Способ определения гидравлических характеристик трещин Советский патент 1983 года по МПК G01N33/38 

Изобретение относится к испытани ям материалов при инженерно-1еологи ческих изысканиях и специальных гид ротехнических работах по омоноличиванию массивных бетонных конструкций и может быть использовано для массовых гидравлических испытаний отдельных трещин непосредственно в скальных массивах и бетонных сооружениях. Известен способ определения гидравлических характеристик трещин в скальных или бетонных массивах, включающий выбуривание проходящей через устье трещины, скважины, разделение ее тремя непроницаемыми пе ремычками (тампонами) на три части, нагнетание в нее флюида, который разделяется s этих частях скважины на три потока, и определение расхода и напора в средней части потока 1 . Недостаток способа заклю-:ается в том, что остается неизвестным количество трещин в пределах контролируемого потока, их раскрытие, низкая точность и достоверность определения Наиболее близким к предлагаемому является способ oпpeдeлeн Я гидравли ческих характеристик тре1ц н, вклю-,чающий измербмше рас ;рытия трещины, создание прямолинейного пути потока посредством част1-гчиого перекрытия трещины непропицаемьм материалом нагнетание в нее ф71юида, измерение его напора и расхода с пОСледующим вьг-1ислепием г;и1равличезских характеристик L2, Недостатком данного способа явля ется необходимость извлечения из :ла сива образца, в котором проходит тре щина, напряженного состоя ни я материал;., а С:ЛГ:;цоватсльно, из менение раскрЬ:Т1 я треиия -, смкпюл ие ее стенок и шероховатости, что приводит к г-едостаточной тч чьгости и до товарности испытаний. Цель изобретени ; - повыгиение оч ности и достоверности испытаний, а Также сниже.ьии трудоемгсости. Указанная UBJU- достп ается тем, что согласно способу определения ги равлических характеристик трещин., включающему измерение раскрытия тре чины, создание прямолинейного пути потока посредством частичного перекрытия трещины иепропичаемым матери алом, натгнетгшие в нее ф1|Юида, изме рениё езго напора и расхода с последующим, вычислением гидравлических х рактеристик , вдоль трещины бурят не менее четырех скважин,крайние запол няют HenpOHnLi,aeMH:v5 материалом, гер метизируют устье трещины мелщу наружныг ти сква;кин.аг.1И, разделяют по.лос одной из внутренних скважин ка две части с помощью подвижной водонепро ницаемой перегородки и нагнетают флюид в другую внутреннюю скважину, при этом раздельно измеряют расход потоков, поступающих из соэданньис п:ерегородкой полостей. На чертеже изображена схема рес1лизации способа. Способ осуществляют следующим образом. В теле исследуемого массива 1 на рабочем участке трещины в поперечном относительно потока направлений выбуривают две наружные скважины 2. В этих скважинах размещают анкера 3 и, заполняя скважины цементным раствором, герметизируют рабочий участок трещины в поперечном относительно потока направлении. К анкерам. 3 прижимают жесткую плиту 4 с эластичной уплотняющей прокладкой, герметизирующую устье трещины с поверхности массива 5. Через выполненные в плите 4 соосно с отверстиями под анкера подводящий б и отводящий 7 патрубки бурят внутренние скважины 8, глубина которых несколько меньше герметизирующих. Полость одной из внутренних скважин с помощью подвижной водонепроницаемой перегородки 9 разделяют на две части. В другую внутреннюю скважину подают флюид (например, воду или газ), измеряют расход потоков, поступающих в трещину Qj и выходящих из различных частей разделенной перегородкой внутренней камеры 62 и QI,. Давление контролируют с помощью манометров, установленных на штуцерах 10 плиты 4. Выделение расхода й с определенными и устойчивыми границами, т.е, ,с иэвестнь№ш размерами живого се.чения, осуществляется в результате размещения в приемной скважине водонепроницаемой перегородки, например тампона 9, который отделяет измеряемый прямолинейный поток с расходом Qj и с известным положением границ со всех четырех сторон от потока с деформированными краевыми эффeктa vlи с неопределенными границами и с расходом 62. При проведении испытаний по предлагаемому способу измеряют расходы fi, Q2 и fij при различных величинах. напора, по полученным данным вычисляют градиенты потери напора, соответствующие им скорости прямолиней;ного потока и другие гидравлические характеристики, например коэффициенты фильтрации трещины в ламинарном .и турбулентном режимах, критические параметры потока (скорость и градиент напора), соответствующие нарушению линейной фильтрации (закону Дарен) и, зная раскрытие трещины, гидравлические параметры шероховатости ее стенок для турбулентного и ламинарного режимов, а также относительную водонепроницаемость массива

вблизи трещины и интенсивность треминоватостн.

Использование способа определения гидравлических характеристик трещин позволяет получить в натурных услоВИЯХ зависимость скорости движения потока от градиента напора для отдельной трещины при естественном сложно-иапряженном состоянии скаль- . ного или бетонного массивов. На основе такой зависимости и известной величины раскрытия трещины можно определить гидравлические характеристики как отдельных трещии, так и целых фрагментов скального массива причем эти характеристики могут быть получены для трещин, выходящих непосредственно на поверхность скального основания гидросооружения, т.е. для зоны, представляющей наибольший интерес с точки зрения эффективного и надежного проектирования фильтрационной прочности и безопасности эксплуатации сооружения.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРЕЩИН, вклю- . чающий измерение раскрытия трещины. / создание прямолинейного пути потока посредством частичного перекрытия трещины.непроницаемым материалом, нагнетание в нее флюида, измерение его напора и расхода с последующим вычислением гидравлических характеристик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности испытаний, а также снижения трудоемкости, вдоль трещины бурят не менее четырех скважий, крайние заполняют непроницаемьм материалом, герметизируют устье трещины между наружными скважинами, разделяют полость одной из внутренних скважин на две части с помощью подвижной водонепроницаемой перегороде ки и нагнетают флюид в другую внутреннюю скважину, при этом раздельно измеряют расход потоков, поступающих из созданных перегородкой полостей. 00