Способ проведения гидрогеологических исследований

Мо 62739 Класс 42 К 31 СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУЕ. В, Симонов СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОГЕОЧОГИЧЕСКИХ ИССЛ ЕДОВАНИ Й Заявлено 1 июня 1940 г. аа.м 33503 в Комитет ио делам геологии ири Совнаркоме СССРИзобретение относится к способам проведения гндрогеологических исследований по определению коэффициента фильтрации грунтового потока при соответствующих откачках воды и замеров ее поступления, Согласно предложенному способу откачку производят из нескольких (четырех) скважин, соединив скважины попарно сифонными трубками. Способ такого скоростного определения фильтрационных свойств грунтов применим в тех случаях, когда уровень грунтовых вод залегает на глубине до 8 м от поверхности или забоя открытой выработки.На фиг. 1 и 2 изображены схемы фильтров; на фиг. 3 и 4 - диаграммы; на фиг. 5 - схема прибора для определения коэффициентов фильтрации по предлагаемому способу.В основу способа положены следующие теоретические предпосылки.При ламинарнсм движении фильтрационного потока по формуле:1 К ( (1) имеет место зависимость:. 2 - Р 1=Ф (2) где Р, - Р, - разность потенциалов на длине А в см;д - расход воды, проходящей через сечение ) в см,Я - гидравлическое сопротивление грунта на длине 1. участка при сечениии коэффициента фильтрации К, т, е,й= (3)Ввиду того, что поток распространяется от скважины радиально, г 1 лошадь сечения его увеличивается быстрее, чем длина и величина гидравлического сопротивления среды грунта, окружающего фильтр, стремится к определенному пределу. Величину этого предела можно определить математически, Для этой цели представим себе сферический(8) с,и) сек2 1 Гжпли, обозначая через А постоянный коэффициент,А =, получим К=А1 Чсм(сек (9)НПрактически для определения К достаточно забить в грунт по типуабиссинского колодца штекфильтр, представляющий собою штангу диаметром с( сантиметров, имеющую в нижнем конце перфорацию на длине ( сантиметров и затянутую сеткой. 1,ля облегчения забивания штекфильтра в грунт конец его снабжается острием. Такой штекфильтр может быть забит в зернистый грунт с помощью полой бабы на глубину56 м. В этот штекфильтр производится налив воды из бачка, помещенного на высоте 1,5 - 2 л над устьем штекфильтра, через резиновуотрубку, снабженную для регулирования краником или винтовым загкимом,Динамический уровень, т. е. величина Н определяется с помощьюгневмобарометрического указателя, представляющего собою Ъ-образную стеклянную труоку, заполненную подкрашенной водой. Питаниевоздухом такого указателя производится из баллона, например, резиновой камеры или подушки При сравнительно небольшом расходединамический уровень устанавливается очень быстро (2 - 3 )мин). Когдауровень стабилизировался (Н=10 - -20 ся), расход 7 может быть определен, если струю воды, которая подавалась в штекфильтр, направитьв мензурку и замерить время по секундомеру. фильтр радиусом г (фиг. 1), находящийся в однородном грунте. Если путем налива воды в этот фильтр повыс;ть его пьезометрический потенциал со статического уровня Р, до динамического уровня Р то вода, выходя через фильтр в окружающую его среду, будет преодолевать не- которое гидравлическое сопротивление Л, (внутреннее). Гидравлическое сопротивление элементарного слоя грунта толщиной с(г, окружаюгцего сферический фильтр радиусом г и имеющего площадь 4 лг будет го формуле (3):, 62739 Для определения в одной точке должно затрачиваться времени не более 10,яин, что позволяет получить данные о коэффициенте фильтрации в нескольких точках исследуемой толщи, Постепенным углублением штекфильтра в грунт можно определить К в песках до глубины 5 - 8 лВ ряде случаев при гидрогеологических изысканиях необходимо скоростное определение элементов грунтового потока по открытым выработкам. В этом случае может быть применен метод четырех штекфильтров или скважин, имеющих одинаковые приемныс поверхности и расположенных по углам квадрата. Штекфильтры (скважины) нумеруются по часовой стрелке 1, 2, 3 и 4 и соединяются попарно (по диагсналям квадрата) сифонными трубками (резиновыми), обладающими одинаковым гидравлическим сопротивлением, Расход воды д, протекающей по сифонным трубкам от штекфнльтра, расположенного выше по потоку, к штекфильтру, находящемуся ниже (по потоку), измеряется с максимальной точностью. Для больших расходов может сыть применен водомер, а для малых расходов метод запуска индикатора (краски или электролита) с последующим замером времени прохождения цндикгтором мерного участка.Для вычисления азимута определяется азимут р направления линии 1 - 3 на месте (фиг. 3).При этом и=90 -- ; (3, (10) Ч в "где 1 (1 1) а и д ., - расход воды в сифонных трубках (индекс означает направление, в котором двигалась вода во время опыта).Для определения гидравлического уклона 1 штекфильтры (скважины) соединяют другой парой сифонных трубок, обладающих гидравлическим сопротивлением Р, отличным от гидравлического сопротивления Рь которым обладали трубки в первом опыте.При этом по трубкам потечет новый расход д Деля расходы д, и д, протекавшие по одному из направлений (1 - 3 или 2 - 4), на сов;, получим расходы воды, которые протекали бы по сифонным трубкам, если бы их направление совпадало с направлением грунтового потока:(13)соз,Далее по оси абсцисс (фиг. 4) откладываются в масштабе расходы д и д и из концов отрезков д и д восстанавливаются ординаты, соответствующие в масштабе произведениям дй и аЯ Соединяя концы этих ординат прямой линией, продолженной до пересечения с осями координат, мы отсечем на оси ординат отрезок х, выражающий в масштабе разность напоров в двух штекфильтрах, расположенных на расстоянии Е сантиметров один от другого.лОтсюда (= --причем величиназамеряется во время опыта.Абсцисса д соответствует расходу воды в сифонной трубке при ее гидравлическом сопротивлении Я=О. Из диаграммы видно, что, если сопротивление трубки будет равно двойному сопротивлению грунта, округ7 ожаюшего штекфильтр Я, то по трусе потечет расходМ 62739хт, е, - =2 Я, (15)ЧиВеличина гидравлического сопротивления грунта, выражение которой представлено формулой (7), берется удвоенной ввиду того, что дважды преодолевает сопротивление грунта, входя в один штекфильтр и выходя из другого.По формуле (15) представляется возможным определить численное значение величины Я, и, подставив его в формулу (7), получить выражение1К = см/сек(16)с.нсекй,Численные значения гидравлического уклона и коэффициента фильтрации могут быть определены и без графических построений на основании замеров расходов Ч и Ч, по следующим формулам, которые легко выводятся из подобия треугольников диаграммыЧЧ Я 1 - )(19)Чг,-Ч РПрибор, предназначаемый для работ на открытых выработках (фиг. 5), представляет собою панель, на которой размещены две пары сифонных трубок, имеющих попарно одинаковые гидравлические сопротивления Я и Яь Открытием или закрытием краников представляется возможным направлять воду по той или иной паре сифонных трубок, Сифонные трубки оканчиваются улавливателями воздуха, присоединенными к резиновым шлангам, которые и опускаются в штекфильтры до уровня грунтовой воды. После заполнения всей системы вода будет двигаться по сифонным трубкам от высшего потенциала к низшему.Сифонные трубки в верхней части снасжены пипетками, при нажатии которых в струю воды впрыскивается краска-индикатор, что и дает возможность, зная сечение трубок, определять расход Ч по скорости движения краски.П редмет изо бретенияСпособ проведения гидрогеологических исследований путем откачки из ряда скважин, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что означенную откачку осуществляют попарным соединением скважин сифонными трубками.62739 иг 1 иг 2 ед А. А, Камышникова Корректор И. А. Шпынев Денисов едактор В И, Москва, Петровка 14 ипс графи одп, к печ, 13 Аг.ак. 10073ЦБТИ Комитета по делам изобМосква, Це ормат бум. 70 Х 108Тцранс 200 етеиий и открытий р, М. Черкасский п е фиг 3 Объем 0,44 пад. Цена 5 к ри Совете Министров СССР