Гидростатический пробоотборник донного грунта

. я(;Р(ФЯр( с1 ЙЙБЯ;. в ЕТЕНИВУ ИЗ ВТОРСНОМУ Д:Т(56) 1. Авторское свидетельство ССС У 815564, кл . Я 01 й 1/02, 1979.2. Авторское свидетельство СССР 9 815565, кл. 6 01 й 1/02, 1979, (54)(57) ГИДРОСТАТИЧЕСКИИ ПРОБООТБОРНИК ДОННОГО ГРУНТА, содержащйй колонковую трубу,.обратный клапан, герметичный баллон, установленный на колонковой трубе с возможностью относительного перемещения, и полый шток, выполненный со сквозными радиальными отверстиями, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения представительности от бираемых проб на больших глубинах, колонковая труба снабжена дополни- Р тельным обратным клапаном, верхнийконец полого штока закреплен на баллоне, а нижний выполйен глухим и пропущен сквозь седло обратного клапана в полость колонковойтрубы,.при этом дополнительный о ратный клапан, снабжен втулкой,установленной на полом штоке с , возможностью относительного перемещения и перекрытия .сквозных радиальных отверстий колонковой трубГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙИзобретение относится к отборупроб, в частности к гидростатическим пробоотборникам донного,грунта, и может быть использовано припроведении океанографических исследований и поиске полезных ископаемых в глубоководных районахморей и океановИзвестен гидростатический пробоотборник донного грунта, содержащий колонковую трубу с крышкой,10поршень с полым штоком, выполненным с радиальными сквозными отверстиями, и устройство для торможения поршня 1 1,Недостатками этого пробоотборника являются его невысокая надежность в работе и сложность изготовления и эксплуатации при отборедлинных колонок донного грунта,Наиболее близким,к. изобретениюявляется гидростатический пробоотборник донного грунта, содержащийколонковую трубу, обратный клапан,герметичный баллон, установленныйна колонковой трубе с возможностьюотносительного перемещения, и полыйшток, выполненный со сквозными.радиальными отверстиями 2 1.Недостатком данного пробоотборника является невысокое качествоотбираемых с больших глубин слабосвяэных .проб грунта вследствиеразрушения структуры последнегомощным и постоянно действующим потоком поровой воды, а также иэза подсоса в трубу грунта иэ призабойной зоны,Целью изобретения является повышение представительности отбираемых проб на больших глубинахУкаэанная цель достигается тем, 40что в гидростатическом пробоотбор-нике донного грунта, содержащемколонковую трубу, обратный клапан,герметичный баллон, установленныйна колонковой трубе с возможностью 45относительного перемещения, и полыйшток, выполненный со сквозными радиальными отверстиями, колонковаятруба снабжена дополнительным обРатным клапаном, веРхний конец полого .штока закреплен на баллоне,а нижний выполнен глухим и пропущенсквозь седло обратного клапана в полость колонковой трубы, при этомдополнительный Обратный клапан снабжен втулкой, установленной на поломштоке с воэможностью, относительногоперемещения и перекрытия сквозныхрадиальных отверстий колонковой трубы.На фиг. 1 изображен пробоотборник,продольный разрез; на фиг 2 - разрезА-А на фиг 1; на фиг 3 - пробоотборник в начальной стадии погружения;на фиг 4 - то же, в промежуточнойстадии внедрения в грунт; на фиг 5 - 65 то же, в заключительной стадии внедрения в грунт; на фиг 6 - то же,в момент устранения грунтоной пробкиГидростатический пробоотборникдонного грунта содержит колонковуютрубу 1 с закрепленными на ней наконечником 2, лепестковым клапаном Э,переходником 4, патрубком 5 и седломб обратного клапана 7, предназначен -ного для сброса воды из колонковойтрубы в гидросферу через отверстия 8,На колонковой трубе 1 устанонленгерметичный баллон 9, заполненныйвоздухом под атмосферным давлениеми снабженный фланцем 10, жестко соединенным ребрами 11 с втулкой 12,скользящей вдоль патрубка 5 междупереходником 4 и седлом б, В верхнюю часть баллона 9 вмонтированпредохранительный клапан 13, Полостиколонковой трубы 1 и баллона 9 сообщены между собой полым штоком 14с радиальными отверстиями 15 Верхнийконец штока 14 закреплен на баллоне9, а нижний выполнен глухим и пропущен сквозь седло б в полость колонковой трубы 1Полости штока 14и баллона 9 герметизированы уплотнительными кольцами 16 и 17., В колонковой трубе 1 установлен дополнительный обратный клапан 18, снабженный скользящей вдоль штока 14 втулкой 19, перекрывающей радиал.ныеотверстия 15 при подъеме. клапана18 и открывающей их при опусканиипоследнего., Во втулке 19 сделаны отверстия 20 для перетекания воды из по -лости втулки 12 н полость колонковой трубы 1, Вкладыш 21, установленный внутри колонковой трубы, предназначен для извлечения отобраннойколонки грунта, Пробоотборник подсоединен к тросу 22 судовой лебедки (на фигурах не показано).Пробоотборник работает следующимобразом,Пробоотборник опускают на тросе 22 на дно. Перед внедрением судовую лебедку растОрмаживают, разгоняя пробоотборник до скорости 5-6 м/сВо время опускания на дно и н первый момент внедрения пробоотборник занимает положение, изображенное на фиг 3, Вода иэ колонковой трубы 1, приподняв. клапаны 18 и 7, через отверстия 8 выдавливается в гидросферу поступающей в трубу колонкой грунта. Баллон 9 находится относительно трубы 1 н крайнем верхнем положении, а радиальные отверстия 15 герметично перекрыты седлом 6 В результате преодоления сил сопротивления грунта скорость колонковой трубы уменьшается и баллон 9, продолжающий движение с прежней скоростью, перемещается относительно колонковой трубы 1 доупора втулки 12 в переходник 4,Шток 14 также перемещается в край"нее нижнее положение, Потоком воды,выталкиваемой вверх поступающейв трубу колонкой грунта, клапан 18 5удерживается в поднятом положении,при котором втулка 19 перекрываетотверстия 15 штока, При заполненииколонковой трубы грунтом на высоту, равную примерно 20-кратному ди" 10аметру трубы, сила трения трубы околонку может превысить прочностьпласта под колонкой, В этом случаетруба 1 двигается вместе с Колонкой,как одно целое - как свая (так на"зываемыйсвайный " эффект)г Эаполнение трубы 1 грунтом. прекращается,а следовательно, прекращается выталкивание из нее воды Под собственным весом клапан 18 опускает ся вниз и открывает радиальные отверстия 15 штока 14, Полости . колонковой трубы 1 и баллона 9 сообщаются между собой, в результате чегодавление в колонковой трубе падает до атмосферного Наружное гидростатическое давление плотно прижимает клапан 7 к седлу 6, отделяясверху полость колонковой трубы от.гидросферыСлабосвязанныи водонасыщенный песчано-илистый грунт, за- ЗОполняющий нижнюю часть колонковойтрубы, системой пор между частицами сообщен с гидросферой. Поэтомудавление поровой воды грунта равногидростатическомуПадение давле-35ния над колонкой приводит к тому,что поровая вода, стремясь заполнитьполость низкого давления, практически одновременно во всех слоях .колонки переходит иэ состояния по Окоя в направленное вверх движение.Восходящий фильтрационный роток поровой воды оказывает на частицы давление, направленное против силы тяжести частиц и может полностью нейтрализовать их вес,: Частицы грунтав состоянии невесомости перестаютдавить друг на друга и на внутреннюю стенку трубы, Трение трубы околонку и. давление последней на подстилающий пласт падают до нуляВэтих условиях становится возможным дальнейший отбор колонки, Выталкиваемая колонкой вода приподнимает .клапан 18 и его втулка 19 частичноили полностью перекрывает радиальныеотверстия 15 (фиг 6) Давление в колонковой трубе 1 повышается до гидростатического, фильтрация поровойводы прекращается, приоткрываетсяклапан 7 и выталкиваемая вода сбрасывается в гидросферу, Пробоотборник вновь работает так, как показано на фиг 4. При очередном возникновении свайного эффекта циклповторяетсяВ момент возникновения "свайного эффекта в колонковой трубе накороткий промежуток времени создается разряжение, устраняющеегрунтовую пробку. Благодаря кратковременному действию разряжения нарушение структуры грунта восходя-щим фильтрационным потоком поровойводы и подсос грунта из призабойной зоны незначительны, что не повлияет.на представительность пробыгрунта.Экономический эффект от внедрения устройства заключается в повышении представительности отбираемой пробы слабосвяэанного грунтас больших глубин вследствие того,что исключается подсос грунта изпризабойной зоны, а также в значительном снижении разрушения отбираемой пробы восходящим фильтрационным потоком пороговой воды,1065716 и ектор Г, Решетии комитета СССР и открытий у 1 вская наб д 4/ Подписно Тираж 828 сударственног лам изобретен сква, И, Р илиал П. Редан тор Н, Ла заренк оЗаказ 1102343ВНИИПИ Гопо де133035, 1 о Составитель В, Поляков Техред Л, Иартяюова,Патентфф, г Ужгород, ул, Проектная, 4