на поверхность сбитых кирпичей с тем, чтобы сохранить раствор неповрежденным, и в образованные углубления вставляют целые кирпичи. При этом надо убедиться, что исследуемый кирпич был употреблен в кладку целым. В этом случае в растворе остается отпечаток гладкой грани. Разверстовке должен предшествовать тщательный осмотр поверхности растески, выявление тех или иных признаков, подтверждающих наличие следов старого проема: гнезд для засова, косо расположенных кирпичей откоса, остатков вертикально поставленных кирпичей от внутренней каменной четверти, отпечатков подставов или закладной деревянной колоды, остатков арочной перемычки. На близость границы старого проема могут указывать и особенности фасадной лицевой кладки стены, например наличие расположенных через ряд по одной вертикали кусочков кирпича — «четверок», которые при верстовой кладке обычно располагались на расстоянии тычка от угла. Если на исследуемом месте проем действительно существовал и лишь незначительно расширен, то кирпичи четных и нечетных рядов должны образовать при их дополнении единую ровную вертикальную поверхность, выявив его прежнюю конфигурацию. В том случае, когда удается восстановить утраченный план проема, обычно нетрудно бывает определить также уровень порога или подоконника, который характеризуется сбивкой в рисунке кладки, обусловленной переходом от выкладки стены сплошной кладкой к выкладке отдельно каждой из сторон проема. По тому же признаку, хотя иногда с меньшей четкостью, устанавливаются уровни пят арочной перемычки проема и верх перемычки, над которым сплошная кладка вновь смыкается.

Разверстовка кирпичной кладки — метод, позволяющий доказательно и точно восстанавливать утраченную форму даже в тех случаях, когда, на первый взгляд, сколько-нибудь ясно читаемых ее остатков не сохранилось. Но успешно применять ее можно лишь тогда, когда растеска не слишком велика (в основном не более чем на размер ложка кирпича). Кроме того, разверстовка дает лишь грубый абрис кладки, не позволяя судить о профилировке карнизов и других деталей. Поэтому область ее применения ограничена, и в основном она эффективна при наличии иных, хотя бы и фрагментарных остатков. Разверстовка кладки — такой способ зондирования, который непосредственно связан с самим процессом восстановления. На стадии подготовки проекта реставрации она обычно производится в очень ограниченном объеме, в основном для того, чтобы выяснить, насколько она сможет оказаться эффективной в ходе дальнейших работ на изучаемом памятнике. В основном же разверстовкой пользуются в ходе проведения самих реставрационных работ.

Исследование чердаков и других замкнутых неиспользуемых пространств — частный случай производства на памятнике раскрытий, и в этом отношении он имеет много общего с зондированием. При таком исследовании становятся доступными для осмотра многие архитектурные формы, бывшие первоначально открытыми: фрагменты фасадов, заслоненные поздними пристройками, основания барабанов, либо верхняя зона высоких, позднее пониженных помещений, отделенная в настоящее время дополнительным, более низким перекрытием (рис. 56).

Помимо данных о первоначальных пропорциях памятника нередко удается обнаружить элементы архитектурного декора и отделки, уничтоженных в пределах остальных частей здания. Для культовых сооружений допетровского времени, архитектурно-художественный образ которых в значительной степени определялся сложной композицией завершения, очень важны бывают находки на чердаках остатков древнего покрытия, характеризующие его форму и материал. При этом часто обнаруживаются следы нескольких последовательно сменявших друг друга кровель. От них остаются гнезда и штрабы на барабанах и других более высоких частях здания, а также границы обмазки и покрасок, документирующие старую форму покрытия. У памятников, имевших криволинейные завершения фасадов, со стороны чердака обычно лучше всего распознаваемы позднейшие закладки между закомарами и кокошниками. Кроме того, важную информацию о древнем покрытии дают напластования в виде различных накладок, подсыпок слоев кровельного материала, по большей части сочетающихся с накопившимися завалами строительного и прочего мусора. Материал древней кровли: черепица, лемех, керамические или белокаменные плиты — может находиться как в своем изначальном положении — in situ, так и в завале. Кроме остатков покрытия на чердаке могут лежать блоки кладки или материал покрытия верхних частей здания: детали разобранных барабанов, черепицы глав и т.п. Работы по расчистке чердаков нередко приближаются по своему характеру к археологическим исследованиям. Кроме того, необходимо внимательно осматривать конструкции существующих кровель, в которых в качестве обрешетки, подпорок и т.п. могут оказаться использованными элементы старых деревянных кровельных конструкций, способные сообщить о них ценные сведения. Исследования венчающих частей, как правило, полностью завершаются лишь в процессе реставрации (рис. 57).

При исследовании интерьера аналогичную роль играет обследование подпольных пространств, куда при ремонтах обычно сваливали материал старого покрытия пола, изразцы от разобранных печей, сбитые со стен лепнину и штукатурку с живописью, обломки резьбы иконостасов и т.п. Кроме того, под полом можно обнаружить основания печей, а в тех случаях, когда уровень пола в помещении повышался, — неповрежденные остатки полов, основания и фрагменты отделки нижних частей стен.

При производстве зондажных работ необходимо учитывать возможность обнаружения материала во вторичном использовании. Чаще всего это бывает при исследовании позднейших кладок, но детали вторичного использования могут быть найдены и в первоначальной кладке, если на месте памятника когда-то находилось более древнее сооружение. Для исследователя особенно важно выявление белокаменных блоков с резьбой, профильных кирпичей, изразцов, черепицы, плиток пола и т.п. (рис. 58).

Иногда старые детали оказываются использованными в перестройках в таком количестве, что приходится предпринимать специальную разборку кладок для их извлечения. Детали вторичного использования, найденные в кладке, служат источником для сведений не только о характере форм памятника, но и времени его перестроек, позволяя связать воедино звенья его строительной истории.

Первоисточник: 

ВСН 57-88(р). Положение по техническому обследованию жилых зданий (46734)

ВСН 57-88(р). Положение по техническому обследованию жилых зданий

4.25. Обследование материалов фундаментов должно выполняться неразрушающими методами или лабораторными испытаниями (прил. 1). Пробы материалов фундаментов для лабораторных испытаний отбирают в тех случаях, когда их прочность является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки, или в случае обнаружения разрушения материала фундамента.

Количество образцов и мест исследования материалов свай следует принимать по табл. 3 прил. 3.

Отбор проб бетона свайных фундаментов, возведенных на вечномерзлых грунтах, следует осуществлять на расстоянии 5, 20, 50 и 80 см ниже поверхности грунта и в подполье на высоте 30 см от поверхности грунта.

Образцы древесины свайных столбов для определения влажности и микологического обследования следует брать ниже поверхности земли - на глубине 20 см, у поверхности земли - на глубине 0-10 см и выше уровня земли на 20-50 см.

Для лабораторных испытаний из материалов ленточных фундаментов отбирают не менее 5 образцов.

4.26. После окончания шурфования и бурения выработки должны быть тщательно засыпаны с послойным трамбованием и восстановлением покрытия. Во время рытья шурфов и обследования необходимо принимать меры, предотвращающие попадание в шурфы поверхностных вод.

4.27. Результаты инженерно-геологических изысканий должны содержать данные, установленные СНиП 2.02.01-83 и необходимые для решения вопросов:

определения свойств грунтов оснований для возможности надстройки дополнительных этажей, устройства подвалов и т.п.;

выявления причин деформаций и определения мероприятий по усилению оснований, фундаментов, других надфундаментных конструкций;

выбора типа гидроизоляции подземных конструкций, подвальных помещений;

установления вида и объема гидромелиоративных мероприятий на площадке.

4.28. Материалы инженерно-геологического обследования должны представляться в виде геолого-литологического разреза основания. Классификация грунтов проводится по ГОСТ 25100-82. Пласты грунтов должны иметь высотные привязки. В процессе выполнения обследования ведется рабочий журнал, содержащий все условия проходки, атмосферные условия, зарисовки конструкций фундаментов, размеры и расположение шурфов и т.д.

Результаты лабораторных исследований оформляются протоколами и заносятся в рабочий журнал.

4.29. В зависимости от цели обследования и предполагаемого вида ремонта следует выполнять работы по обследованию каменных стен, указанных в табл. 7.

Таблица 7

4.30. При осмотре кладки должны устанавливаться конструкция и материал стен; наличие деформации (трещин, отклонений от вертикали, расслоений и др.).

Для определения конструкции и характеристик материалов стен производят выборочное контрольное зондирование кладки. Общее число точек зондирования следует принимать по табл. 4 прил. 3. Зондирование выполняют на всех этапах, с учетом материалов предшествующих обследований и проведенных надстроек и пристроек. При зондировании отбирают пробы материалов из различных слоев конструкции для определения влажности и объемной массы (прил. 1).

В местах исследования стены должны быть очищены от облицовки и штукатурки на площади, достаточной для установления типа кладки, размера и качества кирпича и др.

4.31. Прочность кирпича и раствора следует определять неразрушающими методами в простенках и в сплошных участках стен в наиболее нагруженных сухих местах. Места с пластинчатой деструкцией кирпича для испытания непригодны. Число вскрытий штукатурки для свидетельствования кладки и определения ее прочности ориентировочно определяется по табл. 5 прил. 3. Число вскрытий уточняется по величине коэффициента вариации прочности кирпича и раствора в первой серии испытаний.

4.32. В ответственных случаях, когда прочность стен является решающей при определении возможности дополнительной нагрузки, прочность материалов кладки камня и раствора должна устанавливаться лабораторными испытаниями (прил. 1).

Число образцов для лабораторных испытаний при определении прочности стен зданий принимается: для кирпича - не менее 8, для раствора - не менее 20.

В стенах из слоистых кладок с внутренним бетонным заполнением крупных блоков образцы для лабораторных испытаний берут в виде кернов.

4.33. Установление пустот в кладке, наличия и состояния металлических конструкций и арматуры для определения прочности стен производится с использованием методов и приборов согласно прил. 1 или по результатам вскрытия.

4.34. В сейсмических районах при оценке сейсмостойкости зданий определяют сопротивление кладки осевому растяжению по перевязанным швам по ГОСТ 24992-81.

При необходимости, в особых случаях, должна выполняться расчетно-экспериментальная оценка сейсмостойкости здания с привлечением научно-исследовательских организаций данного профиля.

4.35. При наличии в здании антисейсмических поясов должна производиться оценка их состояния на основании определения прочности бетона, трещиностойкости, параметров армирования, а также состояния стыков (пересечений) и связей поясов со стенами и перекрытиями.

4.36. При обследовании зданий с деформированными стенами необходимо установить причину появления деформации. Наблюдения за трещинами и развитием деформаций выполняют с помощью контрольных маяков, нивелировки обрезов фундаментов по периметру здания, определения крена здания (прил. 1).

4.37. При проверке теплозащитных качеств стен измерению подлежат: температура внутренней и наружной поверхностей стены и окон, тепловые потоки, проходящие через ограждающие конструкции, температура внутреннего и наружного воздуха, влажность внутреннего воздуха, влажность и объемная масса материала стен, скорость и направление ветра.

В наиболее ответственных случаях, при необходимости проведения поверочных теплотехнических расчетов, получения физических характеристик ограждающих конструкций следует руководствоваться ГОСТ 26254-84.

Для установления причин промерзания теплотехнические исследования выполняют в квартире, имеющей промерзание, и одной из квартир, не имеющих промерзаний. Границу распространения дефекта следует определять обследованием смежных квартир.

Для установления необходимости проведения сплошного дополнительного утепления стен зданий (доведение теплозащитных качеств до уровня требований СНиП II-3-79** при модернизации и реконструкции зданий) обследованию подлежат не менее трех квартир, расположенных на первом, среднем, верхнем этажах преимущественно северной ориентации.

4.38. Результаты лабораторных испытаний следует оформлять актом испытаний. Результаты наблюдений за развитием трещин и деформаций заносятся в рабочий журнал.

Места проведения зондирования, вскрытий, взятия проб, испытаний прочности указываются на инвентаризационных планах.

4.39. Поверочные расчеты необходимо выполнять на основании определения прочности материалов и измерения рабочих сечений для оценки возникающих деформаций или необходимости передачи дополнительных нагрузок.

4.40. В зависимости от цели обследования и предполагаемого вида ремонта необходимо выполнять работы по обследованию стен полносборных зданий, указанные в табл. 8.

Таблица 8

4.41. При обследовании стен полносборных зданий необходимо определять их конструкцию, прочность, трещиностойкость материалов стен, герметичность стыковых соединений, а также оценить состояние арматуры и металлических закладных деталей, утеплителя и материалов заделки стыков.

В сейсмических районах обязательной является выборочная проверка сейсмоопасных участков и узлов конструкций. В случае обнаружения их повреждений производится детальное обследование с установлением фактических характеристик конструкций.

4.42. Для оценки состояния стен, поврежденных трещинами, необходимо выявить причину их возникновения, при этом проводят визуальный осмотр наружных и внутренних поверхностей стен, выявление поврежденных участков, фиксацию направления трещин, измерение ширины их раскрытия, вскрытие участков с трещинами для оценки состояния бетона и арматуры, постановку маяков и длительные наблюдения за раскрытием трещин в стенах для установления динамики их раскрытия.

4.43. Состояние герметизации стыков наружных стен следует определять по наличию протечек, а также вскрытием стыков и оценкой состояния материалов заполнения и адгезии герметика (прил. 1).

Число участков стыков, подлежащих обследованию, должно быть не менее 20, дефектные стыки обследуются в обязательном порядке. Оценка воздухопроницаемости стыков проводится методами, указанными в прил. 1.

4.44. Для обследования состояния связей и закладных деталей в первую очередь необходимо выбрать конструктивные узлы, находящиеся в наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации (наличие протечек, промерзаний, высокая влажность воздуха в помещениях, наличие на поверхности бетона ржавых пятен, разрушение защитного слоя бетона и др.).

Места расположения закладных деталей и связей устанавливаются по проектной документации, в каждом конкретном узле их расположение уточняется с помощью металлоискателя (прил. 1).

4.45. Вскрытию подлежит не менее 5 узлов. При осмотре вскрытых деталей следует определять качество сварки и омоноличивания их бетоном, наличие, характер и размер повреждения коррозией, толщину поврежденного коррозией элемента после очистки.

В случае обнаружения по сечению более 30% поврежденных коррозией деталей необходимо вскрыть еще несколько аналогичных узлов в здании и выполнить поверочные расчеты.

4.46. При вскрытиях выявляют состояние бетона, окружающего металлические элементы, по степени карбонизации с помощью фенолфталеиновой пробы: при попадании фелонфталеина на некарбонизированный бетон последний принимает розовую окраску.

4.47. Прочность бетона панелей определяют неразрушающими методами для выявления причин возникновения силовых трещин, а также при необходимости передать дополнительные нагрузки (прил. 1). Число участков для определения прочности бетона панелей должно быть не менее 25. Прочность поврежденных участков определяют в обязательном порядке.

4.48. В тех случаях, когда прочность бетона и стальных связей является решающей для определения возможности дополнительной нагрузки, необходимо проводить лабораторные испытания (прил. 1).

Прочность рабочей арматуры определяется как среднее арифметическое значение данных испытания на разрыв не менее 2 образцов, взятых из наименее напряженных зон обследуемого элемента. Допускается определять класс арматуры по характеристике рельефа ее поверхности на основе нормативных документов на сортамент и механические характеристики арматурной стали, действующих на момент строительства здания.

4.49. Для определения несущей способности панелей необходимо провести поверочный расчет. Геометрические размеры расчетных сечений, а также перемещения, изгиб, отклонения от вертикали, эксцентриситеты определяются непосредственными измерениями. Параметры армирования определяются согласно прил. 1. В случае необходимости для определения параметров армирования производят вскрытия.

4.50. При оценке несущей способности внутренних панелей следует определять соосность их опирания и величину опирания перекрытий на стену, полноту заполнения платформенного стыка; проводить лабораторные испытания прочности раствора в платформенном стыке. Число образцов для испытаний берут не менее чем из 6 платформенных стыков.

Зондирование наружных стен выполняют для установления их конструкций, наличия внутренних расслоений легкого бетона, осадки утеплителя, а также для взятия проб материалов и определения их влажности, объемной массы, толщины слоев.

Число точек зондирования определяют по прил. 1.

устройство зондирования строительных конструкций - патент РФ 2282875

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности, по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо ответственных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них. Технической задачей изобретения является повышение достоверности подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей путем получения трехмерного их изображения. Устройство содержит портативную ЭВМ-поверхность строительной конструкции, электронный блок, антенный блок, высокочастотный генератор, контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, приемник высокочастотного сигнала, передающую антенну, приемную антенну, объект, триггер, первую и вторую линии задержки, усилитель, блок вычитании, интегратор, блок деления, блок формирования эталонного напряжения, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, ключ, звуковой индикатор, жидкокристаллический индикатор, генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, приемники ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2282875

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо ответственных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них.

Известны устройства зондирования строительных конструкций (авт. свид. СССР №№ 321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1.078385, 1.092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1594477, 1721566; патенты РФ №№ 2044331, 2105330, 2067759, 2121671, 2158015, 2234694; патент ФРГ № 2360778; патент Японии № 57-17.273; Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геофизике. - М., 1971 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Устройство зондирования строительных конструкций" (патент РФ № 2.234.694, G 01 N 22/02, 2002), которое и выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Это достигается путем исключения отражений от границы раздела воздух-строительная конструкция, квазистационарной составляющей, периодических вариаций электромагнитного поля Земли и использования последовательности радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного).

Использование сигналов малой длительности в качестве зондирующих сигналов определяет ряд специфических особенностей их регистрации. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обработки сигналов. Сущность данного метода заключается в том, что осуществляется регистрация не самого отраженного сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.

К недостаткам известного устройства следует отнести существенное затухание сигналов в среде и его зависимость от частоты, при этом сухие материалы (бетон, кирпич, дерево) имеют меньшее затухание, чем влажные.

Кроме затухания в среде, принятый сигнал ослабляется для точечного объекта обратно пропорционально четвертой степени удаления от поверхности раздела, а для протяженных объектов, эффективно перекрывающих луч передатчика, эта зависимость будет кубической для линейных и квадратичной - для плоских объектов.

Следовательно, известное устройство не обеспечивает достоверного подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей путем получения трехмерного их изображения.

Поставленная задача решается тем, что в устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемной антенн, приемника высокочастотного сигнала и ЭВМ, при этом к первому выходу высокочастотного генератора подключена передающая антенна, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник и контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, высокочастотный генератор выполнен в виде генератора ударного возбуждения, контроллер выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемника высокочастотного сигнала первой линии задержки, триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора, ключа, второй вход которого соединен с выходом приемника высокочастотного сигнала, усилителя, второй линии задержки, блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратора, блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифрового преобразователя, выход которого через интерфейс связан с ЭВМ, соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала импульс через первую линию задержки поступает на второй вход триггера, который формирует положительное напряжение, которое открывает ключ, через который импульс, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала, передается через усилитель во вторую линию задержки и блок вычитания, разностный сигнал от блока вычитания подается на интегратор и блок деления, а затем после блока деления через блок сравнения подается в аналого-цифровой преобразователь, введены генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, три приемника ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов, причем к соответствующему выходу интерфейса последовательно подключены генератор ультразвуковых импульсов и ультразвуковой излучатель, выходы приемников ультразвуковых импульсов через устройство обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса, ультразвуковой излучатель, приемная и передающая антенны размещены в антенном блоке, генератор ультразвуковых импульсов, приемник и передатчик высокочастотного сигнала размещены в электронном блоке, устройство обработки ультразвуковых импульсов размещено в контроллере по обработке и вводу данных в ЭВМ, тремя приемниками ультразвуковых импульсов образованы соответственно начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Структурная схема устройства зондирования строительных конструкций представлена на чертеже.

Устройство включает в себя: 1 - портативную ЭВМ, 2 - поверхность строительной конструкции, 3 - электронный блок в составе высокочастотного генератора 5, приемника 7 высокочастотного сигнала и генератора 23 ультразвуковых импульсов, 4 - антенный блок, включающий пространственно совмещенные передающую 8 и приемную 9 антенны и ультразвуковой излучатель 24, 6 - контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, 10 - подповерхностный объект, в качестве которого могут быть строительная арматура, пустоты и другие неоднородности, различные дефекты, подслушивающие устройства и т.д., 12, 14 - первую и вторую линии задержки; 13 - усилитель; 15 - блок вычитания; 16 - интегратор; 17 - блок деления; 18 - блок сравнения; 19 - блок формирования эталонного напряжения; 20 - аналого-цифровой преобразователь; 21 - интерфейс; 22 - ключ; 23 - жидкокристаллический индикатор; 24 - звуковой индикатор; 25 - генератор ультразвуковых импульсов, 26 - ультразвуковой излучатель; 27, 28, 29 - приемники ультразвуковых импульсов, 30 - устройство обработки ультразвуковых импульсов. Причем к первому выходу высокочастотного генератора 5 подключена передающая антенна 8. К выходу приемной антенны 9 последовательно подключены приемник 7 высокочастотного сигнала, первая линия 12 задержки, триггер 11, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора 5, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом приемника 7, усилитель 13, вторая линия 14 задержки, блок 15 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя 13, интегратор 16, блок 17 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, блок 18 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 19 формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 20, интерфейс 21 и ЭВМ1.

Соответствующие выходы интерфейса 21 подключены к высокочастотному генератору 5, приемнику 7 высокочастотного сигнала, блоку 19 формирования эталонного напряжения, звуковому 24 и жидкокристаллическому 23 индикаторам, генератору 25 ультразвуковых импульсов, к выходу которого подключен ультразвуковой излучатель 26. Выходы приемников 27-29 ультразвуковых импульсов через устройство 30 обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса 21.

Принцип работы устройства основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования строительных конструкций, при котором оценивается изменение несанкционированного электромагнитного поля, образованного отраженными от различных неоднородностей и включений электромагнитными волнами после их облучения зондирующим радиосигналом, в качестве которого используется последовательность радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного). Формирование зондирующего сверхширокополосного радиосигнала осуществляется генератором 5 ударного возбуждения и передающей антенной 8. На границе раздела строительная конструкция - неоднородность, характеризующейся скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный радиосигнал, возвращающийся к приемной антенне 9. Принимаемый сверхширокополосный радиосигнал с помощью стробоскопического приемника 7 претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Цифровой сигнал содержит информацию как о расположении неоднородности и включении, так и о их форме, материале и т.п.

Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в ЭВМ1 и отображается на экране визуального индикатора 23 в реальном масштабе времени.

Особенностью устройства является наличие ультразвуковой системы точного местоопределения положения антенного блока 4, благодаря чему возможны упорядоченное обследование поверхности и формирование массива данных для построения трехмерного изображения объема.

С помощью устройства может быть получен радиолокационный разрез бетонной стены с изображением арматуры и расположенных за ней различных закладок.

Устройство зондирования строительных конструкций работает следующим образом.

Основным режимом работы устройства является режим "Поиск". Этот режим устанавливается автоматически при включении устройства и используется при поиске и распознавании различных неоднородностей и включений, находящихся в строительных конструкциях.

При включении напряжения питания устанавливаются исходные режимы всех блоков устройства. По команде ЭВМ1 генератор 5 ударного возбуждения формирует зондирующий сверхширокополосный сигнал в виде одного периода синусоиды амплитудой 20 В и длительностью 1 мс, a генератор 25 ультразвуковых импульсов - измерительный ультразвуковой импульс длительностью 0,25 мс. Радиолокационный сигнал передающей антенной 8 и ультразвуковой импульс ультразвуковым излучателем 26 излучаются в направлении поверхности 2 строительной конструкции.

Обнаружение неоднородностей и включений в режиме "Поиск" осуществляется оператором путем перемещения вправо-влево, вперед-назад антенного блока 4, укрепленного на штанге и включающего пространственно совмещенные передающую 8, приемную 9 антенны и ультразвуковой излучатель 26. При этом необходимо следить за тем, чтобы антенный блок 4 перемещался параллельно обследуемой поверхности 2 строительной конструкции на фиксированном расстоянии (5-10 см от нее). Скорость перемещения антенного блока 4 выбирается в зависимости от условий поиска и конфигурации строительной конструкции. При этом необходимо следить за тем, чтобы был обследован весь проверяемый участок поверхности 2 строительной конструкции.

Электромагнитная волна, отражающаяся от неоднородности 10, воздействует на приемную антенну 9. На эту же антенну воздействует мешающее прямое излучение генератора 5 и отраженный сигнал от границы раздела воздух-строительная конструкция. Часть энергии зондирующего сигнала с второго выхода высокочастотного генератора 5 поступает на первый вход триггера 11, который переводится в первое (нулевое) состояние. На выходе триггера 11 формируется отрицательное напряжение.

Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и неоднородности 10, с выхода приемной антенны 9 поступает на первый вход приемника 7, на второй вход которого подается через интерфейс 21 короткий строб импульс с ЭВМ1. Сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принятого периодического сигнала, через линию 12 задержки поступает на второй вход триггера 11. Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 22 и открывает его. В исходном состоянии ключ 22 всегда закрыт.

Линия 12 задержки необходима для наиболее полного управления влиянием отражений от границы раздела сред на работу усилителя 13 и последующих каскадов. Линия 12 задержки выбирается переменной, что обеспечивает устранение влияния прямого излучения передающей антенны 8 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух-строительная конструкция и от слоев различной глубины залегания, т.е. осуществляется "стробирование по вертикали", которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства строительной конструкции от границы раздела воздух-строительная конструкция до слоев различной глубины.

"Стробирование по горизонтали" позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающей от неоднородности или включения, надежно выделять в подповерхностных слоях строительной конструкции неоднородности, включения и т.п. Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляется периодическое измерение напряженности поля и операция нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируется разностный сигнал, делится разностный сигнал на проинтегрированный разностный согнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии неоднородности или включения.

Для этого сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принимаемого периодического сигнала, отраженного от неоднородности 10, через открытый ключ 22 после усиления в усилителе 13 поступает на блок 15 вычитания непосредственно и через линию 14 задержки. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее двух последовательных измерений указанных импульсов. Затем производится операция вычитания двух последовательных измерений. Для этого импульс, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией 14 задержки до момента сравнения его с последующим импульсом в блоке 15 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на проинтегрированный разностный сигнал производится в блоках 16 и 17. В блоке 18 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, формируемым блоком 19. При превышении порогового уровня сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20, где он преобразуется в цифровую форму и поступает через интерфейс 21 на ЭВМ1.

После аналого-цифрового преобразования данные через плату интерфейса 21 поступают в ЭВМ1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 23, частоты вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток которого могут варьироваться в определенных пределах. На экране индикатора 23 в реальном масштабе наблюдается плоская яркостная картина неоднородности и включений исследуемой строительной конструкции.

Для построения трехмерных изображений неоднородностей и включений используется ультразвуковая система точного местоопределения положения антенного блока 4, состоящая из генератора 25 ультразвуковых импульсов, ультразвукового излучателя 26, трех приемников ультразвуковых импульсов 27, 28 и 29, устройства 30 обработки ультразвуковых импульсов, которое из принятых ультразвуковых импульсов формирует интервалы времени, необходимые для определения текущего положения антенного блока 4. При этом приемники 27, 28 и 29 ультразвуковых импульсов образуют начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Антенный блок 4 содержит широкополосный ультразвуковой излучатель 26 и радиолокационные передающую 8 и приемную 9 антенны, выполненные в виде вибраторных излучателей типа "бабочка" с резонатором специальной формы.

Синхроимпульс от ЭВМ1 через интерфейс 21 запускает генератор 25 ультразвуковых импульсов, импульс которого излучается вдоль обследуемой поверхности через ультразвуковой излучатель 26, имеющий близкую к круговой диаграмму направленности.

Приемники 27, 28 и 29 ультразвуковых импульсов в момент прихода к ним излученного импульса формируют стандартные выходные сигналы, поступающие на устройство 30 обработки, которое измеряет три интервала времени между излученным и принятыми импульсами. На основании этих данных ЭВМ1 решает задачу определения текущего положения антенного блока 4 как точки пересечения трех окружностей с центрами в точках 27, 28 и 29 и радиусами, равными произведениям измеренных интервалов на скорость звука в воздухе. Высокая точность местоопределения обеспечивается короткой длительностью импульса - не более 0,25 мс и его малой пространственной протяженностью - около 6 см. Это достигается тем, что в качестве излучателя и приемников используются специальные широкополосные электроакустические преобразователи, разработанные с использованием современного материала - пъезопленки на основе полимера - поливиниладентфторида.

Максимальная амплитуда принимаемого сигнала сравнивается с установленным пороговым значением, при превышении которого включается звуковой индикатор 24.

Появление звукового сигнала и визуального сигнала на экране индикатора 23 требует остановки оператора и свидетельствует о том, что в зоне обнаружения антенного блока 4 находится неоднородность или включение, природу происхождения которой следует установить, а при необходимости, уточнить ее местоположение и форму, как это описано выше.

Для анализа обнаруженной неоднородности следует выполнить ее сканирование (перемещение антенного блока 4 от границы обнаружения до границы потери) со скоростью, определяемой световой строкой на экране индикатора 23. Режим "сканирование" и формирование вертикального среза строительной конструкции с обнаруженной неоднородностью осуществляется переходом из режима "Поиска" нажатием кнопки "Сканирование", расположенной на передней панели устройства. Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора 23 появляется трехмерный радиолокационный образ неоднородности или включения, дающий представление о форме и размерах неоднородности (включения). По желанию оператора контрастность изображения можно изменять соответствующими кнопками в сторону увеличения или уменьшения.

Для идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране индикатора 23 высвечивается соответствующее название, например "неоднородность № 2". В случае несоответствия выводится сообщение "неоднородность не опознана".

Для определения материала обнаружения неоднородности (включения) оператор нажатием соответствующей кнопки переходит к базовому алгоритму. На экране выводится сообщение о типе материала: "Металл", "Композит", "Пластик" и т.д.

Взаимодействия ЭВМ1 с остальными узлами устройства, а также организация управления работой осуществляется через схемы интерфейса 21.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими устройствами аналогичного назначения позволяет повысить достоверность подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей. Это достигается использованием ультразвуковой системы точного местоопределения положения антенного блока, благодаря чему возможны упорядоченное обследование поверхности и формирование массива данных для построения трехмерного изображения объема. С помощью предлагаемого устройства может быть получен радиолокационный разрез бетонной стены с изображением арматуры и расположенных за ней неоднородностей и включений.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемной антенн, приемника высокочастотного сигнала и ЭВМ, при этом к первому выходу высокочастотного генератора подключена передающая антенна, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник высокочастотного сигнала и контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, высокочастотный генератор выполнен в виде генератора ударного возбуждения, контроллер выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемника высокочастотного сигнала первой линии задержки, триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора, ключа, второй вход которого соединен с выходом приемника высокочастотного сигнала, усилителя, второй линии задержки, блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратора, блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифрового преобразователя, выход которого через интерфейс связан с ЭВМ, соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала импульс через первую линию задержки поступает на второй вход триггера, который формирует положительное напряжение, которое открывает ключ, через который импульс, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала, передается через усилитель во вторую линию задержки и блок вычитания, разностный сигнал от блока вычитания подается на интегратор и блок деления, а затем после блока деления через блок сравнения подается в аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что в него введены генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, три приемника ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов, причем к соответствующему выходу интерфейса последовательно подключены генератор ультразвуковых импульсов и ультразвуковой излучатель, выходы приемников ультразвуковых импульсов через устройство обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса, ультразвуковой излучатель, приемная и передающая антенны размещены в антенном блоке, генератор ультразвуковых импульсов, приемник и передатчик высокочастотного сигнала размещены в электронном блоке, устройство обработки ультразвуковых импульсов размещено в контроллере по обработке и вводу данных в ЭВМ, тремя приемниками ультразвуковых импульсов образованы соответственно начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Изучение памятников с помощью зондажей — Студопедия.Нет

Задачи зондажных исследований

При переделках старых сооружений, производившихся в прошлом, строители почти всегда старались придать им видимую однородность структуры, скрыть стыки разновременных кладок, следы уничтоженных более ранних форм. Для этой цели поверхность стен перелицовывали заново, штукатурили, красили. Не всегда таким образом удавалось полностью стереть со здания следы его сложной строительной истории, и тогда опытный взгляд исследователя способен мысленно восстановить ход переделок по стилистическим несовпадениям, по еле заметным признакам разновременности отдельных частей. Однако большинство материальных остатков, обладающих информацией о старых архитектурных формах и о характере перестроек, обычно сохраняется на памятнике в скрытом виде. Для того чтобы изучить его с возможной полнотой, необходимо провести соответствующие раскрытия: удалить поздние прикладки, облицовки, штукатурные и красочные слои, заслоняющие его подлинную структуру. Такие раскрытия памятника наряду с его археологическим изучением обычно имеют значение основного вида исследования и дают наиболее объективную и ценную для решения реставрационных задач информацию.

Раскрытие памятника— сложный и длительный процесс. Оно начинается на стадии предпроектных изысканий и широко развертывается в ходе реставрации, которую иногда характеризуют как наиболее полное, исчерпывающее раскрытие. Основная форма натурного исследования зондаж— ограниченное по площади раскрытие, произведенное для решения локальной, четко поставленной исследовательской задачи.

Зондажи способны дать ответы на обширный и разнообразный круг вопросов, важных для реставратора. При помощи зондажей можно получить необходимые сведения о материале и характере кладки, об идентичности или существенных различиях в структуре отдельных частей памятника, о наличии и местах стыков между разновременными частями, об относительной последовательности их возведения. Зондажами могут быть выявлены остатки архитектурных форм памятника как полностью сохранившиеся в объеме, так и сильно поврежденные. Даже следы деталей, срубленных заподлицо со стеной, нередко дают необходимые основания для документально точного восстановления. Могут быть также обнаружены детали утраченных частей памятника, погребенные в завалах, либо использованные вторично как строительный материал при последующих перестройках. Зондажи могут дать сведения об отделке внутренних и наружных поверхностей стен, ее изменении во времени, о наличии росписей, лепнины и иного декоративного убранства. При помощи зондажей устанавливаются техническое состояние скрытых конструкций здания, их несущая способность, действие тех или иных разрушающих факторов. В некоторых случаях зондажи способны дать и другую информацию, например о назначении памятника или его отдельных частей, на что могут указывать и особенности самого здания, и находимые в завалах и закладках предметы быта и производства.

Общие требования к производству зондажей на памятниках архитектуры

Всякий зондаж независимо от того, удаляется ли при этом только поверхностный слой или разбирается часть кладки, есть внедрение в структуру памятника, нарушение его целостности. Как правило, при зондировании затрагиваются более поздние слои или элементы памятника для выявления более ранних, но и поздние могут представлять художественный и исторический интерес, иметь конструктивное значение, предохранять более ранние остатки от разрушения. Отсюда вытекает первое требование к производству зондажей: они должны производиться таким образом, чтобы наносить памятнику наименьший ущерб. Прежде всего это означает, что при зондировании не должно удаляться ничто ценное в художественном или историческом плане. Так, при наличии на стенах росписей или иных видов декоративного убранства производство зондажей исключается, и лишь при особой важности исследования иногда допускаются минимальные раскрытия на наименее ответственных участках: на фонах, в местах утрат и т.п. Такие работы поручаются лишь опытным специалистам и производятся обычно в комплексе с работами по реставрации живописи и отделки. Нельзя производить архитектурные зондажи и в тех случаях, когда наличие живописи или другой декорации не доказано, но возможность существования их остатков под поздними слоями штукатурки и покрасок не исключена. Поэтому до начала зондажных работ необходимо специальное обследование художником-реставратором всех поверхностей, которые в свое время могли быть расписаны, покрыты искусственным мрамором или иным образом украшены, и лишь в случае получения заключения об отсутствии ценных остатков можно приступить к обычному зондированию.

Аналогичным образом разборку позднейших кладок в целях исследования следует производить на участках, где отсутствуют представляющие интерес архитектурные детали, а при невозможности избежать этого такие детали осторожно демонтируются и сохраняются с тем, чтобы впоследствии их можно было возвратить на место. Зондажи в толще кладки можно производить лишь тогда, когда есть уверенность, что этим не будет затронута несущая способность конструкций. В отдельных случаях при необходимости значительных разборок прибегают к устройству временных креплений стойками, подкосами и т.п., но производить эти разборки все же следует не в начальной стадии исследования, а в ходе реставрационных работ, когда есть уверенность, что срок, отделяющий раскрытие от восстановления, будет минимальным.

Возможность зондирования зависит не только от ценности локального участка кладки и сохранности его отделки, но и от характера памятника и вида его использования. Так, на наиболее ценных в художественном отношении сооружениях, имеющих музейное использование, следует производить раскрытия с особой осмотрительностью и в минимальных размерах, с тем, в частности, чтобы не лишать памятник даже на короткий промежуток времени экспозиционного вида. При этом зондажи надо выполнять очень тщательно, обязательно придавая им правильные геометрические очертания, чтобы они могли быть включены в экспозицию сооружения. Иную картину представляют сильно искаженные здания, художественная ценность которых менее Очевидна до производства исследования и реставрации, В этих случаях иногда бывает не только возможно, но и необходимо производство большого числа зондажей, порой вплоть до полного удаления поздней штукатурки, так как только в этом случае удается выявить те элементы прежней архитектуры, которые обусловливают значение данного сооружения как памятника. На практике чаще всего реставратору приходится встречаться как бы с промежуточной ситуацией, дающей возможность провести довольно значительные исследования, но требующей крайней осторожности и обдуманности действий.

Второе требование к производству зондажных раскрытий— целенаправленность их ведения. Зондирование ни в ком случае не должно производиться вслепую, без ясно поставленной задачи. В противном случае это приведет к неоправданному травмированию памятника, не гарантируя при этом успеха его исследования.

Для того чтобы можно было составить обоснованную программу раскрытий, необходимо приступать к зондажам тогда, когда о памятнике уже собраны основные исторические сведения. Эти сведения должны быть дополнены тщательным визуальным осмотром всего здания, в ходе которого на основе собранных наблюдений создается первичное представление о разграничении разновременных частей памятника, сохранности их архитектурных форм, характере перестроек и, если возможно, о том, как выглядел памятник на различных этапах своего существования. Такое общее представление, предваряющее основной цикл исследования, кладется в основу рабочей гипотезы, еще не обладающей доказательностью, но позволяющей определить те ключевые места, зондирование которых даст возможность быстро подтвердить или отвергнуть ее основные положения. Подобными ключевыми местами обычно бывают предполагаемые стыки кладок различных периодов, вероятные остатки сбитых архитектурных форм, замурованных проемов, отломанных пристроек и т.п. Иногда при недостаточности исходных данных наряду с основной рабочей гипотезой приходится выдвигать и альтернативные варианты, что также помогает выявить подлежащие вскрытию участки. На основании рабочей гипотезы рекомендуется составлять так называемую карту исследования, на которой обозначаются места предполагаемых раскрытий. В ответственных случаях, например при работах на памятниках выдающегося значения, используемых в музейных целях, карта исследования должна быть предварительно обсуждена и санкционирована государственными органами охраны памятников.

Проведение цикла зондажных работ может либо полностью подтвердить предварительную рабочую гипотезу, либо показать ее несостоятельность, либо, что встречается чаще всего, дать материал для ее уточнения. Нередко при зондировании может быть получена принципиально новая информация о наличии строительных периодов или важных особенностях композиции памятника, которые нельзя было определить на основании известных ранее источников. Как правило, после осуществления намеченных зондажей обычно приходится создавать новую, откорректированную рабочую гипотезу и приступать на ее основании к дополнительному зондированию. Процесс исследования можно представить как процесс выработки и проверки серии рабочих гипотез, продолжающийся до тех пор, пока одна из них не получит исчерпывающего подтверждения или пока не выяснится невозможность дальнейших уточнений из-за недостаточной сохранности древних элементов памятника.

Третье требование к производству зондажей — обязательное изучение всей информации, которую дает раскрытие памятника, а не только той, которая относится к наиболее интересующему исследователя периоду (чаще всего первоначальному). Это требование вполне естественным образом вытекает из современных взглядов на ценность позднейших наслоений памятника. Однако оно имеет и другой смысл. Подобно тому, как при историкоархивных изысканиях изучается строительная история памятника в целом, так же и при натурном изучении картина разновременных напластований должна анализироваться во всей ее совокупности. Лишь в этом случае могут стать вполне ясными и отдельные эпизоды жизни памятника, установлены не только наличие тех или иных остатков, но также время и обстоятельства переделок, что часто бывает очень важно для решения реставрационных задач.

При исследовании следует обращать внимание на все особенности памятника, свидетельствующие о приемах строительного производства. Важно, в частности, выявить последовательность работы строителей, отметить признаки изменения или уточнения замысла архитектурного произведения в процессе его воплощения, получить данные о применении таких вспомогательных устройств, как кружала и опалубка, леса, внутренний деревянный каркас и т.п. Помимо чисто познавательного интереса и атрибуционной ценности все эти сведения помогают разобраться в не всегда ясных, на первый взгляд, следах; правильно понять значение каждой выявленной детали.

Четвертое требование к зондированию памятника— обязательная фиксация результатов вскрытия. Исследователь должен не только сам сделать необходимые выводы из результатов произведенного зондажа, но и представить объективную картину полученных данных, чтобы его выводы получили должное обоснование и могли быть подвергнуты проверке. Важно иметь возможность обратиться к непосредственным результатам исследования не только при разработке проекта реставрации и его обсуждении, но и в последующем. Со временем в свете исследований, полученных при изучении других памятников, многие детали смогут быть поняты по-новому и казаться важным источником информации. Поэтому материалы фиксации зондажей должны быть вместе с отчетом об исследовании переданы на постоянное хранение в архив реставрационной организации или государственных органов охраны памятников.

Наконец, для правильного проведения зондажных работ необходимо предъявить серьезные требования к самому исследователю. Он должен не только соблюдать изложенные выше положения, но и обладать хорошей профессиональной подготовкой. Исследователь должен уметь прочитать и правильно интерпретировать порой еле заметные следы архитектурных форм при переделок на памятнике. Для этого нужны исключительная внимательность и большой опыт. Особое значение имеет хорошее знание архитектурных конструкций и строительных приемов, использовавшихся в различное время на той территории, где находится памятник, что приобретается лишь длительной практикой(см. прил. 2). Кроме того, исследователь должен быть очень требователен к себе, не допускать одностороннего подбора только тех фактов, которые подтверждают предварительно высказанную им гипотезу, обязательно убеждаться в полной объективности своих наблюдений.

Для работы на ответственных объектах архитектору-реставратору, выполняющему зондажные исследования, государственными органами охраны памятников выдается именное разрешение.

Основные виды зондажей

44. Церковь Екатерины в Московком Кремле. Зондаж, выявляющий границу разновременных кладок

45. Церковь Зачатия Анны в Зарядье. Зондаж, выявивший профилировку цоколя в месте примыкания придела к основному храму

46. Палаты XVII в. по Козловскому переулку в Москве. Следы сбитого завершения оконного наличника

47. Собор Спасского монастыря в Ярославле. Следы сбитых профилей завершения пилястры в интерьере

48. Собор Андроникова монастыря в Москве. Зондажное раскрытие цоколя алтарной апсиды

49. Собор Андроникова монастыря в Москве. Освобождение от закладки оконного проема алтаря с росписями XV в. на откосах

50. Спасский собор в Чернигове. Раскрытие каменной капители XI в. из-под поздней обмуровки

51. Главный дом усадьбы Покровское-Стрешнево в Москве. Раскрытие остатков лепнины первоначальной коринфской капители из-под поздней штукатурной капители грубого рисунка

52. Собор Андроникова монастыря в Москве. Раскрытие остатков завершения оконного проема четверика


53. Церковь села Петухово Архангельской области. Раскрытие древнего резного столба в трапезной


54. Церковь Вознесения в Коломенском. Резьба капители древнего портала, сохранившаяся в заделке

55. Схема разверстовки кирпичной кладки оконного проема
1 — сбитые части кирпичей, дополняемые по сохранившимся в кладке остаткам;
2 — кирпичи, дополняемые предположительно, с учетом бытовавших приемов перевязки кладки;
3 — уровни перебивки рисунка кладки на лицевой поверхности стены

56. Церковь Зачатия Анны в Зарядье. Кокошники барабана, сохранившиеся под поздней четырехскатной кровлей


57. Церковь Никиты за Яузой в Москве. Раскрытие в процессе реставрации остатков древнего водомета придела XVII в.

58. Собор Богоявленского монастыря в Москве. Резной блок фасадной декорации предшествующего храма, сохранившийся в кладке фундамента существующего здания

Зондажи в зависимости от способа их производства и степени внедрения в структуру памятника могут быть разделены на несколько видов: зондажи красочных слоев, зондажи с удалением штукатурки или тесовой обшивки, зондажи с разборкой кладки. Кроме того, к зондажам тесно примыкают такие раскрытия, как исследование чердаков и иных замкнутых пространств, а также разборка завалов внутри здания.

Зондирование красочных слоев производится с целью получить сведения об отделке, цвете, фактуре поверхностей внутренних и наружных стен. Производится оно путем послойной расчистки с тем, чтобы выявить не только самый нижний, но и все последующие красочные слои. Искать остатки старого цвета следует прежде всего в тех местах, которые при очистках поверхностей, проводившихся во время прежних ремонтов, должны были пострадать менее всего: в заглублениях под карнизами, в углах ниш и т.п. Расчистка, производится острым скальпелем, иногда приходится размягчать слои плотных масляных покрасок при помощи компрессов. Зондажей покрасок следует производить достаточно много, так как иначе можно получить искаженную картину из-за случайных утрат тех или иных слоев, которые могут сохраняться очень неравномерно. Поэтому нахождение остатков того или иного колера непосредственно на штукатурке, кирпиче или камне еще не означает, что он относится к первоначальной покраске.

Необходимо на основании сопоставления разных зондажей выявить последовательность изменения цветового решения, своего рода колористическую стратиграфию, на основании чего только и может быть определен наиболее ранний слой. Но и в этом случае не всегда можно быть уверенным в его изначальности. Следует убедиться, нет ли под этим слоем следов насечки, которая свидетельствовала бы об очистке поверхности от более ранних отделочных слоев, а также загрязнений, выветривания или других указаний на то, что поверхность кладки долгое время оставалась открытой. Важно также сопоставить стратиграфию красочных слоев на разновременных частях памятника, так как это обычно позволяет точно датировать те или иные из позднейших покрасок. Зондирование красочных слоев представляет собой очень тонкую работу и чаще всего производится с привлечением специалистов в области реставрации живописи.

При реставрационных исследованиях жилых зданий конца XVIII—XIX вв. часто приходится разыскивать следы не покрасок, а обоев. Эта работа в целом производится так же, как и исследование красочных слоев. Расчистка ведется послойно, на основании сопоставления данных зондажей создается общая стратиграфическая схема, характеризующая последовательные изменения отделки помещений.

Зондажи с удалением штукатурки в основном производятся для выявления характера кладки и сохранившихся следов перестроек. Иногда под поздней штукатуркой открываются слои более ранних обмазок, покрасок или даже росписей. В этом случае дальнейшее раскрытие производится так же, как при зондировании красочных слоев. Однако чаще всего под штукатурным слоем обнаруживается поверхность кирпичной или каменной кладки, полностью обнаженная либо с остатками покрасок или побелки. Такая открытая кладка, если место для зондажа было выбрано правильно, дает исследователю очень ценную информацию. Прежде всего становится известной техника кладки, которая может оказаться различной в разных частях памятника, что обычно указывает на их разновременность. Характер кладки сам по себе является датирующим признаком. Зондажами могут быть вскрыты стыки разновременных кладок (рис. 44).

В этом случае часто устанавливаются границы отдельных частей памятника, иногда выявляется профилировка (рис. 45).

Естественно, что если одна из кладок обращена к стыку своей лицевой поверхностью, то эта кладка более ранняя. Если же прикладка произведена не к лицевой, а к обрубленной поверхности, то хронологическую последовательность обеих кладок можно бывает определить по раствору, заполняющему стык между ними: он всегда принадлежит более поздней из кладок.

Снятие штукатурного слоя позволяет обнаружить заложенные проемы, ниши, гнезда, заделанные штрабы. Кроме того, при удалении штукатурки обычно выявляются очертания сбитых элементов, которые раньше выступали из поверхности стены: карнизов, консолей, лопаток, оконных и дверных обрамлений, а также обломанные хвосты металлических связей или крючьев, румпы изразцов и т.п. (рис. 46—47).

Поверхность срубленной кладки обычно имеет иную фактуру, чем изначальная лицевая поверхность. Кроме того, очертания сбитых деталей, особенно в зданиях, сложенных из кирпича, можно бывает определить по рисунку кладки, например по сквозным вертикальным швам, наклонно поставленным кирпичам, отдельным заложенным в стену белокаменным блокам. Раскрепованные профили часто сохраняют в кладке очертания своих обломов. Сбитые пяты арок или сводов, выступавших из стены, бывают обычно либо залицованы новой кладкой, либо различимы по кажущейся необычной толщине кирпичей, которые благодаря их наклонному положению в кладке оказываются срезанными не перпендикулярно к постели, а по косому сечению. Очень важным моментом в исследовании служит идентификация одинаковых по своей структуре кладок в разных частях памятника. В этом случае необходимо обращать внимание не только на единый размер кирпича или блоков камня на разных участках, но и на способ перевязки, состав строительного раствора, фактуру поверхности, поскольку нередко приходится встречаться с использованием материала от разборок в более поздних частях памятника.

Обследование обычной лицевой поверхности кладки, если оно выполнено тщательно и умело, способно дать очень ценную информацию. Так, проследив места заложенных гнезд от пальцев строительных лесов, исследователь может идентифицировать те гнезда в кладке, которые не связаны с системой лесов и наличие которых свидетельствует о примыкании в прошлом тех или иных конструкций. На поверхности стен могут быть найдены отверстия, служившие центрами построения криволинейных форм, по которым утраченные кривые (например, кокошники, тимпаны распалубок и т.п.) можно воспроизвести с достаточной точностью. Такие отверстия-центры не должны быть спутаны с другими отверстиями случайного порядка, поэтому их всегда необходимо сопоставлять с сохранившимися фрагментами строившихся из них кривых. При косом освещении иногда удается увидеть следы, неразличимые в обычных условиях, например отпечатки существовавших какое-то время прикладок или же контуры выступавших деталей, которые были срублены очень гладко заподлицо со стеной.

В некоторых случаях зондажи на поверхности стен производятся не для поисков остатков старых архитектурных форм, а для выяснения технического состояния здания. Нередко на месте едва заметных на штукатурке трещин, кажущихся малосущественными, после ее удаления обнаруживаются старые очень серьезные повреждения, целая сеть широких трещин, вывалы кладки и т.п. Места таких зондажей должны определяться архитектором совместно с инженером, поскольку они могут дать информацию, важную и для инженерно-технического, и для архитектурного исследования.

Зондажи с разборкой кладки в наибольшей степени связаны с нанесением памятнику механических повреждений. На стадии подготовки проекта реставрации они в отличие от описанных выше видов зондажей выполняются в ограниченном количестве, чтобы основной объем разборок осуществлялся в условиях реставрационного производства. Отчасти это обусловлено трудоемкостью самого процесса зондирования, но главным образом связано с часто возникающей необходимостью оперативного принятия мер по укреплению раскрытых остатков. Поэтому выбор места для таких зондажей требует особой продуманности.

Разборка кладки позволяет обнаружить скрытые при перестройках элементы, сохранившиеся не только в виде следов на плоскости, но и в объеме. Так, у более ранней части здания в местах примыкания позднейших стен могут сохраняться архитектурные детали, которые на остальном протяжении фасадов были сбиты при прежних переделках: лопатки или пилястры, цоколи, карнизы (рис. 48).

В толще закладки проемов могут быть вскрыты те элементы, которые в других местах оказались уничтоженными при растеске: четверти, «плечики», арочные перемычки. Хотя и редко, но встречаются случаи, когда при заделке дверей и окон в них оставалась замурованной столярка, которая может служить образцом для восстановления заполнений остальных проемов памятника. Поверхности стен, закрытые закладками, обычно сохраняют нетронутыми свои фактуру и цвет, а иногда на откосах заложенных проемов раскрываются фрагменты хорошо сохранившейся росписи (рис. 49, 50).

Такие зондажи могут стать элементами музейной экспозиции памятника, обогащая представление о нем и обладая при этом особой выразительностью подлинника. В силу этого разборку кладки при зондировании надо производить с особой осторожностью либо самому архитектору, либо в его присутствии опытному мастеру-реставратору.

Однако далеко не всегда при удалении позднейшей кладки старые конструкции и декоративные детали оказываются в хорошей сохранности. Иногда в них специально выбирались штрабы для лучшей перевязки с приложенной к ним новой кладкой, иногда они подвергались более ранним разрушениям и переделкам (рис. 51, 52).

При значительных повреждениях раскрываемых элементов зондаж не всегда может служить предметом экспозиции, но для исследователя он не утрачивает своего значения как документ, на основании которого делаются выводы о реконструкции утраченных форм памятника, либо осуществляется практическая реставрация.

В этих случаях требуются особые полнота и тонкость наблюдения, умение увидеть на раскрытой поверхности даже самые незначительные остатки, порой дающие бесценную информацию. Так, если обнажается обрубленная поверхность кладки, то необходимо бывает попытаться выявить на ней, если они имеются, остатки лицевой поверхности, отпечатки блоков камня, закладных деревянных или металлических элементов и понять назначение каждого из них. Следует тщательно изучить структуру кладки, в частности определить по сохранившимся остаткам древесины или пустотам систему расположения внутренних деревянных связей.

При исследовании памятников деревянного зодчества для выявления остатков старых форм или следов переделок используется вскрытие обшивок (рис. 53).

При этом могут быть обнаружены старые заложенные проемы, врубки на месте утраченных пристроек, затесы по краям растесанных окон, указывающие на их первоначальные размеры, и другие остатки, важные для реконструкции форм памятника. Вскрытие обшивки позволяет также установить сохранность сруба, степень его разрушения грибами или насекомыми, отобрать образцы для анализов. Участки вскрытой обшивки на фасадах немедленно после фиксации зондажа должны быть вновь тщательно заделаны, так как попадание влаги под обшивку крайне опасно для сохранности сруба.

Выше было сказано, что при зондировании обычно разбираются те или иные участки позднейших кладок для обнаружения более старых. Однако в отдельных редких случаях требуется внедрение в коренную кладку для выявления ее изначально скрытых частей. Так, иногда на заделанной в кладку боковой поверхности каменных блоков удается обнаружить продолжение резьбы, существовавшей прежде на сбитой лицевой стороне (рис. 54).

Таким путем бывает можно восстановить рисунок капителей, порезку бусин порталов, если только их блоки были в свое время обработаны «с запасом». Иногда при этом резной блок осторожно извлекают из стены, иногда обнаруживают одну из его боковых сторон, удаляя часть соседней кладки.

Особый вид зондажных работ представляет собой разверстовка кирпичной кладки. Она основана на дополнении срубленных кирпичей лицевой кладки до их полного размера. При этом часто приходится дополнять и отдельные полностью отсутствующие кирпичи на основе бесспорных логических соображений. Разверстовка позволяет с документальной точностью восстановить элементы пластики стены: сбитые лопатки и карнизы, выносы архивольтов и т.п. Особенно часто применяется разверстовка для определения плана подвергшихся растеске проемов (рис. 55).

В этом случае в нескольких (по меньшей мере, в двух смежных) рядах осторожно вырубают оставшиеся в кладке хвостовые части выходящих на поверхность сбитых кирпичей с тем, чтобы сохранить раствор неповрежденным, и в образованные углубления вставляют целые кирпичи. При этом надо убедиться, что исследуемый кирпич был употреблен в кладку целым. В этом случае в растворе остается отпечаток гладкой грани. Разверстовке должен предшествовать тщательный осмотр поверхности растески, выявление тех или иных признаков, подтверждающих наличие следов старого проема: гнезд для засова, косо расположенных кирпичей откоса, остатков вертикально поставленных кирпичей от внутренней каменной четверти, отпечатков подставов или закладной деревянной колоды, остатков арочной перемычки. На близость границы старого проема могут указывать и особенности фасадной лицевой кладки стены, например наличие расположенных через ряд по одной вертикали кусочков кирпича — «четверок», которые при верстовой кладке обычно располагались на расстоянии тычка от угла. Если на исследуемом месте проем действительно существовал и лишь незначительно расширен, то кирпичи четных и нечетных рядов должны образовать при их дополнении единую ровную вертикальную поверхность, выявив его прежнюю конфигурацию. В том случае, когда удается восстановить утраченный план проема, обычно нетрудно бывает определить также уровень порога или подоконника, который характеризуется сбивкой в рисунке кладки, обусловленной переходом от выкладки стены сплошной кладкой к выкладке отдельно каждой из сторон проема. По тому же признаку, хотя иногда с меньшей четкостью, устанавливаются уровни пят арочной перемычки проема и верх перемычки, над которым сплошная кладка вновь смыкается.

Разверстовка кирпичной кладки — метод, позволяющий доказательно и точно восстанавливать утраченную форму даже в тех случаях, когда, на первый взгляд, сколько-нибудь ясно читаемых ее остатков не сохранилось. Но успешно применять ее можно лишь тогда, когда растеска не слишком велика (в основном не более чем на размер ложка кирпича). Кроме того, разверстовка дает лишь грубый абрис кладки, не позволяя судить о профилировке карнизов и других деталей. Поэтому область ее применения ограничена, и в основном она эффективна при наличии иных, хотя бы и фрагментарных остатков. Разверстовка кладки — такой способ зондирования, который непосредственно связан с самим процессом восстановления. На стадии подготовки проекта реставрации она обычно производится в очень ограниченном объеме, в основном для того, чтобы выяснить, насколько она сможет оказаться эффективной в ходе дальнейших работ на изучаемом памятнике. В основном же разверстовкой пользуются в ходе проведения самих реставрационных работ.

Исследование чердаков и других замкнутых неиспользуемых пространств — частный случай производства на памятнике раскрытий, и в этом отношении он имеет много общего с зондированием. При таком исследовании становятся доступными для осмотра многие архитектурные формы, бывшие первоначально открытыми: фрагменты фасадов, заслоненные поздними пристройками, основания барабанов, либо верхняя зона высоких, позднее пониженных помещений, отделенная в настоящее время дополнительным, более низким перекрытием (рис. 56).

Помимо данных о первоначальных пропорциях памятника нередко удается обнаружить элементы архитектурного декора и отделки, уничтоженных в пределах остальных частей здания. Для культовых сооружений допетровского времени, архитектурно-художественный образ которых в значительной степени определялся сложной композицией завершения, очень важны бывают находки на чердаках остатков древнего покрытия, характеризующие его форму и материал. При этом часто обнаруживаются следы нескольких последовательно сменявших друг друга кровель. От них остаются гнезда и штрабы на барабанах и других более высоких частях здания, а также границы обмазки и покрасок, документирующие старую форму покрытия. У памятников, имевших криволинейные завершения фасадов, со стороны чердака обычно лучше всего распознаваемы позднейшие закладки между закомарами и кокошниками. Кроме того, важную информацию о древнем покрытии дают напластования в виде различных накладок, подсыпок слоев кровельного материала, по большей части сочетающихся с накопившимися завалами строительного и прочего мусора. Материал древней кровли: черепица, лемех, керамические или белокаменные плиты — может находиться как в своем изначальном положении — in situ, так и в завале. Кроме остатков покрытия на чердаке могут лежать блоки кладки или материал покрытия верхних частей здания: детали разобранных барабанов, черепицы глав и т.п. Работы по расчистке чердаков нередко приближаются по своему характеру к археологическим исследованиям. Кроме того, необходимо внимательно осматривать конструкции существующих кровель, в которых в качестве обрешетки, подпорок и т.п. могут оказаться использованными элементы старых деревянных кровельных конструкций, способные сообщить о них ценные сведения. Исследования венчающих частей, как правило, полностью завершаются лишь в процессе реставрации (рис. 57).

При исследовании интерьера аналогичную роль играет обследование подпольных пространств, куда при ремонтах обычно сваливали материал старого покрытия пола, изразцы от разобранных печей, сбитые со стен лепнину и штукатурку с живописью, обломки резьбы иконостасов и т.п. Кроме того, под полом можно обнаружить основания печей, а в тех случаях, когда уровень пола в помещении повышался, — неповрежденные остатки полов, основания и фрагменты отделки нижних частей стен.

При производстве зондажных работ необходимо учитывать возможность обнаружения материала во вторичном использовании. Чаще всего это бывает при исследовании позднейших кладок, но детали вторичного использования могут быть найдены и в первоначальной кладке, если на месте памятника когда-то находилось более древнее сооружение. Для исследователя особенно важно выявление белокаменных блоков с резьбой, профильных кирпичей, изразцов, черепицы, плиток пола и т.п. (рис. 58).

Иногда старые детали оказываются использованными в перестройках в таком количестве, что приходится предпринимать специальную разборку кладок для их извлечения. Детали вторичного использования, найденные в кладке, служат источником для сведений не только о характере форм памятника, но и времени его перестроек, позволяя связать воедино звенья его строительной истории.

Фиксация зондажей

Все зондажи, произведенные на памятнике, подлежат обязательной фиксации. Фиксация обычно состоит из словесного описания, зарисовок, обмера и фотографий. В описании зондажа указываются: дата производства, его место, поставленная при исследовании задача, способ производства. Обязательно сообщается, кто производил и описывал зондаж. Описание картины раскрытых элементов памятника дается с максимальной подробностью, поскольку при дальнейшем сопоставлении с данными исследования других частей памятника могут оказаться очень существенными кажущиеся, на первый взгляд, случайными детали. Подробно описываются техника кладки, визуальные признаки строительного раствора, приводятся размеры кирпича и блоков камня, перечисляются все выявленные остатки и следы. Описание завершается оценкой результатов зондажа, в основном под углом зрения решения локальной задачи, поставленной при его проведении, но допускаются и предварительные соображения о значении проведенного раскрытия для изучения памятника в целом.

Зарисовка и обмер выполняются в соответствии с общими требованиями, предъявляемыми к фиксации деталей (рис. 59).

59. Фиксация раскрытий северного притвора церкви Пятницы в Новгороде. Чертеж Г.М. Штендера

При этом обязательно производится точная привязка зондажа. Для наглядной иллюстрации особенностей раскрытого элемента нередко делаются аксонометрические зарисовки или иные схемы. При раскрытии остатков старых покрасок они фиксируются в цвете, обычно в натуральную величину, чаще темперой или гуашью, дающими более близкую цветопередачу, чем акварель. Принято копировать найденные остатки, отражая все утраты и повреждения, т.е. делать так называемую археологическую копию. В том случае, когда раскрытия дают основания для реконструкции утраченных форм памятника, рекомендуется, помимо вычерчивания на отдельном листе, наносить его на соответствующую проекцию обмерных чертежей. От обмера отказываются в тех случаях, когда результаты зондажа малоинформативны, например когда на месте предполагаемых остатков детали открывается участок рядовой кладки стены. Все зондажи подлежат фотографированию с учетом общих требований протокольно-документальной фотофиксации.

Описания зондажей, снабженные иллюстрациями, при всем их значении как материалов первичной исследовательской фиксации, как правило, не дают достаточно целостной картины проведенного исследования. Многие важные аспекты становятся ясными только из сопоставления результатов целой серии зондажей. Поэтому по окончании цикла натурных раскрытий обязательно должен быть составлен общий отчет об исследовании памятника, суммирующий наиболее существенные выводы. В числе иллюстраций этого отчета должна быть представлена картограмма всех проведенных зондажей. В качестве приложения к отчету даются описания отдельных зондажей.

Устройство зондирования строительных конструкций

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Технический результат - повышение точности измерения глубины расположения подповерхностных объектов в строительных конструкциях путем использования производной корреляционной функции. Устройство зондирования строительных конструкций содержит портативную ЭВМ, поверхность строительной конструкции, электронный блок, антенный блок, высокочастотный генератор, контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, приемник высокочастотного сигнала, передающую антенну, подповерхностный объект, триггер, коррелятор, два усилителя, линию задержки, блок вычитания, интегратор, блок деления, блок сравнения, блок формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, ключ, жидкокристаллический индикатор, звуковой индикатор, блок автоматической регулируемой задержки, перемножитель, фильтр нижних частот, индикатор глубины залегания подповерхностного объекта и блок дифференцирования. 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях:

- контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств;

- оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов;

- зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей;

- зондировании особо ответственных строительных сооружений (взлетно-посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов, тоннелей метрополитена, вокзалов, стадионов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них.

Известны устройства зондирования строительных конструкций (авт. свид. СССР №№321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817.640, 1078385, 1092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1594477, 1721566; патенты РФ №№2044331, 2105330, 2121671, 2158015, 2234694, 2282875, 2460090; патент Германии №2360778; патент Японии №57-17273; патент WO №2004102222; Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геодезии. - М., 1971; Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах. СПб: Наука и техника, 2004, 280 с. и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство зондирования строительных конструкций» (патент РФ №2.460.090, G01S 13/88, 2011), которое и выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Это достигается путем автоматического определения глубины расположения подповерхностных объектов с помощью коррелятора, который вычисляет корреляционную функцию R(τ), где τ - текущая временная задержка.

При этом для точного определения глубины расположения подповерхностных объектов в строительных конструкциях необходимо возможно точнее определить значение регулируемого запаздывания τ, соответствующее максимуму корреляционной функции R(τ).

Однако в области максимума корреляционная функция R(τ) имеет очень малую крутизну и изменяется незначительно при изменениях τ, т.е. не имеет ярко выраженной точки экстремума. Гораздо более благоприятной для поиска точки экстремума является форма производной от корреляционной функции dR(τ)dt (фиг.2). В точке τ=0 производная имеет значительную крутизну и, кроме того, меняет знак в зависимости от положения относительно τ=0.

Следовательно, отыскание максимума корреляционной функции R(τ) (максимальный принцип - экстремальная задача) можно заменить минимальным принципом измерения - стабилизацией нулевого значения регулируемой величины. Этот принцип позволяет значительно повысить точность измерения глубины расположения подповерхностных объектов в строительных конструкциях.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения глубины расположения подповерхностных объектов в строительных конструкциях путем использования производной корреляционной функции.

Поставленная задача решается тем, что устройство зондирования строительных конструкций, содержащее, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные высокочастотный генератор, выполненный в виде генератора ударного возбуждения, и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, приемник высокочастотного сигнала, ключ, второй вход которого через триггер соединен со вторым выходом высокочастотного генератора, первый усилитель, линию задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого через интерфейс связан с портативной ЭВМ, последовательно подключенные ко второму выходу высокочастотного генератора блок автоматической регулируемой задержки, перемножитель и фильтр нижних частот, при этом соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, второй выход блока автоматической регулируемой задержки подключен ко второму входу триггера и к индикатору глубины залегания подповерхностного объекта, передающая и приемная антенны объединены в антенный блок, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено блоком дифференцирования и вторым усилителем, причем выход приемника высокочастотного сигнала через блок дифференцирования подключен к второму входу перемножителя, выход фильтра нижних частот через второй усилитель подключен к второму входу блока автоматической регулируемой задержки.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Вид корреляционной функции и ее производной показан на фиг.2.

Устройство зондирования строительных конструкций содержит последовательно включенные высокочастотный генератор 5, выполненный в виде генератора ударного возбуждения, и передающую антенну 8, последовательно включенные приемную антенну 9, приемник 7 высокочастотного сигнала, ключ 22, второй вход которого через триггер 11 соединен со вторым выходом высокочастотного генератора 5, первый усилитель 13, линию 14 задержки, блок 15 вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 13, интегратор 16, блок 17 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, блок 18 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 19 формирования эталонного напряжения, и аналого-цифровой преобразователь 20, выход которого через интерфейс 21 связан с портативной ЭВМ 1, последовательно подключенные ко второму выходу высокочастотного генератора 5 блок 25 автоматической регулируемой задержки, перемножитель 26, второй вход которого через блок 30 дифференцирования соединен с выходом приемника 7 высокочастотного сигнала, фильтр 27 нижних частот и второй усилитель 28, выход которого соединен со вторым входом блока 25 автоматической регулируемой задержки, второй выход которого подключен ко второму входу триггера 11 и к индикатору 29 глубины залегания подповерхностного объекта. При этом соответствующие выходы интерфейса 21 подключены к высокочастотному генератору 5, приемнику 7 высокочастотного сигнала, блоку 19 формирования эталонного напряжения, звуковому 24 и жидкокристаллическому 23 индикаторам. Высокочастотный генератор 5 и приемник 7 высокочастотного сигнала образуют электронный блок 3. Передающая 8 и приемная 9 антенны образуют антенный блок 4. Блок 25 автоматической регулируемой задержки, перемножитель 26, фильтр 27 нижних частот и второй усилитель 28 образуют коррелятор 12. Высокочастотный генератор 5, приемник 7 высокочастотного сигнала, триггер 11, коррелятор 12, первый усилитель 13, линия 14 задержки, блок 15 вычитания, интегратор 16, блок 17 деления, блок 19 формирования эталонного напряжения, блок 18 сравнения и аналого-цифровой преобразователь 20 образуют контроллер 6 по обработке и вводу данных в ЭВМ1. Кроме того, на фиг.1 введены следующие обозначения: 2 - поверхность строительной конструкции; 10 - подповерхностный объект, в качестве которого могут быть строительная арматура, пустоты и другие неоднородности, различные дефекты, подслушивающие устройства и т.д.

Принцип работы устройства основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования строительных конструкций, при котором оценивается изменение нестационарного электромагнитного поля, образованного отраженными от различных неоднородностей и включений электромагнитными волнами после их облучения зондирующим радиосигналом, в качестве которого используется последовательность радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного). Формирование зондирующего сверхширокополосного радиосигнала осуществляется генератором 5 ударного возбуждения и передающей антенной 8. На границе раздела строительная конструкция - неоднородность, характеризующейся скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный радиосигнал, возвращающийся к приемной антенне 9. Принимаемый сверхширокополосный радиосигнал с помощью стробоскопического приемника 7 претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Цифровой сигнал содержит информацию как о расположении неоднородности и включений, так и об их форме, материале и т.п. Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в ЭВМ 1 и отображается на экране визуального индикатора 23 в реальном масштабе времени.

Устройство зондирования строительных конструкций работает следующим образом.

Основным режимом работы устройства является режим «Поиск». Этот режим устанавливается автоматически при включении устройства и используется при поиске и распознавании различных неоднородностей и включений, находящихся в строительных конструкциях.

При включении напряжения устанавливаются исходные режимы всех блоков устройства. По команде ЭВМ1 генератор 5 ударного возбуждения формирует зондирующий сверхширокополосный сигнал в виде одного периода синусоиды амплитудой 20В и длительностью 1 нс, излучаемый передающей антенной 8 в направлении поверхности 2 строительной конструкции.

Обнаружение неоднородностей и включений в режиме «Поиск» осуществляется оператором путем перемещения вправо-влево, вперед-назад антенного блока 4, укрепленного на штанге и включающего пространственно совмещенные передающую 8 и приемную 9 антенны. При этом необходимо следить за тем, чтобы антенный блок 4 перемещался параллельно обследуемой поверхности 2 строительной конструкции на фиксированном расстоянии (5-10 см от нее). Скорость перемещения антенного блока 4 выбирается в зависимости от условий поиска и конфигурации строительной конструкции. При этом необходимо следить за тем, чтобы был обследован весь проверяемый участок поверхности 2 строительной конструкции.

Электромагнитная волна, отражающаяся от неоднородности 10, воздействует на приемную антенну 9. На эту же антенну воздействует мешающее прямое излучение генератора 5 и отраженный сигнал от границы раздела воздух-поверхность 2 строительной конструкции. Часть энергии зондирующего сигнала со второго выхода высокочастотного генератора 5 поступает на первый вход триггера 11, который переводится в первое (нулевое) состояние. На выходе триггера 11 формируется отрицательное напряжение.

Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и неоднородности 10, с выхода приемной антенны 9 поступает на первый вход приемника 7, на второй вход которого подается через интерфейс 21 короткий строб-импульс с ЭВМ 1.

Часть энергии зондирующего сигнала со второго (опорного) выхода высокочастотного генератора 5 одновременно поступает через блок 25 автоматической регулируемой задержки, обеспечивающий переменную временную задержку τ, на первый вход перемножителя 26, на второй вход которого подается отраженный сигнал с выхода приемника 7 через блок 30 дифференцирования. Полученное на выходе перемножителя 26 напряжение пропускается через фильтр 27 нижних частот, на выходе которого формируется производная корреляционной функции dR(τ)dt .

Усилитель 28, предназначенный для поддержания нулевого значения производной корреляционной функции dR(τ)dt и подключенный к выходу фильтра 27 нижних частот, воздействует на управляющий вход блока 25 автоматической регулируемой задержки и поддерживает вводимую им задержку τ равной нулю (τ=0), что соответствует минимальному значению (нулевому) производной корреляционной функции (фиг.2).

Шкалы индикатора 29, подключенного ко второму выходу блока 25 автоматической регулируемой задержки, позволяет непосредственно считывать измеренное значение глубины расположения подповерхностного объекта в строительной конструкции

h=cτзdτ ,

где τ_з - время запаздывания отраженного сигнала относительного зондирующего;

с - скорость распространения радиоволны.

Сформированный на втором выходе блока 25 автоматической регулируемой задержки импульс, соответствующий временной задержке τ>τ_з, поступает на второй вход триггера 11. Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 22 и открывает его. В исходном состоянии ключ 22 всегда закрыт.

Коррелятор 12 автоматически определяет глубину h залегания подповерхностного объекта и обеспечивает устранение влияния прямого излучения передающей антенны 8 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух-поверхность строительной конструкции и от слоев различной глубины залегания, т.е. осуществляется «стробирование по вертикали», которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства строительной конструкции от границы раздела воздух-поверхность строительной конструкции до слоев различной глубины.

«Стробирование по горизонтали» позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающейся от неоднородности или включения, надежно выделять в подповерхностных слоях строительной конструкции неоднородности, включения и т.п.

Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляется периодическое измерение напряженности поля и операция нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируется разностный сигнал, делится разностный сигнал на проинтегрированный разностный сигнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии неоднородности или включения.

Для этого сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принимаемого периодического сигнала, отраженного от неоднородности 10, через открытый ключ 22 после усиления в усилителе 13 поступает на блок 15 вычитания непосредственно и через линию 14 задержки. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее двух последовательных измерений указанных импульсов. Для этого импульс, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией 14 задержки до момента сравнения его с последующим импульсом в блоке 15 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деления разностного сигнала на проинтегрированный разностный сигнал производится в блоках 16 и 17. В блоке 18 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, формируемым блоком 19. При превышении порогового уровня сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20, где он преобразуется в цифровую форму и поступает через интерфейс 21 в ЭВМ 1.

После аналого-цифрового преобразования данные через плату интерфейса 21 поступают в ЭВМ 1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 23, частоты вертикальной (стройной) и горизонтальной (кадровой) разверток которого могут варьироваться в определенных пределах. На экран индикатора 23 в реальном масштабе времени наблюдается плоская яркостная картина неоднородностей и включений исследуемой строительной конструкции.

Максимальная амплитуда принимаемого сигнала сравнивается с установленным пороговым значением, при превышении которого включается звуковой индикатор 24.

Появление звукового сигнала и визуального сигнала на экране индикатора 23 требуют остановки оператора и свидетельствуют о том, что в зоне обнаружения антенного блока 4 находится неоднородность или включение, природу происхождения которой следует установить, а при необходимости и уточнить ее местоположение и форму.

Для анализа обнаруженной неоднородности следует выполнить ее сканирование (перемещение антенного блока 4 от границы обнаружения до границы потери) со скоростью, определяемой световой строкой на экране индикатора 23.

Режим «Сканирование» и формирование вертикального среза строительной конструкции с обнаруженной неоднородностью осуществляется переходом из режима «Поиска» нажатием кнопки «Сканирование», расположенной на передней панели устройства. Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора 23 появляется радиолокационный образ неоднородности или включения, дающий представление о форме и размерах неоднородности или включении. По желанию оператора контрастность изображения можно изменять соответствующими кнопками в сторону увеличения или уменьшения.

Для идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране индикатора 23 при идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимся в памяти ЭВМ 1 эталоном высвечивается соответствующее название, например «неоднородность №2». В случае несоответствия выводится сообщение «неоднородность не опознана».

Для определения материала обнаруженной неоднородности (включения) оператор нажатием соответствующей кнопки переходит к базовому алгоритму. На экране выводится сообщение о типе материала: «Металл», «Композит», «Пластик» и т.д.

Нажатие кнопки «Сканирование» и перемещение антенного блока 4 над неоднородностью (включением) дает возможность провести при необходимости повторное обследование неоднородности (включения) по критерию базового и обучаемого алгоритмов.

Идентификация обнаруженной неоднородности (включения) по обучаемому алгоритму, распознавание типа материала по базовому алгоритму, анализ оператором изображения и «среза» неоднородности (включения) позволяет оператору принять решение о дальнейших действиях относительно обнаруженной неоднородности (включения) и продолжения разведки.

Взаимодействие ЭВМ 1 с остальными узлами устройства, а также организация управления работой осуществляется через схемы интерфейса 21.

Орган управления, коммуникации и индикации вынесены на общую панель управления.

Предлагаемое устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительные конструкции. Это достигается путем исключения отражений от границы раздела воздух-поверхность строительной конструкции, квазистационарной составляющей, периодических вариаций электромагнитного поля Земли и использования последовательности радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного).

Использование сигналов малой длительности в качестве зондирующих сигналов определяет ряд специфических особенностей их регистрации. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обработки сигналов. Сущность данного метода заключается в том, что осуществляется регистрация не самого исследуемого сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими устройствами аналогичного назначения обеспечивает повышение точности, разрешающей способности, надежности обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Это достигается использованием производной корреляционной функции, которая имеет значительную крутизну и, кроме того, меняет знак в зависимости от положения относительно τ=0. Метод измерения глубины залегания подповерхностного объекта по минимуму производной корреляционной функции (прохождению через нуль) наряду с высокой точностью и чувствительностью обладает еще одним весьма существенным преимуществом нулевого метода, а именно: амплитуда входных сигналов и ее флуктуации не оказывают влияние на результат измерений.

Устройство зондирования строительных конструкций, содержащее последовательно включенные высокочастотный генератор, выполненный в виде генератора ударного возбуждения, и передающую антенну, последовательно включенные приемную антенну, приемник высокочастотного сигнала, ключ, второй вход которого через триггер соединен со вторым выходом высокочастотного генератора, первый усилитель, линию задержки, блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, интегратор, блок деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифровой преобразователь, выход которого через интерфейс связан с портативной ЭВМ, последовательно подключенные ко второму выходу высокочастотного генератора блок автоматической регулируемой задержки, перемножитель и фильтр нижних частот, при этом соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, второй выход блока автоматической регулируемой задержки подключен ко второму входу триггера и к индикатору глубины залегания подповерхностного объекта, передающая и приемная антенны объединены в антенный блок, отличающееся тем, что оно снабжено блоком дифференцирования и вторым усилителем, причем выход приемника высокочастотного сигнала через блок дифференцирования подключен ко второму входу перемножителя, выход фильтра нижних частот через второй усилитель подключен ко второму выходу блока автоматической регулируемой задержки.

Зондирование - это... Что такое Зондирование?

метод инструментального исследования полых органов, каналов, свищевых ходов и ран с помощью зондов. Применяется также для проведения лечебных процедур. Различают металлические и эластичные зонды. Металлические зонды подразделяют на пуговчатые, остроконечные, желобоватые и полые (трубчатые). Наиболее распространены двусторонние пуговчатые хирургические зонды (рис., а), односторонние (проктологические) зонды, пуговчатые зонды с ушком (рис., б). В гинекологии применяют маточный пуговчатый зонд (см. Акушерско-гинекологический инструментарий). В оториноларингологии используют пуговчатый зонд для миндалин (рис., в), пуговчатый носовой и ушной зонды (рис., г) и др. В хирургической практике широко применяют желобоватые зонды, служащие проводником для режущего инструмента, с целью защиты от повреждений глубжележащих тканей (рис., д). В офтальмологии применяют конические и цилиндрические зонды для слезного канальца (рис., е). В стоматологии — для исследования канала корня зуба пользуются зубными зеркалами (см. Стоматологический инструментарий). К полым зондам относятся гибкий зонд из фторопласта (тефлона) для исследования проходимости желчных путей, полый зонд для бужирования и промывания лобных пазух, зонд из полимерных рентгеноконтрастных материалов для измерения давления в полостях сердца, выполнения ангиографических исследований и др.

Эластичные зонды применяют для взятия проб содержимого из полостей желудка и двенадцатиперстной кишки, промывания желудка, искусственного питания, аспирации содержимого желудочно-кишечного тракта и др.

Для одномоментного взятия пробы содержимого желудка (см. Зондирование желудка), опорожнения желудка и промывания его, например при отравлениях, используют толстый (10—13 мм) зонд из резины и полихлорвинилового пластика, длиной 1000 мм. Для определения глубины введения зонда на нем имеются три отметки в виде поперечных колец, нанесенных несмываемой краской и расположенных на расстоянии 450 мм (одно кольцо), 550 мм (два кольца) и 650 мм (три кольца) от дистального конца зонда. Гастродуоденальный зонд из полимерных материалов, имеющий аналогичные метки, используют для взятия проб желчи из двенадцатиперстной кишки (см. Зондирование дуоденальное ) и желудочного сока. Длина зонда — 1500 мм, диаметр 7 мм. Для предотвращения регургитации желудочною содержимого выпускают специальные зонды, а для форсированной аспирации содержимого желудочно-кишечного тракта применяют двухканальные силиконовые зонды с большим количеством отверстий. Пищеводно-желудочный зонд с пневмобаллонами специальной конструкции применяют для сдавления варикозно-расширенных вен пищевода и желудка при кровотечении из них.

Для искусственного питания больных после операций на органах верхнего отдела желудочно-кишечного тракта применяют спадающийся полимерный желудочный зонд, который после введения питательной смеси спадается, приобретает плоскую форму и не вызывает пролежней пищевода и носоглотки, в связи с чем его можно не извлекать в течение 7 суток. Для кормления больных с повреждением пищевода и нарушением глотания используют пищеводно-желудочный спадающийся зонд длиной 1200 мм. Для декомпрессии и энтерального питания применяют двухканальный силиконовый зонд длиной 1600 мм, а для проведения локальной желудочной гипотермии — двухпросветный полимерный желудочный зонд.

Стерилизацию и хранение металлических зондов осуществляют по правилам, установленным для хирургического инструментария (Хирургический инструментарий). Эластичные зонды хранят, как правило, в подвешенном состоянии, стерилизуют — в зависимости от материала, из которого они изготовлены (см. Стерилизация). З. свищевого хода специальными трубчатыми зондами может завершаться введением рентгеноконтрастного вещества для рентгенологического исследования (фистулография), позволяющего выявить размеры патологических полостей, их сообщение с полым органом, наличие секвестров и т.д. С помощью З. могут быть определены внутриполостное давление и температура, электрическая активность, моторика, рН и др. Зондирование ран и свищей с помощью металлического зонда проводят с соблюдением правил асептики, с учетом предполагаемого направления и формы канала. Зонд осторожно вводят в наружное отверстие свища или в рану и медленно, без насилия продвигают до какого-либо препятствия. Этим препятствием может оказаться слепой конец свища, его стенка (при извитом ходе свища), инородное тело или дно раны. Во всех случаях следует избегать форсированного и болезненного проведения зонда, т.к. даже незначительное усилие может привести к формированию ложного хода или инфицированию окружающих свищ тканей. Во избежание занесения возбудителей инфекции в глубину нельзя зондировать свежие раны, особенно огнестрельные.

Библиогр.: Крендаль П.Е. и Кабатов Ю.Ф. Медицинское товароведение, М., 1974.

вид сбоку; е — двусторонний цилиндрический зонд для слезного канальца">

Схематическое изображение металлических зондов: а — двусторонний пуговчатый зонд; б — пуговчатый зонд с ушком; в — пуговчатый зонд Куликовского для миндалин; г — ушной пуговчатый зонд; д — желобоватый зонд, справа — вид сбоку; е — двусторонний цилиндрический зонд для слезного канальца.

Устройство зондирования строительных конструкций

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности, по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо ответственных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них. Технической задачей изобретения является повышение достоверности подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей путем получения трехмерного их изображения. Устройство содержит портативную ЭВМ-поверхность строительной конструкции, электронный блок, антенный блок, высокочастотный генератор, контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, приемник высокочастотного сигнала, передающую антенну, приемную антенну, объект, триггер, первую и вторую линии задержки, усилитель, блок вычитании, интегратор, блок деления, блок формирования эталонного напряжения, блок сравнения, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс, ключ, звуковой индикатор, жидкокристаллический индикатор, генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, приемники ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов. 1 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях и сооружениях, и может найти применение в следующих областях: контрразведывательной деятельности по выявлению подслушивающих устройств; оперативно-розыскной деятельности правоохранительных органов; зондировании строительных конструкций с целью определения положения арматуры, пустот и других неоднородностей; зондировании особо ответственных строительных конструкций (взлетно-посадочных полос, аэродромов, мостов, переходов и т.д.) с целью определения скрытых дефектов в них.

Известны устройства зондирования строительных конструкций (авт. свид. СССР №№ 321783, 344391, 385251, 397877, 455307, 708277, 746370, 817640, 1.078385, 1.092453, 1100603, 1151900, 1247805, 1300396, 1594477, 1721566; патенты РФ №№ 2044331, 2105330, 2067759, 2121671, 2158015, 2234694; патент ФРГ № 2360778; патент Японии № 57-17.273; Петровский А.Д. Радиоволновые методы в подземной геофизике. - М., 1971 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является "Устройство зондирования строительных конструкций" (патент РФ № 2.234.694, G 01 N 22/02, 2002), которое и выбрано в качестве прототипа.

Известное устройство позволяет повысить точность, разрешающую способность, надежность обнаружения и идентификации неоднородностей и включений в строительных конструкциях. Это достигается путем исключения отражений от границы раздела воздух-строительная конструкция, квазистационарной составляющей, периодических вариаций электромагнитного поля Земли и использования последовательности радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного).

Использование сигналов малой длительности в качестве зондирующих сигналов определяет ряд специфических особенностей их регистрации. Вместе с тем, периодичность следования отраженных сигналов позволяет использовать стробоскопический метод обработки сигналов. Сущность данного метода заключается в том, что осуществляется регистрация не самого отраженного сигнала, а его отдельных выборок, каждая из которых формируется в различные периоды повторения данного сигнала.

К недостаткам известного устройства следует отнести существенное затухание сигналов в среде и его зависимость от частоты, при этом сухие материалы (бетон, кирпич, дерево) имеют меньшее затухание, чем влажные.

Кроме затухания в среде, принятый сигнал ослабляется для точечного объекта обратно пропорционально четвертой степени удаления от поверхности раздела, а для протяженных объектов, эффективно перекрывающих луч передатчика, эта зависимость будет кубической для линейных и квадратичной - для плоских объектов.

Следовательно, известное устройство не обеспечивает достоверного подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей.

Технической задачей изобретения является повышение достоверности подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей путем получения трехмерного их изображения.

Поставленная задача решается тем, что в устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемной антенн, приемника высокочастотного сигнала и ЭВМ, при этом к первому выходу высокочастотного генератора подключена передающая антенна, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник и контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, высокочастотный генератор выполнен в виде генератора ударного возбуждения, контроллер выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемника высокочастотного сигнала первой линии задержки, триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора, ключа, второй вход которого соединен с выходом приемника высокочастотного сигнала, усилителя, второй линии задержки, блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратора, блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифрового преобразователя, выход которого через интерфейс связан с ЭВМ, соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала импульс через первую линию задержки поступает на второй вход триггера, который формирует положительное напряжение, которое открывает ключ, через который импульс, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала, передается через усилитель во вторую линию задержки и блок вычитания, разностный сигнал от блока вычитания подается на интегратор и блок деления, а затем после блока деления через блок сравнения подается в аналого-цифровой преобразователь, введены генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, три приемника ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов, причем к соответствующему выходу интерфейса последовательно подключены генератор ультразвуковых импульсов и ультразвуковой излучатель, выходы приемников ультразвуковых импульсов через устройство обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса, ультразвуковой излучатель, приемная и передающая антенны размещены в антенном блоке, генератор ультразвуковых импульсов, приемник и передатчик высокочастотного сигнала размещены в электронном блоке, устройство обработки ультразвуковых импульсов размещено в контроллере по обработке и вводу данных в ЭВМ, тремя приемниками ультразвуковых импульсов образованы соответственно начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Структурная схема устройства зондирования строительных конструкций представлена на чертеже.

Устройство включает в себя: 1 - портативную ЭВМ, 2 - поверхность строительной конструкции, 3 - электронный блок в составе высокочастотного генератора 5, приемника 7 высокочастотного сигнала и генератора 23 ультразвуковых импульсов, 4 - антенный блок, включающий пространственно совмещенные передающую 8 и приемную 9 антенны и ультразвуковой излучатель 24, 6 - контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, 10 - подповерхностный объект, в качестве которого могут быть строительная арматура, пустоты и другие неоднородности, различные дефекты, подслушивающие устройства и т.д., 12, 14 - первую и вторую линии задержки; 13 - усилитель; 15 - блок вычитания; 16 - интегратор; 17 - блок деления; 18 - блок сравнения; 19 - блок формирования эталонного напряжения; 20 - аналого-цифровой преобразователь; 21 - интерфейс; 22 - ключ; 23 - жидкокристаллический индикатор; 24 - звуковой индикатор; 25 - генератор ультразвуковых импульсов, 26 - ультразвуковой излучатель; 27, 28, 29 - приемники ультразвуковых импульсов, 30 - устройство обработки ультразвуковых импульсов. Причем к первому выходу высокочастотного генератора 5 подключена передающая антенна 8. К выходу приемной антенны 9 последовательно подключены приемник 7 высокочастотного сигнала, первая линия 12 задержки, триггер 11, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора 5, ключ 22, второй вход которого соединен с выходом приемника 7, усилитель 13, вторая линия 14 задержки, блок 15 вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя 13, интегратор 16, блок 17 деления, второй вход которого соединен с выходом блока 15 вычитания, блок 18 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 19 формирования эталонного напряжения, аналого-цифровой преобразователь 20, интерфейс 21 и ЭВМ1.

Соответствующие выходы интерфейса 21 подключены к высокочастотному генератору 5, приемнику 7 высокочастотного сигнала, блоку 19 формирования эталонного напряжения, звуковому 24 и жидкокристаллическому 23 индикаторам, генератору 25 ультразвуковых импульсов, к выходу которого подключен ультразвуковой излучатель 26. Выходы приемников 27-29 ультразвуковых импульсов через устройство 30 обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса 21.

Принцип работы устройства основан на методе сверхширокополосного радиолокационного зондирования строительных конструкций, при котором оценивается изменение несанкционированного электромагнитного поля, образованного отраженными от различных неоднородностей и включений электромагнитными волнами после их облучения зондирующим радиосигналом, в качестве которого используется последовательность радиоимпульсов с малым числом периодов высокочастотных колебаний в каждом из них (вплоть до одного). Формирование зондирующего сверхширокополосного радиосигнала осуществляется генератором 5 ударного возбуждения и передающей антенной 8. На границе раздела строительная конструкция - неоднородность, характеризующейся скачком относительной диэлектрической проницаемости и удельного затухания, формируется отраженный радиосигнал, возвращающийся к приемной антенне 9. Принимаемый сверхширокополосный радиосигнал с помощью стробоскопического приемника 7 претерпевает масштабно-временное преобразование и переводится в цифровую форму, удобную для представления и обработки. Цифровой сигнал содержит информацию как о расположении неоднородности и включении, так и о их форме, материале и т.п.

Выделение полезной информации осуществляется с помощью обработки в ЭВМ1 и отображается на экране визуального индикатора 23 в реальном масштабе времени.

Особенностью устройства является наличие ультразвуковой системы точного местоопределения положения антенного блока 4, благодаря чему возможны упорядоченное обследование поверхности и формирование массива данных для построения трехмерного изображения объема.

С помощью устройства может быть получен радиолокационный разрез бетонной стены с изображением арматуры и расположенных за ней различных закладок.

Устройство зондирования строительных конструкций работает следующим образом.

Основным режимом работы устройства является режим "Поиск". Этот режим устанавливается автоматически при включении устройства и используется при поиске и распознавании различных неоднородностей и включений, находящихся в строительных конструкциях.

При включении напряжения питания устанавливаются исходные режимы всех блоков устройства. По команде ЭВМ1 генератор 5 ударного возбуждения формирует зондирующий сверхширокополосный сигнал в виде одного периода синусоиды амплитудой 20 В и длительностью 1 мс, a генератор 25 ультразвуковых импульсов - измерительный ультразвуковой импульс длительностью 0,25 мс. Радиолокационный сигнал передающей антенной 8 и ультразвуковой импульс ультразвуковым излучателем 26 излучаются в направлении поверхности 2 строительной конструкции.

Обнаружение неоднородностей и включений в режиме "Поиск" осуществляется оператором путем перемещения вправо-влево, вперед-назад антенного блока 4, укрепленного на штанге и включающего пространственно совмещенные передающую 8, приемную 9 антенны и ультразвуковой излучатель 26. При этом необходимо следить за тем, чтобы антенный блок 4 перемещался параллельно обследуемой поверхности 2 строительной конструкции на фиксированном расстоянии (5-10 см от нее). Скорость перемещения антенного блока 4 выбирается в зависимости от условий поиска и конфигурации строительной конструкции. При этом необходимо следить за тем, чтобы был обследован весь проверяемый участок поверхности 2 строительной конструкции.

Электромагнитная волна, отражающаяся от неоднородности 10, воздействует на приемную антенну 9. На эту же антенну воздействует мешающее прямое излучение генератора 5 и отраженный сигнал от границы раздела воздух-строительная конструкция. Часть энергии зондирующего сигнала с второго выхода высокочастотного генератора 5 поступает на первый вход триггера 11, который переводится в первое (нулевое) состояние. На выходе триггера 11 формируется отрицательное напряжение.

Отраженный сигнал, содержащий информацию о границе раздела сред и неоднородности 10, с выхода приемной антенны 9 поступает на первый вход приемника 7, на второй вход которого подается через интерфейс 21 короткий строб импульс с ЭВМ1. Сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принятого периодического сигнала, через линию 12 задержки поступает на второй вход триггера 11. Последний переводится во второе (единичное) состояние, при котором на его выходе формируется положительное напряжение. Это напряжение поступает на управляющий вход ключа 22 и открывает его. В исходном состоянии ключ 22 всегда закрыт.

Линия 12 задержки необходима для наиболее полного управления влиянием отражений от границы раздела сред на работу усилителя 13 и последующих каскадов. Линия 12 задержки выбирается переменной, что обеспечивает устранение влияния прямого излучения передающей антенны 8 и сигналов, отраженных от границы раздела воздух-строительная конструкция и от слоев различной глубины залегания, т.е. осуществляется "стробирование по вертикали", которое обеспечивает последовательный просмотр подповерхностного пространства строительной конструкции от границы раздела воздух-строительная конструкция до слоев различной глубины.

"Стробирование по горизонтали" позволяет на фоне вариаций электромагнитного поля, не связанных с электромагнитной волной, отражающей от неоднородности или включения, надежно выделять в подповерхностных слоях строительной конструкции неоднородности, включения и т.п. Для исключения влияния периодических и квазистационарных вариаций электромагнитного поля Земли осуществляется периодическое измерение напряженности поля и операция нормирования разностного сигнала двух последовательных измерений, т.е. интегрируется разностный сигнал, делится разностный сигнал на проинтегрированный разностный согнал. Операция сравнения нормированного сигнала с заданным пороговым значением позволяет принять решение о наличии или отсутствии неоднородности или включения.

Для этого сформированный в приемнике 7 импульс, представляющий собой мгновенное значение принимаемого периодического сигнала, отраженного от неоднородности 10, через открытый ключ 22 после усиления в усилителе 13 поступает на блок 15 вычитания непосредственно и через линию 14 задержки. При этом в каждой точке наблюдения производится не менее двух последовательных измерений указанных импульсов. Затем производится операция вычитания двух последовательных измерений. Для этого импульс, соответствующий предшествующему измерению, задерживается линией 14 задержки до момента сравнения его с последующим импульсом в блоке 15 вычитания. Операции интегрирования разностного сигнала и деление разностного сигнала на проинтегрированный разностный сигнал производится в блоках 16 и 17. В блоке 18 осуществляется сравнение нормированного сигнала с пороговым значением сигнала, формируемым блоком 19. При превышении порогового уровня сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20, где он преобразуется в цифровую форму и поступает через интерфейс 21 на ЭВМ1.

После аналого-цифрового преобразования данные через плату интерфейса 21 поступают в ЭВМ1, а затем на экран жидкокристаллического индикатора 23, частоты вертикальной (строчной) и горизонтальной (кадровой) разверток которого могут варьироваться в определенных пределах. На экране индикатора 23 в реальном масштабе наблюдается плоская яркостная картина неоднородности и включений исследуемой строительной конструкции.

Для построения трехмерных изображений неоднородностей и включений используется ультразвуковая система точного местоопределения положения антенного блока 4, состоящая из генератора 25 ультразвуковых импульсов, ультразвукового излучателя 26, трех приемников ультразвуковых импульсов 27, 28 и 29, устройства 30 обработки ультразвуковых импульсов, которое из принятых ультразвуковых импульсов формирует интервалы времени, необходимые для определения текущего положения антенного блока 4. При этом приемники 27, 28 и 29 ультразвуковых импульсов образуют начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Антенный блок 4 содержит широкополосный ультразвуковой излучатель 26 и радиолокационные передающую 8 и приемную 9 антенны, выполненные в виде вибраторных излучателей типа "бабочка" с резонатором специальной формы.

Синхроимпульс от ЭВМ1 через интерфейс 21 запускает генератор 25 ультразвуковых импульсов, импульс которого излучается вдоль обследуемой поверхности через ультразвуковой излучатель 26, имеющий близкую к круговой диаграмму направленности.

Приемники 27, 28 и 29 ультразвуковых импульсов в момент прихода к ним излученного импульса формируют стандартные выходные сигналы, поступающие на устройство 30 обработки, которое измеряет три интервала времени между излученным и принятыми импульсами. На основании этих данных ЭВМ1 решает задачу определения текущего положения антенного блока 4 как точки пересечения трех окружностей с центрами в точках 27, 28 и 29 и радиусами, равными произведениям измеренных интервалов на скорость звука в воздухе. Высокая точность местоопределения обеспечивается короткой длительностью импульса - не более 0,25 мс и его малой пространственной протяженностью - около 6 см. Это достигается тем, что в качестве излучателя и приемников используются специальные широкополосные электроакустические преобразователи, разработанные с использованием современного материала - пъезопленки на основе полимера - поливиниладентфторида.

Максимальная амплитуда принимаемого сигнала сравнивается с установленным пороговым значением, при превышении которого включается звуковой индикатор 24.

Появление звукового сигнала и визуального сигнала на экране индикатора 23 требует остановки оператора и свидетельствует о том, что в зоне обнаружения антенного блока 4 находится неоднородность или включение, природу происхождения которой следует установить, а при необходимости, уточнить ее местоположение и форму, как это описано выше.

Для анализа обнаруженной неоднородности следует выполнить ее сканирование (перемещение антенного блока 4 от границы обнаружения до границы потери) со скоростью, определяемой световой строкой на экране индикатора 23. Режим "сканирование" и формирование вертикального среза строительной конструкции с обнаруженной неоднородностью осуществляется переходом из режима "Поиска" нажатием кнопки "Сканирование", расположенной на передней панели устройства. Через 20 с после обработки сигнала на экране индикатора 23 появляется трехмерный радиолокационный образ неоднородности или включения, дающий представление о форме и размерах неоднородности (включения). По желанию оператора контрастность изображения можно изменять соответствующими кнопками в сторону увеличения или уменьшения.

Для идентификации обнаруженной неоднородности с имеющимися эталонами оператору необходимо обратиться к обучаемому алгоритму, при этом на экране индикатора 23 высвечивается соответствующее название, например "неоднородность № 2". В случае несоответствия выводится сообщение "неоднородность не опознана".

Для определения материала обнаружения неоднородности (включения) оператор нажатием соответствующей кнопки переходит к базовому алгоритму. На экране выводится сообщение о типе материала: "Металл", "Композит", "Пластик" и т.д.

Взаимодействия ЭВМ1 с остальными узлами устройства, а также организация управления работой осуществляется через схемы интерфейса 21.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом и другими устройствами аналогичного назначения позволяет повысить достоверность подповерхностного обнаружения и распознавания скрытых неоднородностей. Это достигается использованием ультразвуковой системы точного местоопределения положения антенного блока, благодаря чему возможны упорядоченное обследование поверхности и формирование массива данных для построения трехмерного изображения объема. С помощью предлагаемого устройства может быть получен радиолокационный разрез бетонной стены с изображением арматуры и расположенных за ней неоднородностей и включений.

Устройство зондирования строительных конструкций, состоящее из высокочастотного генератора, пространственно совмещенных передающей и приемной антенн, приемника высокочастотного сигнала и ЭВМ, при этом к первому выходу высокочастотного генератора подключена передающая антенна, к выходу приемной антенны последовательно подключены приемник высокочастотного сигнала и контроллер по обработке и вводу данных в ЭВМ, высокочастотный генератор выполнен в виде генератора ударного возбуждения, контроллер выполнен в виде последовательно подключенных к выходу приемника высокочастотного сигнала первой линии задержки, триггера, второй вход которого соединен с вторым выходом высокочастотного генератора, ключа, второй вход которого соединен с выходом приемника высокочастотного сигнала, усилителя, второй линии задержки, блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом усилителя, интегратора, блока деления, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания, блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока формирования эталонного напряжения, и аналого-цифрового преобразователя, выход которого через интерфейс связан с ЭВМ, соответствующие выходы интерфейса подключены к высокочастотному генератору, приемнику высокочастотного сигнала, блоку формирования эталонного напряжения, звуковому и жидкокристаллическому индикаторам, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала импульс через первую линию задержки поступает на второй вход триггера, который формирует положительное напряжение, которое открывает ключ, через который импульс, сформированный в приемнике высокочастотного сигнала, передается через усилитель во вторую линию задержки и блок вычитания, разностный сигнал от блока вычитания подается на интегратор и блок деления, а затем после блока деления через блок сравнения подается в аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем, что в него введены генератор ультразвуковых импульсов, ультразвуковой излучатель, три приемника ультразвуковых импульсов и устройство обработки ультразвуковых импульсов, причем к соответствующему выходу интерфейса последовательно подключены генератор ультразвуковых импульсов и ультразвуковой излучатель, выходы приемников ультразвуковых импульсов через устройство обработки ультразвуковых импульсов подключены к соответствующему входу интерфейса, ультразвуковой излучатель, приемная и передающая антенны размещены в антенном блоке, генератор ультразвуковых импульсов, приемник и передатчик высокочастотного сигнала размещены в электронном блоке, устройство обработки ультразвуковых импульсов размещено в контроллере по обработке и вводу данных в ЭВМ, тремя приемниками ультразвуковых импульсов образованы соответственно начало и оси прямоугольной системы координат XOY на обследуемой поверхности.

Электрическое зондирование - Техническая библиотека Neftegaz.RU

Электрические зондирования широко используются для расчленения геологических разрезов, особенно осадочных, поисков пластовых полезных и

Электрическое зондирование - это такая модификация метода сопротивлений на постоянном или низкочастотном (до 20 Гц) токе, при котором в процессе работы расстояние между питающими электродами или между питающими и приемными линиями (разнос) постепенно увеличивается. В результате строятся графики зависимости кажущегося сопротивления ( ) от разноса ( ), или кривая зондирований, которая характеризует изменение удельных электрических сопротивлений (УЭС) с глубиной.

Различают две модификации зондирований: вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), применяемые для разведки небольших глубин(до 500 м), и дипольные электрические зондирования (ДЗ), применяемые для разведки глубин 0,5 - 10 км.

1 . Методика вертикальных электрических зондирований. Вертикальное электрическое зондирование выполняется симметричной четырехэлектродной или трехэлектродной градиент-установками (см. 7.1). Работы cимметричной установкой проводятся в такой последовательности (см. рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема установки ВЭЗ: - катушки с изолированными проводами, Б - батарея, ИП - измерительный прибор

В выбранной точке зондирования (центр зондирования, называемый точкой записи) устанавливаются батарея с измерительным прибором, две катушки с проводом для разноса питающих электродов. На небольшом расстоянии (обычно 1 м) заземляются приемные электроды М и N, а на расстоянии 3 м - питающие А и В. Производится измерение и и рассчитывается , где коэффициент установки (см. 7.3). Далее питающие электроды постепенно разносятся в разные стороны, а могут выбираться, например, такими: 1,5; 2,2; 3; 5; 10; 15; 22; 30; 50; 100; ... м. При больших АВ приходится переходить на увеличенную длину MN, чтобы превышали уровень помех. На каждом разносе определяется . Для удобства работ провода предварительно промеряются и на них краской или изолентой ставятся метки, например, одна, две, три, вновь одна, две, три и т.д. При работах с аналоговыми приборами в ходе зондирования на бланке с логарифмическим масштабом по осям координат (бланк ВЭЗ) с модулем 6,25 см при точности измерений или 10 см при точности строится кривая ВЭЗ: по вертикали откладывается , а по горизонтали - величина полуразноса ( ). При работах с цифровой аппаратурой данные вносятся в компьютер, и кривая ВЭЗ строится автоматически на экране дисплея.

После окончания зондирования и построения кривой ВЭЗ аппаратуру и оборудование переносят на новую точку. Обычно точки зондирований располагаются вдоль профилей. Расстояния между соседними точками ВЭЗ (шаг съемки) меняются от первых десятков до нескольких сот метров. Они должны быть сравнимыми с проектируемыми глубинами разведки. Максимальный разнос АВ / 2 выбирается в 3 - 10 раз большим этих глубин.

Разносы должны быть направлены, по-возможности, вдоль дорог, просек, а при так называемых круговых ВЭЗ - по двум или четырем азимутам. Изучаемая площадь покрывается сетью профилей на расстояниях, сравнимых или в 2 - 5 раз больших шага съемки. Для уменьшения искажающего влияния рельефа разносы направляют вдоль его простирания. Изучение почв и грунтов проводится ВЭЗ с малыми разносами (от долей до первого десятка метров). Их называют микрозондированиями (МКВЭЗ).

При выполнении трехэлектродных ВЭЗ один питающий электрод ( А) постепенно удаляется от центра ( О) зондирования, а второй ( В) относится в "бесконечность", т.е. в 3 - 5 раз дальше максимального АО по перпендикуляру к линии разноса и остается постоянно заземленным (установка AMN, B в ).

2. Методика дипольных электрических зондирований. Если надо изучить большие глубины (свыше 1 км), то при выполнении ВЭЗ разносы АВ приходится увеличивать до 10 км, что делать сложно и неудобно. В этом случае используются дипольные установки (азимутальные, радиальные и др.) (см. 7.3.4). При дипольных электрических зондированиях (ДЗ) измеряется кажущееся сопротивление при разных расстояниях или разносах r между центрами питающего и приемного диполей (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Схема проведения дипольного азимутального зондирования: ГГ - генераторная группа, ПЛ - полевая лаборатория

Разнос осуществляется либо в одну сторону от неподвижного питающего диполя (одностороннее ДЗ), либо вначале в одну, а затем в противоположную сторону (двухстороннее ДЗ).

Дипольное зондирование выполняется с помощью электроразведочных станций. Сначала проводится топографическая подготовка работ. ДЗ могут выполняться по криволинейным маршрутам, приуроченным к дорогам, рекам и участкам, к которым может быть доставлена полевая лаборатория. Величина разноса должна увеличиваться примерно в геометрической прогрессии, например, = 0,5; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 15; 20; 30 км.

Измерив силу тока в АВ ( ) и разность потенциалов на первой М₁ N₁ () точке О₁, можно получить , где - коэффициент дипольной установки (см. 7.3.2). После этого полевая лаборатория переезжает на новую точку О₂ (см. рис. 3.6). По радио устанавливается связь между станциями, снова проводятся замеры и расcчитывается и т.д. В результате на бланках с двойным логарифмическим масштабом строится кривая ДЗ: по горизонтали откладывается r (в азимутальном (ДАЗ) и экваториальном (ДЭЗ) зондировании) или (в радиальном (ДРЗ) или осевом (ДОЗ) зондировании), а по вертикали - . Из теории известно, что кривые ДАЗ и ДЭЗ точно совпадают с кривыми ВЭЗ, а ДРЗ и ДОЗ несколько отличаются.

3. Методика морских электрических зондирований. При морских электрических зондированиях используются дипольные осевые установки, т.е. радиальные установки, у которых питающая ( АВ) и приемная ( MN) линии располагаются вдоль одной прямой, а сами зондирования проводятся непрерывно (НДОЗ). В процессе выполнения НДОЗ приемная линия и регистрирующая аппаратура, установленные на приемном судне, остаются неподвижными. Питающая линия непрерывно перемещается на генераторном судне сначала в одну, а затем в другую сторону от приемной линии. После обработки автоматических записей токов и разностей потенциалов рассчитываются кажущиеся сопротивления для разных расстояний между центрами питающей и приемной линий и строятся кривые НДОЗ.

Морские зондирования служат для изучения строения донных осадков и структур, благоприятных для нефтегазонакопления.

При выполнении любых электрических зондирований до 5 % точек являются контрольными. По ним рассчитываются средние относительные погрешности в расчетах КС, которые не должны превышать .

Электрические зондирования широко используются для расчленения геологических разрезов, особенно осадочных, поисков пластовых полезных ископаемых, изучения с разными целями геологической среды.

ЗОНДИРОВАНИЕ - это... Что такое ЗОНДИРОВАНИЕ?

зонди́рование (от франц. sonder — исследовать), введение с диагностической или лечебной целью в полые органы, естественные полости, раны, патологические каналы и свищевые ходы специальных инструментов — зондов. В хирургии с помощью зондов исследуют направление и протяжённость раневых каналов, свищевых ходов, полостей, определяют наличие в них инородных тел. В терапевтической практике чаще у лошадей, собак и свиней зондируют желудок, у крупного рогатого скота и верблюдов — пищевод и рубец, у телят — сычуг, у птиц — зоб. С помощью зондов освобождают желудок от содержимого и газов, промывают его при отравлениях, удаляют из пищевода задержавшиеся кормовые частицы, инородные тела, а также вводят внутрь растворы лекарственных веществ.

Перед введением зонда его промывают, дезинфицируют 3%-ным раствором карболовой кислоты. Резиновые зонды смазывают вазелином. Зонд вводят без особого усилия, чтобы не травмировать ткани. При введении желудочного зонда крупному рогатому скоту и лошадям необходимо учитывать наличие в краниальной половине их носового хода особой складки, образующей карман, в который может попасть конец зонда. При З. желудка у лошадей зонд проводят по нижнему носовому ходу. Когда зонд окажется на границе между глоткой и пищеводом, необходимо вызвать у животного глотательное движение. Правильность введения зонда в пищевод и желудок проверяют пальпацией области глотки и пищевода, а также прослушиванием звуков на свободном конце зонда. Если зонд находится в желудке, то слышны урчание или переливающиеся звуки, ощущается специфический слабокислый запах. При З. пищевода и рубца у рогатого скота и верблюдов через носовые ходы необходимо следить, чтобы зонд из глотки не попал в ротовую полость или в трахею. В этих случаях зонд немедленно извлекают наружу. При З. через рот зонд вводят в отверстие зевника и продвигают по средней линии нёбного свода до мягкого нёба, откуда он попадает в пищевод. Для З. сычуга у телят применяют медицинские зонды № 8, 10, 12, изготовленные из мягкой резины. Зафиксировав голову телёнка, зонд вводят через нос в глотку и пищевод на глубину 50—60 Смотри Затем из сосковой поилки в зонд осторожно вливают физиологический раствор или молоко и продвигают зонд на глубину 75—80 см в зависимости от величины животного. З. желудка у свиней и собак проводят через ротовую полость. В центральное отверстие зевника вводят зонд и продвигают его до глотки. Во время глотательного движения его проталкивают в пищевод и желудок. У птиц З. зоба, проводится с помощью медицинского зонда или резиновой трубки толщиной 6—8 мм и длиной 50 Смотри Вводимый конец трубки закруглён. Птицу фиксируют, открывают клюв, вводят в глотку зонд и, постепенно продвигая его, проникают им в пищевод и зоб. Положение зонда в зобе можно определить пальпацией.

З. противопоказано при кровотечениях из носовой полости и желудка, при новообразованиях в пищеводе, болезнях носоглотки и носовых раковин, общей слабости и тяжёлом состоянии животного, при инфекционных болезнях, затруднённом дыхании и сердечной слабости. См. также Зонды.

Литература:
Ионов П. С., Кумсиев Ш. А., Основы терапевтической техники в ветеринарии, М., 1957.

Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: "Советская Энциклопедия". Главный редактор В.П. Шишков. 1981.

Статическое зондирование — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 февраля 2017; проверки требуют 6 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 февраля 2017; проверки требуют 6 правок. Упрощенная версия конусного пенетрометра.

Статическое зондирование (CPT) — погружение зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда^[1]. Зонд представляет собой металлическую штангу с наконечником в виде конуса диаметром 33—77 мм. Вдавливающее усилие передается на наконечник через штангу, наращиваемую по мере погружения в грунт^[2]. Статическое зондирование бывает^[1]:

• непрерывным;
• прерывистым.

Непрерывное представляется собой задавливание зонда в грунт с постоянной скоростью, а перерывы в погружении зонда допускаются только для наращивания штанг зонда. Прерывистое зондирование характеризуется тем. что происходит задавливание зонда в грунт с постоянной скоростью, включающее дополнительно периодические, с заданным интервалом по глубине остановки зонда, при которых испытание грунтов зондированием выполняется по специальным методикам (релаксационно-ползучие, диссипационные, квазистатические и другие испытания)^[1].

• "Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice"; T. Lunne, P.K. Robertson and J.J.M. Powell. Blackie Academic & Professional. London.
• Рыжков И.Б., Исаев О.Н. Статическое зондирование грунтов. – М.: Изд-во АСВ, 2010.
• СП 24.13330.2011 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85* Свайные фундаменты».
• СП 25.13330.2012 «Актуализированная редакция СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах».
• Трофименков Ю.Г., Воробков Л.Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. – М.: Стройиздат. 1981.
• Meigh, A.C., 1987 "Cone Penetration Testing - Methods and Interpretation", CIRIA, Butterworths.
• ASTM, 2004, "Standard Method of Deep Quasi-Static Cone and Friction-Cone Penetration Tests of Soil"; ASTM Standard D 3441, ASTM International, West Conshohocken, PA, 7 pp.
• ASTM D-5778 "Standard Test Method for Performing Electronic Friction Cone and Piezocone Penetration Testing of Soils".
• International Reference Test Procedure for CPT and CPTU - International Society of Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE)
• (October 4–5, 1995) "U.S. National Report on CPT". Proceedings, International Symposium on Cone Penetration Testing, Vol. 1 (CPT '95): 263–276, Linköping, Sweden: Swedish Geotechnical Society. Проверено 2011-09-26. 

---

Смотрите также

• 
  Шаблон декора на стену
• 
  Бирюзовые стены темный пол
• 
  Чем заполнить щели между полом и стеной
• 
  Декор стен зала в квартире фото
• 
  Штукатурка внутренних стен из газосиликатных блоков
• 
  Для чего нужно грунтовать стены перед шпаклевкой
• 
  Классический интерьер с серыми стенами
• 
  Оформление стен досками
• 
  Идеи для стен в гостиной
• 
  Обшивка наружных стен вагонкой
• 
  Оформить стену гаража в саду фото