Установка для исследования фильтрации Советский патент 1982 года по МПК G01N15/08 E02D1/00 

(5) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ

I

Изобретение относится к строиельству и может найти применение для решения фильтрационных задач в гидрогеологии и гидротехнике.

Известна установка для исследования фильтрации, включающая приемную и питающую камеры, расположенную между ними наполненную грунтом рабочую камеру и измерительные приспособления l.

Недостатком известной установки является невысокая точность, вызванная малыми размерами установки и мелким масштабом моделирования.

Цель изобретения - повышение точности исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для исследования фильтрации, включающей приемную и питающую камеры, расположенную между ними рабочую камеру и измерительные приспособления, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительная секция - пьезометрами и соединенными с ними емкостями, выполненными из прозрачного материала.

На фиг. 1 схематично изображена установка, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -

10 разрез Б-Б на фиг. 1.

Установка для исследования фильтрации включает приемную камеру 1, питающую камеру 2, расположенную между ними рабочую камеру 3 с исследу15емым грунтом, дополнительную секцию k с материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта. Рабочая камера 3 снабжена пьезо20метрами 5, связанными со стеклянными трубками 6, установленными на пьезометрическом щите, а дополнительная секция Ц имеет пьезометры 7, сое|Диненные с емкостями 8, выполненными из прозрачного материала. Питающая камера 2 имеет сливное отверстие 9, а приемная камера 1 - сливное отверстие 10. Дополнительная секция t в модели по гидравлическим сопротивлениям эквивалентна фиктивной (расчетной) области фильтрации с коэффициентом фильтрации Kj, длиной 1з 1,- , (1) .где 1-2- длина дополнительной секции К - коэффициент фильтрации исследуемого грунта в рабочей камере; Kj - коэффициент фильтрации грун та в дополнительной секции. Общая расчетная длина установки равн L Ц 1- L 3, где L-J - длина рабочей камеры. Для соблюдения эквивалентности ем костных свойств дополнительной секци и соответствующей ей расчетной области фильтрации к каждому пьезометру 7 подключается емкость 8 объемом V ду( м), (3) где ДУ - объем дополнительной сек ции k, соответствующей одному пьезометру 7; М.,М2 - водоотдача грунта в рабочей камере 4 дополнительной секции. Установка работает следующим образом. Рабочая камера 3 загружается исследуемым грунтом, а дополнительная секция k материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта. Далее в приемной камере 1 и питающей 2 с помощью сливных отверстий 10 и 9 устанавливаются постоянные уровни и приступают к опыту, причем уровень воды в рабочей камере 3 фиксируется с помощью стеклянных трубок 6 пьезометрического щита, а в дополнительной секции f - с помощью емкостей 8. Пример, Рассмотрим моделирование фильтрации в траншее глубиной 6 м, пройденной до водоупора в водоносном песчаном пласте мощностью 5 м с коэффициентом фильтрации 20 м/сут водоотдача песка М 0,1, Траншея удалена от источника питания (реки) на 205 м. В начальный момент траншея заполнена водой, затем с помощью мощ .ного насоса уровень воды быстро снижается до отметки hj 1 м и поддерживается постоянным. Поставленная за дача изучить положение уровней воды 104 в грунте вблизи откоса траншеи в различные моменты времени. Для моделирования используют установку шириной 0,4 м высотой 1 м. Длина рабочей камеры 1 м, дополнительной секции 2 м. Рабочую камеру заполняют грунтом с К 20 м/сут, а дополнительную фильтрующим материалом, с K,f 1 м/сут и водоотдачей М2 0,05. Согласно формуле (2; расчетная длина установки равна L 1,0 + 2, 20/1 i м. Линейный масштаб моделирования равен М 1 : 1 : 5. В приемной камере установки уровень воды равен 1 : 5 0,2 м. В питающей камере уровень воды равен Ил 5 : 5 1,0 м.. При размещении емкостных пьезометров во второй секции через 20 см к ним подключают емкости согласно формуле (3)- равные ,2-0,2 -1,0(20-0,1/1,0-0,05) 0,078 м Ошибка моделирования Р (ошибка определения уровня воды) вблизи откоса траншеи при снятий показаний уровней воды по пьезометрам с точностью 2 мм равна 2 мм -юо: U . 200 мм В установке известной конструкции, имеющей рабочую камеру длиной 3,0 м, поставленная задача моделируется в линейном масштабе Mi 1 : 205/3 1 : 68. Уровень воды в приемной камере установки равен h : 1,0 : 68 0,015 м 15 мм. Ошибка моделирования Р вблизи откоса равна г мм 1001 ,,0, rVj - л I- - I -ъ 2. 15 ММ Таким образом, установка предложенной конструкции позволяет повысить точность моделирования в 13 раз. Формула изобретения Установка для исследования фильтрации, включающая приемную и питающую камеры, расположенную между ними рабочую камеру и измерительные приспособления, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности исследований, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительная секция - пьезометрами и соединенными с ними емкостями, выполненными из прозрачного материала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ти

S

Фиг./