Сейсмический зонд

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИК 191 8 01 Ч 1 1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ МИТЕТ ССТЕНИЙ И ОТО ИЯ.(2 (2 (4 (7 5 ентр Сибирского 3638053,1972.17769,блик 1929 ржаабоЙ ЗОНД, сой частью,экой и кон 8 ПИСАНИЕ ИЗОБР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) 3415984/18-252) 31.03.82б) 23.09.83. Бюл.2) Э.И.Машинский(71) Вычислительныйотделения АН СССР(54).(57) СЕЙСМИЧЕСКИщии корпус с анкерноженной винтовой наре образным наконечником, и чувствительной частью с укрепленным в нейпреобразователем сигналов, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюувеличения точности измерений путемулучшения контакта зондас почвой,чувствительная часть выполнена в видецилиндра, диаметр которого большесреднего диаметра и меньше наружногодиаметра винтовой. нарезки, корпусснабжен отверстиями, расположеннымивыше чувствительной части и соединенными между собой каналами, а конусообразный наконечник снабжен винтовой нарезкой.не принято специальных мер для уплотнения почвы в зоне контакта. Крометого, введение зокда,в почву затруднено вследствие большого трения и отсутствия нарезки в конусообразномнаконечнике, что также ке обеспечивает плотного контакта,Целью изобретения является увеличение точности измерений путем улучшения контакта зонда с почвой.Поставленная цель достигаетсятем, что в сейсмическом зонде, содержащем корпус с анкерной частью,снабженной винтовой нарезкой и конусообразным наконечником, и чувствительной частью с укрепленным в кейпреобразователем сигналов, чувствительная часть выполнена в виде цилиндра, диаметр которого большесреднего диаметра и меньше наружного диаметра винтовой нарезки, корпус снабжен отверстиями, расположенными вьюе чувствительной частии соединенными между собой каналами,а конусообразный наконечник снабженвинтовой нарезкой.Иа Фиг. 1 представлен сейсмический зонд, разрез на Фиг. 2 - то же,вариант.Устройство содержит корпус 1,каналы 2, отверстия 3 в корпусе,чувствительную часть зонда 4, преобразователь 5 сигналов, например пьезоэлектрический цилиндр, винтовую нарезку 6, конусообразный наконечник 7,центральный канал 8, трубу 9 дляввинчивания зонда в землю, верхнийконец трубы ввикчиванич с рычагом 10,выход 11 шланга подачи жидкости иэлектрического кабеля, соединительную муфту 12,Устройство по другому вариантусодержит корпус 13, верхнюю винто-.вую нарезку 14, чувствительную частьзонда 15, нижнюю винтовую нарезку 16,отверстие 17 в корпусе для слива жидкости, трубу 18 сошлангом и трубу 19с рычагом. Поверхность почвы кафиг2 обозначена позицией 20.Цилиндрический корпус 1 в нижнейчасти имеет конусообразный наконечник 7. В верхней части корпусаимеется чувствительная часть зонда 4,представляющая собой тонкую, напримерметаллическую, стенку цилиндра, внутрикоторой жестко закреплен преобразователь 5 сейсмических сигналов, например, пьезоэлектрического или тензометрического типа. На корпусе по еговнешней поверхности кроме чувствительной части имеется винтовая нарезка б, которая идет до самого нижнегоконца и заканчивается острием. Магнарезки можно подбирать в зависимостиот свойств почвы, в которой проводят"ся измерения, те, нижняя часть зондас нарезкой б и конусообразным наконечником 7 может быть сменкой и иметь Изобретение относится к приемникам сейсмических сигналов и можетбыть использовано для сеисмическойразведки.. Известен пьезоэлектрический датчикдля.измерения волн напряжений, имеющий форму цили.Щрического штыря от 2до 5 мм длиной и 16 мм в диаметрес конусообразным нижним концом.В нижней части штыря расположенаего чувствительная часть. Это часть 10цилиндрического корпуса, имеющаятонкую (0,5 мм) стенку (полая труба),к внутренней поверхности которойжестко прикреплен пьезоэлектрическийцилиндр кольцо) . Выводы от пьезоэлемента в виде коаксиального кабелявнутри трубки выходят наружу в верхнем конце штыря. Ютырь вводится вгрунт путем забивания его на нужнуюглубину по верхнему торцу 11 .20Окако,при введении штыря в почвупутем его забивания приходится прикладывать большие ударные нагрузки,что может повредить пьезоцилиндр.При ударе может нарушиться контактпьезоцилиндра с внутреннеи поверхностью чувствительной части приемника, что приводит к потере чувствительности и уменьшению точности измерении за счет ухудшения частотнойхарактеристики в высокочастотнойобласти.При заколачивании штыря в землюобразуется нецилиндрическое отверстие, которое в разрезе имеет формуэллипса, что ухудшает контакт с , 35почвой. От ударов уменьшается долговечность приемника в целом. Крометого, возникают трудности от применения большого количества таких приемников с целью многоканального изучения исследуемого объекта.При измерениях в сухих, неводонасыщенных или твердых породах помимо трудностей, связанных с введениемштыря в среду, возникают нежелательные эффекты, обусловленные большимтрением материала штыря с грунтом исопротивлением грунта. В некоторыхслучаях введение штыря вообще невозможно или оно связано с быстрым разрушением сейсмоприемника,Наиболее близким к изобретениютехническим решением является устройство, содержащее корпус с анкернойчастью снабженной винтовой нарезкойУ55и конусообразным наконечником, ичувствительной частью, с укрепленнымв ней преобразователем сигналов.Для обеспечения контакта с почвойустройство ввинчивается в нее, чтопозволяет избегать ударных нагрузок 60и повышает надежность устройства 21.Недостатком устройства являетсянедостаточная точность измеренияиз-за невозможности обеспечить плотный контакт зонда с почвой, поскольку 65реэьбовое соединение с верхней частью. На корпусе выше элементов 4 и 5 имеются отверстия 3, которые соединены каналами 2 с центральным каналом 8, по которому может подаваться жидкость (вода, минеральный раствор5 или даже масло), Центральныи канал 8 соединяется со шлангом от внешнеи гидросистемы.Этот шланг вместе с электрическим кабелем проходит внутри трубы 9 и выходит наружу через выход 10 11 из рычага 10. МУФта 12 предназначена для соединения с регистрирующим устройством и гидросистемой. Шланг для подачи жидкости и электрический кабель могут проходить не в трубе 9, 15 а закрепляться рядом с ней.Труба 9 и рычаг 10 предназначены также для осуществления спускоподъемных операций и для введения зонда в грунт путем вращения рыча- щ га 10 с трубой 9.Труба 9 в месте соединения с корпусом 1 имеет реэъемное соединение и ловитель, с помощью которого можно при необходимости отсоединить трУбку 9 от корпуса 1, Диаметр чувствительнои части зонда - ограничен следующими пределами: он больше среднего диаметра корпуса с нарезкой 3, и меньше ее наружного диаметра 3 . Этотдиаметральный размер чувствительной части является оптимальным, обеспечивает достаточно жесткий контакт зонда с почвой и облегчает его введение в нее.Основные конструктивные узлы 35 зонда по второму варианту такие же, как и по первому, только в верхнеи части корпуса 13 добавлена винтовая нарезка 14, наружный диаметр которой больше нарУжного диаметра винтовой 40 нарезки 16 на величину, достаточную для сцепления нарезки 14 с грунтом. Эта величина рассчитывается для различных условий измерения. Нарезки 14 и 16 также могут быть заменяемыми и имеют разъемное реэьбовое соединение с корпусом 13 и чувствительной частью 15. Шаг нарезки 14 равен шагу нарезки 16. Сейсмические измерения с помощью зонда производят следующим образом.Корпус 1 соединяется с труьой 9 и рычагом 10 (Фиг. 1) . Зонд своим конусообразным наконечником 7 втыкается в землю или вставляется в заранее , 55 пробуренный шпур меньшего диаметра . (последнее Условие в , для особо твердых горных пород), после чего рычаг 10 начинают вращать с нажимом вниз.Вместе с ним вращается сейсмический 60 зонд и плавно входит в почву. При этом чувствительная часть зондаприходит в соприкосновение со стенками отверстия в почве, которое образуется после внедрения датчика вгрунт. Поскольку диаметр чувствительной частибольше среднего дскб,а тем более внутреннего диаметра нарезки на корпусе, то часть нарезки,образованной в стенке цилиндрического отверстия в почве входящим в неезондом, будет срезаться нижнимвыступом чувствительной части зондаи вминаться в стенки скважины, ачувствительная часть зонда при этомвходит .в плотное соприкосновениесо стенками образованной зондомскважины. Диаметр. чувствительнойчасти зонда сделан меньше наружногодиаметра нарезки 3 для того, чтобыоблегчить ввинчивание зонда в землю.Во время введения зонда и послетого, как он введен на необходимуюглубину, через отверстия 3 по каналам 2 и 8 от внешней гидросистемыв почву может подаваться жидкость.Слив жидкости при ввинчивании обеспечивает хорошую смазку и уменьшает трение, чем облегчает введениезонда в почву. Кроме того, когдазонд введен в почву, жидкость, находящаяся в пространстве, между стенкой 4 и почвой, создает уплотнениепочвы и консолидирует разуплотненные частицы почвы. В результате,улучшается контакт зонда с почвой.После установки зонда в почвена нужной глубине через муфту 12зонд соединяется с регистрирующимустройством. Труба 9 и рычаг 10могут быть отсоединены с помощьюловителя от зонда. После проведения измерений зонд вывинчиваетсяиз почвы,Зонд по второму варианту работает так же, однако нарезка 14облегчает введение зонда в почву,создавая дополнительное сцеплЕниес ней.Преимуществом предлагаемогоустройства является увеличение точности измерений эа счет улучшенияконтакта с почвой и облегчения еговведения в нее. При этом меньшиенагрузки несет преобразовательсигналов, повыаается его долговечность и уменьшаются погрешностиизмерений. Смачивание почвы в местеконтакта с зондом улучшает условиясогласования его с окружающими породами, что обеспечивает лучшие частотные характеристики "сейсмоприемник - почва". Таким образом, повышается достоверность динамическихизмерений., 4/5 ал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7332/48 Тираж 710 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, И, Рау