Устройство для измерения порового давления в грунте

 

Использование: измерение порового давления грунта при инженерно-геологических изысканиях. Сущность изобретения: устройство содержит удлинительную трубку 13 с конусом 1 в нижней части, датчики 11 давления, фильтр 7, опорный элемент, выполненный в виде кольцевого фланца с центральной проточкой, соединенной с радиальными сквозными каналами, заканчивающимися овальными уширениями у торцевой стенки кольцевого фланца и снабженными обратными клапанами. 4 ил.

Предложенное устройство относится к области строительства, а именно к технике измерения порогового давления грунта при инженерно-геологических изысканиях.

Известно устройство для измерения порового давления в грунте, выполненное в виде лопатки прямоугольного сечения с конусом в нижней части, имеющей датчик порового давления и датчик полного давления с тензорезисторными преобразователями, которые установлены попарно на разных уровнях по высоте устройства [1].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для измерения порового давления в грунте, включающее удлинительную трубу с конусом в нижней части, датчик давления, фильтры и радиальные каналы для подвода поровой жидкости к датчику давления и регистрирующую аппаратуру [2].

Недостатком обоих устройств является наличие камер, заполненных жидкостью, влияющей на скорость измерений, а также невозможность очистки фильтрующих элементов в случае их засорения частицами грунта в процессе измерений без извлечения устройства на поверхность.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное устройство, является снижение затрат на измерения порового давления за счет обеспечения непрерывности снятия данных путем прочистки фильтрационной сетки в процессе измерений без поднятия устройства на поверхность.

Для достижения этого технического результата в устройстве для измерения порового давления, включающем удлинительную трубу с конусом в нижней части, датчик давления, фильтр, опорный элемент, выполненный со снабженным резьбой хвостовиком, размещенным в винтовой прорези конуса, и имеющий радиальные каналы для подвода поровой жидкости, и регистрирующую аппаратуру, опорный элемент, выполнен в виде кольцевого фланца с центральной проточкой, а радиальные сквозные каналы, соединенные с этой проточкой, имеют овальные уширения у торца кольцевого фланца, причем между овальными уширениями и центральной проточкой в радиальных каналах выполнены поперечные пазы, в которых размещены обратные клапаны, при этом опорный элемент соединен с помощью винтов со ступицей, имеющей в центральной части вертикальный канал, сообщающийся с центральной проточкой, и сквозные пазы, выполненные расширяющимися к торцу ступицы, в которых размещены датчики давления.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - узел I на фиг. 1.

Устройство для измерения порового давления состоит из конуса 1, выполненного в центральной части с винтовой прорезью, в которой установлен снабженный резьбой хвостовик кольцевого фланца.

Кольцевой фланец выполнен в центральной части с кольцевой проточкой 2, соединенный с радиальными сквозными каналами 3, заканчивающимися у торцевой стенки кольцевого фланца овальными уширениями 4, между овальными уширениями 4 и кольцевой проточкой 2 на расчетном расстоянии в радиальных сквозных каналах 3 выполнены поперечные пазы 5, в которых смонтированы обратные клапаны 6. По контуру фланца выполнена цилиндрическая прорезь, в которой установлен нижний конец фильтрационной сетки 7, а верхний конец ее установлен в цилиндрической прорези ступицы, закрепленной на фланце с помощью винтов 8. В торцевой поверхности ступицы выполнены пазы 9 для установки обратных клапанов 6. На расчетном расстоянии от пазов 9 по окружности в ступице выполнены сквозные пазы 10, в которых размещены датчики давления 11 (например, оптоволоконные). В центральной части ступицы выполнен канал 12, соединенный с источником подачи жидкости (на чертежах не показан). В верхней части ступицы смонтирована удлинительная трубка 13. Максимальная ширина овальных уширений 4 соответствует диаметру датчика давления 11. В полости между ступицей и удлинительной трубкой 13 размещены кабели 14, которые соединяют датчики давления 11 с регистрирующей аппаратурой (на чертежах не показана).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

С помощью установки статического зондирования устройство задавливают на заданную глубину в грунт. Поровая жидкость через фильтрующую сетку 7 поступает в радиальные сквозные каналы 3 и воздействует на датчик давления 11. Сигнал от датчиков давления 11 подается по кабелю 14 на регистрирующую аппаратуру.

В случае засорения фильтрационной сетки 7 из источника подачи жидкости в канал 12 подают под давлением жидкость, которая поступает через кольцевую проточку 2 в сквозные радиальные каналы 3 к обратному клапану 6, который, отжимаясь, пропускает жидкость к фильтрационной сетке 7, очищая ее от частиц грунта.

Выполнение радиальных сквозных каналов 3, заканчивающихся у торцевой стенки кольцевого фланца овальными уширениями 4, максимальная ширина которых соответствует диаметру датчика давления 11, позволяет уменьшить объем заполняемой жидкости, тем самым сокращая время реакции датчика давления на воздействие поровой жидкости.

Техническим результатом, на достижение которого направлено данное устройство, является снижение затрат на измерения порового давления за счет обеспечения непрерывности снятия данных путем прочистки фильтрационной сетки в процессе измерений без поднятия устройства на поверхность.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ В ГРУНТЕ, включающее удлинительную трубку с конусом в нижней части, датчик давления, фильтр, опорный элемент с резьбовым хвостовиком, размещенным в винтовой прорези конуса, и радиальными каналами для подвода поровой жидкости, и регистрирующую аппаратуру, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными датчиками давления, опорный элемент выполнен в виде кольцевого фланца с центральной проточкой, а радиальные каналы сообщены с проточкой и имеют овальные уширения у торца кольцевого фланца, причем между овальными уширениями и центральной проточкой в радиальных каналах выполнены поперечные пазы, в которых размещены обратные клапаны, опорный элемент соединен с помощью винтов со ступицей, имеющей в центральной части вертикальный канал, сообщающийся с центральной проточкой, и сквозные пазы, выполненные расширяющимися к торцу ступицы, в которых размещены датчики давления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4