Устройство для определения физических характеристик мерзлых пород Советский патент 1990 года по МПК G01N5/02 

А

Изобретение относится к лабораторным определениям физических характеристик мерзлых пород и может быть использовано при проведении инженерно-геологических испытаний под промышленное строительство в области развития мерзлых пород. Целью изобретения является определение газосодержания совместно с другими физическими характеристиками мерзлых пород, такими как суммарная льдистость, объемная масса и скорость теплового разрушения, повышение точности и сокращение времени измерений. Устройство включает сосуд с сеткой для установки образца, сливным краном для регулирования объема теплоносителя в сосуде, юстировочными винтами и уровнем для установки сосуда в вертикальное положение. Сосуд выполнен с выпуклой герметичной крышкой, в верхней части которой расположен мерный цилиндр с краном для его герметизации, а в боковую поверхность сосуда выше сетки вмонтирована коленообразная мерная трубка. Высота мерной трубки не менее высоты сосуда с крышкой и мерным цилиндром. Для измерения температуры теплоносителя в сосуде установлен термометр. 1 ил.

5 хД

vrwwwwyfwww/j/jJJ/mv

пород, такими как суммарная льдистость, объемная масса и скорость теплового разрушения, повышение точности и сокращение времени измерении. Устройство включает сосуд с сеткой для установки образца, сливным краном для регулирования объема теплоносителя в сосуде, котировочными винтами и уровнем для установки сосуда в вертикальное положение,. Сосуд

Изобретение относится к лабораторным определениям физических характеристик мерзлых пород, теряющих связность при оттаивании, например песков, супесей и может быть использо- вано при проведении шгженерно-геоло- гических изысканий под наземные и подземные сооружения в районах развития вечномерзлых пород.

Цель изобретения - определение газосодержания, повышение точности и сокращение времени измерений за счет одновременного определения газосодержания и других физических характеристик мерзлых пород,таких как суммарная льдистость, объемная масса и скорость теплового разрушени

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство„

Устройство для определения физических характеристик мерзлых пород включает сосуд 1 с котировочными винтами 2 и уровнем 3 для установки сосуда в вертикальное положение,коле- нообразнуш мерную трубку 4, вмонти- рованную в боковую поверхность сосуда выше сливного крана 5,предназначенного для регулирования объема теплоносителя, и сетки 6 для установки образца 7, выпуклую герметичную крыш ку 8 с винтами 9 для ее герметизации и мерным цилиндром 10 в верхней ее части с краном 11 для его герметизации. Внутри сосуда 1 установлен термометр 12 для измерения температуры теплоносителя. Высота мерной трубки не менее высоты сосуда с крыткой и мерным цютнндром.

Устройство работает следующим образом.

Сосуд 1 при помощи котировочных винтов 2 устанавливают по уровню 3 в вертикальное положение, заполняют его теплоносителем до расчетного уро

выполнен с выпуклой герметичной крышкой, в верхней части которой расположен мерный цилиндр с краном для его герметизации, а в боковую поверхность сосуда выше сетки вмонтирована коленообразная мерная трубка. Высота мерной трубки не менее высоты сосуда с крышкой и мерным цилиндром. Для из- мерення температуры теплоносителя в сосуде установлен термометр. 1 ил.

ня в мерной трубке 4Ч Необходимое положение уровня теплоносителя в сосуде регулируют сливным краном 5„ Образец мерзлой породы 7 охлаждают до температуры (-10) - (-20)°С,взвешивают его на весах и измеряют его размеры. Помещают охлажденный образец в сосуд 1, заполненный теплоносителем, на сетку 6 и замеряют изменение положения уровня теплоносителя в мерной трубке 4. Закрывают сосуд крьшкой 8, герметизируют ее винтами

9и доливают теплоноситель через мерный цилиндр 10 до расчетного уровня, регулируя его положение сливным краном 5„ В момент начала разрушения образца герметизируют мерный цилиндр

10поворотом крана 11, фиксируют время начала разрушения образца и температуру теплоносителя по термометру 12 и замеряют положение уровней теплоносителя в мерньсс цилиндре и трубке,. Фиксируют момент окончания разрушения образца, измеряют температуру теплоносителя в сосуде и положение его уровней в мерных цилиндре

и трубке и используют полученные данные для расчета физических характеристик мерзлой породы.

Объемную массу образца определяют по формуле

р Р

0 - VT

(1)

где о - объемная масса, г/см;

Р - вес образца, r t Vn, V - объем теплоносителя в приборе соответственно до и после погружения образца, см3.

Суммарную льдистость образна рассчитывают по формуле

y -v Kh h M - t tilYn

Vn2 v:

де

W (2) в долях

объемная льднстостъ единицы;

-объем теплоносителя в мерном цилиндре на начало разрушения образца, см ;

-объем теплоносителя в мерном 10 цилиндре на конец разрушения образца, см ;

-объем теплоносителя в приборе после разрушения образца, см

1,

высота уровня теплоносителя в мерной трубке на начало разрушения образца, CMJ высота уровня теплоносителя в мерной трубке на конец раз- рутения образца, см; площадь сечения мерной трубки, см

г,

с температура теплоносителя в начале разрушения образца, CJ

ч температура теплоносителя в конце разрушения образ - ца,°С;

ni - коэффициент объемного расширения теплоносителя при изменении температуры на 1 С, Объем газа в образце определяют о Формуле

iY« i Yllliil220.

- VMT2(1000 - h +

).

hu)

(3)

де Vp - объем газа в образце,см ;

VM - объем мерного цилиндра,см ;

Т, - температура теплоносителя в начале разрушения образца, К;

Т - температура теплоносителя в конце разрушения образца, К;

hw - уровень в мерной трубке, соответствующей уровню

теплоносителя в мерном

.,1 цилиндре УЦ, см;

1000 - высота водяного столба,

равная

ат,см.

Скорость теплового разрушения образца рассчитывают по Формуле

V -Ј-(4)

10

- J

;

15

20

25

30

35

где

d А, I

- скорость теплового разрушения, мм/ч;

минимальный линейный размер образца, мм;

продолжительность разрушения образца, ч.

Использование устройства позволяет определить газосодержание в образце, а также позволяет с значительно большей точностью определять суммарную льдистость мерзлых пород за счет определения количества газа в образце, а в совокупности с определением суммарной влажности весовым способом позволяет определить количество не- замерзпей воды в мерзлых породах и их плотность о

Формула изобретения

Устройство для определения Физических характеристик мерзлых пород, включающее сосуд с сеткой для установки образца, сливным краном для регулирования объема теплоносителя в сосуде, котировочными винтами и уровнем для установки сосуда в вертикальное положение, отличающееся тем, что, с целью определения газосодержания, повьппения точности и сокращения времени измерений за счет одновременного определения газосодержания и других Физических характеристик мерзлых пород, таких как суммарная льдистость, объемная масса и скорость теплового разрушения, сосуд выполнен с выпуклой герметичной крышкой с мерным цилиндром, мерный цилиндр снабжен краном, в бо-, ковой поверхности сосуда выпе сетки размещена коленообразная мерная трубка, высота которой не менее высоты сосуда с крышкой и мерным цилинд- 50 РОМ, а внутри сосуда установлен термометр для измерения температуры теплоносителя .

40

45