Устройство для измерения порового давления в грунтах Советский патент 1982 года по МПК E02D1/02 G01N33/24 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ГРУНТАХ

Изобретение относится к строительству, в частности к приборам для определения порового давления в грунтах, и может быть использовано при инженерно-геологических изысканиях.

Известен прибор для определения давления воды в порах грунта, осноBaHff-m на измерении исследуемого гидравлического давления по величине регулируемого противодавления, содержащий приемник- давления, помещаемый в грунт и соединенный в гидравлическую систему, заполняемую .газосодержащей водой в качестве передающей среды, с нуль-индикатором и устройством для регулирования противодавления, выполненным в виде камеры, снабженной упругой диафрагмой, перемещаемой винтом-регулятором, вращаемым в крышке камеры 1.

Недостатками этого прибора являются невысокая точность, вследствие сжимаемости газосодержащей воды, заполняющей трубки гидравлической системы, а также использование ртути в нуль-индикаторе, являющейся дефицитным материалом, обладающим токсичными испарениями и требующим особых условий хранения и эксапуатации, кроме

того, нет возможности для визуального контроля за отсутствием воздуха в гидравлической системе; мал диапазон измерения из-за ограниченности деформации диафрагмы.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для определения внутрикапиллярного

10 давления в пористых телах, содержащее приемник давления с капиллярной иглой, соединенный трубками, запол-ненными в качестве передающей среДы воздухом, с нуль- индикатором и узлом

15 регулирования противодавления 2.

Однако это устройство не обеспечивает достаточно высокой точности измерения порового давления в грунтах, так как не учитывается жесткость

20 мембраны в приемнике давления, возможно засорение капилляра водоприемной иглы частицами грунта, в котором измеряется давление,в качестве передающей среды в трубопроводах ис25пользован воздух, обладающий большой сжимаемостью, объем которого ме.няется при колебаниях температурил уОкружающей среды, кроме того, при повышении давления происходит растворе30ние воздуха в воде, нет четко aблюдаемой границы раздела между воздухо и водой в нуль-индикаторе.

Цель изобретения - повьпиение точности измерения порового давления в грунтах и расширение диапазона использования устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения порового давленияв грунтах, содержащем приемник давления с капиллярной иглой, соединенный трубками, заполненными передающей средой, с нульиндикатором и узлом регулирования противодавления, капиллярная игла , выполнена в виде перфорированной на конце трубки с глухим торцом и защитной сеткой в зоне перфорации, корпусы узла регулирования противодавления и нуль-индикатора выполнены в виде сплошного элемента из прозрачного материала, причем нуль-индикатор снабжен запорным и впускным кранами и каналами, заполненными жидкостью на основе масел и дисперсного красителя, при этом верхние концы каналов соединены с впускным краном, а нижние - с запорным краном.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства; на фиг,2 - то же, продольный разрез; на фиг.З капиллярная игла, продольный разрез.

Устройство состоит из трубки 1, заполненной несжимаемой, дистиллированной водой и присоединенной к корпусу нуль-индикатора 2, выполненного из прозрачного материала, несущей на своем свободном конце приемник давления 3 с капиллярной иглой 4 в виде перфорированной на конце трубки 5 с глухим торцом 6 и защитной водопроницаемой, капроновой сеткой 7 в зоне перфорации. Приемник давления 3 вводится в грунт 8. Измерение порового давления может быть, осуществлено в крупнообмоточных, песчаных и глинистых грунтах. Вертикальные каналы 9 в корпусе нуль-индикатора 2, верхние концы которых соединены с впускным краном 10, а нижние - с запорным краном 11, заполняются жидкостью 12 на основе масел и дисперсного красителя. Трубка 13 соединяет корпус нуль-индикатора 2 с узлом регулирования противодавления 14, выполненным в виде цилиндра 15 из прозрачного материала с поршнем 16, передвигаемым вращением маховика 17, снабженный мерной линейкой 18 и манометром 1У.

Защитная, водопроницаемая сетка 7 например, из капрона, предназначена для предотвращения засорения капиллярной иглы 4 частицами грунта 8, в котором измеряется поровое давление.

В устройстве в качестве передающей среды использована несжимаемая, дистиллированная вода, получаемая при дистилляции с дегазированием путем вакуумирования. Воздух является сильносжимаемой средой, поэтому сжимаемость воды из-за наличия в ней воздуха может привести к значительным погрешностям при измерениях. Удаление минеральных солей из воды при ее дистилляции также повышает точность измерений. Использование дисперсного красителя позволяет получать- яркоокращенную жидкость для заполнения вертикальных каналов 9 корпуса нуль-индикатора 2, а масло дает четко наблюдаемую границу между передающей средой и жидкостью 12 в вертикальных каналах 9 нуль-индикатора 2i Все это, в совокупности с прозрачностью корпуса нуль-индикатооа 2, обеспечивает точный визуальный контроль за положением жидкости 12 На основе масел и дисперсного красителя в вертикальных каналах 9 корпуса нуль-индикатора 2.

Прозрачность корпуса узла регулирования противодавления 14 необходима для визуального контроля за отсутствием воздуха в цилиндре 15 при заполнении его несжимаемой, дистиллированной водой в качестве передающей среды. Наличие сжимаемого воздуха вносит значительные погрешности в результаты измерений.

Устройство работает следующим образом.

Капиллярная игла 4 приемника давления 3 внедряется в грунт 8. Избыточное давление в поровой воде грунта 8 действует на передающую среду в трубке 1 и вызывает смещение жидкости 12 в каналах 9 корпуса нуль-индикатора 2. Узлом регулирования противодавления 14 создается давление, которое через воду в трубке 13 возвращает жидкость 12 в вертикальных каналах 9 корпуса нуль-индикатора 2 в исходное положение. Величина компенсирующего давления равная избыточному давлению в исследуемом грунте, фиксируется манометром 19.

Предлагаемое устройство повышает точность измерения порового давления в грунтах на 40% за счет того, что капиллярная игла выполнена в виде перфорированной на конце трубки с глухим торцом и защитной сеткой в зоне порфорации; BI -качес: ве передающей среды использована несжимаемая, дистиллированная вода; узлы нуль-индикатора и регулирования противодавления выполненц из прозрачного материала, позволяющего контролировать отсутствие воздуха в системе. Устройство позволяет проводить исследования в следующих режимах: измерение порового, давления в грунтах при закрытом запорном кране нуль-индикатора; измерение бокового давлений при испытании грунтов в стабилометра при закрытом запорном кране нуль-индикатора; измерение объемных деформаций при испытаниях грунтов на трехосное сжатие при открытом запорном кране по величине хода поршня в узле регулирования противодавления, фиксируемого мерной линейкой.

Защитная капроновая сетка в зоне перфораций капиллярной иглы препятствует проникновению частиц грунта в приемник давления, за счет чего повышается надежность устройства при эксплуатации.

Формула изобретения

Устройство для измерения порового давления в грунтах, содержащее приемник, давления с капиллярной иглой, соединенный трубками, заполненными передающей средой, с нуль-индикатоом и узлом регулирования противоавления, отличающееся ем, что, с целью повышения точносm

ти измерения и расширения диапазона использования устройства, капиллярная игла выполнена в виде перфорированной на конце трубки с глухим торцом, защищенной сеткой в зоне J перфорации, корпусы узла регулирования противодавления : и нуль-индикатора выполнены Ё виде сплошного элемента из прозрачного материала, причем нуль-индикатор снабжен запорным Q и впускным кранами и каналами, заполненными жидкостью на основе масел и дисперсного красителя, при этом верхние концы каналов соединены с впускным краном, а нижние - с запорным краном.

5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

516921, кл. G 01 L 7/08,1973 (прототип. m