专利名称：一种监测用喷射法制作的柱状体的直径的方法
技术领域：
本发明涉及一种用被称为喷射浇注的压力浇注技术制作的圆柱体的直径的监测方法。
该技术在于用一个在压力下传输一个或多个液体喷射流的工具，在地面上钻出一个相当大的圆筒状直孔，在这样的孔中填充浇注材料或类似物质，得到一个在该孔中形成的柱状体，为地面的工程安装做好准备。该技术在法国专利No.2700128中有详细的描述。
用液体射流钻孔的方法是可以理解的。在压力下，实际孔径根据下层土壤的不规则性，特别是根据下层土壤的不同特性，随深度有很大的变化。结果，用这种方法得到的柱状体的直径，根据深度不同，会有相当大的差别，当圆柱状体的深度很深时，比如15米深，这个问题是十分严重的。
在某些情况下，制出彼此相邻的连续的柱壮体，以便在地面上构成连续的障碍物。很明显，在这种情况的应用中，在不同的深度监测每一个柱壮体的直径，以保证所形成的柱壮体在全部高度上保持连续是十分重要的。
目前，还没有一种监测用喷射浇注方法制作的柱壮体的直径的方法。现有技术包括了制作一个测试柱体，其上部露出地面以直观检查它的直径，可以理解，这种技术使用起来相当繁琐，并且在任何情况下，都不能监测到柱壮体的更深层部分。
还有的技术是利用电测量方法，以确定一定深度的土壤的特性，在那些技术中，一个包含一系列以规则距离排开的电极的探测器放置于圆孔中，这些电极既作为测量电势差的电极，又作为向地面注入电流的电极。
注入电流的电极在圆孔的周围产生电场，在圆孔的不同深度所做的电势差测量，使土壤的特性可以根据在不同的深度测量的代表土壤性质的物理量来确定，这个物理量包括土壤的电阻，其可以衡量土壤的性质。此技术在本人的欧洲专利No.0518686中有详细的描述。
本发明的目的是提供一种监测用喷射浇注方法在土壤中制作的柱状体的直径的方法，该方法不具有破坏性，并使所做柱状体的全部高度都可以得到监测。
为达到上述目的，本发明包括如下步骤制作一部测量仪器，包括一个其长度与柱状体的长度相当的管状单元，所述管状单元包括一组产生电场的发射电极和一组测量由所述电场产生的电势差的测量电极，电极分别与电源和电势差测量设备相连。
在靠近柱状体的位置的土壤中做一个参考孔，所述测量仪器安放在其中，在参考孔不同的深度来测量代表土壤物理特性的电压值，以取得所述深度的一系列参考值。
在要测试的柱状体中钻一个轴向孔，其直径大大小于所述柱状体的直径。
将所述测量仪器插入到所述柱状体中的轴向孔中，并在不同的深度测量电压值，因此就取得了在不同深度代表与所述柱状体和周围土壤相关联的物理特性的实际的电压值。
所述实际的电压值与所述参考值一并处理，就得到代表所述柱状体在不同深度的直径的信息。
在这种方法中，参考孔开始时位于靠近所述柱状体的位置处，在参考孔中得出电测量值，取得在所形成的孔中相应于不同的深度的参考物理量，孔的深度自然与所述柱状体的深度相一致。
在第二步中，用喷射浇注法制成柱状体后，在所形成的柱状体中钻出轴向孔，并且用同样的测量设备在孔的不同深度进行测量，柱状体也是同样做法。这种测量方法用于取得在每一个深度首先与柱状体在所述深度的直径关联，其次与电场中的周围部分土壤相关联的物理参数，处理这些在不同深度与在参考孔中测量参考值时取得的结果相联系的测量值，就可能导出与柱状体本身相联系的值，进而导出直径或至少代表直径变化的相关量。
在第一种实现方案中，在柱状体中钻轴向孔时，所述孔在不同深度相对于垂直方向的任何倾斜都要进行测量，以便取得一系列的倾斜值，在不同深度代表柱状体直径的信息可依靠所述倾斜值进行更正。
在这个改进的实现方案中，在安装测量仪器以前，应该预先估计在柱状体中所钻轴向孔的倾斜度。在不同的测量深度确定倾斜度可以使实际测量值更正确，进而使所测量的直径更正确。
在第一个实现方案中，所述轴向孔在制做柱状体的材料未浇注时做好。
在第二个实现方案中，所述轴向孔在制做柱状体的材料已浇注或已部分浇注时做好。
物理量最好为土壤或柱状体材料的电阻，为了利用所述参考值处理所述实际值，要用到特殊的软件来提供一个与柱状体的形状和周围的土壤都相关的参考电阻值和实际电阻值的三维分析。
本发明的其它的特点和优点会在以下所给的不同实施例的描述中更进一步地阐明。所做的描述参考以下附图
图1A-1D显示了测量柱状体直径的方法的不同步骤。
图2显示了测量方法的第一个实施方案。
图3显示了本发明方法的第二个实施方案。
首先参考图1A-1D，以下为测量用浇注法制作的柱状体的直径的整个方法的描述，而且是在沿柱状体高度的不同点进行的。
如图1A所示的第一步中，在土壤10中钻长为L的圆柱状孔12，其长度等于即将制作的柱状体的长度，一个电测量仪器14插入到孔12中，该仪器包括含有一套均匀放置、基本上由电极构成、且每一个均与导线22相连接的探测器18的筒状单元16。导线22连接由符号24代表的、基本上由电流发生器和测量电势差的设备组成的电子设备。正如在被认为构成了本专利申请的组成部分的欧洲专利No.9585686中更详细的描述，一些电极是产生电场、在土壤中形成电圆柱体26的电流注入电极，这就是注入电极的位置的作用。另外的电极是使轴向孔中的两个不同点间的电势差能够被测量的电势差测量电极。所述电势差同时依赖于产生的电场和与产生的电场相关的介质的电阻。很明显，通过向注入电极连续地供电和在不同层面测量连续的电势差，就可以画一幅在轴向孔12中不同深度的土壤电阻图。如果考虑特殊的例子，可以相应于电阻p01,p02和p03确定三个不同的地形层面Ⅰ,Ⅱ和Ⅲ，这些与相应于不同层面的深度相关连的电阻值被存储于记忆器30中。
在以下的步骤中，用喷射浇注技术在土壤10中制作第一个柱状体32，柱状体和土壤10的交界处为参考面34。在每一个深度X，构成柱状体32的的浇注物质产生了根据土壤的性质变化的相关直径。
在下面如图1C所示的步骤中，在柱状体32中钻出轴向孔36。这个轴向孔36可以在浇注物质浇注前制成，这样的话，轴向孔36就包含了浇注物质减少了机械强度的轴向区域；另外，轴向孔36也可以在浇注物质至少在一定程度上被浇注后做成，这样，轴向孔36就真正地形成了轴向孔。
在下面如图1D所示的步骤中，以上描述的基本上由圆筒、电流注入电极和电势差测量电极18构成的测量仪器14被放置于轴向孔36中的位置。向注入电极连续供电并用测量电极连续测量，就可以在进行测量的柱状体的不同深度测得电阻值。每一个电阻值p’0都既与柱状体的直径，即与电势差的测量有关的浇注物质的数量，又与周围土壤的电阻相关。使用计算机回路24并用这个特别的例子中的参考电阻p01,p02和p03处理作为深度X的函数的不同电阻值pX，就可以从中导出仅与构成柱状体32的浇注物质有关的作为深度X的函数的有用的电阻值。这个电阻值代表了随深度变化的柱状体的直径。在参考孔中取得的电阻值和在柱状体的不同深度测量的电阻值的处理要靠配备用于解释测量的明显电阻值的特殊软件来实现。这个软件利用了电流在土壤(参考)中和在三维空间的土壤及柱状体(测量值)中的传播规律，并考虑了与土壤和构成柱状体的材料(土壤中的层，层的厚度，层的电阻，柱状体材料的电阻，……)相关的参数。在上面的专利中，解释了这个用于土壤地处理方法所应用的原则。
在改进的实施例中，在钻出轴向孔36时，也要测量出孔的倾斜度。为了做到这一点，就要在钻孔的工具上安装一个倾斜计。当柱状体的深度L较大时，要保证轴向孔36的准确垂直是很困难的。可以理解，校正如上由一个与孔的倾斜度相关的系数确定的有用的电阻值，就可以取得在不同深度的更准确的柱状体的直径。测量仪器可以是分别如图2和图3所示的两个不同类型中的一种。
在图2中，测量仪器的筒状单元由中间打孔的塑料管40构成，每个管彼此连接构成适当长度的筒状单元。探测器18与电导线22一起放置于筒状单元中。底部管40a用塞子42封住。为了有助于在轴向孔中安装筒状单元，并阻止灰尘从孔中进入筒状单元，可以用工业纤维或其它纺织物包在圆管40的外面。探测器可以在该仪器插入到柱状体的轴向孔中之前安装进圆管40。
探测器18也可以在圆管40放入轴向孔后装入圆管40中。自然地，必须向打孔的筒状单元中注入导电液体以在探测器18和构成柱状体32的材料之间提供电的连续性。
在图3中，测量仪器的筒状单元由与构成电极的导电圈52互连的绝缘管50构成。一套导电体54将导电圈52与放置于表面的电子设备连接起来。底管50a用塞子56封住。
这样的一个测量仪器在本人的欧洲专利申请EP0863412中有详细的描述。
权利要求
1．一种监测在土壤中用喷射浇注方法制作的柱状体的直径的方法，所述方法其特征在于包括如下步骤制作一种测量仪器，其包括长度与柱状体的长度基本相同的筒状单元，所述筒状单元装有一组产生电场的发射电极和一组测量由所述电场产生的电势差的测量电极，该电极分别与电源和电势差测量设备相连；在靠近制作的柱状体的位置附近钻出参考孔，所述的测量仪器放置其中，来测量代表在参考孔的不同深度的土壤的物理特性的电压值，以取得一系列在所述深度的参考值；在所测试的柱状体中钻出一个轴向孔，该轴向孔的直径比所述柱状体的直径小得多；将所述测量仪器插入在所述柱状体中钻出的轴向孔中，在不同的深度测量电压值，就会得到代表与在不同深度的所述柱状体和周围土壤相联系的物理特性的实际电压的测量值；处理所述的实际测量值和所述的参考测量值，就会得到代表在不同深度的所述柱状体的直径的信息。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述的柱状体中钻轴向孔时，要在不同的深度测量所述轴向孔相对于垂直方向的倾斜度，以取得一系列的倾斜值，代表在不同深度的柱状体直径的信息靠所述倾斜值进行校正。
3．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述轴向孔在制作所述柱状体的材料还没有浇注时做出。
4．根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述轴向孔在制作所述柱状体的材料已经浇注，至少是部分浇注时做出。
5．根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于所述测量仪器的筒状单元由一组相互连接的带孔圆筒组成，所述电极放置于所述筒状单元内，所述筒状单元充满了导电液体。
6．根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于测量仪器的所述筒状单元由一组组装在一起的由绝缘材料制成的圆管构成，所述圆管的外表面装有构成所述电极的环形导电区，导电体被放置在将所述的环形导电区连接到所述电源和所述电压测量设备的筒状单元内。
7．根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述的物理特性是电阻。
8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于为了利用所述参考值处理实际测量值，要用特殊的软件来提供与柱状体的形状和周围的土壤均有关的参考电阻值和实际电阻值的三维分析。
全文摘要
本发明涉及一种监测在土壤中用喷射浇注方法制作的柱状体的直径的方法。制作一个包括长度与柱状体(12)的长度完全相同的筒状单元(16)的测量仪器(14),所述筒状单元装有一组产生电场的发射电极(18)和一组测量所产生的电势差的测量电极(18),在土壤中钻出一个参考孔,在要测试的柱状体中制出轴向孔(36),所述的测量仪器(14)放置其中,来测量不同深度的电压值,并对所述电压值进行处理。
文档编号E21B47/08GK1305088SQ0013211
公开日2001年7月25日 申请日期2000年12月14日 优先权日1999年12月14日
发明者皮埃尔·弗拉皮 申请人:大地公司