Удельное сопротивление однородной земли определяется методом разового (или глубокого) зондирования (иначе этот метод называется методом простого пробного электрода) с помощью контрольного зонда в два этапа. Вначале контрольный зонд — стержневой электрод в виде сплошного стержня или трубы диаметром d=4–5 см с острым наконечником — погружается в землю вертикально до глубины l, м предполагаемого заложения заземлителей так, чтобы верхний его конец возвышался над землей, и замеряется его сопротивление растеканию R_изм, Ом.

Затем определяется искомое измеренное удельное сопротивление земли, Ом*м по формуле для расчета стержневого заземлителя:

(2.49)

Для большей точности измерений контрольный зонд погружают в землю не менее чем в трех – четырех местах исследуемой площадки. Чтобы посмотреть пример расчета, щелкните Пример.

Удельное сопротивление многослойной земли определяется методом послойного (или ступенчатого) зондирования (иначе методом ступенчатого погружения электрода или методом погружаемого пробного электрода) с помощью контрольного зонда, погружаемого в землю не сразу на всю длину, а в несколько приемов участками (ступенями) длиной h_n, равной 0,5—1,5 м (рис. 2.23). Каждая такая ступень представляет собой как бы отдельный слой земли, подлежащий измерению.

Рис. 2.23. Схема измерений удельного сопротивления земли методом послойно (ступенчатого) зон дирования

l — глубина погружения зонда; r — удельное сопротивление данного слоя земли; h — толщина (мощность) слоя земли

После очередного погружения измеряется сопротивление растеканию зонда R_n, Ом, при данной глубине его погружения l_n, м. Затем для каждого значения R_n по формуле (2.49) вычисляется среднее удельное сопротивление земли, соответствующее данной глубине погружения зонда, Ом*м,

(2.51)

где d — диаметр зонда, м.

После этого вычисляются значения удельных сопротивлений каждого слоя (ступени) земли по выражению, Ом*м,

(2.52)

Зная климатическую зону местности, в которой производились измерения, и состояние земли во время измерений, находим по табл. 2.5 толщину слоя сезонных изменений hc и коэффициент сезонности y , на который умножаем вычисленные по (2.52) rh изм тех слоев грунта, которые находятся в пределах hc.

В итоге получаем расчетные значения удельных сопротивлений верхних слоев грунта:

(2.53)

Все остальные слои (лежащие ниже hc ) считаются не подверженными сезонным изменениям, поэтому их расчетные удельные сопротивления принимаются равными измеренным.

Приведение многослойной земли к двухслойной производится путем отнесения к верхнему слою тех слоев (ступеней), у которых удельные сопротивления имеют большие значения, а к нижнему слою — малые значения.

При этом удельные сопротивления соответственно верхнего и нижнего слоев двухслойной земли определяются следующими выражениями, Ом*м:

(2.54)

(2.55)

Здесь индексы от 1 до k означают номера измеренных слоев (ступеней), вошедших в верхний, а от (k+1) до п — вошедших в нижний слои двухслойной земли. Чтобы посмотреть пример расчета удельных сопротивлений двухслойной земли, щелкните Пример.

Пример. Определение расчетных удельных сопротивлений двухслойной земли

Определить расчетные удельные сопротивления двухслойной земли r_1- расч и r_2- расч на участке земли в III климатической зоне. При сооружении заземлителя предполагается использовать вертикальные стержневые электроды длиной 5 м с заглублением в землю верхних концов на 0,8—0,9 м. Измерения сопротивлений земли проводилось методом послойного зондирования с использованием зонда диаметром d=12 мм. Во время измерений земля была сухая, количество осадков — ниже нормы.

В итоге измерений R_{n изм} и вычислений r_{n изм} и r_{h изм} (по 2.51 и 2.52) получены следующие данные:

Здесь п — порядковый номер измерения (или погружения, слоя), l_n — глубина погружения зонда, м; h_n — толщина слоя (глубина очередного погружения), м.

Здесь п — порядковый номер измерения (или погружения, слоя), l_n — глубина погружения зонда, м; h_n — толщина слоя (глубина очередного погружения), м.

По табл. 2.5 в соответствии с условиями задачи находим h_c = 1,8 м и y = 1,5. Следовательно, лишь первые два слоя (ступени) оказываются в пределах h_c и их r_{h изм} умножаем на y. Получаем значения расчетных удельных сопротивлений всех слоев грунта:

r₁ = 215*1,5 = 322 Ом*м; r₄ = 95 Ом*м;

r₂ =155*1,5=232 Ом*м; r₅ = 93 Ом*м; r₃ = 193 Ом*м;

r₆ = 65 Ом*м.

Очевидно, что в данном случае первые три слоя (ступени), как имеющие значительно большие r , следует отнести к верхнему слою двухслойной земли, а другие три — к нижнему. Мощность верхнего слоя при этом будет h₁ = 2,8 м.

Искомые расчетные удельные сопротивления верхнего и нижнего слоев двухслойной земли согласно (2.54) и (2.55) будут: