Стенд для исследования напряженного состояния керна несвязных грунтов

) СТЕНД ДЛЯО СОСТОЯН НОГ ТОВ (57 я к горномуисследовапроб несвяз ическии инстиение отноазиачено зобрет предн оцессо унтов. е техн елу при отбор ель изобр тения - расвозмокностей ия моделироационного по с банмаком а на башмаке: их г сследование и ковых снарядо гическ обеспе шир ен стенд вания тока.2 и к сч сходящего иль ро ыхлыхДис ой тру тановл колопзк ой н. тех СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(56) Самойленко Е. Н.расчет параметров колодля ударного буренияувеличенными рейсами,наук. - М,: 1981,с.81 ВИСОИЗНВЯАТЕКТНм Г, :и 1 ЕСИАЯ гССЗТЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕНЕР НА НЕС ВЯ ЭНЬК ГРУ Н1492041 5 1 О 15 30 2 с возможностьи осевого перемещениякерноприемная труба 4, Труба 4 связана с силоиэмерителем 8, выполненнымв виде гидравлического динамометра23, корпус которого соединен с трубой 4, а плуккер 24 посредством балки 25 и стержней 26 - с башмаком 2.Труба 1 соединена с гидраглическимприводом 15 перемещения и расположена над герметичной емкостью 9 с патрубком 12 для подачи жидкости поддавлением. Труба 4 имеет два отверстия, соединенные с измерителем 17градиента данления, и патрубок 7слина. С емкостью 9 сообщен датчик14, установленный на трубе 1 на уровИзобретение относится к горному делу, в частности к устройствам для исследования процессов, происходящих в керновом материале при отборе проб 25 %несвязных грунтов морскими колонковыми пробоотборннками.Цель изобретения - расширение технологических возможностей стенда за счет обеспечения моделирования восходящего фильтрационного потока.На Лиг. 1 показан стенд для исследования напряженного состояния керна несвязных грунтов; на фиг. 2 - узел 1 на Ьиг. 1; на иг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.Стенд содержит колонковую трубу 1 с бапмаком 2 и крышкой 3, керноприемную трубу 4 с отверстиями 5 и 6 в стенке и сливным патрубком 7, уста новленную на башмаке 2 внутри трубы 1 с воэможностью осевого перемещения, силоизмеритель 8, связанный с трубой 4, герметичнуи емкость 9 для исследуемого грунта 1 О с уплотнением 45 11 под диаметр колонковой трубы 1 и патрубком 12 с вентипем 13 для подачи жидкости под давлением от иагнетательной магистрали (не показана), датчик 14 давления, сообщенный с емкостью 9 и установленный на колонковой трубе 1 на уровне сливного патрубка 7 керноприемной трубы 4, гидравлический привод 5 переме 1 ения колонковой трубы 1 с насосной станцией 16 и измеритель 17 градиента давленияИзмеритель 7 выполнен в виде дифФеренциального манометра 18, соедине патрубка 7, Под действием привода15 трубувнедряит в размещенный вемкости 9 исследуемый грунт 1 О и одновременно создают в емкости 9 избыточное давление жидкости. За счетразности давлений в емкости 9 и трубе 4 в керне грунта в полости трубы4 создается восходящий фильтрационныйпоток жидкости, градиент давления которого регистрирует разность давлений на противоположных сторонах керна. Сила трения керна о ннутреннии.поверхность трубки 4 измеряется динамометром 23 и является параметром дпяопределения напряженного состояниякерна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. ненного через разделители 19 и 20 сред и трубки 21 и 22 с отверстиями 5 и 6 и керноприемной трубе 4Силоиэмеритель 8 выполнен в виде гидравлического динамометра 23, корпус которого соединен с керноприемной трубой 4, а плунжер 24 посредством балки 25 и стержней 26 - с башмаком 2 колонковой трубы 1.Регистратор 27 служит для индикации и записи показаний манометра 18, датчика 14 давления и датчика 28 давления динамометра 23.Стенд работает следующим образом.Колонковую трубу 1 опускают через уплотнение 11 в емкость 9 с исследуемым грунтом 1 О, не доводя башмак 2 до уровня грунта 1 О, и через патрубок 12 заполняют жидкостьи емкость 9 и керноприемнуи трубу 4 до уровня сливного патрубка 7. Затем трубу 1 опускают до уровня грунта 1 О и приводом 15 вдавливают башмак 2 в грунт 10. Одновременно с помощьи вентиля 13 создают в емкости 9 давление жидкости, моделируищее гидростатическое давление морского дна, При этом за счет разности давлений в емкости 9 и полости керноприемной трубы 4 над керном грунта в трубе 4 ноэникает восходящий фильтрационный поток жидкости. Разность давлений у отверстий 5 и 6 керноприемной трубы 4, возникающая за счет Фипьтрационного потока, измеряется диФеренциальиым манометром 8, соединенным через разделители 19 и 20, предотвращающие закупорку каналов ма5 14920 нометра 18 и трубки 21 и 22 с отверстиями 5 и 6. 1 радиент давления, характеризующий величину потока, определяют как отношение разности данле 5 ний к расстоянию между отверстиями 5 и 6.Разность между давлением жидкости в емкости 9 и давлением жидкости над керном грунта в трубе 4 регистрирует О ся датчиком 14, установка которого на колонковой трубе 1 на дровле патрубка 7 позволяет исключить влияние высоты уровня слива при перемещении трубы 1 на показания датчика 14, Предварительное заполнение керноприемной трубы 4 жидкостью до уровня слива дает возможность исключить зависимость показаний датчика 14 от фильтрационного притока жидкости в полость трубы 4По мере внедрения трубы 1 в грунт 10 возникает и нарастает сила трения керна грунта о внутренюю поверхность керноприемной трубы 4. Благодаря под вижности соединения керноприемной трубы 4 с башмаком 2 сила трения при превышении ее величины веса трубы 4 и динамометра 23 вызывает перемецение трубы 4 с корпусом динамометра 23, Повышающееся при этом давление жидкости в полости гидравлического динамо- метра 23 регистрируется датчиком 28. Поскольку величина напряженного состояния керна определяется его весом и силой его трения о поверхность керноприемной трубы 4, то полученное датчиком 28 значение давления одно" эначно характеризует напряженное состояние керна, При этом благодаря 4 О жесткой связи балки 25 с помощью стержней 26 с башмаком 2 исключается влияние на показания датчика давления 28 упругой деформации колонковой трубы 1, возникающей при приложении на груэки со стороны гидропривода 15 на трубу 1 при ее внедрении в грунт 10.Благодаря расширению технологических воэможностей стенд может быть использован также с целью совершенство вания технологии пробоотбора донных грунтов с обратной промывкой, Для этого в процессе внедрения колонковой трубы 1 в емкость 9 с грунтом подбираются такие параметры обратнойпромывки (разность между гидростати" ческим давлением и давлением жидкости над пробой, градиент давления восходящего фил трацнонного потока вколонке пробы, расход фильтрационного потока, измеренньп, например, объемным методом на сливе керноприемнойтрубы 4), которые обеспечивалн быминимальное значение силы трения колонки керна о поверхность кернопрнемной трубы 4, исключая при этом вынос частиц грунта восходящим потокомжидкости или пульпообразование иэкернового материалаТаким образом, предлагаемый стендпозволяет исследовать напряженноесостояние керна несвяэных грунтоввпри наличии восходящего фнльтрационного потока жидкости в колонке пробы,параметры которого могут варьироваться и регистрироваться, исследоватьи отработать технологию пробоотбораданных несвязньсс грунтов с обратной промывкой,Формула изобретения1. Стенд для исследования напря-женного состояния керна несвязных грунтов, содержащий колонковую трубу с башмаком и крышкой, гидравлический привод перемещения колонковой трубы и емкость для исследуемого грунта, расположенную под колонковой трубой, о т л и ч а ю ц и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей стенда за счет обеспечения моделирования восходящего фильтрационного потока, он снабжен керноприемной трубой с двумя отверстиями в стенке и сливным патрубком, установленной на башмаке внутри колонковой трубы с воэможностью осевого перемещения силоизмерителем, связанным с керноприемной трубой, датчиком давления, сообщенным с емкостью и установленным на колонковой трубе на уровне сливного патрубка керноприемной трубы, и измерителем градиента давления, сообщенным с отверстиями керноприемной трубы, при этом емкость выполнена герметичной с патрубком дпя подачи жидкости под давлением.2. Стенд по и, 1, о т л н ч а - ю щ и й с я тем, что сипоизмеритель выполнен в виде гидравлического дннамометра, корпус которого соединен с керноприемной трубой, а плунжер посредством балки и стержней - с башмакомколонковой трубы.Шароши ельский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. 1 агарнна, 01 Производственно-изд Закаэ 3847/35 Тираж 514 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Рауаская наб., д. 4/5