Устройство для определения фильтрационных характеристик грунта

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 134 РЕСПУБЛИ заец Е 02 Р 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ятьев удового Красьской Революинститут ство СССР1978.во СССР1975 (п ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(71) Ленинградский ордена Тного Знамени и ордена Октйбции инженерно-строительный(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА, включающее корпус, разделенный перегородкой на две емкости, источник, сток и насос, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности измерений и сокращения длительности испытаний, оно снабжено камерой, датчиками давления, фильтрации и наконечником в виде иглы, при этом камера расположена в верхней емкости, датчики давления установлены в камере и перегородке, а фильтры из пористого камня размещены в кольцевых пазах, выполненных в нижней и средней частях наконечника и соединенных с камерой и нижней емкостью посредством трубок.10 15 20 25 30 35 40 45 50 1= Рннж РверхР Изобретение относится к гидрогеологическим исследованиям и может быть использовано для определения фильтрационных характеристик грунтов в полевых условиях.Известно устройство для определения коэффициента фильтрации грунтов, включающее полые штанги, перфорированной нижней частью установленные на некотором расстоянии друг от друга и соединенные с входом и выходом насоса. Коэффициент фильтрации при этом определяют по формуле Дарси, замеряя расход воды между источником и стоком в процессе откачки с помощью мерной емкости 1.Недостатком этого устройства является возможность определения только горизонтальной составляющей коэффициента фильтрации.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для определения коэффи циента фильтрации, содержащее корпус в виде перфорированной штанги, разделенной перегородкой на две полости, в которых размещены источник и сток, соединенные с входом и выходом насоса посредством трубок, и мерную емкость 2.Недостатком данного устройства является невысокая точность определяемой величины вследствие механической и химической суффозии грунта в зоне фильтрации. Кроме того, необходимо достижение постоянного напора между источником и стоком, на что требуется значительное время.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение точности измерений и сокращение длительности испытаний,Указанная цель достигается тем, что устройство для определения фильтрационных характеристик грунта, включающее корпус, разделенный перегородкой на две емкости, источник, сток и насос, снабжено камерой, датчиками давления, фильтрации и наконечником в виде иглы, при этом камера расположена в верхней емкости, датчики давления установлены в камере и перегородке, а фильтры из пористого камня размещены в кол ьцевых пазах, выпол ненных в нижней и средней частях наконечника и соединенных с камерой и нижней емкостью посредством трубок.На чертеже изображена конструктивная схема предлагаемого устройства.Устройство выполнено в виде зонда и состоит из корпуса 1 и наконечника-иглы 2. Корпус 1 разделен при помощи поперечной перегородки 3 на две емкости 4 и 5, В перегородке установлен датчик давления 6. В верхней емкости 5 установлена камера 7 с датчиком парового давления 8. В наконечнике выполнено два паза. Нижний паз 9 соединен с помощью металлической трубки 10 с нижней емкостью 4. Верхний паз 1 соединен с помощью металлической трубки 12 с камерой 7. В верхнем 11 и нижнем 9 пазах размещены фильтры из пористого камня, которые являются соответственно стоком и источником. Нижняя емкость 4 снабжена обратным клапаном 13, соединенным с иолой штангой 14 с помощью гибкой трубки 15. В качестве источника давления для подачи давления в нижнюю емкость 4 служит насос.Устройство работает следующим образом.Предварительно, в зависимости от фильтрационных свойств грунта, заполняют водой камеру 7 и нижнюю емкость 4. Затем устройство внедряют в исследуемый грунт с помощью штанги 14. При внедрении происходит уплотнение грунта в области иглы, вызывая избыточное давление в поровой воде. После завершения процесса рассеивания избыточного порового давления в нижнюю емкость 4 через полую штангу 14 и гибкую трубку 15 подают воздух от насоса. После повышения давления в емкости 4 до определенного значения, фиксируемого датчиком давления 6, насос отключают. В результате повышается давление в пористом камне 9, что приводит к фильтрации из него воды в окружающий грунт. Фильтрация вызывает уменьшение объема воды в нижней емкости и соответственно увеличение обьема воздуха. Падение давления воздуха при этом фиксируется датчиком давления 6. Проходя через пористый камень размещенный в пазе 11, вода попадает в металлическую трубку 12 и через нее в камеру 7. Изменение давления в камере 7 регистрируется датчиком 8.Расход воды в процессе фильтрации определяют по формуле Кла пей рон а-Менделеева: р- У 1(Р Ра)Рагде Я. - расход воды, равный изменениюобъемов воздуха при уменьшении давления с Р до Рз;Ч 1 - начальный объем воздуха в емкости 4 при давлении Р.После окончания фильтрации давления в верхней камере и нижней емкости в некоторых случаях не возвращаются к нхлевому значению. По известным значениям остаточного давления определяют начальный град.иент фильтрации 1 н. где Р,р, Рвер - давления в нижней емкости 4 и камере 7; 1: - расстояние между верхним и нижним пазами наконечника.Г 1 о сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство позволяет увеличить11134 71 Составитель В. ВрачевТехред И. Верес Корректор А. ОбручарТираж б 43 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор М. ДылынЗаказ 6199/24 число одновременно определяемых характеристик фильтрации, при этом повышается точность измерения и сокращается продолжительность испытаний за счет использования датчиков давления. Выполнение устройства в виде зонда с игловым наконеч, ником позволяет внедрять его в грунт без бурения лидирующей скважины. что снижает трудоемкость испытаний. Кроме того, возможно определение коэффициента фильтрации в глинистых грунтах при значениях ,10- 1 О" м(с.