Установка для исследования фильтрации

Установка для исследования фильтрации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Сопетсиин

Социалистичесиин

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Опубликовано 07.01.82. Ьнзллетень Рй 1

Дата опубликования описания 10.0 1.82 (5I )М. Кл.

С 01 и 15/08

E 02 D 1/00

Гасударстмнный каинтет

СССР па делан нзабретаннй н атнрытнй (5>) УЙК 624.,131. 381 (088. 8) f

В.И. Фоменко

Всесоюзный научно-исследовательский и. проектно-, конструкторский институт по осушени месторождений полезных ископаемых, специальным го ным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу ВИОГЕН (72) Автор изобретения

l7I) Заявитель (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЛЬТРАЦИИ

Изобретение относится к строиельству и может найти применение цля решения фильтрационных задач в гидрогеологии и гидротехнике.

Известна установка для исследования фильтрации, включающая приемную

5 и питающую камеры, расположенную между ними наполненную грунтом рабочую камеру и измерительные приспособления (1).

Недостатком известной установки является невысокая точность, вызван ная малыми размерами установки и мелким масштабом моделирования.

Цель изобретения — повышение точ15 ности исследований.

Поста вленная цел ь дости гается тем, что в установке для исследования фильтрации, включающей приемную и питающую камеры, расположенную между ними рабочую камеру и измерительные приспособления, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэффициент Фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительная секция - пьезометрами и соединенными с ними емкостями, выполненными из прозрачного материала.

На фиг. 1 схематично изображена установка, общий вид; на фиг. 2— разрез A-А на фиг. 1; на фиг. 3— разрез Б-Б на фиг. 1.

Установка для исследования фильтрации включает приемную камеру 1, питающую камеру 2, расположенную между ними рабочую камеру 3 с исследуемым грунтом, дополнительную секцию 4 с материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта. Рабочая камера 3 снабжена пьезометрами 5, связанными со стеклянными трубками б, установленными на пьезометрическом щите, а дополнительная секция 4 имеет пьезометры 7, соеФормула изобретения

3 8 ,диненные с емкостями 8, выполненными иэ прозрачного материала. Питаю" щая камера 2 имеет сливное отверстие 9, а приемная камера 1 — сливное отверстие 10 Дополнительная секция 4 в модели по гидравлическим сопротивлениям эквивалентна фиктивной (расчетной) области фильтрации с коэффициентом фильтрации К„, длиной

Lg = L2 K /K т ) (1) где L > — длина дополнительной секции;

К вЂ” коэффициент фильтрации исследуемого грунта в рабочей камере; — коэффициент фильтрации грунта в дополнительной секции.

Общая расчетная длина установки равна

3, (2) где L — длина рабочей камеры.

Для соблюдения эквивалентности емкостных свойств дополнительной секции и соответствующей ей расчетной области фильтрации к каждому пьеэометру 7 подключается емкость 8 объемом

V = иЧ(К, М, /К - M<), (3) где gV — объем дополнительной секции 4, соответствующей одному пьезометру 7;

М,М вЂ” водоотдача грунта в раЭ бочей камере 4 дополнительной секции.

Установка работает следующим образом.

Рабочая камера 3 загружается исследуемым грунтом, а дополнительная секция 4 материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта.

Далее в приемной камере 1 и питающей

2 с помощью сливных отверстий 10 и 9, устанавливаются постоянные уровни и приступают к опыту, причем уровень воды в рабочей камере 3 фиксируется с помощью стеклянных трубок 6 пьезометрического щита, а в дополнительной секции 4 — с помощью емкостей 8.

Пример. Рассмотрим моделирование фильтрации в траншее глубиной

6 м, пройденной до водоупора в водоносном песчаном пласте мощностью 5 м

1 r с коэффициентом фильтрации 20 м/сут, водоотдача песка И = 0,1. Траншея удалена от источника питания (реки) на 205 м. В начальный момент траншея заполнена водой, затем с помощью мощ.ного насоса уровень воды быстро снижается до отметки h = 1 м и поддер4 живается постоянным. Поставленная за" дача изучит ь положение уровней воды

96510 4 в грунте вблизи откоса траншеи в различные моменты времени. Для моделирования используют установку шириной

0,4 м высотой 1 м. Длина рабочей камеры 1 м, дополнительной секции 2 м.

Рабочую камеру заполняют грунтом с

K4 = 20 м/сут, а дополнительную— фильтрующим материалом с К 1 м/сут и водоотдачей И > = 0,05. Согласно

10 формуле (2) расчетная длина установки равна L = 1,0 + 2, 20/1 = 41 м.

Линейный масштаб моделирования равен . MА = 1 : 205/41 = 1 : 5. В приемной камере установки уровень воды равен — 1 : 5 = 0,2 м. В питающей камере уровень воды равен h< = 5 : 5 =

1,0 м..

При размещении емкостных пьезометров во второй секции через 20 см к

20 ним подключают емкости согласно формуле (3) равные

У=0,2-0,2 1,0(20 0,1/1,0-0,05)

0,078 мЭ

Ошибка моделирования Р (ошибка определения уровня воды) вблизи откоса траншеи при снятии показаний уровней воды по пьезометрам с точностью 2 мм равна

2 мм 100б

30 P

200 мм — — 1i.

В установке известной конструкции, . имеющей рабочую камеру длиной 3,0 м, поставленная задача моделируется в линейном масштабе

3S Mg = 1: 205/3 = 1 68.

Уровень воды в приемной камере ус" тановки равен h — — 1,0 : 68 =0,015 м=

15 мм. Ошибка моделирования Р вблизи откоса равна

40 2 мм. 100

l5 мм

Таким образом, установка предложенной конструкции позволяет повысить точность моделирования в 13 раз.

Установка для исследования фильт50 рации, включающая приемную и питающую камеры, расположенную между ними, рабочую камеру и измерительные приспособления, о т л и чающая с я тем, что, с целью повышения точности

55 исследований, рабочая камера снабжена дополнительной секцией с материалом, коэффициент фильтрации которого меньше коэффициента фильтрации исследуемого грунта, причем рабочая камера снабжена пьезометрами и пьезометрическим щитом, а дополнительная секция — пьезометрами и соединенными с ними емкостями, выполненными из прозрачного материала.

A-А

ВНИИПИ Заказ 11683/32

Тираж 882 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

896510 d

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Сб. "Вопросы осушения месторож" декий полезных ископаемых". белгород, 5 ЦНИИгоросушение, вып. 8, 1967, с 147-148.