Устройство для определения фильтрационных характеристик грунта Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям и может быть использовано для определения фильтрационных характеристик грунтов в полевых условиях.

Известно устройство для определения коэффициента фильтрации грунтов, включающее полые штанги, перфорированной нижней частью установлрннь е на некотором расстоянии друг от друга и соединенные с входом и выходом насоса. Коэффициент фильтрации при этом определяют по формуле Дарси, замеряя расход воды между источником и стоком в процессе откачки с помош.ью мерной емкости 1.

Недостатком этого устройства является возможность определения только горизонтальной составляюпдей коэффициента фильтрации.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения коэффициента фильтрации, содержащее корпус в виде перфорированной штанги, разделенной перегородкой на две полости, в которы-х размешены источник и сток, соединенные с входом и выходом насоса посредством трубок, и мерную емкость 2.

Недостатком данного устройства является невысокая точность определяемой величины вследствие механической и химической суффозии грунта в зоне фильтрации. Кроме того, необходимо достижение постоянного напора между источником и стоком, на что требуется значительное время.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности измерений и сокращение длительности испытаний.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения фильтрационных характеристик грунта, включающее корпус, разделенный перегородкой на две емкости, источник, сток и насос, снабжено камерой, датчиками давления, фильтрации и наконечником в виде иглы, при этом камера расположена в верхней емкости, датчики давления установлены в камере и перегородке, а фильтры из пористого камня размещены в кольцевых пазах, выполненных в нижней и средней частях наконечника и соединенных с камерой и нижней емкостью посредством трубок.

На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого устройства.

Устройство выполнено в виде зонда и состоит из корпуса 1 и наконечника-иглы 2. Корпус 1 разделен при помощи поперечной перегородки 3 на две емкости 4 и 5. В перегородке установлен датчик давления 6. В верхней емкости 5 установлена камера 7 с датчиком парового давления 8. В наконечнике выполнено два паза. Нижний паз 9 соединен с помощью металлической трубки 10 с нижней емкостью 4. Верхний паз 11

соединен с помощью .металлической трубки 12 с камерой 7. В верхнем 11 и нижнем 9 пазах размещены фильтры из пористого камня, которые являются соответственно

стоком и источником. Нижняя емкость 4 снабжена обратным клапаном 13, соединенным с полой щтангой 14 с помощью гибкой трубки 15. В качестве источника /давления для подачи давления в -нижнюю емкость 4 Служит насос.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, в зависимости от фильтрационных свойств грунта, заполняют водой камеру 7 и нижнюю емкость 4. Затем устройство внедряют в исследуемый грунт с помощью штанги 14. При внедрении происходит уплотнение грунта в области иглы, вызывая избыточное давление в поровой воде. После завершения процесса рассеивания избыточного норового давления в ниж нюю емкость 4 через полую штангу 14 и гибкую трубку 15 подают воздух от насоса. После повышения давления в емкости 4 до определенного значения, фиксируемого датчиком давления 6, насос отключают. В

результате повышается давление в пористом камне 9, что приводит к фильтрации нз него воды в окружающий грунт. Фильтрация вызывает уменьшение объема воды в нижней емкости и соответственно увеличение объема воздуха. Падение давления воздуха

при этом фиксируется датчико.м давления 6. Проходя через пористый камень размещенный в пазе И, вода попадает в металлическую трубку 12 и через нее в камеру 7. Изменение давления в камере 7 регистрируется датчиком 8.

Расход воды в процессе фильтрации определяют по формуле Клапейрона-Менделеева:

л- Vi(Pi-Pa) Рг

0 где О. - расход воды, равный изменению объемов воздуха при у.меньщении давления с Pj до , Vi - начальный объем воздуха в емкости 4 при давлении Р. После окончания фильтрации давления в верхней камере и нижней емкости в некоторых случаях не возвращаются к нулевому значению. По известным значениям остаточного давления определяют начальный градиент фильтрации н:

0-DO

1 Кннж Раерх

е

где Р„ Pggpj -давления в нижней емкости 4

и камере 7;

Е - расстояние между верхни.м и 5нижним пазами наконечника.

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет увеличить

3 1113471д

число одновременно определяемых харак- ником позволяет внедрять его в грунт без

теристик фильтрации, при этом повышаетсябурения лидирующей сКважины, что сниточность-измерения и сокращается продол-жает трудоемкость испытаний. Кроме того,

жительность испытаний за счет использова-возможно определение коэффициента фильтния датчиков давления. Выполнение уст-рации в глинистых грунтах при значениях

ройства в виде зонда с игловым наконеч-K IO- .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА, включающее корпус, разделенный перегородкой на две емкости, источник, стОк и насос, отличающееся те.м, что, с целью расширения функциональны.х возможностей, повышения точности измерений и сокрашения длительности испытаний, оно снабжено камерой, датчиками давления, фильтрации и наконечником в виде иглы, при этом камера расположена в верхней емкости, датчики давления установлены в камере и перегородке, а фильтры из пористого камня размещены в кольцевых пазах, выполненных в нижней и средней частях наконечника и соединенных с камерой и нижней емкостью посредством трубок.