Фильтрационный прибор для исследования анизотропии водопроницаемости грунта Советский патент 1992 года по МПК G01N15/08 

СО

с

Использование: изобретение относится к инженерным изысканиям, в частности к устройствам для исследования водопроницаемости грунта. Сущность: устройство состоит из зонда, полой шланги, рукоятки и измерительного узла. Зонд имеет форму толстостенного стакана, высотой в 8-10 его диаметров, нижняя внешняя кромка которого скошена под углом 30-45°, Измерительный узел содержит бачок для налива воды в скважину через внутреннюю полость штанги и зонда, мерную трубку для измерения расхода и напора налива, распределитель и два крана. Устройство применяется для исследования грунта двухкратным наливом при двух разных высотах рабочего участка скважины ниже зонда устройства. 3 ил.

Изобретение относится к инженерным изысканиям, в частности к устройствам для исследования водопроницаемости грунта. Прибор предназначен для реализации известного способа исследования анизотропии водопроницаемости грунта полевым экспресс-методом двухкратного налива.

Известно устройство для исследования анизотропии водопроницаемости грунта (полевым экспресс-методом налива) состоящее из зонда, полой штанги и измерительного узла.

Недостатком известного устройства является низкая точность результатов исследований, выполненных с применением устройства, и сложная его конструкция. Низкая точность обуславливается стеснением инфильтрации воды по вертикальному направлению нижней частью зонда прибора, В результате этого явления коэффициент анизотропии, рассчитанный по данным исследований прибором, систематически завышается. Сложность конструкции известного прибора заключается в наличии двух бачков для воды и двух трубок во внутренней полости штанги для подвода воды к трем рабочим отсекам зонда. Узлы соединения элементов штанги этого устройства сложны, трудно обеспечить их герметичность, мерный узел громоздкий и неудобный для работы,

Целью изобретения является упрощение конструкции прибора и повышение надежности,

Поставленная цель достигается тем, что высота стакана зонда прибора составляет 8- 10 его диаметров, а угол скоса нижней внешней кромки стакана составляет 30-45°, . Такая конструкция зонда обеспечивает его простоту и надежность результатов исслешш,2

4 ел о ь

Јь

дований, так как наливаемая через него вода имеет свободный доступ ко дну и стенкам скважины, благодаря чему коэффициент анизотропии водопроницаемости не искажается. Канал внутренней полости штанги, через который вода подводится к зонду, имеет гидравлическое сопротивление значительно меньше, нежели помещенные в нем трубки, поэтому потери напора налива и погрешности, связанные с ними, у прибора с таким зондом меньше. Высота стакана в 8-10 его диаметров является оптимальной по отношению контактной фильтрации и силы сопротивления вдавливанию зонда в скважину. Скос нижней внешней кромки под углом 30-45 градусов предотвращает забивку зонда грунтом и резку грунта со стенок при его вдавливании в скважину. Отсутствие трубок для подвода воды, наличие только одного бачка обуславливает простоту и компактность измерительного узла и всего прибора и удобство работы с ним.

На фиг. 1 показан прибор, общий вид; на фиг. 2 - гидравлическая схема измерительного узла; на фиг, 3 - позиции распределителя измерительного узла.

Фильтрационный прибор для исследования анизотропии водопроницаемости грунта состоит из зонда 1, штанги 2, рукоятки 3 и измерительного узла 4, который содержит бачок 5, мерную трубку 6, распределитель 7, воздушный кран 8, вспомогательный кран 9, рабочую камеру 10 и шкалу 11. Распределитель прибора имеет три позиции О - открыт, Р - работа, 3 - закрыт (см. фиг. 3). Воздушный и вспомогательный краны могут быть открытые или закрытые.

Фильтрационный прибор для исследования анизотропии водопроницаемости грунта создает условия для проведения опыта налива и измерения расхода и напора налива с максимальной точностью и удобством.

Налив выполняется пуском воды из мерной трубки или бачка через распределитель во внутреннюю полость штанги, по которой через зонд вода стекает в рабочий участок скважины ниже зонда и инфильтру- ет в грунт через ее стенки и дно.

Расход налива определяется по времени налива расчетного .объема воды из мерной трубки или бачка. Время измеряется секундомером, объем определяется по шкале мерной трубки или меткам на бачке.

Напор отсчитывается на шкале мерной трубки, которая соединяется ,-с внутренней полостью штанги при отключенном бачке и закрытых обоих кранах. Столб воды во внутренней полости зонда и штанги повисает, в верхней части внутренней полости штанги образуется вакуум, воздух в рабочей камере и правом (по фиг. 2) колене мерной трубки

расширяется и свободная поверхность воды в левом колене трубки опускается вниз до уровня, соответствующего давлению в рабочем участке скважины и высоте положения бачка.

Налив воды в скважину и измерения

проводят дважды при разных высотах рабочих участков скважины. После первого этапа налива, при расстоянии от нижнего конца зонда до дна скважины равного 3-5 диаметрам скважины, зонд вдавливают в скважину

глубже и второй этап налива проводят при высоте рабочего участка,равном диаметру скважины.

Коэффициент анизотропии водопроницаемости рассчитывают с применением такой формулыД1

а

7 п-1 12 птГ п

0)

25 где

ChH2 Q2Hi

где Qi, Q2, Hi и Н2 - расходы поды и напора первого и второго этапов налива соответственно,

h - расстояние от зонда до дна скважины в первом этапе налива,

d - диаметр скважины.

Расходы Qi и Q2 рассчитывают как соотношения расчетных объемов Vi и /2 и времен налива этих объемов ti и t2 в первом и втором этапах налива соответственно.

Осредненный коэффициент фильтрации рассчитывают по расходу и напору второго этапа налива с применением формулы

50

2лН2с

(2)

коэффициент фильтрации по горизонтальному направлению

55

Кг K-vS7

(3)

и коэффициент фильтрации по вертикальному направлению

KB

Фильтрационный прибор предназначен для исследования глинистых и других плотных слабопроницаемых грунтов. Исследования таких грунтов известными приборами требуют либо много труда, либо их результаты ненадежны. Предлагаемый прибор обеспечивает точность результатов исследований, которые проводятся быстро и с незначительными затратами труда. Конструкция прибора проста и надежна, его стоимость значительно ниже стоимости известных приборов того же назначения.

Редактор

Составитель Н.Жданкус Техред М.Моргентал

Формула изобретения

Фильтрационный прибор для исследования анизотропии водопроницаемости грунта, состоящий из зонда, выполненного в виде перевернутого толстостенного стакана со скошенной нижней кромкой, полой штанги, соединенной со стаканом, и соединенного с ним измерительного узла, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, высота стакана составляет 8-10 его диаметров, а угол скоса нижней внешней кромки стакана - 30-45°,

Фиг.2.

Корректор т.Палий