Установка для исследования фильтрации

(5 )М. Кл. С 01 Н 15/08Е 02 О 1/00 Гасуаарстюный каинтет СССР па делан нзабретеннй н атнрытнйЮшс.еювт, . тВ.И. ФоменкоВсесоюзный научно-исследовательский и.проектно-,конструкторский институт по осушени месторожденийполезных ископаемых, специальным гоным работам,рудничной геологии и маркшейдерскому делу ВИОГЕИ(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ Изобретение относится к строигльству и может найти применениецля решения фильтрационных задач вгидрогеологии и гидротехнике,Известна установка для исследования фильтрации, включающая приемную5и питающую камеры, расположенную между ними наполненную грунтом рабочуюкамеру и измерительные приспособления 1.Недостатком известной установкиявляется невысокая точность, вызванная малыми размерами установки имелким масштабом моделирования.Цель изобретения - повышение точ 15ности исследований,Поставленная цель достигается тем,что в установке для исследованияфильтрации, включающей приемную ипитающую камеры, расположенную междуними рабочую камеру и измерительныеприспособления, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэФфициент фильтрации которого меньше коэффициента Фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительная секция - пьезометрами и соединенными с ними емкостями, выполненными из прозрачного материала,На фиг. 1 схематично изображена установка, общий вид; на Фиг. 2 - разрез А-А на Фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.Установка для исследования фильтрации включает приемную камеру 1, питающую камеру 2, расположенную между ними рабочую камеру 3 с исследуемым грунтом, дополнительную секцию 4 с материалом, коэффициент Фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта. Рабочая камера 3 снабжена пьезометрами 5, связанными со стеклянными трубками б, установленными на пьезометрическом щите, а дополнительная секция 4 имеет пьезометры 7, соеФормула изобретения 3 8 ,диненные с емкостями 8, выполненными иэ прозрачного материала. Питаю" щая камера 2 имеет сливное отверстие 9, а приемная камера 1 - сливное отверстие 10. Дополнительная секция 1 в модели по гидравлическим сопротивлениям эквивалентна фиктивной (расчетной) области фильтрации с коэффициентом фильтрации К, длиной2 4/ й )где 2 - длина дополнительной секции;К 4 - коэффициент фильтрации исследуемого грунта в рабочейкамере;К - коэффициент фильтрации грунта в дополнительной секции. Общая расчетная длина установки равна3 (2) где 1. - длина рабочей камеры.Для соблюдения эквивалентности емкостных свойств дополнительной секции и соответствующей ей расцетной области фильтрации к каждому пьеэометру 7 подключается емкость 8 объемомЧ = иЧ(КМ,/К- М), (3) где ЬЧ - объем дополнительной секции 1, соответствующейодному пьезометру 7М ,М- водоотдача грунта в ра)бочей камере ч дополнительной секции.Установка работает следующим образом.Рабочая камера 3 загружается исследуемым грунтом, а дополнительная секция ч материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, Далее в приемной камере 1 и питающей 2 с помощью сливных отверстий 10 и 9, устанавливаются постоянные уровни и приступают к опыту, причем уровень воды в рабочей камере 3 фиксируется с помощью стеклянных трубок 6 пьезометрицеского щита, а в дополнительной секции 1 - с помощью емкостей 8,П р и м е р. Рассмотрим моделирование фильтрации в траншее глубиной 6 м, пройденной до водоупора в водоносном песчаном пласте мощностью 5 м с коэффициентом фильтрации 20 м/сут, водоотдача песка М = 0,1, Траншея удалена от источника питания (реки) на 205 м. В начальный момент траншея заполнена водой, затем с помощью мощ,ного насоса уровень воды быстро снижается до отметки Ь = 1 м и поддерживается постоянным. Поставленная за" дача изучить положение уровней воды 96510 4в грунте вблизи откоса траншеи в различные моменты времени. Для моделирования используют установку шириной0,1 м высотой 1 м. Длина рабочей камеры 1 м, дополнительной секции 2 м.Рабочую камеру заполняют грунтом сК 4 = 20 м/сут, а дополнительную -фильтрующим материалом с К 1 м/сути водоотдачей М 2 = 0,05. Согласно 1 О формуле 2) расчетная длина установки равна Е = 1,0 + 2, 20/1 = 11 м.Линейный масштаб моделирования равен. М 4 = 1 : 205/ч 1 = 1 : 5. В приемнойкамере установки уровень воды равен 15 п 1 = 1 : 5 = 0,2 м. В питающей камере уровень воды равен 6 = 5 : 5 =1,0 м При размещении емкостных пьезометров во второй секции через 20 см к 20ним подключают емкости согласно формуле (3) равныеЧ=0,2 0,2 1,0(20 0,1/1,0-0,05)= 0,078 м25Ошибка моделирования Р (ошибка определения уровня воды) вблизи откосатраншеи при снятии показаний уровнейводы по пьезометрам с точностью 2 ммравна 2 мм100330 Р200 мм-- 1,В установке известной конструкции,, имеющей рабочую камеру длиной 3,0 м,поставленная задача моделируется влинейном масштабеМ = 1: 205/3 = 1: 68,Уровень воды в приемной камере ус"тановки равен Ь -- 1,0 : 68 =0,015 м=15 мм. Ошибка моделирования Р вблизи откоса равна40 р 2 мм 100015 ммТаким образом, установка предложенной конструкции позволяет повысить точность моделирования в 13 раз,45 Установка для исследования фильт рации, включающая приемную и питающую камеры, расположенную между ними, рабочую камеру и измерительные приспособления, о т л и ц а ю щ а я с ятем, что, с целью повышения точности 55 исследований, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэффициент фильтрации которогоменьше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительнаясекция - пьезометрами и соединеннымис ними емкостями, выполненными из про"зрачного материала. А-А б 1688 ВНИИПИ Заказ 1 /3 Тираж 882 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектна 896510 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Сб. "Вопросы осушения месторож"декий полезных ископаемык". белгород,и ЦНИИгоросушение, вып. 8, 1967,с 147-148.