Способ определения влажности и плотности пробы грунта в пробоотборнике

 

Изобретение относится к радиоизотопным способам определения свойств грунта донных отложений. Цель изобретения - повышение точности. Способ включает размещение источника и детектора гаммаизлучения на фиксированном расстоянии измерение сигнала детектора при прохождении гамма-излучения через воздух, через стенки эталонного пробоотборника с известными значениями внутреннего диаметра и двойной толщины стенок, через эталонный пробоотборник, з полненный водой, через эталонный пробе отборник,заполненный сухим грунтом с. известными пористостью и минеральной плотностью, через стенки пробоотборника с известным внешним диаметром, через пробоотборник с исследуемым грунтом и определение влажности и плотности по результатам измерений . 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 9/24

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ сти (21) 4448615/25 (22) 27.06.88 (46) 28.02.91. Бюл, М 8 (71) Всесоюзное морское научно-производственное объединение "Союзморинжгеология" (72) А.И.Дорофеев и А.Е.Матусевич (53) 550.83(088,8) (56) Звольский С.Т. и др, Радиоизотопные методы исследования, физико-механических свойств донных осадков. Киев: Наукова думка, 1984, с, 35.

Авторское свидетельство СССР

М 951108, кл. G 01 N 9/24, 1980. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ И ПЛОТНОСТИ ПРОБЫ ГРУНТА В

ПРОБООТБОРНИКЕ

Изобретение относится к способам анализа материалов путем определения их плотности и предназначено для использования при определении влажности и плотности проб грунтодонных отложений, отобранных колонковыми пробоотборниками при проведении инженерно-геологических изысканий, Цель изобретения — повышение точноНа фиг. 1 показана схема измерения сигнала детектора по при прохождении гамма-излучения через воздух; на фиг. 2 — схема измерения сигнала детектора и при прохождении гамма-излучения через воздух и стенки эталонного пробоотборника с номи„„512„„1631360 А1 (57) Изобретение относится к радиоизотопным способам определения свойств грунта донных отложений. Цель изобрстения— повышение точности. Способ включает размещение источника и детектора гаммаизлучения на фиксированном расстоянии. измерение сигнала детектора при прохождении гамма-излучения через воздух, через стенки эталонного пробоотборника с известными значениями внутреннего диаметра и двойной толщины стенок, через эталонный пробоотборник, з"-полненный водой, через эталонный пробел борник, заполненный сухим грунтом с известными пористостью и минеральной пло ностью, через стенки пробоотборника с известным внешним диаметром, через пробоотборник с исследуемым грунтом и определение влажности и плотности по результатам измерений. 6 ил. нальными значениями внутреннего диаметра do и двойной толщиной стенки hO, на фиг. О

3 — схема получения сигнала детектора пВ (А) для эталонного пробоотборника, заполнен- з ного водой; на фиг, 4 — схема получения сигнала детектора пс при прохождении гамма-излучения через эталонный пробоотборник, заполненный сухим грунтом с известной пористостью N и минеральной плотностьюp« <, на фиг, 5 — схема получения сигнала детектора пр при прохождении гамма-излучения через стенки пробоотборника с внешним диаметром d1; на фиг. 6— схема регистрации сигнала детектора и при прохождении гамма-излучения через пробоотборник, заполненный пробой исследуемого грунта, 1631360

/п1 ) (2) (3)

35 (4) П2

PcrPcr "1 е

|П (ПОГО2 }

Ь1 =

Pcr Рст

40 п в (15) y Wpe (16) do ог

per per "o п1 = поЕ (6)

}п(n,ы п }

11o =

pcr pcr

У Рв (7) При просвечивании пучком гамма-излучения колонкового пробоотборника в точке исследования пробы полностью водонасыщенного грунта, для которой измерен внешний диаметр пробоотборника d1 и не- 5 известны двойная толщина стенки пробоотборника h1 и внутренний диаметр d» пробоотборника, и измерении скорости счета детектора и справедливо выражение —,и р-de — pврBwd» — pc p-м10 и =поe где no — скорость счета детектора при прохождении гамма излучения от источника к детектору через воздух;

pc — массовый коэффициент поглощения скелета грунта;

pc — плотность скелета грунта; ,ив — массовый коэффициент поглоще- 20 ния воды;

Р в — плотность воды, W — объемная влажность грунта; ,и„— массовый коэффициент поглощения стали;

pcr — плотность стали.

При контрольном определении скорости счета пг при пустом колонковом пробоотборнике в точке исследования свойств грунта справедливы выражения

PcrPcr h1

n2 = rfoe

Подстановка (3) в (1) дает выражение (pcKpcê +p Вp B уу ) 4вн

n = пге (5)

Следовательно, определение контрольного отсчета п2 для пустотелого пробоотборника исключает из выражения (1) 45 переменную величину 4, т.е, таким образом можно учитывать влияние изменения двойной толщины стальной стенки от номинального значения, При просвечивании эталонного. пусто- 45 телого стального цилиндра с номинальными значениями двойной толщины стальной стенки ho, внутренним диаметром do и опре. делении скорости счета п1 справедливы выражения 50

Неизвестную двойную толщину стенки пробоотборника h1 можно найти с у IB 70М (4) и (7) из выражения

h1 = ho = holn (по/пг )/In (no/n1 ) . (8) п1

"о

Неизвестный внутренний диаметр пробоотборника d» в выражении (5) можно определить через известные значения do, d1, ho, no, п1 и пг по выражениям

In no/пг овн = о1 — h1 = d1 — h„ (9)

ln и, п1 вн

d овн = оо

do — do

С1о (10)

С учетом (5) и (10) получают следующее выражение

do и

О1 — hîln7n nz5 In по л1 п2 (pcK pcK +p в p B W ) do (11)

При контрольных отсчетах пв и пс< по эталонному стальному цилиндру, заполненному соответственно водой с плотностью р в или сухим грунтом с известной пористостью N и минеральной плотностью Рмин, с учетом (6) справедливы выражения ,и в р в d, = In (n1/n в ); (12)

In (n1Iп„) иск Рмин do = 1 — . (13)

Для полностью водонасыщенного грунта справедливо выражение

Рок =Рмин (1 — W ) . (14)

Решая уравнения (11), (12), (13), (14) относительно W, получают оо n In п1/пск

ln- — +

Плотность Р исследуемого полностью водонасыщенного грунта определяется следующим выражением где y — коэффициент, равный 0,08 или 0,11 для широкого или узкого пучка гамма-излучения соответственно.

Выражение (16) с учетом (11) и (13) прини. мает вид

1631360

n + t n1 пск пв уу Р в

Способ исключает погрешность из-за наличия стальной стенки, вариаций толщины стенки и диаметра колонки пробы грунта в пробоотборнике. Таким образом, при выполнении одноразовых нетрудоемких до- 5 полнительных контрольных отсчетов достигается высокая точность определения влажности и плотности пробы грунта в колонковом пробоотборнике в процессе многократного отбора проб грунта при ин- 10 женерно-геологических испытаниях.

На фиг. 1-6 показан вариант конкретной реализации способа с использованием колонкового прибора, который содержит 15 корпус 1 с направляющим роликом 2, защитный свинцовый контейнер 3, предназначенный уля установки источника 4 излучения Со или Cs и детектор 5 гамма-излучения, расположенный в корпусе 1 20 напротив источника 4 на постоянном расстоянии от него, позволяющем размещать между источником 4 и детектором 5 колонковый пробоотборник б с пробой 7 исследуемого грунта. 25

Перед измерением свойств проб грунта в колонковом пробоотборнике производятся следующие контрольные измерения: определение скорости счета по при прохождении гамма-излучения в воздухе; опреде- 30 ление скорости счета п1 при прохождении гамма-излучения через пустотелый цилиндр с номинальными значениями do и ho; определение скорости счета пв при прохождении гамма-излучения по стальному 35 цилиндру с номинальными значениями dp u

ho, заполненному водой; определение скорости счета пск при прохождении гаммаизлучения по стальному цилиндру с номинальными значениями ho и dp,çàïîë- 40 ненному сухим грунтом с известной пористостью N и минеральной плотностью р н, измерения внешнего диаметра колонкового пробоотборника по его длине с d11 по б1 и в этих >ке точках контрольные отсчеты с п21 45 по п2П1 по пустому пробоотборнику.

После выполнения контрольных измерений в процессе пробоотбора определяется скорость счета и по длине колонкового 50 пробоотборника с пробой грунта в точках

ОПрЕдЕЛЕНИя d11- d1m И П21- 02m.

Значения влажности и плотности пробы грунта определяются для каждого отсчета и в точках определения d1 и п2 по длине ко- 55 лонкового пробоотборника по соотношени- . ям (15) и (17) соответственно.

Формула изобретения

Способ определения влажности и плотности пробы грунта в пробоотборнике, имеющем форму полого цилиндра, включающий размещение источника и детектора гамма-излучения нэ фиксированном расстоянии, измерение величины сигнала детектора по при прохождении гамма-излучения через воздух в зазоре между источником и детектором, измерение величины сигнала детектора п при прохождении гамма-излучения через пробоотборник. заполненный и робой грунта, и оп редел ение влажности Ф/ и плотностиР, отл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, перед измерением величины сигнала детектора и дополнительно определяют величину сигнала п1 детектора при прохождении гамма-излучения через стенки эталонного пробоотборника с номинальными значениями внутреннего диаметра do и двойной толщины стенок ho, определяют величину сигнала пв детектора при прохождении гамма-излучения через эталонный пробоотборник, заполненный водой, имеющей известную плотность р в, определяют величину сигнала п«детектора при - рохождении гаммаизлучения через этало, ный пробоотборник, заполненный сухим грунтом с известной пористостью N и минеральной плотностью

pM,н, помещают в зазор между источником и детектором пробоотборник, фиксируют его положение, измеряют внешний диаметр

d1 пробоотборника по оси, соединяющей центр источника и детектора, и определяют сигнал детектора п2 при прохождении гамма-излучения через стенки пробоотборника, причем измерение величины сигнала детектора п производят в фиксированном положении пробоотборника, а определение влажности и плотности производят по соотношениям где у — коэффициент, принимающий значения 0,08 или 0,11 для широкого и узкого пучка гамма-излучения соответственно, 1б31360

Составитель И,Павленко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор В.Гирняк

Редактор И.Касарда

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ. 538 Тираж 375, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5