СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ И ГРУНТОВ Советский патент 1969 года по МПК G01V3/06 G01N27/12 

Известны способы определения влажности почв и грунтов методом сопротивлений вертикальных электрических зондирований (ВЭЗпрофилирование).

Эти способы недостаточно точны и дают в основном качественную картину распределения влажности, поскольку на результат исследования большое влияние оказывают изменения степени минерализации грунтовых вод по площади и их температуры.

Предложенный способ позволяет получить осредненные значения естественной влажности по слоям различной мощности, исключая случайные отложения, что значительно повышает точность исследований.

Достигается это тем, что в центре зондирования на уровнях горизонтов, выделенных опорным ВЭЗ, дополнительно измеряют сопротивление вне и внутри некоторого объема грунта, который затем герметизируют и используют в качестве эталона при повторных измерениях.

Сущность предложенного способа иллюстрируется чертежом.

На пункте наблюдения за влажностью выполняют опорное вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) с симметричной установкой AMNB (или дипольной установкой любого типа). В месте расположения центра зондирования О бурят скважину небольшого диаметра. На глубинах, соответствующих серединам выделенных по зондированию слоев (или через равные интервалы по глубине), устанавливают ампулы, содержащие внешний зонд /,

контактирующий с грунгом, и внутренний зонд 2, контактирующий с образцом того же грунта в ампуле 3. С места установки ампулы 3 берут образец грунта, одна часть которого идет на заполнение ампулы, а другую отправляют

на лабораторный анализ влажности. После заполнения ампулы образцом ее герметизируют (запаивают так, чтобы влажность грунта в ней была неизвестна). По истечении времени, достаточного для

восприятия образцом грунта в ампуле температуры слоя, измеряют сопротивления обоими зондами. Эти сопротивления должны, будучи равными, соответствовагь влажности эталонного образца. По полученным удельным сопротивлениям различных слоев уточняют интерпретацию опорной кривой ВЭЗ.

Измерения с установкой AMNB и с зондами производят на переменном токе низкой частоты анпаратурой 4, к 1;оторой электроды

A,Ai,N,B и зонды подключают через коммутатор 5.

Зависимость удельного сопротивления ОлТ,ной и той же породы от влагонасыщения ее пор определяют паранетрол водонасыщения:

P, f(IQ,

ап

показывающим, во сколько раз возросло удельное сопротивление породы (рп ) при частичном насыщении ее пор влагой ио сравнению с удельным сопротивлением той же породы при полном насыщении ее пор (рвп )- Частичное насыщение характеризуется коэффициентом водонасыщения KS , выражающим долю норового пространства, заполненного водой.

В общем случае водонасыщение подсчитывают по формуле

-1/ Р

-у 77К,

Показатель степени п выбирают применительно к структуре пород (песчано-глинистые, карбонатные и пр). Если наблюдения над влажностью производят на одном и том же пункте наблюдений н изменение влажности является следствием естественного или искусственного орошения пресными водами, то величину Рвп одних и тех же литологических разностей нрактически можно считать постоянной. Тогда относительное изменение влажности будет равно:

,

BiV пО

где Лво - коэффициент водонасыщения, соответствующий опорному наблюдению;Ag. - - то же, соответствующий г-му

повторному наблюдению; - удельное сопротивление пласта, определенное при опорном наблюдении;

j. - удельное сопротивлеиие того же пласта, определеииое при г-ом наблюдении.

Удельные сопротивления PJ,Q и р,- определяют по опорной и повториым кривым зондирования и уточняют по данным измерений с зондами / и 2.

Изменение температуры грунтов, например, вследствие суточных-или сезонных изменений метеорологических условий, может вызвать заметные изменения величины р,п , а следовательно, и отношения (1). В этом случае в величину рпг, определяемую по кривой зондирования, необходимо ввести поправку на изменение температуры пласта.

Тем1пературная коррекция P(t)fni осуществляется по отношению удельных сопротивлений, измеренных в ампуле с эталонным образцом и внешним зондом в иласте.

изменяется только за счет изменения

температуры пласта, в котором находится амнула. Сонротивление же по внешнему зонду зависит от влажности пласта и его температуры. Поскольку пласта и образца практически постоянно, оба сопротивления имеют один и тот же температурный коэффициент:

(0--,(2)

РэО (о)

где Рз/ (ff}

- сонротивление образца при температуре ti;

РЭО (о) - сопротивление образца при опорном наблюдении при температуре /0.

Поскольку сопротивление образца по измерению зондом

РП,(3)(0 Я(ОРШ(3)(0.

1 / Pm(3)(/)„/ РЭО (о) ,о

,7 - У -. (3)

Из 1, 2, 3 получим

п п

(1) K,i 9no(to) --I/ РЭО (о)

АГвоV P(t)((i) у Pm(3)()

откуда получаем количественное значение влажности при повторном наблюдении, выраженное через известную влажность опорного наблюдения. При этом влажность определяется с учетом температуры как по результатам

измерений с зондом для дискретного объема пласта, так и среднее для всего пласта по данным ВЭЗ.

В случае сходного литологическото состава грунтов и небольших колебаний температуры на нескольких пунктах наблюдения относительное изменение влажности можно определить только по одним ВЭЗ. При этом одновременно с опорным зондированием определяют влажность обычным термовесовым методом и на основании этих данных находят влажность при всех повторных наблюдениях. Для большей точности определения влажности но ВЭЗ в пределах каждого района со сходным и литологическим разрезом и метеорологическими условиями устанавливают опорный пункт, оборудованный ампулами и зондами.

Для определения оптимальных условий полива и предотвращения засоления почвы наблюдения за инфильтрацией поверхностных

вод, а также за смыканием зоны увлажнения пресными водами с сильно минерализованными грунтовыми водами производят способом повторных ВЭЗ в сочетании с измерением по зондам для определения качественной картины и количественных соотношений на опорных пунктах и для уточнения интерпретации ВЭЗ на соседних пунктах. Наиболее важны наблюдения за распределением влажности по глубине на участках почв, подверженных засолеисследуют динамику проникновения поверхностных вод.

Предмет изобретения

Способ определения влажности почв и грунтов в естественном залегании электрометрическим методом сопротивлений, основанный на проведении опорных и систематических

повторных измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в центре зондирования на уровнях горизонтов, выделенных опорным ВЭЗ, производят дополнительные измерения сопротивления вне и внутри некоторого объема грунта, который герметизируют и используют в качестве эталона при повторных измерениях.