Чтобы возможно было испытывать на фильтрацию образцы .горных пород с произвольной формой поверхности .излома, предлагаетс я образец окружать цементной кольцевой прокладкой для прикрепления к ней напорной коробки. На чертежах фиг. 1 - 6 изображают последовательные стадии подготовки образца для испытания предлагаемым способом; фиг. 7 - схему установки подготовленного . образца и включения в напорную сеть.
Глыба твердой породы 1 раскалы вается (с помощью клиньев или открытым взрывом) на две части. Этш части симметрично накладываются одна /на другую, при чем боковые края 2 поверх ности соприкосновения АВ прокладываются резиновой лентой 3, а в верхнем и нижнем концах и в середине, с наружной стороны лент 3, укладываются небольшие сменные прокладки 4 из мягкого железа.
После этого глыба охватывается хомутами 5, заклинивается в них и стягивается болтами 6. Затем борцовые про,светы трещины закрываются водонепроницаемой лентой 7 (резиновой йлн клеенчатой), которая прикрепляется к породе по краям ленты клеем, нераспускающимся
в воде. Лента берется длинная, и свободные концы 8 ее заворачиваются.
На более р®вный торец подготовленной таким образом глыбы устанавливается коробчатая внутренняя опалубка 9, которая покрывается верхней опалубкой 10 в виде доски, с отверстиями 11, в которых устанавливаются болты 12. Выступающие головки болтов заделываются в бетонную подушку 18.
После затвердения бетона, опалубка 10 снимается с болтов, вынимается опалубка 9, а бетонная подушка перепиливается, в направлении 14 по поверхности соприкосновения АВ для того, чтобы была возможность изменять поперечный размер этой поверхности путем смены прокладок 4 разной толщины. В плоскости разрезов укладываются уплотняющие резинввые ленты 15.
Подобная же лента 16 укладывается на верхнюю поверхность Йодушки 13 и на нее устанавливается металлическая открытая со Jcтopoны глыбы коробка 17, фланец .которой 18 снабжен отверстиями 19 для выступающих из бетона болтов 12. Коробка 17 притягивается к бетонной подущке с помощью гаек 20.
Коробка 17 снабжена двумя трубками: подающей 21 и отводящей 22
жидкость, при помощи которой производится испытание. В стенке коробки 17 установлен стержень 23, с которым скрепляется конец 8 ленты 7. В требуемый момент испытания стержень .вращают вручную, лента отрывается от поверхности камня и сворачивается, открывая трещину по поверхности соприкосновения АВ.
Нагнетание воды может производиться путем присоединения трубки 21 к водопроводной трубе 24, в которой имеется избыточный по отношению к требуемому испытанием напор; нагнетание раствора производится с помощью насоса.
Профильтровавшаяся через трещину жидкость собирается в сосуд 27, устанавливаемый под противоположным концом 28 трещины. Для предупреждения растекания выходящей жидкости по нижнему торцу камня вдо.||ь трещины приклеивается к нему резиновая лента 29, которая оттягивается в виде жолоба, по которому жидкость стекает в сосуд.
В коробке 17 установлен термометр 30.
Метод производства испытаний состоит в том, что уплотняющая лента 3 укладывается в параллельные два ряда. Расстояние между ними, с поправкой на разжатие лент, и толщина железных прокладок 4 определяют размеры фильтрующей трещины.
Фильтрация производится при неизменной величине напора, в течение отдельного испытания. Отмечается время начала и. конца каждой стадии испытания. Производится замер-суммарный и по срокам-количества профильтрованной жидкости. При опытах с растворами отмечается первый момент появления его в отверстии. 28 трещины и затем периодически определяется состав фильтрата. Замеряется температура жидкости в сосуде 27 и при выходе из трещины 28. При испытаниях с водой предварительная фильтрация производиЛя до наступления равномерного истечения воды из отверстия 28, после чего произвЬдится запись напора, времени, расходов, температур.Определение величины коэфициента фильтрации производится при разных напорах по формуле Гарей, с поправкой на. температуру.
Испытания производятся при разных поперечных размерах трещины, с сохранением постоянных условий. Вычерчиваются кривые в зависимости коэфициента фильтрации от напора и от сечения треп1ины. Определяется среднее удельное сопротивление фильтрации воды и данного сечения трещины по формуле:
H.l.T.vjt h F.Q
Н - напор при фильтрации;
1 -длина трещины по падению; ..F - площадь поперечного сечения трещины;
Т - продолжительность стадии испытания;
Q -количество профильтрованной воды;
It - вязкость воды при t° испытания.
Вычерчивается кривая т в зависимости от единицы площади сечения трещины.
Определение суммарного сопротивления фильтрации через трещину возможно путем измерения найора, с которым вытекает вода из отверстия 28 и сопоставления его с напорами в коробке 17.
При испытании с цементными растворами, фильтрация растворов определяется для двух случаев: а) трещины с сухими стенками и б) трещины, заполненные водой. Если трещина сухая, то при изготовлении бетонной подушки 13принимаются меры, предупреждающие попадание в трещину воды. После полной сборки всего устройства, в коробке 17 устанавливается циркуляция раствора под назначенным напором. Записывается время снятия закрывающей трещину ленты 7 и производится наблюдение над появлением жидкости через отверстие 28; это время записывается. Отмечае1 ся состав выходящей жидкости и изменения ее, путем собирания фильтрата в отдельные сосуды, с последующим замером количества и определением состава. Если скважина заполняется осевшими частицами раствора настолько, что истечение прекращается, то концом испытания считается время, когда истечение начинает происходить только отдельными каплями. По окончании испытания коробка 17 снимается; по истечении перемены схватывания цемента разбираются хомуты 5, трещина раскрывается и выясняется картина . оседания частиц раствора в полости трещины. Для большей наглядности целесообразно окраши7 вать раствор перед опытом.
При трещине, заполненной водой, после сборки устройства коробка 17 наполняется водой, лента 7 снимается и напор повышается до назначенного для испытания. После того, как установится равномерное истечение воды из отверстия 28, трубка 21 переключается на насос, нагнетающий раствор. Началом испытания считается момент появления раствора в отводящей трубке 22. Конец испытания определяется, как указано выше. При фильтрации цементного раствора, как и иной физической смеси с водой, через трещину, некоторое количество частиц цемента осаждается на ее стенках и происходит изменение в размерах поперечной площади трещины и в механическом составе и консистенции фильтрата. В виду этого, существующие формулы непригодны для определения искомого коэфициента и самое содержание этого понятия является иным.
Имеется предварительное предположение о возможности следующего основного определения величины искомого коэфициента:
ь- QP
,
где ОрИ Qb-объемное количество фильтрата: раствора и воды, полученные при тождественных условиях испытания, / -удельная вязкость фильтрата раствора, истекавщего из трещины при окончании опыта.
Картина оседания цементных трещин на стенках открытой после опыта трещины характеризует тампонирующее действие раствора.
Предмет изобретения.
1.Способ испытания образцов горных пород на фильтрацию, с использованием напорной распределительной коробки, отличающийся тем, что, в целях испытания образца с произвольной формой поверхности его излома, соответствующая часть образца окружается кольцевой, выполняемой из цементных растворов непосредственно на образце, прокладкой для крепления к ней напорной коробки.
2.В способе по п. 1 приспос(4бление для возможно точногоопределения начала испытания, отличающееся применением поворотного в отверстии коробки 17 стержня 23 и закрепленной на нем ленты 7-8, служащей для изоляции образца от наполняющей коробку 17 жидкости и навиваемой на стержень при начале испытания.
фнг. 3
