Устройство для определения физических характеристик мерзлых грунтов

Устройство для определения физических характеристик мерзлых грунтов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ «МЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ, включакицее корпус с жидкостью , капилляр, плавающий элемент, установленный по оси корпуса с образованием кольцевого канала с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, корзинку для образда, присоединенную к нижней части плавающего элемента.,и уплотнение, размещенное в верхней части корпуса, отличающееся тем, что, с, целью повышения точности определения за счет возможности учета дополнительного воздуха, находящегося в жидкости, оно снабжено размещенной коаксиально внутри плавающего элемента дополнительной трубкой, укрепленной на внутренней его стенке над корзинкой а дно корзинки выполнена из воздухонепроницаемого материала . to 1C OD

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1122918 A

3 (50 G 01 М 7/14 G 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю . Ю сО

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3408029/23-26 (22) 01.02.82 (46) 07. 11. 84. Бюл. ¹41 (72) А.М.Культиков, А.Г.Зуев, Ф.Ф.Брауэман и Г.П.Клюшин (71) Тюменский государственный научно-исследовательский и проектный институт природных газов (53) 551.330(088.8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

В373586, кл. G 01 Й 5/02, 1973.

2. Способ и устройство для совмещения физических характеристик мерзлых пород. Информационный листок

9201-80 Тюменского территориального центра научно-технической информации .и пропаганды. Тюмень 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ФИЗИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МЕРЗЛЫХ

ГРУНТОВ, включающее корпус с жидкостью, капилляр, плавающий элемент, установленный по оси корпуса с образованием кольцевого канала с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, корзинку для образца, присоединенную к нижней части плавающего элемента.,и уплотнение, размещенное в верхней части корпуса, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения за.счет возможности учета дополнительного воздуха, находящегося в жидкости, оно снабжено размещенной коаксиально внутри плавающего элемента дополнительной трубкой, укреп- Е ленной на внутренней его стенке над корзинкой, а дно корзинки выполнено из воздухонепроницаемоro материала.

t 122918

Изобретение относится к области полевых и лабораторньм исследований физических свойств мерзльм грунтов.

Известен способ одновременного определения на одном образце мерзлого грунта значений объемного веса, суммарной влажности и суммарной относительной льдистости путем взвешивания. Способ заключается в том, что в сосуд с водой, имеющий сливное отверстие, помещают образец мерзлого грунта. Определяют вес мерного сосуда с определенным объемом воды до и после размещения !5 образца. Сливают воду до сливного отверстия, взвешивают сосуд с мерзлым грунтом, протаивают грунт, доли" вают воду до сливного отверстия и снова взвешивают $1 J.

Недостатком этого способа является то, что способ не позволяет точно измерить объем льда в образце, так как смещение уровня воды в сосуде после протаивания происходит как за счет фазового перехода льда в воду, так и за счет выделения газовой фазы из самого грунта и воздуха, абсорбированного в воде.

Неучет газовой фазы и постороннего воздуха приводит к завышенным значениям льдистости и влажности грунтов.

Известно устройство для определения физических характеристик мерзлых грунтов, включающее корпус с жид-35 костью, капилляр, плавающий элемент, установленный по оси корпуса с образованием кольцевого канала с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости,40 корзинку для образца, присоединенную к нижней части ппавающего элемента,и уплотнение, размещенное в верхней части корпуса 2 .

Недостатком известного устройства 45 является низкая точность определения льдистости и газосодержания образца мерзлого грунта, обусловленная тем, что сбор и измерение объема выделившегося газа осуществляют в Я) кольцевом зазоре между мерным цилинд,ром и плавающим элементом. Точность измерения объема rasa определяется площадью сечения кольцевого зазора.

Кроме того, конструкция прибора 55 такова, что в кольцевой зазор собирается газ, выделяющийся как иэ образца, так и из рабочей жидкости, а также газ, находящийся. на внутренней поверхности стенок устройства.

Недостатком устройства является также трудность установления и поддержания определенного рабочего объема сосуда при проведении герметизации путем перемещения и фиксации в определенном положении крышки.

Целью изобретения является повышение точности определения за счет возможности учета дополнительного воздуха, находящегося в жидкосТие

Поставленная цель достигается тем, что устройство, включающее корпус с жидкостью, капилляр, плавающий элемент, установленный по оси корпуса с образованием кольцевого канала с возможностью возвратно-поступательного перемещения в вертикальной плоскости, корзинку для образца, присоединенную к нижней части плавающего элемента, и уплотнение, размещенное в верхней части корпуса, снабжено размещенной коаксиально внутри плавающего элемента

1ополнительной трубкой, укрепленной на внутренней его стенке над корзинкой, а дно корзинки выполнено из воздухонепроницаемого материала.

На фиг. 1 изображена общая схема устройства; на фиг.2-5 — различные положения плавающего элемента в процессе проведения определений.

Устройство состоит из корпуса 1 с жидкостью, плавающего элемента

2, расположенного с возможностью возвратно поступательного перемещения в вертикальной. плоскости, в корпусе с образованием кольцевого канала 3, корзинки 4, присоединенной к нижней части плавающего элемента

2, капилляра 5, подсоединенного к корпусу 1, уплотнения 6 для герметизации зазора между корпусом и плавающим элементом и одновременно для фиксации плавающего элемента, сливного крана 7, дополнительной трубки 8 с краном 9, укрепленной на внутренней поверхности плавающего элемента 2. Образец мерзлого грунта 10 размещается в корзинке 4.

Плавающий элемент 2 в нижней части имеет конусность, переходящую в дополнительную трубку 8. Пространства в капилляре 5, в корпусе 1 и дополнительной трубке 8 сообщаются

Ъ з 11 между собой. Трубка 8, корпус 1 и капилляр 5 снабжены шкалами (не обозначены).

Для определения физических характеристик выполняются сведующие операции: в корпус 1 заливается рабочая жидкость, например вода.

В корпус t вставляется плавающий элемент 2 с корзинкой 4 и измеряется величина погружения плавающего элемента 2- Р и уровень жидкости

Но(фиг.1); плавающий элемент с корзинкой извлекается, в корзинку укладывается образец мерзлого грунта

10, затем плавающий элемент 2 с корзинкой 4 снова вставляется в корпус

1 и измеряется величина погружения плавающего элемента P и уровень жидкости Н„ (фиг.2); кольцевой канал 3 между плавающим элементом

2 и корпусом 1 герметизируется уплотнением 6. При помощи крана

9 герметизируется трубка 8. Измеряется уровень Н2. С этой позиции грунт оттаивает, а выделяющийся газ собирается в трубке 8. Изменяется уровень жидкости в капилляре 5 за счет уменьшения объема льда при фазовом переходе (фиг.3). После протаивания измеряются уровни и 11 в капилляре 5 и трубке

8 (фиг.4), плавающий элемент 2 освобождается от уплотнения 6, открывается кран 9 и измеряется величина погружения плавающего элемента 2 с оттаявшим грунтом Р> (фиг.5) .

По этим данным рассчитываются объем образца до протаивания вес образца до протаивания р„=" (р,- р,1, „„ч„, М объем газа в поровом пространстве

22918 4 объем льда в обра з це объем незамерзшей воды

Ф (Р1 Рз нов + л+

3 8. FB 7ж 3 ь 3 (t0 вес скелета образца грунта с= (3 о) 3 * с

По известным формулам вычисляются объемный вес образца мерзлого грунта, суммарная влажность, суммарная льдистость, газонасыщенность, количество незамерзшей воды и удельный вес грунта, где d — цена деления шкалы при гидростатическом взвешивании у, у„, г — удельный вес жидкости, льда и воды, соответственно Р, Тд, Р,Т вЂ” давление

25 и температура газа в момент измерения в устройстве и в поровом пространстве на глубине залегания образца.

Преимущество предлагаемого устройства состоит в том, что объем газа измеряется в дополнительной трубке, где погрешность измерения уровня рабочей жидкости, а следовательно, ее объем газа значительно

35 ниже, чем в кольцевом канале. При герметизации кольцевого канала уровень жидкости в нем не изменяется при изменениях уровней в капилляре и трубке. Это позволяет точнее

40 измерить суммарный эффект понижения уровня за счет перехода льда в воду и выделения газа. Так как образеп расположен близко к дополнительной трубке, а объем жидкости между

45 образцом и плавающим элементом минимален, то и минимально количество постороннего воздуха, которое попадает в мерную трубку. Посторонний воздух выделяется и собирается

50 в кольцевом зазоре, где измеряется его объем и учитывается в расчетах.

1122918

ФиаO

ИНИИИИ Заваэ 8128/34 Тараи 822 Подиисное

Ю Ю1Ю ВЬЮ

Филиал ШШ "Иатаит", г. Уагород, улЛроекткая,4