Способ определения распределения пор по радиусам в защитно-фильтрующих материалах Советский патент 1993 года по МПК G01N15/08 

Изобретение относится к области мелио- рации Земель и может быть использовано при определении структурных характеристик нетканых защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) при использовании их в качестве фильтров горизонтального дренажа.

Целью предлагаемого изобретения . является повышение точности и расширение функциональных возможностей предлагаемого способа.

На фиг.1 изображена схема прибора для осуществления способа; на фиг.2 - представлены кривые зависимости объема вытекающего керосина от времени.

Прибор представляет собой камеру 1, в которой размещена капроновая мелкопористая мембрана 2, установленная на пластине 3, выполненной из органического стекла.

Мембрана 2 плотно прикреплена к пластине 3 с помощью прижимного кольца 4 и стягивающих винтов 5.

Для предотвращения прорыва воздуха служат прокладки из маслостойкой резины 6.

На мелкопористую мембрану 2 устанавливается кассета 7 с набором того количества слоев ЗФМ, которое соответствует толщине материала при рабочем давлении грунта. Эта кассета 7 представляет собой цилиндр из нержавеющей стали с перфорированным дном 8 и внешней резьбой, которая сверху плотно закрывается с помощью навинчивающейся перфорированной крышки 9. Вакуум в рабочей камере создают q помощью - вакуум-насоса (на фиг. не показан).

00

о

XI

СА) О Ю

Фиксирование расхода керосина на насыщение осуществляют с помощью бюретки 10, а бюретка 11 служит для определения объема освободившейся из образца жидкости при данной величине разряжения. От- счет времени,в течение которого вытекает определенный объем жидкости из образца, ведут с помощью таймера

Пример. Были исследованы материалы, изготовленные промышленностью, имеющие определенную плотность в. соответствии с ТУ (количество волокон на 1.СМ2):. Бидим, Лекан, Сизи. Количество слоев ЗФМ Бидим в кассете 7.составляло от 6 до 8, СИЗИ - от 7 до 10, Лекан - от 5 до 10. Рабочее давление составляло до 200 re/см . При использовании ЗФМ в качестве фильтра горизонтальной дрены размер основных фильтрующих пор должен составлять 0,1- 0,2 мм. Пйэтому для оценки ЗФМ особенно важно выяснить какая доля в общей пористости образца представлена порами этого размера. Для выяснения этого необходимо исследовать образцы в интервале разрежений от 12 до 35 см.вод ст. Так как существует ограничения на присутствие в ЗФМ для горизонтального дренажа пор как больших 0,3 мм, так и меньших размеров 0,05 мм, то необходимо выяснить и долю их присутствия в общей пористости. Насыщение образцов- проводили керосином постепенно снизу, чтобы в образце не осталось защемленного воздуха.

Постепенно уровень керосина доводили до верха кассеты 7. Расход керосина фиксировали по бюретке 10. Затем образец выдерживали в состоянии насыщения и помещали в рабочую камеру 1 на мелкопористую мембрану 2. Причем размер кассеты 7 соответствует размеру мембраны 2. Затем в камере создают постепенно вакуум так, чтобы уровень жидкости не отрывался от мембраны 2.

По подъему уровня в бюретке 11 определяют объем освободившейся из образца жидкости при данном разрежении. Поскольку величина: разрежения определяется; па формуле: ;

ЛР-ЗГ,

где Др - величина разрежения, (Па);

а - поверхностное натяжение насыщающей жидкости, в данном случае керосина, равное (МДж/м );

г - радиус поры ЗФМ, мм,

то радиус пор определяется достаточно легко. В табл.1 приведены значения создаваемых ступеней разрежения для определения всех характерных размеров пор ЗФМ. Размеры пор и их распределение для исследуемых ЗФМ приведены в табл.2,3.

В процессе проведения опытов определяли время, в течение которого освобождался из образца определенный объем керосина и строили графики зависимости объема вытекающей жидкости от времени. По ним определяли коэффициенты, характеризующие форму пор и их изменение при сжатии. Эти данные приведены в табл.4.

Эти данные говорят о том, что при сжатии поры деформировались и приобрели

щелевую форму.

Оценка эффективности предлагаемого способа по сравнению с известным подтверждается результатами лабораторных испытаний.

Сравнивались работа волокнистых фильтров на контакте с различными грунтами. Размер рабочих (фильтрационных) пор фильтров подбирался в соответствии со структурными характеристиками грунтов.

Размер и процентное содержание рабочих фильтрационных пор устанавливался в 1-м варианте по существующим методикам, а во 2-м с применением предлагаемого способа. Сравнивалась степень кольматации фильтра, водопропускная способность через систему грунт-фильтр1

Результаты исггытаний приведены в табл.5.

Как видно из таблицы, точное определение размера и формы пор волокнистых фильтров позволяет правильно подобрать их в соответствии со структурными характеристиками дренируемых грунтов и тем самым снизить кольматацию и повысить

водопроницаемость волокнистых ЗФМ при работе их в грунте.

Формула изобретения

1, Способ определения распределения

пор по радиусам в защитно-фильтрующих материалах,используемых при строительстве горизонтального дренажа, заключающийся в насыщении образца жидкость и вакуумирование рабочей камеры с помещением в нее образцом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения распределения пор по радиусам, насыщение образца ведут под давлением, равным рабочему давлению на контакте

грунта и дренажного трубопровода, а в качестве насыщающей жидкости используют легкие продукты нефтепереработки, после чего осуществляют вакуумирование рабо: чей камеры, фиксируя объемь вытекающие

из образца жидкости, по которому определяют искомый параметр.

2. Способ поп.1,отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа, по фиксированным объемам вытекающей из образца жидкости осуществляют построение графика зависимости этих объемов от времени, по

которому судят о форме пор исследуемого защитно-фильтрующего материала.

3, Способ по п. 1,отличающийся тем, что давление создают путем набора того количества слоев исследуемого защитно-фильтрующего материала, толщина кото- .рых соответствует его толщине при рабочем давлении грунта.

Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при определении структурных характеристик нетканых защитно-фильтрующих материалов (ЗФМ) при использовании их в качестве фильтров горизонтального дренажа. Сущность способа заключается в следующем. За счет предварительного помещения образца в кассету создается- необходимое сжатие, соответствующее давлению, .которое испытывает ЗФМ на контакте грунта и трубы при соответствующей глубине заложения. Образец ЗФМ жидкостью в сжатом состоянии, поэтому мы получает распределение пор по размерам, соответствующее деформации фильтра , которую он получает в рабочем состоянии. Причем его мы можем сравнить с распределением пор по размерам в ненагруженном состоянии и выяснить зависимость изменения размеров пор и их распределение по радиусам в зависимости от величины сжатия. 2 ил.,5 табл.

Распределение пор ЗФМ по радиусам

Распределение пор ЗФМ по радиусам (насыщающая жидкость керосин, образец ЗФМ в сжатом состоянии 200 гс/см2)

Таблица 1

Таблица 2

Таблица

Таблица 4

Таблица 5