Скважинный суффозиометр Советский патент 1988 года по МПК E02B1/00 

4:

О

оо

1

ео штанги 1 стержней 19. Между электродами 10-13 образованы кана.пы 15-17, сообщенные с полостью скважины 5 отйерстнями 24 и заполненные в верхней части легкой неэлектропроводной жцдкостью 26. Нижняя часть каналов 15-17 заполнена грунтовыми вода

ми, являющимися элекролитом, В процессе испытаний твердые частицы 25 грунта, вымываемые из окружающего грунта, попадают в манжету 4 и далее

на стержни 19. За счет того, что стержни 19 расходятся от центра к периферии, мелкие частицы 25 попадают на мембрану 14 у центра устройства, а более крупные ближе к периферии. Под действием их массы изменяется сопротивление между электродами за счет смещения вниз границы жидкости 26 и грунтовых вод в каналах 15-17. По изменению сопротивления судят о количестве частиц и их крупности, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а. именно к устройствам, позволяющим контролировать геодинамические процессы, вызываемые потоком подземных вод, возникающим в основаниях гидротехнических сооружений. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений. Суффозиометр состоит из штанги 1 с воронкообразной манжетой 4, накопительной емкости 21, кольцевых электродов, установленных на диэлектрическом основании 9, закрытых сверху мембраной 14 из диэлектрического материала и соединенных каждый с одной из жил кабеля 18, и решетки, выполненной из расходящихся i (Л

1

Изобретение относится к гидротехническому строительству и инженерно- геологическим изысканиям, в частности к средствам контроля геодинами- 1 ческих процессов., вызываемых течением подземных вод, происходящих в основаниях гидросооружений.

Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений,

На фиг.1 изображена скважина с установленным ,в ней суффозиометром, разрез; на фиг,2 - нижняя часть суф- фозиометра. разрез.

Скважинньш суффозиометр содержит щтангу 1, к которой - посредством жесткой воронки 2 и перемычек 3 прикреплена воронкообразная манжета 4 из эластичного материала, взаимодействующая со стенками скважины 5, трубку 6, установленную внутри штанга 1 в нижней eie части посредством перемычек 7, корпус 8, прикрепл енный к трубке 6, диэлектрическое основание 9 с коаксиально расположенными на не кольцевьми электродами 10-13, на которых установлена мембрана 14 из диэлектрического материала с возможностью перекрытия кольцевых каналов 15 17, электрический кабель 18, размещенный в трубке 6 и штанге 1, каждая жила которого соединена с одним из электродов 10-13, сепарирующую решетку, выполненную из наклонных круглых стержней 19, прикрепленных одним концом к штанге 1 под манжетой 4, а другим - к периферийной части 20 корпуса 8, и накопительную емкость 21 ,

прикрепленную посредством перемычек 22 к периферийной части 20 корпуса 8, Корпус 8 с периферийной частью 20, выполненной в виде кольца, электроды 10-13 и основание 9 скреплен ы в единую конструкцию. Мембрана 14 прижата к электродам 11 и 12 прижимными кольцами 23. В основании 9 в местах расположения каналов 15-17 выполнены отверстия 24, Позицией 25 показаны частицы грунта, а позицией 26 - легкая неэлектропроводная жидкость.

Устройство работает следующим образом.

Твердые частицы взвеси 25, обра- . зующиеся вследствие геодинамического процесса, транспортируются .фильтрационным потоком в поровом пространстве грунтового массива. При этом может происходить, в отдельных застойных зонах фильтрационного потока, осаждение твердых частиц 25, так как в этих зонах скорость фильтрации снижается и уменьшается транспортирующая способность потока. В частности, такое резкое снижение скорости потока наблюдается при его прохождении через скважину 5, поэтому в объеме скважины 5 происходит выпадение частиц 25, которые обычно скапливаются в призабойной зоне. Интенсивность поступления твердых частиц в скважину 5 прямо связана с

динамикой ближайшего, расположенного вьше по потоку, суффозионного процесса, поэтому измерение осадка позволяет койтролировать параметры этого

U

процесса. Перемещение осаждающихся частиц 25 происходит по всему сечению скважины 5, в том числе и по стенкам, так кик ось скважины 5 обладает кривизной. Манжета 4 полностью перекрывает поперечное сечение скважины 5 и направляет осаждающиеся частицы 25 на наклонные стержни 19 сепарирующей решетки. Скважность (рас- стояние между соседними стержнями 19) такой решетки постепенно увеличивается по мере удаления от оси, поэтому на ней происходит разделение частиц по фракциям. Наиболее мелкие осаждаются вблизи оси устройства, крупные падают на края, а наиболее крупные, минуя периферийную часть 20 корпуса 8, попадают прямо в накопительную емкость 21.

Чтобы обеспечить возможность измерения интенсивности поступления частиц 25 НА диафрагму 14, необходимо подготовить суффозиометр к работе. Для этого на поверхности земли сни- мают с п еремычек 22 накопительную емкость 21, переворачивают суффозиометр вниз решеткой и заливают в дренаж- . ные отверстия 24 в ос нованин 9 злек- тропроводную жидкость, например вод- ный раствор солей, близкий по параметрам грунтовым водам данной скважины 5, или грунт.овые воды, добытые из скважины 5, зажимая дренажные отверстия 14, переворачивают суффозиометр в рабочее положение и устанавливают на место накопительную емкость 21, заполненную водой из скважины. Зат.ем шприцем с изогнутой иглой,вводимой последовательно в каждое дре- нажное отверстие 24, подают в каналы 15-17 между злектродами 10-13 определенные объемы легкой, плохо растворимой в воде и резко отличающейся по электропроводности, жидкости 26, на- пример углеводород н-гептан. Эта жидкость 26 скапливается в верхней части каналов 15-17 непосредственно под мембраной 14, вытесняя воду через дренажные отверстия 24 в накопительную емкость 21. Нажимая на участки мембраны 14 и измеряя при этом сопротивления между соответствующими жилами кабеля 18, проверяют готовность суффозиометра к работе. Нако- нец, пропуская через буровую штангу 1 кабель 18, наращивают отрезок буровой штанги 1 суффозиометра, и опускают суффозиометр -в скважину 5 на

g 5 0

5 0 о g g

0

О4

нужную глубину под уровень грунтовых вод.

Под действием веса твердых частиц 25, падающих на поверхность мембра- ны 14,.положительная плавучесть объема н-гептана под мембраной 14 уменьшается и его поверхность раздела с водой Б цилиндрической части каждого кольцевого канала 15-17 смещается вниз. В результате, электросо противление между соседними кольцевыми электродами 10-13, каждый из которых соединен со своей жилой кабеля 18, изменяется пропорционально количеству (весу) твердых частиц 25, осевших на участки мембраны 14. Каждый из участков мембраны 14 подвергается воздействию частиц 25 только определенного размера, поэтому в результате измерения с помощью скважин- ного суффозиом т ра можно определить и интенсивность контролируемого геодинамического процесса (суффозии) и зерновой состав выносимых фильтрационным потоком частиц 25.

После завершения цикла измерений в буровую штангу 1, закрепленную на оголовке скважины 5, наливают воду, которая под избыточным напором поступает из кольцевого канала, образованного стенками трубки 6 и буровой штанги 1 суффозиометра, на конусный рассекатель корпуса 8 устройства и смывает твердые частицы 25 . осадка с мембраны 14 в накопительную емкость 21, после полного заполнения которой устройство извлекается на поверхность.

О том, что смыв осадка произошел, судят по изменению электросопротив- ления между соответствующими жилами кабеля 18, выходящего на поверхность.

Формула изобретения

Скважинный суффозиометр, включающий вертикальную штангу с закрепленными на ней одна над другой воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, отличающий- с я тем, что, с целью снижения трудоемкости измерений, он снабжен трубкой, установленной внутри штанги в нижней ее части, корпусом, прикрепленным к трубке между воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, диэлектрическим основанием с коаксиально расположенными на нем кольцевыми электродами, прикрепленным

К корпусу, кольцевой мембраной из диэлектрического материала, установ- енной на электродах с возможностью перекрытия кольцевых каналов между ними, электрическим кабелем, размещенным и трубке и штанге, каждая жила которого соединена,с одним из элек- тродов, и сепарирующей решеткой,

/ 7-7-7

0 П 16 /4

полненной в виде наклонных стержней, прикрепленных одним концом к штанге под воронкообразной манжетой, а другим - к периферийной части корпуса, причем в диэлектрическом основании в местах расположения каналов между кольцевыми электродами выполнены отверстия.

Wm.

12

25

21