Радиометрическая установка для исследования грунтов

 

Класс 42k, 28 № 118644

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В. П. Добычин

РАДИОМЕТРИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГРУНТОВ

Заявлено 7 апреля )958 г. за № 596704/29 в Комитет по делам изобретений и открытий прп Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 6 за 1959 г.

Изобретение относится к радиометрическим установкам для исследования грунтов, основанным на применении гамма-излучений радиоактивных изотопов, имеющим заглубляемые в грунт полые зонды, снабженные контейнером-датчиком с радиоактивным изотопом и счетчикомдетектором проходящих через грунт гамма-излучений.

Известные такого рода установки для определения плотности грунта требуют предварительного бурения и последующего опускания зондов.

Предлагаемая установка не требует отдельного бурового оборудования для бурения и позволяет одновременно определять объемный вес и влажность исследуемых грунтов. Достигается это выполнением двух

;;,îíäîâ в виде ручных буров, соединяемых между собой в процессе исследования съемным кондуктором с направляющими втулками, снабженными установленными в окнах втулок подвижными вставками для фиксирования и автоматической очистки буров от грунта с выбросом его на поверхность через окна втулок.

Радиометрическая часть установки, состоящая из формирующей схемы, интегрирующей электрической цепи, лампового вольтметра и источника питания, снабжена устройством для предварительного регулирования при измерении объемного веса, состоящим из контейнера с контрольным препаратом применяемого радиоизотопа, устанавливаемым на зонде-датчике против счетчика-детектора. В радиометрическую часть включено также устройство для проверки показаний на влажность грунта, состоящее из помещаемого в полость зонда-датчика источника быстрых нейтронов и серебряной трубки для контрольной активации ее за счет содержащегося в исследуемом грунте водорода с последующим отсчетом количества медленных нейтронов по показаниям счетчика № 118644

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка для определения обьемного веса в рабочем состоянии; на фиг. 2 — установка для определения влажности грунта; на фиг 3 — зонд со счетчиком-детектором в продольном разрезе; на фиг. 4 — зонд датчика в продольном разрезе.

Предлагаемая радиометрическая установка для исследования грунтов состоит из зондов 1 и 2, выполненных в виде буров, съемного кондуктора 8 и радиометрической части 4.

Зонд 1 со счетчиком-детектором проходящих через грунт грамма-излучений представляет собой стальную трубу, изготовленную из нержавеющей стали и имеющей наружную винтовую поверхность 5. В нижнем конце этой трубы приварена втулка с прикрепленным резцом б, изготовленным из быстрорежущей стали Верхний конец трубы заканчивается тройником со съемными ручками 7.

Внутри этот зонд имеет полую трубку 8, выполненную из дюралюминия. В ней размещен счетчик-детектор 9 и экранированный кабель

10, соединенный одним концом со счетчиком через высокочастотный контакт 11, а другим — с. разъемным устройством 12.

Зонд 2 с датчиком по своему внешнему виду не отличается от зонда 1 со счетчиком за исключением того, что он имеет передвижной контейнер 18, изготовленный из стали и служащий для защиты от гаммаизлучений и съемный контейнер 12 для защиты от нейтронов, изготовленный из органического стекла.

Внутри этого зонда расположена дюралюминиевая трубка, в которой размещены источник быстрых нейтронов 15, источник гамма-излучений 16, счетчик 17, серебряная трубка 18, а также высокочастотный контакт 19 для соединения счетчика с разъемным устройством 20.

Съемный кондуктор предназначен для обеспечения параллельности бурения скважин. Он состоит из двух направляющих втулок 21 и 22, скрепленных между собой уголками 28.

Во втулке 21 размещается контейнер 18. Направляющие втулки кондуктора имеют подвижные вставки 24, предназначенные для автоматической очистки зондов от грунта с выбросом последнего в окна втулок и для фиксирования положения зондов по глубине.

Электрическая схема радиометрического прибора имеет два диапазона измерения: один для измерения влажности, второй для измерения объемного веса грунта. Она не требует предварительного усилителя, так как амплитуда импульсов, поступающих от счетчика, BIIQJIIIp. достаточна для запуска формирующей схемы.

В предлагаемой установке предусмотрено специальное устройство, которое сохраняет первоначальную градуировку прибора на все время работы.

Это устройство состоит из контейнера с контрольным препаратом, применяемого радиоактивного изотопа, устанавливаемого на зонде 2 против счетчика-детектора. Такое устройство обеспечивает постоянство градуировки прибора по объемному весу грунта.

Работа по определению объемного веса грунта начинается с выравнивания поверхности грунта. Для этого расчищается горизонтальная площадка и ограждается валиками, если возможен приток воды со стороны. На эту площадку устанавливают кондуктор 8, Во втулки кондуктора вставляют зонды 1 и 2 и производят бурение скважин. Грунт при бурении подается наверх по винтовой поверхности зондов и через окна втулок выбрасывается наружу.

После 2 — 3-минутного прогрева радиометрической части 4 производится проверка напряжений. Далее, прибор переключается на «работу» и включается счетчик-детектор 9. Через 2 — 3 мин. стрелка прибора покажет среднее значение объемного веса просвечиваемого грунта. № 118644

Определение влажности грунта основано на рассеянии нейтронов атомами элементов грунта. Если поместить в грунт источник быстрых нейтронов, то эти нейтроны будут рассеиваться грунтом, окружающим источник, и большое число нейтронов будет возвращаться к источнику или в окружающее пространство, причем нейтроны, рассеянные атомами водорода, будут терять большую часть своей энергии и возвращаться в виде медленных нейтронов. Чем больше водорода в грунте, тем больше медленных нейтронов будет образовываться вокруг источника быстрых нейтронов. Таким образом, по количеству медленных нейтронов вблизи источника можно судить о количестве водорода, а следовательно, и воды в грунте.

Для определения влажности грунта служит та же установка, что и для измерения объемного веса, причем используется только зонд 2 и радиометрическая часть 4.

Определение влажности грунта предлагаемой установкой начинается с погружения в грунт при помощи ручного бурения зонда 2 на требуемую грубину. Посредством штока 25 опускается серебряная трубка l8 на источник быстрых нейтронов 15, после этого радиометрическая часть 4 подключается к зонду экранированным кабелем 10. После прогрева и проверки правильности показания напряжения питания установки включается счетчик 17. По истечении 3 мин. после активации серебра эта трубка быстрым движением приподнимается вверх и надвигается на счетчик 17. Стрелка прибора покажет значение влажности грунта, выраженной в единице веса воды в объеме грунта.

Обычно определения объемного веса и влажности грунта на данном горизонте производятся одновременно. Это обеспечивается тем, что радиометрическая часть установки имеет два диапазона измерения и, соответственно, две независимых шкалы.

Предмет изобретения

1 Радиометрическая установка для исследования грунтов, основанная на применении гамма-излучений радиоактивных изотопов и снабженная заглубляемыми в грунт полыми зондами, снабженными контейнером-датчиком с радиоактивным изотопом и счетчиком-детектором проходящих через грунт гамма-излучений, регистрируемых радиометрическим устройством, отличающаяся тем, что, с целью определения в полевых условиях одновременно объемного веса и влажности грунта без применения бурового оборудования, оба зонда выполнены в виде ручных буров, связываемых между собой в процессе исследования съемным кондуктором с направляющими втулками, снабженными устанавливаемыми в окнах втулок подвижными вставками для фиксирования и автоматической очистки буров от грунта с выбросом его на поверхность через окна втулок.

2. Установка по п. 1, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что ее радиометрическая часть, состоящая из формирующей схемы, интегрирующей электрической цепи, лампового вольтметра и источника питания, снабжена устройством для предварительного регулирования при измерении объемного веса, состоящим из контейнера с контрольным препаратом применяемого радиоизотопа, устанавливаемым на зонде-датчике против счетчика-детектора.

3 Установка по пп. 1 — 2, отлич ающ а я ся тем, что в ее радиометрическую часть включено устройство для проверки показаний на влажность грунта, состоящее из помещаемого в полость зонда датчика источника быстрых нейтронов и вставляемой в зонд серебряной трубки для контрольной активации ее за счет содержащегося в исследуемом грунте водорода с последующим отсчетом количества медленных нейтронов по показаниям счетчика.