Устройство для измерения порового давления грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 5 ц 6 01 1. 9/04 ГОСУД ПОД ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ%г,(: 25 Г. КривТиханов СССР тельство/08, 1976льство С18, 1975 прототип) ИЗМЕРЕГРУНТА, сположенВО Д АВЛЕ корпус АРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) УСТРОЙСТНИЯ ПОРОВОГО Дсодержащее плоский ной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких. фильтров, установленных в корпусе заподлицо в двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, отличаюиееся тем, что, с целью повышения точности, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреплен на внутренней стенке камеры с помощью эластичного кольца.35 40 45 50 Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порового давления в естественных и искусственных средах, насьпценных жидкостью, например, водонефтенасышенных грунтах и горных породах, средах химических реакторов, являющихся смесью жидких (жидко- газовых) реагентов и твердого катализатора и т. д.Известно устройство для определения давления воды в порах грунта, основанное на измерении исследуемого гидравлического давления по величине регулируемого противодавления, содержащее приемник давления с капиллярной иглой, помещаемые в грунт и соединенные через мембрану в гидравлическую систему, заполняемую передающей средой, с нуль-индикатором и узлом регулирования противодавления 1.Однако оценка величин порового давления с помошью данного устройства производится визуально и поэтому может использоваться для измерения только установившихся во времени процессов, Гидравлическая связь приемника давления с измерительной частью затрудняет использование устройства в глубоких скважинах. Мембрана как чувствительный элемент, имеет сравнительно небольшую частоту собственных колебаний, причем упругие свойства ее зависят от числа циклов нагружений,Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения порового давления грунта, содержащее корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления 12.Однако известное устройство отличается большими габаритами за счет использования массивного дискообразного корпуса. Уменьшение корпуса ведет к передачи деформации корпуса на преобразователь давления, что приводит к погрешностям изме. рени я.Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения порогового давления грунта, содержащем плоский корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помошью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на, цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреп 5 10 15 20 25 30 лен на внутренней стенке камеры с помошью эластичного кольца.Плоский корпус датчика может быть выполнен с малым отношением высоты к диаметру, поэтому не вносит существенных искажений напряженного состояния среды, повышая точнЬсть измерения, и позволяет проводить измерение порового давления прилюбой ориентации датчика. Корпус с фильтрующими пластинами, закрепленными заподлицо на его боковых поверхностях, отделенот чувствительного элементами эластичнымпрофилированным кольцом, которое снимаетс чувствительного элемента концентрацию напряжений, возникающую на краях корпусадатчика, и повышает точность измерений.Чувствительный элемент выполнен в видетонкого диска из достаточно жесткого материала (например, дюралюминия), такоевыполнение чувствительного элемента позволяет значительно расширить диапазон измерений не только по амплитуде, но и по частоте, так как измеряется деформация сжатия,а не деформация изгиба,Наличие сквозных отверстий в чувствительном элементе для соединения пространств, заполненных передающей жидкостьюпозволяет повысить точность измерений порового давления и уменьшить влияние ориентации на его чувствительность.На чертеже изображен датчик, обший вид,Датчик содержит плоский корпус 1 сфильтруюшими металлокерамическими пластинами 2 на боковых поверхностях. Фильтруюшие пластины пропитаны передаюшей жидкостью (жидкое мыло), заполняющей пространства полностью без пузырьков воздухамежду пластинами и чувствительным элементом 3, Последний имеет форму тонкогодиска и отделен от корпуса профилированным кольцом 4 из резины. На боковойповерхности чувствительного элемента диаметрально по отношению один к другомуприклеиваются полупроводниковые тензорезисторы 5. Распайка выводов тензорезисторов 5 и кабеля 6 производится на колодочках 7. Полупроводниковые тензорезисторысоединены по схеме полумоста. Жидкостьпод действием силы тяжести не просачивается через фильтруюшие пластины,Для измерения порового давления датчик помещается в среду с произвольной ориентацией. Фильтруюшие пластины не передают напряжений твердого компонента среды чувствительному элементу. Давление в порах среды через жидкость, наполняющую датчик, передается чувствительному элементу, деформация сжатия которого выделяется полупроводниковыми тензорезисторами, как полезный сигнал, и регистрируется с помощью стандартно выпускаемой аппаратуры, Собственная частота датчика определяется толщиной и скоростью распространения звука в материале чувствительного элемента.1165903 Составитель А. Соколовский Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор А. Тяско Заказ 4300/34 Тираж 897 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раущская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4Преимущество предлагаемого датчика по сравнению с известным состоит в том, что датчик практически не искажает напряженного состояния окружающей среды, позволяет проводить измерения быстропротекающих процессов, вызванных сейсмовзрывными нагружениями независимо от ориентации, расширяет диапазон и повышает точность измерений. Ошибка измерений порового давления датчиком не превышает 15 о, что применительно к грунтам определяет высокую точность измерений.