Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Dynamisk injektering baserad på: återkopplad resonans, generering av fyrkantvåg samt tryckslag
Responsible organisation
2020 (Swedish)Report (Other academic)
Abstract [sv]

De mest omfattande försöken avser egenskaperna i två injekteringsslangar med innerdiameter 3/4" respektive 1/2" samt det tillverkade slangträdet bestående av en bifurkerande följd av 2 m långa plastslangar med ytterdiameter från 12 mm till 4 mm i steg om 2 mm, således 16 av den klenaste dimensionen. Tester har skett med öppet och slutet system med frekvenssvep (sinus) och transient excitering. Sinusexciteringen har skett i bandet 5 - 55 Hz då tester visat att inga signifikanta resonanser förekommer i systemen vid högre frekvenser. Med öppet system menas att vatten vid vattenledningstryck strömmar genom systemet med c:a 8 l/min och vid slutet system är såväl tillförsel som avlopp stängda. Det inneslutna vattnet befinner sig i viloläge vid vattenledningstrycket c:a 5 bar. För båda typerna av injekteringsslang finner man resonansfrekvenser. För den grövre slangen blir resonansernas amplitud 3-10 ggr större vid slutet system, vilket motsvarar slutet av injekteringsarbetet när motståndet blir större. Resonansfrekvenserna ligger i intervallet 17 - 51 Hz och man kan iakta övertoner i flera fall. För den grövre injekteringsslangen och sinusexcitering beräknas fashastigheten i storleksordningen 680 m/s och grupp-hastighet/chockvåghastighet 909 m/s. Det har också visats att en transient exciteringen snabbt övergår i en oscillation vid slangens resonansfrekvens. Resonansfrekvenserna verkade vara oberoende av om systemet var öppet eller slutet. Detta förklaras med att systemet har tillräckligt stora impedansskillnader vid ventilerna även när dessa är öppna, för att det skall skapas reflektioner på samma platser som vid slutet system. För den klenare slangen erhålles resonansfrekvenser i intervallet 15 - 48 Hz och det är inte lika tydligt att det rör sig om övertoner, som det är med den grövre slangen. Resonansernas amplitud är en faktor 3-10 ggr större för det slutna systemet. Fashastigheten blir i storleksordningen 1000 m/s för öppet system och 700 m/s för det slutna systemet. Vid transient excitering erhålles en grupphastighet/ chockvåghastighet om drygt 900 m/s, hastigheten är oberoende av om systemet är öppet eller slutet. För slangträdet erhålls resonanser i intervallet 10 - 42 Hz med de högre frekvenserna för öppet system. Uppnådda tryck ökar en faktor 10 vid slutet system. Fashastighet är ett meningslöst begrepp på grund av slangträdets komplexa uppbyggnad. Gruppvåghastigheten/ chockvåghastigheten är tryckberoende och ligger för det öppna systemet i intervallet 370 - 447 m/s och för det slutna systemet blev det 370 m/s. Dessa försök visar att man erhåller resonanser i systemet och att resonant återkoppling därför är möjlig. Mottrycket och i vissa fall resonansfrekvensen verkar vara parametrar som beskriver injekteringsförloppet. Därutöver har en del övriga observationer gjorts i kompletterande försök. -Vågformen "cardiac" som är en fast vågform i den använda vågformsgeneratorn, ger upphov till en chockvåg. Sådana tillskrivs olinjäritet i utbredningskanalen som gör att vågor med lägre amplitud färdas långsammare än vågor med högre amplitud. Om man alltså skickar en vågform med rätt stegring av amplituden kan man åstadkomma att alla vågdelar anländer samtidigt, vilket resulterar i en brant tryckökning med hög amplitud i en punkt nedströms. Vågformen "cardiac" sänd med frekvensen 1 Hz i den 20 m långa slangen med 1/2" innerdiameter ger ett sådant resultat. Den transienta exciteringen kan åstadkomma något liknande, men inte lika tydligt. -De sensorer som har använts är tryckgivare och hydrofoner. Genom flera experiment har dessas egenskaper bestämts. Tryckgivarna har en tidskonstant vilket innebär att de bara kan visa ett statiskt tryck under en kortare period. Vid långvarig exponering för ett statiskt tryck sjunker utsignalen till noll. Tryckgivarna kan inte heller registrera negativa tryck, dvs tryck lägre än vacuum. Sådana tryck kan uppstå i vätskor men inte i en gas. Hydrofonerna å andra sidan, kan mäta negativa tryck, men inte statiska över huvud taget. Hydrofonerna ger en negativ utsignal för en positiv trycktransient. Hydrofoner är därför att föredra vid försök med återkopplad resonans, då DC-termer inte har någon aktualitet för sådana effekter. -Taktning är fenomenet att sända diskreta fyrkantvågor så att de samverkar med reflekterade vågor i systemet. Det har demonstrerats att man därigenom kan uppnå en stegrad trycknivå, på samma sätt som vid resonant excitering. Man kan tala om entakt om man tar varje återvändande transient och tvåtakt om man tar varannan o.s.v. Det senare kan bli nödvändigt om man inte kan sända fyrkantvågor med tillräckligt hög repetitionsfrekvens för att gå i entakt. -Som redan antytts kommer en inledande transient att snabbt omvandlas till en sinusformad oscillation vid systemets resonansfrekvens. Skulle det vara svårt att få igång återkopplad resonans behöver man således bara injicera en transient, så börjar systemet svänga vid den dominerande resonansfrekvensen. Detta är mycket likt en "hjärtstartares" funktion, den startar inte hjärtat utan samordnar de elektriska impulserna så att normala hjärtslag sker utan flimmer. -Försök har gjorts med den elektropneumatiskt assisterade koaxialventilen kopplad till ett injekteringsrör, en injekteringsslang och borrhålssimulatorn. Misstanke om att ljudöverföring genom metallgodset förekommit vid mätning med injekteringsrör och borrhålssimulator gör att resultaten avseende hastigheter bör tas med försiktighet. Mätning av hastigheten för tryckvågen i slang blev 740 m/s vilket verkar rimligt. I injekteringsröret uppmättes ett negativt tryck om -18 bar. I fortsatta försök med koaxialventilen leds tryckvågen genom 1.0 meter injekteringsslang innan den kopplas in i injekteringsrör eller borrhålssimulator. Därigenom bör överhörningen av tillslagsljudet kunna minskas väsentligt, då gummi dämpar ljud. Nyckelord Injektering, dynamisk, återkoppling, resonans, hydraulisk, tryckslag

Place, publisher, year, edition, pages
Stiftelsen Bergteknisk Forskning - BeFo , 2020. , p. 108
Series
Trafikverkets forskningsportföljer
Series
Svebefo rapport, ISSN 1104-1773
Keywords [sv]
injektering, dynamisk, återkoppling, resonans, hydraulisk, tryckslag
National Category
Geotechnical Engineering
Research subject
FOI-portföljer, Bygga
Identifiers
URN: urn:nbn:se:trafikverket:diva-11704Archive number: TRV 2018/58427OAI: oai:DiVA.org:trafikverket-11704DiVA, id: diva2:1747074
Projects
Dynamisk injektering baserad på: återkopplad resonans, generering av fyrkantvåg samt tryckslag
Funder
Swedish Transport Administration, TRV 2018/58427Available from: 2023-03-30 Created: 2023-03-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Dynamisk injektering baserad på: återkopplad resonans, generering av fyrkantvåg samt tryckslag(8755 kB)32 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 8755 kBChecksum SHA-512
b925cf90ddb287688b3dc381731de32672a54f640b75abdcca2dbed6fa432f7a7f39dace3e349cb4a960067ae8ac3cc485b0f10998f0caee2ab536a09556a7a2
Type fulltextMimetype application/pdf

Geotechnical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 32 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 11 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf