СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ДРЕНЫ Российский патент 1994 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к исследованиям зоны фильтрации дрены и может быть использовано при строительстве дренажа, в частности в сложных гидрогеологических условиях.

Известен способ исследования процесса фильтрации в мелиоративных и гидротехнических сооружениях и их водонепроницаемых основаниях при электрическом моделировании течений жидкости в пористых телах.

В основе этого способа исследований лежит использование аналогий между стационарным движением грунтового потока в пористой среде и электрическим током, в токопроводящей среде.

Недостатком этого способа является невысокая точность выполнения исследований.

Наиболее близким является способ исследования фильтрации в гидротехнических сооружениях, основанный на электрическом моделировании течения жидкости, называемый методом электрогидродинамических аналогий.

Способ заключается в электрогидродинамическом моделировании зоны фильтрации дрены с помощью плоских моделей. Фильтрационный расход определяют, исходя из замеряемой в процессе исследований силы тока, пропорциональной фильтрационному расходу.

Недостатком известного способа является его недостаточная точность и эффективность при использовании зоны фильтрации дрены при наличии в этой зоне водонепроницаемых объектов.

Предлагаемый способ исследования работы дрены, включающий электрогидродинамическое моделирование зоны фильтрации реальной дрены с помощью плоских моделей, отличается тем, что перед моделированием работы реальной дрены производят корректировку значения силы тока, а также определение потерь силы тока, пропорциональных потерям дренажного стока для идеальной дрены, затем в модели зоны фильтрации реальной дрены размещают водонепроницаемые объекты с заданными геометрическими параметрами, изменяя их значения от меньшего к большему фиксируют значения силы тока и строят кривые зависимостей потерь силы тока, Δ I от геометрических параметров водонепроницаемых объектов, а суммарные потери силы тока в реальной дрене, пропорциональные потерям дренажного стока, определяют из зависимости.

Сущность способа заключается в том, что размещая в модели зоны фильтрации дрены водонепроницаемые объекты оригинальной конструкции с заданными геометрическими параметрами, можно с большой точностью моделировать работу дрены в сложных гидрогеологических условиях. А варьируя этими параметрами от меньшего к большему устанавливают зависимость потерь силы тока, пропорциональных потерям дренажного стока, обусловленных наличием водонепроницаемых объектов на трассе дрены, от геометрических параметров последних.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследования проводят электрогидродинамическим моделированием с помощью плоских электропроводных бумажных моделей в условиях максимальных инфильтрационных нагрузок для случая промывок сплошным затоплением.

В процессе исследований изготавливают геометрически подобные бумажные модели в масштабе 1: 100 с заданными по проекту условиями, например, для однослойного строения водонасыщенного пласта. Затопленную полосу моделируют шиной с потенциалом 100% и междренным расстоянием B= 70 . . . 100 м, а дрену - геометрически подобной пластиной с диаметром ⊘= 150 мм и с потенциалом 0% и глубиной заложения Н= 3 м. Водоупор принимают на глубине H_В= 20 м. На сплошных бумажных моделях аналогом водонепроницаемого объекта являются геометрически подобные по форме зоны с электропроводностью во много раз слабее, чем у окружающего пласта, участки поля фильтрации практически однородны и имеют постоянную удельную проводимость с удельными сопротивлением S= 31300 м. На каждой модели исследуют несколько фрагментов с различными геометрическими параметрами.

На приборе ЭГДА при помощи шин закрепляют электропроводную бумагу, на которую наносят проектное положение модели дрены и контуры водонепроницаемых объектов. Далее устанавливают штангу с моделью дрены на проектную отметку области фильтрации, дрену пригружают грузом 1-2,5 кг и в разрыв цепи включают цифровой вольт-амперметр ВК 2-20, после чего, производя коpректировку по напряжению 10-13 Вт, регулировочной ручкой устанавливают силу тока в модели идеальной дрены близкой 2,833 мА.

После этого на области фильтрации по ранее нанесенным контурам выполняют модель водонепроницаемого объекта с заданными параметрами. В каждом эксперименте исследуют несколько фрагментов дренажа с различными параметрами водонепроницаемых объектов. На сплошных моделях аналогами водонепроницаемых объектов являются выполненные по ранее намеченному контуру зоны, коэффициент фильтрации которых близок к 0.

Дренажный сток в основном зависит от силы тока и напряжения, поэтому в целях упрощения расчетов за определяющий параметр принимают силу тока в модели дрены, а для реальных расчетов потерь дренажного стока определяют пропорциональные им потери силы тока: Δ I = I_и- I_Δ , где Δ I - потери силы тока при работе дрены с расположенными по ее трассе водонепроницаемыми объектами, I_и - сила тока при работе идеальной дрены, а I_Δ - сила тока при работе дрены с расположенными по ее трассе водонепроницаемыми объектами.

Суммарные потери силы тока, пропорциональные потерям дренажного стока, в реальной дрене определяют из зависимости
ΣΔI = , где ΣΔI - суммарные потери силы тока в реальной дрене;
Δ I_и - потери силы тока в идеальной дрене;
Z_д - рабочая длина дрены;
Σ⊘ - суммарная величина геометрических параметров водонепроницаемых объектов.

В результате исследований фильтрационных моделей на ЭГДА получают зависимости потерь силы тока в модели дрены от геометрических параметров водонепроницаемых объектов.

Предлагаемый способ исследования работы дрены отличается высокой точностью и позволяет при строительстве дренажа оперативно подобрать оптимальный режим работы дрены в сложных гидрогеологических условиях и определить оптимальный объем работ по подготовке трассы дрены.

(56) Справочник "Мелиорация". Белорусская. сов. энциклопедия, 1985, с. 552.

Использование: изобретение относится к способу исследования работы дрены при конструировании и строительстве дренажа в тяжелых гидрогеологических условиях. Сущность изобретения: на плоских моделях оригинальной конструкции осуществляют электрогидродинамическое моделирование работы дрены с находящимися в ее зоне фильтрации водонепроницаемыми объектами. Строят кривые зависимости потерь силы тока, пропорциональных потерям дренажного стока, от размеров водонепроницаемых объектов. При помощи полученных кривых определяют суммарные потери силы тока в реальной дрене, вызванные находящимися вблизи нее водонепроницаемыми объектами. Причем потери силы тока не должны превышать общие расчетные допустимые потери силы тока по длине дрены.

СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОТЫ ДРЕНЫ, включающий электрогидродинамическое моделирование зоны фильтрации реальной дрены на плоских моделях, отличающийся тем, что перед моделированием производят корректировку значений силы тока пропорционально потерям дренажного стока для идеальной дрены, затем в зоне фильтрации реальной дрены размещают водонепроницаемые объекты с заданными геометрическими параметрами, изменяя их значения от меньших к большим, фиксируют показания значений силы тока и строят кривые зависимости потерь силы тока от геометрических параметров водонепроницаемых объектов, а суммарные потери силы тока в реальной дрене определяют по зависимости
ΣΔI = ,
где ΣΔ I - общие допустимые потери силы тока по длине реальной дрены, МА;
ΔI_и - допустимые потери силы тока при работе идеальной дрены, МА;
L_д - рабочая длина дрены, м;
Σd - суммарная длина усредненных диаметров всех водонепроницаемых объектов, м.