Способ определения коэффициента фильтрации пород

Сфез Сфеетскик Сфциаектнчесних РеспубввОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ и 1871042(5)М. Кл.з нсоедннением заявки Мо 6 01 й 15/О Е 02 0 1/02 осудзрствеиныЯ комите СССР ио делам изобретеинЯ и открытнЯ72) Авторыиэобретенн Ю.С.Шевлягин Ю.М.Будари Всесоюзный ордена Ленина и научно-исследовательскиим. С.Я. Ж 1) Заявите(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ФИЛЬТРАЦИИ ПОРОДсо столбчатой структурой, когда преобладает вертикальная составляющаяфильтрации 2,При проведении опыта по методуНестерова в спланированное дно шурфаконцентрично вдавливают два стальныхцилиндра высотой около 20 см, одинвдвое меньше другого по диаметру. Воба цилиндра наливают воду слоем10 см и поддерживают на одном уровнев течение всего опыта с помощью двухопрокинутых сосудов Мариэтта или другим способом. По снижению уровней всосудах Мариэтта производится регист рация объемов (расхода) просочившей -ся воды во времени. Опыт продолжаетсядо стабилизации расхода воды. Предполагается, что вода иэ внешнего коль"ца расходуется на просачивание, боко вое растекание и капиллярное всасыва; ние. Вода иэ внутреннего цилиндра идетглавным образом на инфильтрацию ввертикальном направлении, что позволяет принять поперечное сечение ин Фильтрационного потока равным поперечному сечению внутреннего цилиндра.КоэфФициент фильтрации рассчитывают по формуле технической результату ению является трационных вание метода ется усоверсанного спосо я испольэовапородах, осонках и лессах 30 Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использовано для определения фильтрационных свойств пород.Известен способ определения водо . проницаемости ненасыщенных грунтов с помощью инфильтрации воды из шурфа заключающийся в наливе воды через дно эумпа, ограниченного кольцевой обоймой 13 . К основным недостаткам данного способа относятся неопределенность фигуры растекания воды в слабопроницаемых породах, фильтрация под действием капиллярных сил, в связи с чем применение этого мето.да ограничено и возможно в тех случаях, когда требуется лишь приближенное определение коэффициента Фильтраоватых пороции в песчаных и трещин дах.Наиболее близким по сущности и достигаемому к предлагаемому изобре способ определения фил параметров, носящий на Нестерова, который явл шенствованием ранее оп ба и предназначается дл ния в слабопроницаемых бенно з покровных сугл-Дк ас,С.И,Скиба и С:.НьГдльцовъроектно-изыскательский. институт "Гидропроект" ука- градиент нанораЬ - капиллярное давление,м вод. ст.;К - глубина просачивания, м; 1 рН - высота слоя воды над поверхностью грунта, м,ив площадь поперечного сечения внутреннего цилиндра,ьР,Недостатками известного способаявляются непрерывное заиление поверхности породы с нестабильной структурой (например, лессов), и формирование экранирующего слоя (наилка) срезко заниженными фильтрационнымисвойствами по отношению к массиву пород.Следствием накопления наилка является плавное снижение инфильтрационного расхода, принимаемое за проявление неустановившегося режима инфильтрации. Поэтому длительность опытавозрастает, а точность определениякоэффициента фильтрации снижается,так как установившийся расход определяется не свойствами массива, а сопротивлением экранирующего слоя(наилка). Начальный период опыта,когда влияние наилка незначительно, неможет считаться представительным,таккак нет доказательств, что стационарный режим инфильтрации наступил.Целью предлагаемого изобретенияявляется повышение точности исследованияЦель достигается тем, что в способе определения водопроницаемости 40пород, заключающийся в наливе воды вконцентрические инфильтрометры и измерении стабилизировавшегося расходаи напора просочившейся воды, после .стабилизации расхода, налив воды прекращают и удаляют поверхностный экранирующий слой породы, затем наливпродолжают до начала устойчивого снижения расхода, а коэффициент фильтрации определяют по данным опыта, полу" оченным после удаления экранирующегослоя и до наступления устойчивогоснижения расхода воды.Реализация способа заключается вследующем.Организуют опытный на,ив в урфе 55по методу Нестерова и производят наблюдения за расходом воды, просочившейся в породу при постоянном слоеводы на площади внутреннего цилиндра. После стабилизации расхода произ- Яводят кратковременное прекращениеналива и удаляют поверхностный слойпороды вместе с гравийно-галечным.защитным слоем. Затем присыпку вос"станавливают и продолжают налив до устойчивого снижения расхода, связанного с Формированием очередного экранирующего слоя. Расчет коэффициента фильтрации производят по соотношению расхода, градиента напоров и площади сечения внутреннего цилиндра на ста/ дии опыта после остановки и до наступления устойчивого снижения расхо. да по Формуле(2) где Й - установившийся расход просочившейся воды после остановки налива и удаления экранирующего слоя,/ЬК+2 +и3=2.глубина просачивания за весьпериод опыта, включающий стадии до остановки и посленее, м.Другие обозначения те же, что и вФормуле (1),Мощность удаляемого экранирующегослоя зависит от многих факторов (например, минералогического состава,характера структурных связей, соотношения легкорастворимых и труднорастворимых солей и др.) и для каждогогенетического типа породы должна определяться опытным путем на ключевыхучастках.Примером, иллюстрирующим влияниянаилка на результаты опыта, можетслужить опытный налив в шурб по методу Нестерова, организованный в лессовидных верхнечетвертичных суглинкахна. участке Курпского водохранилищана рТерек в 1978 г. Основные материалы опытного налива приведены нафиг. 1.Медленное снижение расхода в течение первых 59-60 ч налива указываетна увеличение Фильтрационного сопротивления поверхностного экранирующего слоя, формирующегося за счет размокания лессов на контакте водагрунт.После удаления экранирующего слояпород мощностью 3-4 см расход водывосстанавливается от 014 м/сут.(0,1 л/мии) до величины 0,36 мз/сут.При этом коэффициент Фильтрации увеличился от 0,7 до 1,8 м/сут.,т,е.почти в 2,5 раза.Наблюдение за расходами до и послеустранения зкранирующего слоя в частности указывает на то, что просадочного уплотнения лессов за время опыта не произошло. Результаты Физикохимического анализа показывают, чтопористость, объемный вес скелета идр. показатели практически не изменились,Для расчета была применена упрощенная ФормулаЯК: -871042 Формула изобретения Составитель В.Латушкин.Редактор Т.Кузнецова Техред А.Савка Корректор Г. Огар Заказ 8425/15 Тираж 910 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент",:г. Ужгород, ул, Проектная, 4 в которой градиейт напора принят равным единице ввидутого, что 7 )ФЙ Н (см. обозначения к формулам 1, 2),.Эффективность способа заключается в повышении точности определения во;., .;допроницаемости пород, с нестабильной при увлажнении структурой, которая позволит обеспечить большую надежность работы проектируемых гидротехнических сооружений и в ряде слу" чаев снизит затраты на их стррительство. Способ определения коэффициента фильтрации пород, включающий налив воды в концентрические инфильтрометры и измерение стабилизирующего расхода и напора просочившейся воды,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности исследований, после стабилизации расхода,налив прекращают и удаляют поверхностный экранирующий слой породы,затем налив продолжают до начала устойчивого снижения расхода, а коэффициент фильтрации рассчитывают по данным опыта, полученным после удаленияэкранирующего слоя и до наступленияустойчивого снижения расхода воды.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бочевер Ф.М. и др, Основы гидрогеологических расчетов, Изд. Недра,35 М., 1969, с, 294-295.2. Бочевер Ф.М. и др. Основы гидрогеологических расчетов". Изд. Недра, М., 1969, с. 295-297 (прототип).