Скважинный суффозиометр

СОЮЗ СОВЕТСНИ ОЦИАЛИСТИЧРЮЪБЛИН 140801(19) г В 1/ОО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ лКР-исследо отехники Шевченко етельство СССР.Исследования ватых горных пощин фильтрационборатории инжеВНИИВОДГЕО,ОСУДАРСтВЕННЫй НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Всесоюзный научительский институт гидим. Б.Е.Веденеева(57) Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам, позволяющим контролировать геодинамические процессы, вызываемые потокомподземных вод, возникающим в основаниях гидротехнических сооружений.Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений. Суффоэиометр состоит из штанги 1 с воронкообразной манжетой 4, накопительной емкости 21,кольцевых электродов, установленныхна диэлектрическом основании 9, закрытых сверху мембраной 14 иэ диэлектрического материала и соединенныхкаждый с одной из жил кабеля 18, ирешетки, выполненной из расходящихся1408010 10 со штанги 1 стержней 19. Между электродами 10-13 образованы каналы15-17, сообщенные с полостью скважины 5 отверстиями 24 и заполненные вверхней части легкой неэлектропроводной жидкостью 26. Нижняя часть каналов 15-17 заполнена грунтовыми водами, являющимися элекролитом, В процессе испытаний твердые частицы 25грунта, вымываемые из окружающегогрунта, попадают в манжету 4 и далее 1Изобретение относится к гидротехническому строительству и инженерно- геологическим изысканиям, в частности к средствам контроля геодинамических процессов, вызываемых течением подземных вод, происходящих в основаниях гидросооружений,Цель изобретения - снижение трудоемкости измерению.сНа фиг.1 изображена скважина сустановленным в ней суффозиометром,разрез; на. фиг.2 - нижняя часть суффозиометра. разрез,Скважинный суффозиометр содержитФштангу 1, к которой посредством жесткой воронки 2 и перемычек 3 прикреплена воронкообразная манжета 4 изэластичного материала, взаимодействующая со стенками скважины 5, трубку б, установленную внутри штанги 1в нижнейее части посредством перемычек 7, корпус 8, прикрепленный ктрубке б, диэлектрическое основание259 с коаксиально расположенными на немкольцевыми электродами 10-13, на которых установлена мембрана 14 из диэлектрического материала с возможностью перекрытия кольцевых каналов 1517, электрический кабель 18, размещенный в трубке б и штанге 1, каждаяжила которого соединена с одним изэлектродов 10-13, сепарирующую решетку, выполненную из наклонных круглых стержней 19, прикрепленных одним 35концом к штанге 1 под манжетой 4, адругим - к периферийнои части 20 корпуса 8, и накопительную емкость 21,на стержни 19, За счет того, чтостержни 19 расходятся от центра к периферии, мелкие частицы 25 попадаютна мембрану 14 у центра устройства,а более крупные ближе к периферии,Под действием их массы изменяется сопротивление между электродами за счетсмещения вниз границы жидкости 26 игрунтовых вод в каналах 15-17, По изменению сопротивления судят о количестве частиц и их крупности, 2 ил. прикрепленную посредством перемычек 22 к периферийной части 20 корпуса 8, Корпус 8 с периферийной частью 20, выполненной в виде кольца, электроды 10-13 и основание 9 скреплены в единую конструкцию. Мембрана 14 прижата к электродам 11 и 12 прижимными кольцами 23, В основании 9 в местах расположения каналов 15-17 выполнены отверстия 24. Позицией 25 показаны частицы грунта, а позицией 26 - легкая неэлектропроводная жидкостьУстройство работает следующим образом.Твердые частицы взвеси 25, образующиеся вследствие геодинамического процесса, транспортируются .фильтрационным потоком в поровом пространстве грунтового массива. При этом может происходить, в отдельных застойных зонах фильтрационного потока, осаждение твердых частиц 25, так как в этих зонах скорость фильтрации снижается и уменьшается транспортирующая способность потока. В частности, такое резкое снижение скорости потока наблюдается при его прохождении через скважину 5, поэтому в объеме скважины 5 происходит выпадение частиц 25, которые обычно скапливаются в призабойной зоне, Интенсивность поступления твердых частиц в скважину 5 прямо связана с динамикой ближайшего, расположенного вьппе по потоку, суффозионного процесса, поэтому измерение осадка позволяет контролировать параметры этогоз 14080 процесса. Перемещение осаждающихся частиц 25 происходит по всему сечению скважины 5, в том числе и по стенкам, так как ось скважины 5 Обла.5 дает кривизной. Манжета 4 полностью перекрывает поперечное сечение скважины 5 и направляет осаждающиеся частицы 25 на наклонные стержни 19 сепарирующей решетки. Скважность (расстояние между соседними стержнями 19) такой решетки постепенно увеличивается по мере удаления от оси, поэтому на ней происходит разделение частиц по фракциям. Наиболее мелкие осаждаются вблизи оси устройства, крупные падают на края, а наиболее крупные, минуя периферийную часть 20 корпуса 8, попадают прямо в накопительную емкость 21.20Чтобы обеспечить возможность измерения интенсивности поступления частиц 25 на диафрагму 14, необходимо подготовить суффозиометр к работе, Для этого на поверхности земли сни мают с перемычек 22 накопительную емкость 21, переворачивают суффозиометр вниз решеткой и заливают в дренаж- . ные отверстия 24 в основании 9 электропроводную жидкость, например водный раствор солей, близкий по параметрам грунтовым водам данной скважины 5, или грунтовые воды, добытые из скважины 5, зажимая дренажные отверстия 14, переворачивают суффозиометр в рабочее положение и устанавливают на место накопительную емкость 21, заполненную водой из скважины.Затем шприцем с изогнутой иглой,вво- димОЙ последовательно В каждое дре 40 нажное отверстие 24, подают в каналы 15-17 между электродами 10-13 определенные объемы легкой, плохо растворимой в воде и резко отличающейся по электропроводности, жидкости 26, например углеводород н-гептан, Эта жидкость 26 скапливается в верхней части каналов 15-17 непосредственно под мембраной 14, вытесняя воду через дренажные отверстия 24 в накопительную емкость 21. Нажимая на участки мембраны 14 и измеряя при этом сопротивления между соответствующими жилами кабеля 18, проверяют готовность суффозиометра к работе, Наконец, пропуская через буровую штангу 1 кабель 18, наращивают отрезок буровой штанги 1 суффозиометра, и опускают суффозиометр в скважину 5 на 10нужную глубину под уровень грунтовых вод,Под действием веса твердых частиц25, падающих на поверхность мембраны 14,.положительная плавучесть объема и-гептана под мембраной 14 уменьшается и его поверхность раздела сводой в цилиндрической части каждого кольцевого канала 15-17 смещается вниз. В результате, электросопротивление между соседними когьцевыми электродами 10-13, каждый из которых соединен со своей жилой кабеля18, изменяется пропорционально количеству (весу) твердых частиц 25,осевших на участки мембраны 14. Каждый из участков мембраны 14 подвергается воздействию частиц 25 толькоопределенного размера, поэтому в результате измерения с помощью скважинного суффозиометра можно определитьи интенсивность контролируемого геодинамического процесса (суффозии) изерновой состав выносимых фильтраци. онным потоком частиц 25,После завершения цикла измерений в буровую штангу 1, закрепленную на оголовке скважины 5, наливают воду,которая под избыточным напором поступает из кольцевого канала, образованного стенками трубки 6 и буровой штанги 1 суффозиометра, на конусный рассекатель корпуса 8 устройства и смывает твердые частицы 25 осадка с мембраны 14 в накопительную емкость 21, после полного заполнения которой устройство извлекается на поверхность,0 том, что смыв осадка произошел,/судят по изменению электросолротивления между соответствующими жиламикабеля 18, выходящего на поверхность. Формула изобретенияСкважинный суффозиометр, включающий вертикальную штангу с эакрепленными на ней одна над другой воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью снижения трудоемкости измерений, он снабжен трубкой, установленной внутри штанги в нижней ее части, корпусом, прикрепленным к трубке между воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, диэлектрическим основанием скоаксиально расположенными на немкольцевыми электродами, прикрепленным.Заказ 3277/3 ираж 637 Подписно го комитета СССР и отк ытийВНИИПИ Государственно по делам изобретении Р113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектна К корпусу, кольцевой мембраной издиэлектрического материала, установленной на электродах с возможностьюперекрытия кольцевых каналов междуНими, электрическим кабелем, размеценным и трубке и штанге, каждая жила которого соединена с одним из элек.тродов и сепарирующей решеткой, выполненной в виде наклонных стержней, прикрепленных одним концом к штанге под воронкообразной манжетой, а другим - к периФерийной части корпуса, причем в диэлектрическом основании в местах расположения каналов между кольцевыми электродами выполнены отверстия.