Установка для исследования фильтрации

Иллюстрации

Установка для исследования фильтрации (патент 896510)
Установка для исследования фильтрации (патент 896510)
Установка для исследования фильтрации (патент 896510)
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.