Установка для исследования суффозионнойуСТОйчиВОСТи гРуНТОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N15/08 

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СУФФОЗИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВ

1

Изобретение относится к инженерно-геологическим исследованиям дл любых видов строительства.

Известны приборы для испытания образцов грунта на фильтрацию и суффозию, оценивающие суффозионную устойчивость грунтов по отдельно взятым образцам 1.

Однако известные приборы не предназначены для моделирования протекания суффозионного процесса в грунтовом массиве определенного строения.

Известны также прямоугольные лотки, предназначенные для широкого круга фильтрационных исследований, в том числе пригодные и для изучения суффозии на модулях 2.

Однако в ряде случаев конструкция таких установок не позволяет использовать их для моделирования развития процесса в кон: кретных геологических условиях.

Наиболее близкой к предлагаемой является установка для исследования суффозионной устойчивости грунтов, представляющая собой прямоугольный фильтрационньш лоток, состоящий из рабочей камеры и Двух боковых водоприемных камер, отделенных от рабочей двумя перфорированными перегородками и снабженных устройствами для поддержания в них определенных уровней воды 3.

Установка, помимо решения чисто гидрогеологических задач, позволяет изучать на моделях суффозионную устойчивость оснований гидротехнических сооружений, тела земляных плотин и дамб, обводненных склонов и откосов, но лишь при наличии одного водоносного горизонта. Кроме того, она

10 конструктивно не приспособлена к моделированю карстово-суффозионных процессов.

Цель изобретения - приближение условий работы модели к реальной природной обстановке.

Поставленная цель достигается тем, что

15 установка для исследования суффозионной устойчивости грунтов, представляющая собой прямоугольный Лоток, состоящий из рабочей камеры и двух боковых водоприемных камер, отделенных от рабочей двумя перфорированными перегородками и снабженных

20 устройствами для поддержания в них определенных уровней воды, выполнена с дополнительной нижней водоприемной камерой, име385ющей устройство для поддержания в ней определенного напора воды, причем между нижней водоприемной и рабочей камерами размещена водоупорная система. Водоупорная система может быть выполнена из неподвижной водоупорной пластины и выдвижных опорных пластин, причем на госледних дополнительно установлены выдвижные водоупорные пластины и вставки. Такое решение позволяет моделировать развитие суффозии при наличии не одного а двух водоносных горизонтов, отделенных друг от друга слабопроницаемым слоем, при различных сочетаниях напора и химического состава присутствующих в них вод в случае возникновения сквозных нарушений в этом слое. Устройство, создающее такие нарушения, позволяет избежать разгерметизацию установки и нежелательные механические воздействия на частицы грунта от движущихся деталей. На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, вид спереди, частичный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху, метный разрез; на фиг. 3 - схема, иллюстрирующая работу устройства, создающего сквозные нарушения в водоупорной системе; на фиг. 4 - общая схема работы установки. Установка имеет изготовленную из прозрачного материала переднюю 1, заднюю 2, боковые 3 и 4 стенки, дно 5, две водоупорные б и две опорные 7 перемычки, вставные перфорированные перегородки 8, закрепленные в вертикальных пазах передней 1 и задней 2 стенок, и водоупорную систему, состОящ-ую из находящейся в центре неподвижной водоупорной пластины 9 и двух выдвижных опорных пластин 10 с рукоятками 11, на которые опираются две выдвижные водоупорные пластины 12, также снабженные рукоятками, и утяжеленные вставки 13 и 14. Водоупорная система в целом закреплена в горизонтальных пазах передней 1 и задней 2 стенок, а выдвижные опорные 10 и водоупорные 12 пластины имеют свободньш выход через сквозные окна в боковых стенках 3 и 4. Средние части передней 1 и задней 2 стенок, водоупорная система и перфорированные перегородки 8 образуют рабочую камеру 15, заполняемую грунтом. Крайние левые и правые части передней 1 и задней 2 стенок, верхние части боковых стенок 3 и 4, водоупорные перемычки 6 и перфорированные перегородки 8 образуют две боковые водоприемные камеры 16 и 17, заполняемые водой до необходимой отметки и связанные между собой посредством шланга 18. Правая боковая водоприемная камера 17 через шланг 19 соединяется с выпускным штуцером 20, а с помощью шланга 21 имеет связь с нижней водоприемной камерой 22, образованной нижними частями передней 1, задней 2 и боковых 3 и 4 стенок, водоупорными перемычками 7, водоупорной системой И дном 5. Эта камера заполняется водой 1 под определенным напором и связана шлангом 23 с выпускным штуцером 24, который так же,, как и выпускной штуцер 20, свободно перемещается и фиксируется на вертикальных направляющих 25, что позволяет устанавливать необходимые напоры воды в правой боковой водоприемной камере 17 и в нижней водоприемной камере 22. Установка работает следующим образом. Вначале полностью заполняется водой нижняя водоприемная камера 22 и производится сборка водоупорной системы с учетом создания необходимых для данного эксперимента количества и размеров сквозных нарушений. В случае, когда создаются два таких нарушения (фиг. За), вначале в горизонтальные пазы передней 1 и задней 2 стенок через сквозное окно в одной из боковых стенок 3 или 4 закладывается неподвижная водоупорная пластина 9, которая должна занять центральное положение, затем с двух сторон в пазы вставляются выдвижные опорные пластины 10 до упора в торцы неподвижной водоупорной пластины 9, а после этого с двух сторон вставляются выдвижные водоупорные пластины 12, причем между их торцами и торцами неподвижной водоупорной пластины 9 останавливаются зазоры необходимой ширины, в которые вкладываются утяжеленные вставки 13. и 14. В случае же, когда необ-ходимо создавать всего одно сквозное нарушение (фиг. Зб), зодоупорные и опорные пластины закладыва-ются таким образом, чтобы с одной стороны торцы выдвижных пластин 10 и 12 находились в одной плоскости, а с противоположной стороны выдвижная опорная пластина Ю выступала из-под выдвижной водоупорной пластины 12 на ширину утяжеленной вставки, после чего пластины сдвигаются к центру до упора торцов выдвижных Опорных пластин 10 друг в , а в зазор между торцами выдвижных водоупорных пластин 12 вкладывается утяжеленная BcYaBка 13, занимающая центральное положение, Затем производится закладка грунта в рабочую камеру 15 в виде сплошного массива или откоса или в каком-либо ином виде, что определяется условиями эксперимента, причем при необходимости может быть убрана правая перфорированная перегородка 8. После этого (фиг. 4) установка с грунтом заполняется водой через левую боковую водоприемнуюкамеру 16 до необходимого уровня, который в дальнейшем поддерживается в этой камере автоматически с помощью герметичного сосуда. Если необходимо создать разницу уровней в боковых водоприемных камерах 16 и 17, шланг 19 перекрывается, а выпускной штуцер 20 уст навливается на более низком уровне, чем уровень воДы в камере 16. Аналогично снижается напор воды в нижней водоприемной камере 22, для чего необходимо перекрыть шланг 21 и установить выпускной штуцер 24 на более низкой отметке. Вслед за этим в водоупорной системе создается одно или два сквозных нарушения, что приводит с одной стороны к изменению напряженного состояния грунта в рабочей камере, а с другой - к возникновению гидравлической связи между рабочей и нижней водоприемными камерами. В случае, когда создаются два таких нарушения (фиг. Зв), необходимо с двух сторон выдернуть обе выдвижные опорные пластины 10 за рукоятки 11 так, чтобы потерявшие опору утяжеленные вставки 13 и 14 упали на дно нижней водоприемной камеры 22. Если же создается всего одно сквозное нарушение (фиг. Зг), достаточно выдернуть одну выдвижную опорную пластину 10, после чего утяжеленная вставка 13 упадет на дно. Предлагаемая установка в силу своего более полного .соответствия природным условиям позволяет давать более точную и объективную оценку суффозионной устойчивости грунтов по сравнению с известными приборами подобного типа. Наибольший эффект достигается при моделировании карстово-суффозионных процессов, что дает возможность в ход инженерно-геологических исследований для любых видов строительства на закарстованных территориях прогнозировать развитие возможных неблагоприятных, и опасных процессов и явлений в пределах конкретных строительных площадок.

6.8

15

т Формула изобретения 1.Установка для исследования суффозионной устойчивости грунтов, представляющая собой прямоугольный фильтрационный лоток, состоящий из рабочей камеры и двух боковых водоприемных, камер, отделенных от рабочей двумя перфорированными перегородками и снабженных устройства.ми для поддержания в них определенных уровней воды, отличающаяся тем, что, с целью приближения условий исследования к прироаным, она выполнена с дополнительной нижней водоприемной камерой, имеющей устройство для поддержания в ней определенного напора воды, причем между нижней водоприемной и рабочей камерами размещена водоупорная система. 2.Установка по п. 1, отличающаяся тем. что водоупорная система состоит из неподвижной водоупорной пластины и выдвижных опорных пластин, причем на последних дополнительно установлены выдвижные водоупорные пластины и вставки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 209817, кл. G 01 N 15/08, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР № 304483, кл. G 01 N 15/00, 1968. 3.Жернова И. Е. и др. Моделирование фильтрационных процессов. Киев, «Наукова думка, 1976, с. 48-49 (прототип).

е

72.

iL --.

Ч Jщ

,/ / / у / ,/ ,/

,/////

. IVt- )iu ib. 8. SL а. & SL ;i У jflS. vSt S. & S. S &

gy////;}

x4 X X X xX ч ч ж X X X X

5/

5

20

9. /

в

/

x