Устройство для исследования деформируемости грунта в скважинах Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕМОСТИ

ГРУНТА В СКВАЖИНАХ

1

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам типа прессиометров дня исследования строительных грунта в скважинах и может быть иепопьзовано при инженерно-строительных изысканиях и горном деле.

Известно устройство для исследования Деформационных свойств грунта в скважи не, содержащее корпус, эластичную оболочку, источник давления и измерительвое щзиспособление, которое включает дистанционные датчики деформаций и бпок регистрации fl.

Однако это устройство позволяет измерять деформации грунта только в одном (среднем) сечении нагружаемого участка скважины. Данные этих измерений характеризуют деформационные свойствл. огр)аниченного объема- грунта в области опробования и, в связи с этим, устройство непригодно для исследований слоистых и неоднородных грунтов. Кроме того, таким устройством невозможно исследовать деформационные свойства грунта

ПО трем взаимно перпендикулярным направлениям в одной скважине, что приводит к получению недостаточно точных измерений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для исследования деформационных свойств грунта в скважинах, в котором нагр гзочное приспособление выполнено с полым стаканом и осевым домкратом, смонтированным между радиально-распорными домкратами, а измерительное приспособление имеет направляющие стержни, укрепленные на нагрузочном приспособлении, пропущенные сквозь отверстия в дисках и соединенные с последними посредством пружин, причем каждьтй диск вьшолйен с прижимным домкратом. Устройство позволяет измерять в процессе нагружения радиальные перемещения жест ких штампов радиально-распорных домкратов и относительно осевые перемещения дисков, прижатых к стенке скважины при помощи домкратов. Для получения необ.xxicMofl информации для определения характеристик Деформируемости массива грунта в различных направлениях устройство снабжено достаточно большим количеством (не менее Ю) датчиков 2.

Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерений из-за потери мощности сигнала в .соединительных проводах между датчиком и блоком регистрации, расположенными друг от друга на значительном расстоянии.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования деформируемости грунта в скважинах, содержащее источник давления, корпус с радиально-распорным и осевым домкратами, измерительное приспособление с датчиками деформаций и блоком регистрации, снабжено электронным кольцевым переключателем и полупроводниковым преобразователем, установленными внутри корпуса и соединенными между собой, и с датчиком деформации, причем полупроводниковый преобразователь подключён к блоку регистрации.

-На фиг. 1 изображено устройство, обший вид; на фиг. 2 - принципиальная схема подключения датчика к электронному кольцевому переключателю и полупроводниковому преобразователю.

Устройство содержит возбудитель давления, например насос 1, маслопровод 2, лебедку 3 с тросом 4, корпус 5 с осевым и радиально-распорными домкратами 6 и 7, измерительное приспособление, включающее датчики 3 осевых и радиальных перемещений, электронный кольцевой переключатель 9, полупроводниковый преобразователь Ю и блок 11 регистрации.

Электронный кольцевой переключатель 9 состоит из одинаковых рабочих ячеек, Количество которых соответствует количеству датчиков и одной $тчайки пуска переключателя. Ячейки представляют собой триггеры на тринисторах 12-15 с устойчивым состоянием.

Кроме того, ячейки переключателя содержат герконы 16-23 с катушками 2427, конденсаторы 28-39, резисторы 4051, и диоды 52-55. Ячейки запуска пере кхиочате ля состоит из конде нсатора 56 катущки 57, геркона 58 и резисторов 59 и 60, Резистор 61 служит для устойчивой работы тринвсторов.

Устройство работает следующим обЧ1.3ОМ.

Внутри корпуса 5 устанавлипают элоктроиный кольцевой пареключатель 9 и полупроводниковый преобразователь Ю. К корпусу прикрепляют осевой домкрат 6 и домкраты 7, создающие радиальные нагрузки на стенки скважины. Присоединяют провода к электронному кольцевому переключателю и полупроводниковому преобразователю, а маслопроводные трубки 2 - к домкратам 6 и 7. После этого собранная часть устройства на тросе 4 при помощи лебедки 3 опускается в скважину. Маслопроводную трубку присоединяют к насосу 1, а электропровода - к блоку 11 регистрации.

В процессе проведения опытов создают давление в радиально-распорных и затем в осевом домкратах. Радиальные и вертикальные деформации грунта фиксируются Датчиком, сигнал от которых поочередно посредством электронного кольцевого переключателя через полупроводниковый преобразователь поступает в блок регистрации.

Кольцевой переключатель датчиков (фиг. 2) работает следующим образом.

В момент включения измерительной системы импульсом заряаа конденсатора 56 катушкой 57 через контакты геркона 58 открывается тринистор 12. Конденсаторы 28 первой ячейки и 31 второй ячейки будут заряжаться через него и катушку 24 герконов 16 и 17 до напряжения источника питания в полярностях.указанных на фиг. 2. При этом автоматически включается датчик 8 первой ячейки. Ток открахвщегося тринистора 12, проте-. кая по резистору 61, создает на нем падение напряжения. Таким образом, от.рицательный потенциал приложен к управляющим электродам тринистрров 12-15 что стабилизирует их работу. Конденсатор 32 и 33 разрядятся: первый через резистор 42 и открывшийся тринистор 12, а второй - через него же и резисторы 42, 41 и 43. Вследствие разряда конденсатора 33 положительное напряжение на катоде диода 52 уменьшается и он открывается. Диоды 53-55 остаются по-прежнему закрытыми. Если теперь подать положительный импульс наВход (фиг. 2) переключателя, то он пойдет только на управлякжсий электрод тринистора 13 и откроет этот тринистор. Подключится датчик 8 второй ячейки через герконы 18 и 19, Заряженный до напряжения питания конденсатор 28 окажется подключенным через открытый тринистор 13 параллельно промежутку анод-катод 50 тркнпстора 2 IIJIIOCOM к ei о катоду и минусом - к аноду, поэтому тринистор 12 закроется. После этого конденсатор 28 будет перезаряжаться через катушку 24 и открытый тринистор 13 противопопожной полярности, указанной на фиг.2. Конденсаторы 32 и 33 начнут заряжаться: первый - через катушку 24 и резистор 42, а второй - через катушку 24 и резисторы 42, 41 и 43. Диод 52 закроется. Конденсатор 29 зарядится через ка тушку 25 и открытый тринистор 13 до напряжения питания. Конденсаторы 31, 34 и 35 разрядятся: первый - через катушки 24 и 27, второй - через резисторы 44, 45, 46, 61 и тринистор 13. Пос ле разряда, конденсатора 25 диод 53 откроется. Следующий входной импульс через открывшийся диод 53 поступит на управлякший электрод, тринистора 14 и он, в свою очередь, также откроется и подключит через герконы 20 и 21 датчик очередной ячейки. Далее в переключателе бу- дут протекать аналогичные процессы, причем каждый последующий импульс будет проходить к следующей по порядку ячейке переключателя датчика. После срабатывания последнего тринистора 15 переключатель будет возвращен в исходное положениеБлок . 11 регистрации содержит аналогичный электронный переключатель, снабженный световыми диодами, который сдужит для индикации датчиков. (;ii6 Предлагаемое уст юйстио для исследования деформируемости грунта в сквп/кинах, содержащее электронный ко;гьиевой переключатель и полупроводниковый преобразователь, смонтированные в корпусе нагрузочного приспособления, позволяет согласовать низкоомный выход датчиков с высокоомным входом блока ре гисграции. В этом случае сигнал датшка передается без потерь и искажений на значительное расстояние, что, в свою очередь позволяет повысить точность измерений. Формула изобретения Устройство для исследования деформируемости грунта в скважинах, содержащее источник давления, корпус с радяально-распорным и осевым домкратами, измерительное приспособление с датчиками деформаций и блоком регистрапии, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено электронным кольцевым пере.ключателем и полупроводниковым преобра1зователем, установленными внутри корпуса и соединенными между собой, и с датчиками деформации, причем полупроводниковый преобразователь подключен к блоку регистрации. Источники информации, принятие во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N9 394683, кл. G О1 L 7/08, 1971. 2.Авторское свидете/шство СССР № 3904О7, кл. Е O2D 1/ОО, 1971.