Скважинный суффозиометр

Скважинный суффозиометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гидротехнике , а. именно к устройствам, позволяющим контролировать геодинамические процессы, вызываемые потоком подземных вод, возникающим в основаниях гидротехнических сооружений. Цель изобретения - снижение трудоемкости измерений. Суффозиометр состоит из штанги 1 с воронкообразной манжетой 4, накопительной емкости 21, кольцевых электродов, установленных на диэлектрическом основании 9, закрытых сверху мембраной 14 из диэлектрического материала и соединенных каждый с одной из жил кабеля 18, и решетки, выполненной из расходящихся i (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАЛИСтичесних

РЕаЪБЛИН

„„SU„, 340801

А1

iso 4 E 02 В 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 40 897 28/29-1 5 (22) 23.07 ° 86 (46) 07.07.88. Бюл. В 25 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники им. Б.Е.Веденеева (72) В.Н. Жиленков, Н.И,Шевченко и Э.С.Аргал (53) 627.13(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 853001, 1979.

Семенов И.П. и др..Исследования размываемости трещиноватых горных пород и заполнителя трещин фильтрационным потоком. Труды лаборатории инженерной геологии. — M.: ВНИИВОДГЕО, 1957. (54 ) СКВАЖИННЫЙ СУФФОЗИОИЕТР (57) Изобретение относится к гидротехнике, а именно к устройствам, позволяющим контролировать геодинамические процессы, вызываемые потоком подземных вод, возникающим в основаниях гидротехнических сооружений.

Цель изобретения — снижение трудоемкости измерений. Суффоэиометр состоит из штанги 1 с воронкообразной манжетой 4, накопительной емкости 21, кольцевых электродов, установленных на диэлектрическом основании 9, закрытых сверху мембраной 14 из диэлектрического материала и соединенных с каждый с одной из жил кабеля 18, и ж решетки, выполненной из расходящихся

1408010

f0 со штанги 1 стержней 19. Между электродами 10-13 образованы каналы

15-17, сообщенные с полостью скважины 5 отверстиями 24 и заполненные в верхней части легкой неэлектропроводной жидкостью 26. Нижняя часть каналов 15-17 заполнена грунтовыми водами, являющимися элекролитом. В процессе испытаний твердые частицы 25 грунта, вымываемые из окружающего грунта, попадают в манжету 4 и далее

1 !

Изобретение относится к гидротехническому строительству и инженерногеологическим изысканиям, в частности к средствам контроля геодинами; ческих процессов, вызываемых течением подземных вод, происходящих в основаниях гидросооружений, Цель изобретения — снижение трудоемкости измерен пт. ! с

На фиг.1 изображена скважина с установленным в ней суффозиометром, разрез; на. фиг.2 — нижняя часть суф— фозиометра. разрез.

Скважинный суффозиометр содержит

Ф штангу 1, к которой посредством жесткой воронки 2 и перемычек 3 прикреплена воронкообразная манжета 4 из эластичного мат ер нала, вз аимодействующая со стенками скважины 5, трубку б, установленную внутри штанги 1 в нижней ее части посредством перемычек 7, корпус 8, прикрепленный к трубке б, диэлектрическое основание

9 с коаксиально расположенными на нем кольцевыми электродами 10-13, на которых установлена мембрана 14 из диэлектрического материала с возможностью перекрытия кольцевых каналов 1517, электрический кабель 18, размещенный в трубке б и штанге 1, каждая жила которого соединена с одним из электродов 10-13, сепарирующую решетку, выполненную из наклонных круглых стержней 19, прикрепленных одним 35 концом к штанге 1 под манжетой 4, а другим — к периферийнои части 20 корпуса 8, и накопительную емкость 21, на стержни 19. 3а счет того, что стержни 19 расходятся от центра к периферии, мелкие частицы 25 попадают на мембрану 14 у центра устройства, а более крупные ближе к периферии.

Под действием их массы изменяется сопротивление между электродами за счет смещения вниз границы жидкости 26 и грунтовых вод в каналах 15-17. По изменению сопротивления судят о количестве частиц и их крупности. 2 ил. прикрепленную посредством перемычек

22 к периферийной части 20 корпуса

8, Корпус 8 с периферийной частью

20, выполненной в виде кольца, электроды 10-13 и основание 9 скреплены в единую конструкцию. Мембрана 14 прижата к электродам 11 и 12 прижимными кольцами 23. В основании 9 в местах расположения каналов 15-17 выполнены отверстия 24. Позицией 25 показаны частицы грунта, а позицией

26 — легкая неэлектропроводная жидкость, Устройство работает следующим образом.

Твердые частицы взвеси 25, образующиеся вследствие геодинамического процесса, транспортируются .фильтрационным потоком в поровом пространстве грунтового массива. При этом может происходить, в отдельных застойных зонах фильтрационного потока, осаждение твердых частиц 25, так как в этих зонах скорость фильтрации снижается и уменьшается транспортирующая способность потока. В частности, такое резкое снижение скорости потока наблюдается при его прохождении через скважину 5, поэтому в объеме скважины 5 происходит выпадение частиц 25, которые обычно скапливаются в призабойной зоне. Интенсивность поступления твердых частиц в скважину 5 прямо связана с динамикой ближайшего, расположенного вьппе по потоку, суффозионного процесса, поэтому измерение осадка позволяет контролировать параметры этого з 14080 процесса. Перемещение осаждающихся частиц 25 происходит по всему сечению скважины 5, в том числе и по стенкам, так как ось скважины 5 Обла.В дает кривизной. Манжета 4 полностью перекрывает поперечное сечение скважины 5 и направляет осаждающиеся частицы 25 на наклонные стержни 19 сепарирующей решетки. Скважность (расстояние между соседними стержнями

19) такой решетки постепенно увеличивается по мере удаления от оси, поэтому на ней происходит разделение частиц по фракциям. Наиболее мелкие осаждаются вблизи оси устройства, крупные падают на края, а наиболее крупные, минуя периферийную часть 20 корпуса 8, попадают прямо в накопительную емкость 21.

Чтобы обеспечить возможность измерения интенсивности поступления частиц 25 на диафрагму 14, необходимо подготовить суффозиометр к работе.

Для этого на поверхности земли снимают с перемычек 22 накопительную емкость 21, переворачивают суффозиометр вниз решеткой и заливают в дренаж- . ные отверстия 24 в основании 9 электропроводную жидкость, например водный раствор солей, близкий по параметрам грунтовым водам данной скважины 5, или грунтовые воды, добытые из скважины 5, зажимая дренажные отверстия 14, переворачивают суффозиометр в рабочее положение и устанавливают на место накопительную емкость

21, заполненную водой из скважины.

Затем шприцем с изогнутой иглой,вводимОЙ последОВательнО В каждое дре 4О нажное отверстие 24, подают в каналы

15-17 между электродами 10-13 определенные объемы легкой, плохо растворимой в воде и резко отличающейся по электропроводности, жидкости 26, например углеводород н-гептан. Эта жидкость 26 скапливается в верхней части каналов 15-17 непосредственно под мембраной 14, вытесняя воду через дренажные отверстия 24 в накопительную емкость 21. Нажимая на участки мембраны 14 и измеряя при этом сопротивления между соответствующими жилами кабеля 18, проверяют готовность суффозиометра к работе. Наконец, пропуская через буровую штангу

1 кабель 18, наращивают отрезок буровой штанги 1 суффозиометра, и опускают суффозиометр в скважину 5 на

10 нужную глубину под уровень грунтоВ61Х ВОД °

Под действием веса твердых частиц

25, падающих на поверхность мембраны 14,.положительная плавучесть объема и-гептана под мембраной 14 уменьшается и его поверхность раздела с водой в цилиндрической части каждого кольцевого канала 15-17 смещается вниз. В результате, электросопротивление между соседними когьцевыми электродами 10-13, каждый из которых соединен со своей жилой кабеля

18, изменяется пропорционально количеству (весу) твердых частиц 25, осевших на участки мембраны 14. Каждый из участков мембраны 14 подвергается воздействию частиц 25 только определенного размера, поэтому в результате измерения с помощью скважинного суффозиометра можно определить и интенсивность контролируемого геодинамического процесса (суффозии) и зерновой состав выносимых фильтраци. онным потоком частиц 25.

После завершения цикла измерений в буровую штангу 1, закрепленную на оголовке скважины 5, наливают воду, которая под избыточным напором поступает из кольцевого канала, образованного стенками трубки 6 и буровой штанги 1 суффозиометра, на конусный рассекатель корпуса 8 устройства и смывает твердые частицы 25 осадка с мембраны 14 в накопительную емкость 21, после полного заполнения которой устройство извлекается на поверхность.

0 том, что смыв осадка произошел, I судят по изменению электросопротивления между соответствующими жилами кабеля 18, выходящего на поверхность.

Формула и з о б р е т е н и я

Скважинный суффозиометр, включающий вертикальную штангу с эакрепленными на ней одна над другой воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью снижения трудоемкости измерений, он снабжен трубкой, установленной внутри штанги в нижней ее части, корпусом, прикрепленным к трубке между воронкообразной манжетой и накопительной емкостью, диэлектрическим основанием с коаксиально расположенными на нем кольцевыми электродами, прикрепленным

1408010

Составитель А.Сергеев

Редактор Г. Волкова Техред М. Ходанич Корректор В. Бутяга. акаэ 3277/30 Тираж 637 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-ÇS, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4

К корпусу, кольцевой мембраной из диэлектрического материала, установленной на электродах с возможностью перекрытия кольцевых каналов между г

Ними, электрическим кабелем, разме ценным и трубке и штанге, каждая жиjna которого соединена с одним из электродов и сепарирующей решеткой, вы1 полненной в виде наклонных стержней, прикрепленных одним концом к штанге под воронкообразной манжетой, а другим — к периферийной части корпуса, причем в диэлектрическом основании в местах расположения каналов между кольцевыми электродами выполнены отверстия.