Способ определения фильтрационных характеристик горных пород

(57) Использк способамхарактерист ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Чубаров В,Н, Исследование вланоса в зоне аэрации при решении гилогическихзадач,-М.: Недра, 1973,сАвторское свидетельство СССРМ 1250918, кл, О 01 й 15/08, 1985,Б ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРА АРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПО ование: изобретение относится определения фильтрационных ик горных пород и может быть Изобретение относится к способам определения фильтрационных характеристик горных пород и может быть использовано преимущественно в гидрогеологии, экологии, гидротехнике и мелиорации для оценки величины влагопотоков и питания грунтовых вод через зону аэрации.Цель изобретения - повышение представительности зависимости коэффициента влагопроводности (Квл) от влажности ( Ю) неполно водонасыщенных горных породКвл= 1(ЙОНа фиг.1 показана схема расположения приборов; на фиг.2 - кривые зависимости влажности образца от продолжительности опыта при различных режимах оборотов роиспользовано преимущественно, в гидрогеологии, гидротехнике, мелиорации для оценки питания грунтовых вод через зону аэрации. Сущность; при центрифугировании на каждом режиме числа оборотов ротора центрифуги проводят серию опытов с различной по величине и постоянной во времени в пределах каждого опыта подачей жидкости в образец породы. Производят замер расхода жидкости при каждом опыте, Первую серию опытов проводят увеличивая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до полного насыщения образца жидкостью. Вторую серию проводят, уменьшая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец до достижения в сечении образца влажности, минимальнойдля данного режима числа ротора центрифуги, 3 ил. тора центрифуги, кривые изменения объема воды, подаваемого в единицу времени в образец: на фиг.3 - результаты определений в виде графика зависимости коэффициента влагопроводности от влажности образца.На роторе 1 центрифуги в патроне-держателе 2, изготовленном из диэлектрического материала, размещается образец породы 3.В исследуемое сечение образца (на определенном расстоянии от оси ротора) введены штыревые датчики 4, соединенные посредством проводов 5 через токосъемник 6 с влагомером-самописцем 7 с диаграммной записью информации. В патроне-держателе 2, со стороны оси ротора,(2) 50 55 установлен фильтр 8, примыкающий к образцу породы и сообщенный с центральным каналом 9 вала центрифуги посредством гибкой трубки 10, На верхнем конце вала центрифуги укреплен полый наконечник 11, сопряженный подвижно с центральным каналом дозатора подачи жидкости 12, снабженного мерной трубкой 13, Изменение подачи жидкости дозатором осуществляется иглой 14, перекрывающей центральный канал дозатора и соединенной с корпусом дозатора посредством резьбы, Центрифуга снабжена тахометром самописцем (не показан).Способ реализуется в следующей последовательности операций.Для определения режимов числа оборотов ротора центрифуги в зависимости от типа грунта, глубина его естественного залегания, мощности изчаемой толщи пород зоны аэрации, положения уровня грунтовых вод, задаются величины значений капиллярно-пленочного потенциала ( ф), необходимые для построения кривой зависимости с - .1 (Ю), например 100; 200; 300 см, и т.д. Из известной формулы где й - расстояние от оси вращения центрифуги до внешнего края центрифугируемого образца, см;1 - число оборотов ротора центрифуги в минуту;и - расстояние пробы грунта центрифугируемого образца от его внешнего края, см;определяются числа оборотов ротора, при которых производят центрифугирование образца: При й = 16 см, и = 6 см для указанных значений ф центрифугирование производят при оборотах ротора центрифуги 338, 480 и 558 об/мин. Перед центрифугированием для привязки показаний влагомера определяется влажность образца термостатно-весовым методом, Для этого используется часть испытуемого образца, другая часть образца грунта устанавливается в патрон-держатель 2,Центрифугирование начинают на режиме минимальных оборотов 338 об/мин). 5 10 15 20 1 25 30 35 40 45 При центрифугировании на каждом режиме обороты ротора поддерживают на заданном уровне.После включения центрифуги поворотом иглы 14 включают подачу воды с минимальным расходом, В процессе центрифугирования ведут наблюдения за влажностью образца по влагомеру 7 и засекают время и уровень воды в мерной трубке 13 в момент начала повышения влажности, в момент наступления постоянной влажности в конце опыта, т.е. в точках "а", "б", "в" (см, фиг.2), Продолжительность опыта между точками "б" и "в" принимают равной продолжительности опыта между точками "а" и "б", В конце опыта, т,е. в точке "в", поворотом илы 14 увеличивают подачу воды и следующий опыт проводят аналогично вышеописанному, Серию опытов с последующим ступенчатым увлажнением образца завершаютполным насыщением грунта. Последующую серию опытов на том же режиме оборотов ротора осуществляют ступенчатым обезвоживанием полностью насыщенного грунта, сокращая расход подаваемой воды в образец на каждой последующей ступени установившейся влажности образца 01; 2 В/и).Наступление влажности полного насыщения образца в первой серии опытов ("увлажнение") определяют по равенству влажностей в образце в предшествующем и последующем опытах. Во второй серии опытов (" обезвоживание" ) после последовательного уменьшения водоподачи до ступени ее полного прекращения закрытием иглы 14 (ц = 0) центрифугирование образца завершают после наступления постоянства влажности в образце. Эта постоянная влажность соответствует капиллярно-пленочному потенциалу ф величина которого определяется числом оборотов данного режима (см, формулы 1,2), Далее центрифугирвоание проводят аналогично вышеизложенному на следующих выбранных режимах числа оборотов (в нашем примере 480 и 558 об/мин),Коэффициент влагопроводности (К) определяется по известной формуле; ЛР ЛС 3 В 1 1 пп+ 300где Ч - объем воды, подаваемый к образцу в течение времени при постоянной влажности образца, см;Л т - продолжительность поступления воды объема Ч при постоянной влажности образца, мин;3 - площадь поперечного сечения образца породы, см;г,61 - расстояние от внешнего края центрифугируемого образца до ближайшего электрода, см;Л и - расстояние между электродами, вводимыми в образец, см;В - расстояние от оси вращения центрифуги до внешнего края центрифугируемого образца, см,Вычисленное значение К по результатам опыта привязывают к влажности, зафиксированной в конце опыта.Фактическую скорость потока влаги Ч определяется по формуле(4)Полученную величину Ч привязывают к влажности образца в конце опыта Юl. По полученным значениям строят кривую зависимости Ч = (О/) Формула изобретения Способ определения фильтрационныххарактеристик горных пород, включающий центрифугирование образца породы на раз личных режимах оборотов ротора центрифуги при непрерывном замере влажности в поперечном сечении образца, числа оборотов ротора центрифуги и продолжительностьюдо наступления постоянной влажности 10 в поперечном сечении образца при постоянном числе оборотов ротора, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения представительности зависимости коэффициента влагопроводности от влажности неполно 15 водонасыщенной горной породы, при центрифугировании на каждом режиме числа оборотов ротора центрифуги проводят серию опытов с различной по величине и постоянной во времени, в пределах каждого 20 опыта, подачей жидкости в образец породыи производят замер расхода жидкости при каждом опыте, причем первую серию опытов проводят, увеличивая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до 25 полного насыщения образца жидкостью, авторую серию проводят, уменьшая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до достижения в сечении образца влажности, минимальной для данного режи ма числа ротора центрифуги,, мин впаж ть, % от веса авик завис агопсовод нос мости иоэзхр и пескаициента паж иост орректор Н.Ревска эктор Заказ 1077 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 ч 1 ч 3 Ъоставитель М.Батыршехред М.Моргентал