Прибор для определения проницаемости материала заполнителя противофильтрационных стенок Советский патент 1983 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к контроль измерительной технике и может быть использовано при строительстве гидр технических сооружений для подбора оценки материала противофильтрацион ных стенок. Известен прибор для определения проницаемости материала заполнителя противофильтрационных стенок, содер жащий камеру размещения образца с устройством, обеспечивающим деформа цию образца L11 Недостатком такого прибора является то, что в нем затруднена консо лидация материала образца, так как направление консолидации и сила тяжести взаимно перпендикулярны, что ведет к неравномерной плотности консолидируемого образца. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является прибор для определения проницаемости . материала заполнителя противофильтра ционных стенок, содержащий камеру для размещения образца, снабженную съемной перфорированной крышкой и .средствами подвода фильтрующей среды и деформации образца 2} . Недостатком известного прибора является то, что в нем нельзя изучат проницаемость материала в условиях больших относительных деформаций изгиба образца, т.е. в условиях, бли.з ких к условиям работы материала противофильтрационных стенок. Этому препятствует конструкция средства деформации в виде жесткого штампа и днище камеры в виде жесткой перфорированной пластины. В зтих усло-i ВИЯХ материал образца 1испытывает только сжимающие усилид,в то время как материал заполнителя проти вофильтрационной стенки испытывает не только сжимающие, но и растягиваю щие напряжения, при этом наблюдаются большие деформации изгиба материала стенки. Целью изобретения является повышение достоверности оценки проницаемости материала заполнителя проти вофильтрационных стен. Поставленная цель достигается тем, что в приборе для определения проницаемости материала -заполнителя противофильтрационных стенок, содержащем камеру для размещения образца, снабженную съемной перфорированной крышкой и средствами подвода фильтрующей среды и деформации образца, средство деформации образца выполнено в виде эластичной камеры, сообщенной с источником давления и прикрепленной к дну камеры для размещения образца, под .съемной перфорированной крышкой установлена упругая проницаемая диафрагма, а между образцом и камерой размещен проницаемый вкладыш, причем модуль упругости материала вкладыша равен модулю упругости материала диафрагмы. Предлагаемый прибор моделирует условия формирования материала заполнителя траншейной противрфильтрационной стенки и последующей его работы как противофильтрационного элемента в условиях больших деформаций ( прогибов). Траншейная противо- . фильтрационная стенка сооружается в пористой .среде, как правило, в песчано-гравелистом основании плотин с коэффициентом фильтраций 10 200 м/сут и модулем деформации в пределах 10 - 65 МПа. Траншея пртэтивофильтрационной стенки заполняется материалом, имеющим первоначально преимущественно текучую консистенцию, например, глинистой или глино-цементной пастами, глинистым раствором с добавлением полиактиамида в качестве отвердителя и т.п. Формирование тела завесы происходит путем консолидации защемленного в пористой среде материала основания (например, песка) с тжатием из него воды в окружающую У пopиcтi среду. Этому процессу способствуют сжимающие усилия среды, включающей материал траншейной завесы.. При возникновении на стенке перепада напора, например, при заполнении водохранилища плотины происходит фильтрация воды сквозь материал тела завесы с одновременной деформацией ее (прогибом) от воздействия гидродинамическ.их сил фильтрационного потока, веса плотины, давления вмеающего грунта и других факторов. В предлагаемом приборе образец атериала заполнителя противофильтрационной стенки моделирует описаные условия ее работы при консолидаии (жесткая перфорированная крышка) при прогибе Vкрышка снята). Прониаемый вкладыш и диафрагма моделиуют вмещающие грунты, слейовательо их проницаемость и деформируемость олжны находиться в пределах, соотвествующих коэффициенту фильтрации 10 - 200 м/сут и модулю упругости 10-65 МПа грунтов.

Расчетами установлено, мто максимальное отношение прогиба противофильтрационной стенки к её глубине может достигать 0,50. Для наиболее полного отражения натурных условий конструкция прибора должна обеспечивать такой же относительный прогиб образца материала стенки, т.е. до 0,5 его диаметра.

На фиг. 1 изображено сечение прибора при определении проницаемости образца материала стенок на фиг.2 .то же в процессе его деформации.

Прибор для определения проницаемости образца материала заполнителя противофильтрационных стенок содержит камеру 1 размещения образца с штуцером 2 и съемной перфорированной крышкой 3. Под крышкой 3 закреплены кольцо i и упругая проницаемая диафрагма 5 выполненная, например, из листа перфорированной или пористо резины.

В камере размещены проницаемый вкладыш 6, выполненный, например, из пористой peзиt ы или зернистого материала, и средство 7 деформации образца, выполненное в виде эластичной камеры, сообщенной с источником давления не показан) и прикрепленно к дну камеры для размещения образца. Причем диафрагма 5 вкладыш 6 и средство 7 деформации образца выполнены с возможностью обеспечения прогиба в центре образца до 0,5 его диаметра Прибор содержит также контрольно-измерительную аппаратуру 8 ( дат14ики давления, измерители прогиба, расхода и др.) и образец 9 материала за;полнителя.

Прибор работает следующим . ,образом.

В камеру 1 размещения образца по мещают средство 7 деформации образца,5н которое укладывают проницаемый вкла.дьш 6. Затем на поверхности вкладь1ша 6 располагают образец исследуемого материала 9 заподлицо с торцовой поверхностью камеры 1. Образец 9 закрывают упругой проницаемой диафрагмой 5, которую кольцом 4 прикрепляют к камере 1. Затем устанавливают перфорированную крышку 3 и прикрепляют ее к кольцу : Камеру 1 посредством штуцера 2 и средства 7 деформации образца соединяют с источником давления, в качестве которого может быть использован компрессор с до- / полнительным водяным резервуаром. Затем в средство 7 деформации образoца подают под давлением жидкость или газ. Расширяясь, .средство 7 деформации образца передает давление на про- ницаемый вкладыш 6 и через него на исследуемый образец 9 Одновременно

5 через штуцер 2 в камеру 1 подают под давлением жидкость, которая проходит через проницаемый вкладыш 6, образец 9j диафрагму 5 и перфорацию крышки 3, по расходу этой жидкости

0 судят о процессе консолидации образца 9. Стабилизация расхода жидкости свидетельствует об окончании процесса консолидации образца 9 материала.

5 По окончании процесса консолидаг ции образца 9 осуществляют определение проницаемости образца 9 при его деформации (изгибе). Для этого дзляют перфорированную крышку J. 060 разец 9 деформируется (изгибается), BMecte с ним деформируется и диафрагма 5. Одновременно через штуцер 2 в камеру 1 продолжают подавать под давлением жидкость, которая проходит через вкладыши.6, образец 9 и

5 диафрагму 5. Величина расхода жидкости через образец (проницаемость) при различной его деформации (прогибе)позволяет судить о пригодности

этого материала для противофильтрационной стенки. Увеличение расхода фильтрации (при неизменном давлении) при деформации образца будет свидетельствовать о его разрушении.

Использованиепредлагаемого прибо5ра позволяет повысить достоверность определения .проницаемости материала противофильтрацмонных стенок при его консолидации и деформации путем моделирования условий работы стенок и тем самым повысить надежность гид.ротехнических сооружений, в состав которых входят противофильтрационные стенки.

Фи.2

ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОНИЦАЕМОСТИ МАТЕРИАЛА ЗАПОЛНИТЕЛ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ СТЕНОК, содержащий камеру для размещения Ьбразца, снабженную съемной перфорированной крышкой и средствами подвода фильтрующей cpejcjbi и деформации образца, отличающий с я тем, что, с целью повышения достоверности определения, средство деформации образца выполнено в-виде эластичной камеры, сообщенной с источником давления и прикрепленной к дну камеры ДЛ1Я размещения образца под съемной перфорированной крышкой установлена упругая проницаемая диафрагма, а между образцом и камерой размещен проницаемый , вкладыш, причем модуль упругости материала вкладыша равен модулю упругости материала диафрагмы.