Движение грунта контролируется на участке HS2 с помощью георешетки, оснащенной оптоволоконным кабелем.

Jul 13, 2023

На разрезе High Speed ​​2 используется система обнаружения подземных движений грунта, сочетающая в себе геосинтетические материалы и оптоволоконные сенсорные кабели.

Раннее обнаружение движения грунта, помогающее предотвратить ущерб, вызванный опасными геологическими процессами, становится все более важным, поскольку изменение климата приводит к увеличению числа экстремальных погодных явлений.

Однако традиционная технология зондирования, способная контролировать большие территории с достаточно большим пространственным и временным разрешением, чтобы обеспечить раннее предупреждение о подземном движении грунта, ограничена.

Новая геосетка с оптоволоконными инструментами, известная как Sensorgrid, может обеспечить мониторинг движений внутри геотехнических активов в режиме реального времени.

Решение было разработано Кембриджским центром интеллектуальной инфраструктуры и строительства (CSIC), дочерним подразделением CSIC и специалистом по оптоволоконным датчикам Epsimon, а также производителем георешеток Huesker.

Sensorgrid уже опробован и установлен на части схемы High Speed ​​2 (HS2).

Он был реализован на меловой выемке Tilehouse Lane длиной 710 м и глубиной до 13 м вдоль маршрута HS2. Он соединяет виадук долины Колн с южным порталом туннелей Чилтерн, недалеко от автомагистрали M25.

Основным подрядчиком этого участка является Align JV, в состав которого входят Bouygues Travaux Publics, сэр Роберт Макэлпайн и Волкер Фитцпатрик.

В ходе наземных изысканий и земляных работ на месте вырубки выявлены признаки растворения.

В рамках проектного решения в основании выемки устанавливается матрац, армированный георешеткой, для уменьшения возможных пустот под путевой плитой.

Также стало ясно, что возможность обнаружения движения под матрасом будет иметь решающее значение во время строительства, когда участок будет использоваться в качестве подъездной дороги, а также во время эксплуатации самой железнодорожной линии.

Распределенное оптоволоконное зондирование (DFOS) не является чем-то новым для отрасли и ранее использовалось для измерения натяжения волоконно-оптических кабелей, охватывающих многие километры в различных типах инфраструктуры. Однако измерения смещения грунта основаны на механическом соединении этих кабелей с почвой, которое не всегда может быть гарантировано.

Операционный менеджер CSIC Седрик Кечаварзи говорит: «Наша область работы связана с оптоволоконным зондированием, и для этого мы используем небольшие кабели диаметром несколько миллиметров. Конечно, если вы поместите их в бетон, они сцепятся с ним, а если бетон расширится или сожмется, кабель будет соответственно натянут. А вот в почве вероятность проскальзывания кабеля гораздо выше.

«Это будет зависеть от типа почвы, содержания воды и нагрузки на вскрышные породы, но когда кабель соскальзывает, на кабель будет передаваться только частичное движение грунта и нагрузка».

Чтобы решить эту проблему, компании CSIC, Epsimon и Huesker разработали решение, в котором оптоволоконные кабели для измерения деформации интегрируются в георешетку во время производства.

«Георешетки спроектированы так, чтобы действительно хорошо взаимодействовать с почвой и удерживать ее на месте. В сотрудничестве с Huesker, немецким производителем геосеток, были проведены испытания по включению различных оптоволоконных кабелей в георешетки во время производства», — объясняет Кечаварзи.

«Георешетки состоят из нитей, сшитых вместе в сетку, и поэтому мы смогли просто заменить имеющиеся нити оптоволоконными кабелями аналогичной жесткости.

«Таким образом, мы разработали тензочувствительные георешетки различной прочности, для которых плотность измерения можно регулировать во время производства, изменяя количество нитей, заменяемых сенсорными кабелями».

Сотрудник CSIC Сяомин Сюй добавляет: «Раньше мы пытались вручную приклеить кабель к экструдированным георешеткам, но это невозможно масштабировать. Также проводились испытания по помещению кабелей в нетканый геотекстиль, который не обеспечивал такого же уровня сцепления, как сшивание.

«Включение кабелей в процесс вязания с последующим полимерным покрытием сенсорной сетки обеспечивает исключительную передачу напряжения и характеристики чувствительности».