Устройство для электромеханического зондирования грунтов Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к области исследования грунтов и может быть использовано в инженерно-геологических изысканиях при Статическом или динамическом зондировании для определения грунтов по их геоэлектрическим характеристикам (удельное электрическое сопротивление грунтов и грунтовых вод, потенциалы естественной поляризации грунтов). t

Известно устройство для изучения свойств грунта в процессе динамического зондирования, в котором глубинный металлический электрод цилиндрической формы находится между двумя изоляторами, укрепленными на погружаемом в грунт зонде, а два других стержневых электрода расположены на поверхности вблизи точки зондирования. С измерительными приборами

электроды соединяются посредством кабеля.

Недостатком устройства является зависимость измеряемого сопротивления зазем- ления глубинного электрода от сопротивления заземления поверхностных электродов, которое не учитывается при измерениях и вносит погрешность б определение удельного электрического сопротивления грунтов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является устройство для электромеханического зондирования грунтов, содержащее колонну штанг, зонд с уширителем, тензометрическим датчиком лл электродами, изолированными от корпуса и соединенными посредством многожильного кабеля через многопозиционный переVJ

00

Јь XS

.«д

4

ключатель с измерительной аппаратурой и поверхностный электрод.

Недостатками устройства является то, что расстояние между глубинными электродами в процессе измерений остается неиз- менным и соизмеримым с диаметром уширитейя, Отсутствует узел резистивимет- рии для измерения удельного электрического сопротивления грун товых%6д, глубинные электроДы расположены асимметрично от- носителъно электропроводящей колонны зондировочных штанг и создаваемое ими электрические поле не имеет круговой симметрии относительно оси зондирования, в качестве поверхностного электрода для из- мерения потенциалов естественной поляризации грунтов используется металлический электрод с непостоянным электродным потенциалом.

Отсутствует возможность измерения удельного электрического сопротивления грунтовых вод.

Целью изобретения является повышение точности определения геоэлектрических свойств грунтов в их естественном залегании.

Достигается цель тем, что устройство для электромеханического зондирования грунтов, содержащее колонну штанг, зонде уширителем, тензометрическим датчиком и электродами, изолированными от корпуса и соединенными посредством Многожильного кабеля через многопозиционный переключатель с измерительной аппаратурой и поверхностный электрод, снабжено рези- стивиметром со стальным экраном с отверстиями для поступления грунтовой воды, электроды зонда выполнены из износостойкого материала, например, бронзы и объе- динены в три симметричных четырехэлектродных группы с расстояния- Ми между электродами, равными половине, радиусу и трем радиусам уширителя, радиус резистивиметрз равен одной трети радиуса уширителя, а расстояние между электрода- ми равны одной десятой радиуса уширителя, при этом в качестве поверхностного электрода используется медно сульфатный электрод.

На фиг.1 представлена схема устройст- ва, разрез; на фиг.2 - положение устройства в скважине со схемой измерений.

Устройство содержит стальной цилиндрический корпус 1 и закрепленные на нем с помощью резьбовых соединений конусный уширитель 2 и конусный ограничитель 3. Уширитель соединен с тензометрическим датчиком статического зондирования 4 посредством резьбового соединения, а цилиндрический корпус с помощью аналогичных

соединений - с защитным патрубком 5 и зондировочными штангами б. На цилиндрический корпус надет первый эбонитовый изолятор 7 с запрессованными в круговые проточки электродами из двух полуколец, выполняющий функции узла бокового электрического зондирования.

Второй эбонитовый изолятор 9 меньшего диаметра с запрессованными аналогичными электродами 10 выполняет функции узла резистивиметра и надет на цилиндрический корпус за конусным ограничителем.

Электроды зонда объединены в три симметричных четырехэлектродных группы - (AiMiNiBi; A2M2N2B2 и АзМзМзВз - фиг.2).

Узел резистивиметра защищен от влияния неоднородности грунтов экраном из стали 11с отверстиями для поступления грунтовых вод, закрепленном на цилиндрическом корпусе с помощью резьбового соединения.

Изолированные токонесущие провода 12 от электродов через отверстия в изоляторах проложены между их внутренними стен- ками и цилиндрическим корпусом в углублениях до отверстий в корпусе, через которые соединены с многожильным кабелем. Отверстия в изоляторах с токонесущими проводами загерметизированы эпоксидным клеем, а торцы изоляторов, уширмтеля и защитного патрубка - уплотни- тельными резиновыми кольцами 13. Место герметичного соединения токонесущих проводов с многожильным кабелем расположено в защитном патрубке Выход кабеля из патрубка с внутренней части ограничен фиксирующим поперечным стержнем 14, прикрепленным к оболочке кабеля с помощью шнура из шелка, а с наружной части загерметизирован резиновой лентой.

Устройство работает следующим образом, при статическом или динамическом погружении в грунт колонны зондировочных штанг с тензометрическим датчиком, или без него, изолятор с электродами, являющийся одновременно и уширителем, скользит по стенке скважины. Электрический контакт между электродами и грунтом достигается под действием нормально направленной к оси уширителя силы упругого отпора грунтов, Измерение удельного электрического сопротивления грунтов производят при остановках тремя четырехэлектродными симметричными группами электродов AiMiNiBi; A2M2N2B2, АзМзМзВз. Измерения удельного электрического сопротивления грунтовых вод, поступающих через отверстия защитного экрана производят резистивиметром Ток в цепи питающих электродов- переменный или постоянный. Измерение потенциалов естественной поляризации грунтов производят между одним из глубинных зондов (Мпс), контактирующим со стенкой скважины и поверхностным медно-сульфатным не- поляризующимся электродов (Мпс). Переключение зондов осуществляют с помощью многопозиционного переключателя ПКЗ.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для электромеханического зондирования грунтов, содержащее колонну штанг, зонд с уширителем, тензометри- ческим датчиком и электродами, изолированными от корпуса и соединенными посредством многожильного кабеля через многопозиционный переключатель с измерительной аппаратурой, и поверхностный электрод, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения геоэлектрических свойств грунтов в их естественном залегании, устройство снабжено

резистивиметром со стальным экраном с отверстиями для поступления грунтовой воды, электроды зонда выполнены из износостойкого материала, например бронзы, и объединены в три симметричные

четырехэлектродные группы с расстояниями между электродами, равными половине, радиусу и трем радиусам уширителя, радиус резистивиметра равен одной трети радиуса уширителя, а расстояния между электродам и равны одной десятой радиуса уширителя, при этом в качестве поверхностного электрода используется медно-сульфатный электрод.

Использование: область исследования грунтов, инженерно-геологические изыскания при статическом или динамическом зондировании. Сущность изобретения: электроды зонда выполнены из износостойкого материала и объединены в три симметричных четырехэлектродных группы с расстояниями между электродами равными половине, радиусу и трех радиусам ушири- теля. Устройство содержит резистивиметр со стальным экраном и с расстояниями между электродами, равными одной десятой радиуса уширителя. В качестве поверхностного электрода для измерения потенциалов естественной поляризации грунтов используется неполяризующийся медносульфатный электрод, имеющий постоянный электродный потенциал 2 ил. СП С

Ш16

W77 /// /// /// /77 /77 ///

-ГрунтоВвя вода

Лз

МгА, Mi М

Млс

WjT М231

W/