Сейсмический зонд

 

СЕЙСМИЧЕСКИЙ ЗОНД, содержащий корпус с анкерной частью, снабженной винтовой нарезкой и конусообразным наконечником, и чувствительной частью с укрепленньм в ней преобразователем сигналов, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений путем улучшения контакта зонда с почвой, чувствительная часть выполнена в виде цилиндра, диаметр которого больше среднего диаметра и меньше наружного диаметра винтовой нарезки, корпус снабжен отверстиями, расположенными выше чувствительной части и соединенными между собой каналами, а конусообразный наконечник снабжен винтовой нарезкой.

(19} (И} СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

)

} . J

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Фиг. }.(21) 3415984/18-25 (22) 31.03.82 (46) 23.09.83, Бюл. }} 35 (72) Э.И.Машинский (71) Вычислительный центр Сибирского отделения AH СССР (53) 550.834 (088.8) (56) 1 ° Патент CUIR }} 3638053, кл. 310-8..3, опублик. 1972.

2. Патент СССР }} 17769, кл. 0 01 V 11//1166, опублик 1929 (прототип). (54).(57) СВИС}4ИЧЕСКИИ ЗОНД, содержащии корпус с анкерной частью, снабженной винтовой нарезкой и конусообразным наконечником, и чувствительной частью с укрепленным в ней преобразователем сигналов, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения точности измерений путем улучшения контакта зонда с почвой, чувствительная часть выполнена в виде цилиндра, диаметр которого больше среднего диаметра и меньше наружного диаметра винтовой. нарезки, корпус снабжен отверстиями, расположенными выше чувствительной части и соединенными между собой каналами, а конусообразный наконечник снабжен винтовой нарезкой.

1043576 не принято специальных мер для уплотнения почвы в зоне контакта. Кроме того, введение зокда,в почву затруднено вследствие большого трения и отсутствия нарезки в конусообразном наконечнике, что также ке обеспечивает плотного контакта.

Целью изобретения является увеличение точности измерений путем улучшения контакта зонда с почвой.

Поставленная цель достигается тем, что в сейсмическом зонде, содержащем корпус с анкерной частью, снабженной винтовой нарезкой и конусообразным наконечником, и чувствительной частью с укрепленным в кей преобразователем сигналов, чувствительная часть выполнена в виде цилиндра, диаметр которого больше среднего диаметра и меньше наружного диаметра винтовой нарезки, корпус снабжен отверстиями, расположенными вьи»е чувствительной части и соединенными между собой каналами, а конусообразный наконечник снабжен винтовой нарезкой.

Иа фиг. 1 представлен сейсмический зонд, разрез> на фиг. 2 — то же, вариант.

Устройство содержит корпус 1, каналы 2, отверстия 3 в корпусе,чувствительную часть зонда 4, преобразователь 5 сигналов, например пьезоэлектрический цилиндр, винтовую нарезку 6, конусообразный наконечник 7, центральный канал 8, трубу 9 для ввинчивания зонда в землю, верхний конец трубы ввикчиванич с рычагом 10, выход 11 шланга подачи жидкости и электрического кабеля, соединительную муфту 12.

Устройство по другому варианту содер>кит корпус 13, верхнюю винто-. вую нарезку 14, чувствительную часть зонда 15 нижнюю винтовую нарезку 16, отверстие 17 в корпусе для слива жидкости, трубу 18 со шлангом и трубу 19 с рычагом. Поверхность почвы на фиг ° 2 обозначена позицией 20.

Цилиндрический корпус 1 в нижней части имеет конусообразный наконечник 7. B верхней части корпуса имеется чувствительная часть зонда 4, представляющая собой тонкую, например металлическую, стенку циликдра, внутри которой жестко закреплен преобразователь 5 сейсмических сигналов, например, пьезоэлектрического или тензометрического типа. На корпусе по его внешней поверхности кроме чувствительной части имеется винтовая нарезка б, которая идет до самого нижнего конца и заканчивается острием. Uar нарезки можно подбирать в зависимости от свойств почвы, в которой проводят" ся измерения, т..е. нижняя часть зонда с нарезкой б и конусообразным наконечником 7 может быть сменкой и иметь

Изобретение относится к приемникам сейсмических сигналов и может быть использовано для сеисмической разведки. . Известен пьезоэлектрический датчик для. измерения волн напряжений, имею щий форму цили Щрического штыря от 2 до 5 мм длиной и 16 мм в диаметре с конусообразным нижним концом. В нижней части штыря расположена его чувствительная часть. это часть 10 цилиндрического корпуса, имеющая тонкую (0,5 мм) стенку (полая труба), к внутренней поверхности которой жестко прикреплен пьезоэлектрический цилиндр (кольцо) . Выводы от пьезоэлемента в виде коаксиального кабеля внутри трубки выходят наружу в верхнем конце штыря. штырь вводится в грунт путем забивания его на нужную глубину по верхнему торцу $1j .

О како,при введении штыря в почву путем его забивания приходится прикладывать большие ударные нагрузки, что может повредить пьезоцилиндр.

При ударе может нарушиться контакт пьезоцилиндра с внутреннеи поверхностью чувствительной части приемника, что приводит к потере чувствительности и уменьшению точности измерении за счет ухудшения частотной характеристики в высокочастотной области.

При заколачивании штыря в землю образуется нецилиндрическое отверстие, которое в разрезе имеет форму эллипса, что ухудшает контакт с З5 почвой. От ударов уменьшается долговечность приемника в целом. Кроме того, возникают трудности от применения большого количества таких приемников с целью многоканального изу- 40 чения исследуемого обьекта..

При измерениях в сухих, неводонасыщенных или твердых породах помимо трудностей, связанных с введением штыря в среду возникают нежелатель- 45 ные эффекты, обусловленные большим трением материала штыря с грунтом и сопротивлением грунта. В некоторых случаях введение штыря вообще невозможно или оно связано с быстрым разрушением сейсмоприемника, Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содержащее корпус с анкерной частью снабженной винтовой нарезкой

55 и конусообразным наконечником, и чувствительной частью, с укрепленным в ней преобразователем сигналов.

Для обеспечения контакта с почвой устройство ввинчивается в нее, что позволяет избегать ударных нагрузок 60 и повышает надежность устройства (21.

Недостатком устройства является недостаточная точность измерения из-за невозможности обеспечить плотный контакт зонда с почвой, поскольку65

1043576 реэьбовое соединение с верхней частью.

На корпусе выше элементов 4 и 5 имеются отверстия 3, которые соединены каналами 2 с центральным каналом 8, по которому может подаваться жидкость (вода, минеральный раствор

S или даже масло) . Центральныи канал 8 соединяется со шлангом от внешнеи гидросистемы.Этот шланг вместе с электрическим кабелем проходит внутри трубы 9 и выходит наружу через выход 10

11 из рычага 10. Муфта 12 предназначена для соединения с регистрирующим устройством и гидросистемой. Шланг для подачи жидкости и электрический кабель могут проходить не в трубе 9, 15 а закрепляться рядом с ней.

Труба 9 и рычаг 10 предназначены также для осуществления спускоподъемных операций и для введения зонда в грунт путем вращения рыча- -щ га 10 с трубой 9.Труба 9 в месте соединения с корпусом 1 имеет реэъемное соединение и ловитель, с помощью которого можно при необходимости отсоединить трубку 9 от корпуса 1. Диаметр чувствительнои части зонда - ограничен следующими пределами: он больше среднего диаметра корпуса с нарезкой d

Основные конструктивные узлы З зонда по второму варианту такие же, как и по первому, только в верхнеи части корпуса 13 добавлена винтовая нарезка 14, наружный диаметр которой больше наружного диаметра винтовой 4Q нарезки 16 на величину, достаточную для сцепления нарезки 14 с грунтом.

Эта величина рассчитывается для различных условий измерения. Нарезки 14 и 16 также могут быть заменяемыми и имеют разъемное реэьбовое соединение с корпусом 13 и чувствительной частью 15. Liar нарезки 14 равен шагу нарезки 16.

Сейсмические измерения с помощью зонда производят следующим образом.

Корпус 1 соединяется с труьой 9 и рычагом 10 (фиг. 1) . Зонд своим конусообразным наконечником 7 втыкается в землю или вставляется в заранее, SS пробуренный шпур меньшего диаметра . (последнее условие вЂ, для особо твердых горных пород), после чего рычаг

10 начинают вращать с нажимом вниз.

Вместе с ним вращается сейсмический Я) зонд и плавно входит в почву. При этом чувствительная часть зонда приходит в соприкосновение со стенками отверстия в почве, которое образуется после внедрения датчика в грунт. Поскольку диаметр чувствительной части d> больше среднего dep, а тем более внутреннего диаметра нарезки на корпусе, то часть нарезки, образованной в стенке цилиндрического отверстия в почве входящим в нее зондом, будет срезаться нижним выступом чувствительной части зонда и вминаться в стенки скважины, а чувствительная часть зонда при этом входит .в плотное соприкосновение со стенками образованной зондом скважины. Диаметр. чувствительной части зонда сделан меньше наружного диаметра нарезки k для того, чтобы облегчить ввинчивание зонда в землю.

Во время введения зонда и после того, как он введен на необходимую глубину, через отверстия 3 по каналам 2 и 8 от внешней гидросистемы в почву может подаваться жидкость.

Слив жидкости при ввинчивании обеспечивает хорошую смазку и уменьшает трение, чем облегчает введение зонда в почву. Кроме того, когда зонд введен в почву, жидкость, находящаяся в пространстве, между стенкой 4 и почвой, создает уплотнение почвы и консолидирует разуплотненные частицы почвы. В результате, улучшается контакт зонда с почвой.

После установки зонда в почве на нужной глубине через муфту 12 зонд соединяется с регистрирующим устройством. Труба 9 и рычаг 10 могут быть отсоединены с помощью ловителя от зонда. После проведения измерений зонд вывинчивается из почвы.

Зонд по второму варианту работает так же, однако нарезка 14 облегчает введение зонда в почву, создавая дополнительное сцеплЕние с ней.

Преимуществом предлагаемого устройства является увеличение точности измерений эа счет улучшения контакта с почвой и облегчения его введения в нее. При этом меньшие нагрузки несет преобразователь сигналов, повыаается его долговечность и уменьшаются погрешности измерений. Смачивание почвы в месте контакта с зондом улучшает условия согласования его с окружающими породами, что обеспечивает лучшие частотные характеристики "сейсмоприемник — почва". Таким образом, повышается достоверность динамических измерений.

1043576

Составитель М.Спасский

Редактор Н.Джуган ТехредМ.Костик Корректор А.Дзятко

Заказ 7332/48 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фию иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4