Стенд для исследования процесса уширения основания скважин

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 07 л.Е 020 17(14 присоединением заявкиГосударственный комите СССР по делам изобретений(54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕ УШИРЕНИЯ ОСНОВАНИЯ СКВАЖИН Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к машинам для исследования и измерения параметров уширенной пяты скважины энергией сжатого газа, и направлено на повышение эффективности исследования процесса образования уширенного основания скважин под буронабивные сваи.Известны различные конструкции устройств и приспособлений, предназначенных для исследования процесса уширения основания скважин, и в частности энергией сжатого газа 11.Недостатком их является то, что данные конструкции не позволяют визуально наблюдать процесс развития уширенной полости.Известно устройство, предназначенное для исследования влияния параметров газо- динамического расширителя на изменение геометрических параметров уширенной полости скважины, включающее металлический контейнер с установленным в скважину газодинамическим расширителем внутри корпуса и системой управления, трубопроводы для нагнетания сжатого газа внутрь контейнера и его выпуска в атмосферу 12.Устройство позволяет осуществлять исследование уширения основания скважины без визуального наблюдения картины развития процссса. В то же время в ряде случаев такое наблюдение за процессом образования и развития уширенной полости в грунте является необходимым.5 Целью изобретения является созданиеконструкции стенда, позволяющего визуально наблюдать качественную картину процесса образования уширенной полости в грунтах различного типа.10 Это достигается тем, что металлическийконтейнер выполнен герметичным, наполнен водой и сжатым газом, а газодинамический расширитель установлен с возможностью регулирования его положения по высоте 15 контейнера.При нагнетании сжатого газа в герметически закрытый контейнер определенного объема в нем создается давление газа на помещенную жидкость, в данном случае 20 воду. Это обстоятельство позволяет моделировать физико-механические свойства грунта эквивалентной средой, которая к тому жс обладает прозрачностью.Перед взрывом воздушного заряда необ ходпмо заклеить целлофановой пленкой выпускные каналы разрядной головки газодинампчсского расширителя. Это предохранит внутреннюю полость разрядной головки и разогретую нихромовую проволоку от воз действия на них жидкости,3При взрыве воздушного заряда газодпнамического расширителя можно осущсствпть фотокиносъемку процесса уширенпя основания скважины в зависимости от величины заряда и физико-мехапичсских свойств среды.На чертеже изображен стенд, общий вид, Стенд включает металлический контейнер 1 с основанием 2, боковые вертикальные прозрачные стенки 3, к которым крепится болтами 4 верхняя крышка 5. Между вертикальными стенками 3 и крышкой 5 установлена прокладка 6. Стенд установлен на наклонные опорные стойки 7.Внутри контейнера 1 установлен газодинамический расширитель 8, к которому подсоединен воздухопровод 9 от источника сжатого газа и воздухопровод 10 с электро- контактным манометром 11. Внутри газодинамического расширителя 8 смонтирована целлофановая диафрагма 12 и мостик из нихромовой спирали 13.Газодинамический расширитель 8 снизу поддерживается фланцем 14. Высота установки газодинамического расширителя 8 регулируется винтом 15, что необходимо при испытании расширителей на различной глубине жидкости, находящейся в контейнере. Сверху газодинамический расширитель скважин 8 фиксируется винтовыми упорами 16, установленными в фланце 17. Фланец 17 закреплен на крышке 5 болтами 18. Между фланцем 17 и крышкой 5 установлена прокладка 19, обеспечивающая герметичность контейнера 1.В верхней крышке 5 вмонтирован воздухопровод 20 для нагнетания сжатого газа, а также воздухопровод 21, манометр 22 давления, воздухопровод 23 с пневматическим краном управления 24.В нижней части контейнера 1 в основании 2 смонтирован трубопровод 25 с краном 26 для слива жидкости (воды) 27.Работа стенда осуществляется следующим образом.Газодинамический расширитель скважин 8 устанавливается на фланец 14, высота расположения которого регулируется винтом 15. Далее контейнер 1 наполняют частично водой как показано на чертеже, закрывают крышкой 5 и затягивают болты 4. Сверху газодинамический расширитель 8 фиксируют винтовыми упорами 16. Затем по воздухопроводу 20 нагнетают сжатый газ в контейнер 1 до определенного давления, величину которого фиксируют манометром 22. Внешняя пригрузка жидкости, как это выполнено в данном случае энергией сжатого газа, изменяет плотность среды, вязкость, объемный вес, фильтрационные параметры и пр. Это позволяет замоделировать с помощью воды основные физико-механические параметры различной грунтовой среды.Затем по воздухопроводу 9 от компрессо 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ра подается сжатый газ в расширитель 8 в полость над целлофановой диафрагмой 12. Контроль необходимого давления газа ведется электроконтактным манометром 11.По достижении необходимого давления газа в верхней полости расширителя 8 включается электрическая цепь для подачи напряжения на мостик из нихромовой проволоки 13, последняя раскаляется и прожигает диафрагму 12. Это обстоятельство имитирует мгновенность выпуска сжатого газа через выпускные каналы 28, а следовательно, и процесс уширения основания скважин энергией сжатого газа.Наличие прозрачных противоположно расположенных стенок 3 позволяет визуально фиксировать процесс развития уширенной полости скважин энергией сжатого газа. С помощью кинокамеры данный процесс можно зафиксировать с момента его развития и до его окончания при широком варьировании параметров расширителя, а также физико-механических свойств среды. Свойства последней изменяются на предлагаемом стенде величиной давления газа, подаваемого в конвейер и воздействующего сверху на находящуюся в контейнере 1 прозрачную жидкость 27.Стрелочками показан характер воздействия сжатого газа на жидкость 27, моделируощую грунтовую среду. жидкость является практически несжимаемой, но заключение ее в контейнере 1 при частичном его наполнении и пригружение ее сжатым газом позволяют моделировать физико-механические свойства исследуемой среды с выгодным прп этом преимуществом - возможностьо наблюда гь характер ооразования и развития уширсннои полости в скважине под буронабивные сваи.Применение стенда позволяет исследовать характер развития и образования уширенной полости в среде в зависимости от величины воздушного заряда и физико-механических свойств исследуемой среды.Слив жидкости 27 из контейнера 1 осуществляется с помощью крана 26.Наличие кинограммы процесса позволяет получить параметры уширенной полости, а также оценить эффективность данного газодинамичсского расширителя в энергетическом отношении по энергоемкости, материалоемкости, КПД и приведенным удельным затратам. Формула изобретения Стенд для исследования процесса уширения основания скважин, включающий металлический контейнер с установленным газодинамическим расширителем внутрь корпуса и системой управления, трубопроводы для нагнетания сжатого газа внутрь контейнера и его выпуска в атмосферу, отл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью визуального669688 Ют 7 Ю оставитель А. Серко Редакт ектор И. Позняковск ьло каз 833/5 Изд.317 Тираж 779 Подписно 11 ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий 11303 о, Ьосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ипография, п ова, 2 наблюдения и фоторегистрации качественной картины процесса образования ушпренной полости в средах различной плотности, контейнер выполнен герметичным, наполнен водой и скатым газом, а газодинамический расширитель установлен с возможностью регулирования его положения по высоте контейнера. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР388109, кл. Е 02 Г 5/30, 1973.5 2. Давыдов Г. Д. и Серко А. П. Усовершенствованная технология устройства уширений для буронабивных свай. - Механизация строительства,6, 1973,