Способ проведения гидрогеологических исследований

Способ проведения гидрогеологических исследований

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 62739

Класс 424, 31

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ

Е. В, Симонов

СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ГИДРОГЕО ЧОГИЧЕСКИХ

ИССЛ ЕДОВАНИ Й

Заявлено 1 июня 1940 г. ва. м 33503 в Комитет ио делам геологии ири Совнаркоме СССР имеет место зависимость:

2 — Pl= Ô (2) где P> P, — разность потенциалов на длине L в см; д — расход воды, проходящей через сечение f в см, R — гидравлическое сопротивление грунта на длине L участка при сечении j и коэффициента фильтрации К, т. е.

R= (3)

Ввиду того, что поток распространяется от скважины радиально, площадь 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

Изобретение 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 грун-,oâ 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 изобра>кены 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:==K I (1) № б2739 — 2— (4) аг 1 dr

Л, (5)

„: r ч; —./ r -i —,:/г, r 4-../c r

В действительности обычно имеется цилиндрический фильтр (фиг, 2) длиною l сантиметров и диаметром d сантиметров с площадью, равной лИ.

При равенстве площади 4тг =лН определяется радиус фильтра:

r ==- — dl, откуда при замене r в формуле (5) через его значение, получается:

R,=

2;:К, Я

Р2 Р! (!

2 К

Таким образом, коэффициент фильтрации раьен:

К= (/

Н (8) с.и сек

2 / а пли, обозначая через А постоянный коэффициент, А =, получим К=А

1 q см/сек (9)

Практически для определения К достаточно забить в грунт по типу абиссинского колодца штекфильтр, представляющий собою штангу диаметром d сантиметров, имеющую в нижнем конце перфорацию на длине lñàíòèìåòðîâ è çàòÿíóòóþ ñåòêîé.,Äля облегчения забивания штекфильтра в грунт конец его снабжается острием. Такой штекфильтр может быть забит в зернистый грунт с помощью полой бабы на глубину

5--6 м. В этот штекфильтр производится налив воды из бачка, помещенного на высоте 1,5 — 2 я над устьем штекфильтра, через резиновую трубку, снабженную для регулирования краником или винтовым зажимом.

Динамический уровень, т. е. величина H определяется с помощью гневмобарометрического указателя, представляющего собою V-образную стеклянную труоку, заполненную подкрашенной водой. Питание воздухом такого указателя производится из баллона, например, резиновой камеры или подушки При сравнительно небольшом расходе динамический уровень устанавливается очень быстро (2 — 3 мин). Когда уровень стабилизировался (Н=10 — -20 ся), расход q может быть определен, если струю воды, которая подавалась в штекфильтр, направить в мензурку и замерить время по секундомеру. фильтр радиусом r (фиг. 1), находящийся в однородном грунте. Если путем налива воды в этот фильтр повысить 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 dr, окружаюгцего сферический фильтр радиусом r и имеющего площадь 4лг будет го формуле (3): № 62739

Для определения в одной точке должно затрачиваться времени не более 10 иин, 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 л .

В ряде случаев при гидрогеологических изысканиях необходимо скоростное определение элементов грунтового потока по открытым выработкам. В этом случае может быть применсн метод четырех штекфильт;ов или скважин, имеющих одинаковые приемныс поверхности и расположенных по углам квадрата. Штекфильтры (скважины) нумеруются по часовой стрелке 1, 2, 8 и 4 и coegiьняются попарно (по диагсналям квадрата) сифонными трубками (резиновыми). обладающими одинаковым гидравлическим сопротивлением. Расход воды q, 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 индикатором мерного участка.

Для вычисления азимута определяется азимут р направления линии

1 — 3 на месте (фиг. 3).

При этом и = 90 — —; -!- (5, (10) Ч вЂ " где tg; -== (1 1)

Ц; а,, и q ., — 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 R, отличным от гидравлического сопротивления R, которым обладали трубки в первом опыте.

При этом по трубкам потечет новый расход д,. Деля расходы д и q, протекавшие по одному из направлений (1 — 3 или 2 — 4), на cos, получим расходы воды, которые протекали бы по сифонным трубкам, если бы их направление совпадало с направлением грунтового потока:

q= —— (1 )

cos -,. (14) ф — 2 (13) г.оз -, Далее по оси абсцисс (фиг. 4) откладываются в масштабе расходы

q и д и из концов отрезков q u qi восстанавливаются ординаты, соответствующие в масштабе произведениям qR и цЯ,. 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 L сантиметров один от другого. лОтсюда I= ——

L причем величина L замеряется во время опыта.

Абсцисса qp соответствует расходу воды в сифонной трубке при ее гидравлическом сопротивлении R=О. Из диаграммы видно, что, если сопротивление трубки будет равно двойному сопротивлению грунта, окруЧо жающего штекфильтр R„, то по трусе потечет расход

¹ 62739 х т. е. — =2R, (15)

Чи

Величина 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 R, и, подставив его в формулу (7), получить выражение

К =-2 " н1 смl сек (16) К== с.н сек

Я, Численные значения гидравлического уклона и коэффициента фильтрации могут быть определены и без графических построений на основании замеров расходов с и gI по следующим формулам, которые легко выводятся из подобия треугольников диаграммы (Ч Ч! (Р1 — е (18)

L (q — q,) Предмет изо бретения

Способ проведения гидрогеологических исследований путем откачки из ряда скважин, о тл и ч а ю шийся тем, что означенную откачку осуществляют попарYûм соединением скважин сифонными трубками.

И К = с,и/сек

2Л ГЧ вЂ” и,) (! 9)

Ч,P, ЧР

Прибор, предназначаемый для работ на открытых выработках (фиг. 5), представляет собою панель, на которой размещены две пары

LI:ôîHных трубок, имеющих попарно одинаковые гидравлические сопротивления R u RI. 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, ITO и дает возможность, зная сечение трубок, определять расход q по скорости движения краски. № 62739 иг1 иг2

1 е фиг3 р. rp. 8g л ч

Редактор В. Н. Денисов Техред А. А. Камышникова Корректор И. А. Шпынева

Г!одп. к печ, 13.л;-62 г. Формат бум. 70Х108 /,, Объем 044 изд, л.

Зак. 10073 Тираж 200 Цена 5 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, М. Черкасский пер., д. 2/6.

Типгграфия UETH, Москва, Петровка 14,