Гидростатический пробоотборник донного грунта

 

ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРОБООТБОРНИК ДОННОГО ГРУНТА, содержащий колонковую трубу, обратный клапан, герметичный баллон, установленный на колонковой трубе с возможностью относительного перемещения, и полый шток, выполненный со сквозными радиальными отверстиями, о т л и чающийся тем что, с целью повышения представительности отбираемых проб на больших глубинах, колонковая труба снабжена дополнительным обратным клапаном, верхний конец полого штока закреплен на баллоне, а нижний выполнен глухим и п| опущен сквозь.седло обрат .i ного клапана в полость колонковой трубы, приэтом дополнительный обратный клапан.снабжен втулкой, установленной на полом штоке с . возможностью относительного перемещения и перекрытия сквозных радиальных отверстий колонковой трубы «

,СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН .

3(5Н . G 01 N l/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автоеемоМм свидят ста . Ъ(:К(.„Щ рц е

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3508923/23-26 (22) 04.10.82 (46) 07.01.84 . Бюл. 9,1 (72) Ю.Л .Гаранько (53) 543. 053(088. 8) (563 1. Авторское свидетельство СССР

9 815564, кл. й01 М 1/02, 1979. °

2. Авторское свидетельство СССР

9 815565, кл. G 01 й- 1/02, 1979, (54) (57) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРОБООТБОРНИК ДОННОГО ГРУНТА, содержащйй колонковую трубу,.обратный клапан, герметичный баллон, установленный на колонковой трубе с возможностью относительного перемещения, и полый шток, выполненный со сквозными

„„SU„„1065716 радиальными отверстиями, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения представительности ° отбираемых проб на больших глубинах, колонковая труба снабжена дополнительным обратным клапаном, верхний конец полого штока закреплен на баллоне, а нижний выполйен глухим и пропущен сквозь седло обрат:ного клапана в полость колонковой трубы,.при этом дополнительный обратный клапан. снабжен втулкой, установленной на полом штоке с . возможностью относительного перемещения и перекрытия .сквозных радиальных отверстий колонковой трубы, 1065716

Изобретение относится к отбору проб, в частности к гидростатическим пробоотборникам донного.грунта, и может быть использовано при проведении океанографических исследований и поиске полезных ис- 5 копаемых в глубоководных районах морей и океанов„

Известен гидростатический пробоотборник донного грунта,. содержащий колонковую трубу с крышкой, 10 поршень с полым штоком, выполненным с радиальными сквозными отверстиями, и устройство для торможения поршня (1 ).

Недостатками этого пробоотборника являются его невысокая надежность в работе и сложность изготовления и эксплуатации при отборе длинных колонок донного грунта, Наиболее близким,к. изобретению является гидростатический пробоотборник донного грунта, содержащий колонковую трубу, обратный клапан, герметичный баллон, установленный на колонковой трубе с возможностью относительного перемещения, и полый шток, выполненный со сквозными .радиальными отверстиями (2 ).

Недостатком данного пробоотборника является невысокое качество отбираемых с больших глубин сла(ioсвязных .проб грунта вследствие разрушения структуры последнего мощным и постоянно действующим потоком поровой воды, а также иэза подсоса в трубу грунта иэ приза. бойной зоны, Целью изобретения является повышение представительности отбираемых проб на больших глубинах

Укаэанная цель достигается тем, 40 что в гидростатическом пробоотбор- нике донного грунта, содержащем колонковую трубу, обратный клапан, герметичный баллон, установленный на колонковой трубе с возможностью 45 относительного перемещения, и полый шток, выполненный со сквозными радиальными отверстиями, колонковая труба снабжена дополнительным обратным клапаном, верхний конец полого .штока закреплен на баллоне, а нижний выполнен глухим и пропущен сквозь седло обратного клапана в полость колонковой трубы, при этом дополнительный обрати и клапан снаб- 55 жен втулкой, установленной на полом штоке с воэможностью, относительного перемещения и перекрытия сквозных радиальных отверстий колонковой трубы.

На фиг. 1 изображен пробоотборник, продольный разрез; на фиг 2 — разрез

A-А на фиг 1; на фиг 3 — пробоотборник в начальной стадии погружения; на фиг 4 — то же, в промежуточной стадии внедрения в грунт; на фиг 5 — 65 то же, в заключительной стадии внедрения в грунт; на фиг 6 — то же, в момент устранения грунтоной пробки„

Гидростатическ ий пробоотборник донного грунта содержит колонковую трубу 1 с закрепленными на ней наконечником 2, лепестковым клапаном Э, переходником 4, патрубком 5 и седлом б обратного клапана 7, предназначен— ного для сброса воды из колонковой трубы в гидросферу через отверстия 8.

На колонковой трубе 1 устанонлен герметичный баллон 9, заполненный воздухом под атмосферным давлением и снабженный фланцем 10, жестко соединенным ребрами 11 с втулкой 12, скользящей вдоль патрубка 5 между переходником 4 и седлом 6. В верхнюю часть баллона 9 вмонтирован предохранительный клапан 13, Полости колонковой трубы 1 и баллона 9 сообщены между собой полым штоком 14 с радиальными отверстиями 15„Верхний конец штока 14 закреплен на баллоне

9, а нижний выполнен глухим и пропущен сквозь седло б в полость колонковой трубы 1 ° Полости штока 14 и баллона 9 герметизированы уплотнительными кольцами 16 и 17., В колонковой трубе 1 установлен дополнительный обратный клапан 18, снабжен ный скользящей вдоль штока 14 втулкой 19, перекрывающей радиал ные отверстия 15 при подъеме. клапана

18 и открывающей их при опускании последнего., Во втулке 19 сделаны отверстия 20 для перетекания воды из по— лости втулки 12 н полость колонковой трубы 1, Вкладыш 21, установленный внутри колонковой трубы, предназначен для извлечения отобранной колонки грунта, Пробоотборник подсоединен к тросу 22 судовой лебедки (на фигурах не показано).

Пробоотборник работает следующим образом.

Пробоотборник опускают на тросе

22 на дно. Перед внедрением судовую лебедку растОрмаживают, разгоняя пробоотборник до скорости 5-6 м/с

Во время опускания на дно и н первый момент внедрения пробоотборник занимает положение, изображенное на фиг..3, Вода иэ колонковой трубы 1, приподняв. клапаны 18 и 7, через отверстия 8 выдавливается в гидросферу поступающей в трубу колонкой грунта. Баллон 9 находится относительно трубы 1 н крайнем верхнем положении, а радиальные отверстия 15 rерметично перекрыты седлом 6„ В результате преодоления сил сопротивления грунта скорость колонковой трубы уменьшается и баллон 9, продолжающий движение с прежней скоростью, перемещается от1065716 носительно колонковой трубы 1 до упора втулки 12 в переходник 4, Шток 14 также перемещается в крайнее нижнее положение» Потоком воды, выталкиваемой вверх поступающей в трубу колонкой грунта, клапан 18 5 удерживается в поднятом положении, при котором втулка 19 перекрывает отверстия 15 штока. При заполнении колонковой трубы грунтом на высоту, равную примерно 20-кратному ди- 10 аметру трубы, сила трения трубы о колонку может превысить прочность пласта под колонкой, В этом случае труба 1 двигается вместе с колонкой, как одно целое — как свая (так на" 15 зываемый свайный " эффект)г Эаполнение трубы 1 грунтом. прекращается, а следовательно, прекращается выталкивание из нее воды ° Под собственным весом клапан 18 опускает- .2О ся вниз и открывает радиальные отверстия 15 штока 14, Полости . колонковой трубы 1 и баллона 9 сообщаются между собой, в результате чего. давление в колонковой трубе падает до атмосферного,, Наружное гидростатическое давление плотно прижимает клапан 7 к седлу 6, отделяя сверху полость колонковой трубы от. гидросферы Слабосвязанныи водонасыщенный песчано-илистый грунт, за - ЗО полняющий нижнюю часть колонковой трубы, системой пор между частицами сообщен с гидросферой. Поэтому давление поровой воды грунта равно гидростатическому < Падение давле- 35 ния над колонкой приводит к тому, что поровая вода, стремясь заполнить полость низкого давления, практически одновременно во всех слоях . колонки переходит иэ состояния по- 4р коя в направленное вверх движение.

Восходящий фильтрационный поток поровой воды оказывает на частицы давление, направленное против силы тяжести частиц и может полностью нейтрализовать их вес.: Частицы грунта в состоянии невесомости перестают давить друг на друга и на внутреннюю стенку трубы, Трение трубы о колонку и. давление последней на подстилающий пласт падают до нуля ° В этих условиях становится возможным дальнейший отбор колонки, Выталкиваемая колонкой вода приподнимает клапан 18 и его втулка 19 частично или полностью перекрывает радиальные отверстия 15 (фиг 6)„ Давление в колонковой трубе 1 повышается до гидростатического, фильтрация поровой воды прекращается, приоткрывается клапан 7 и выталкиваемая вода сбрасывается в гидросферу, Пробоотборник вновь работает так, как показано на фиг 4. При очередном возникновении свайного эффекта цикл повторяется

В момент возникновения "свайноtl го эффекта в колонковой трубе на короткий промежуток времени создается разряжение, устраняющее грунтовую пробку. Благодаря кратковременному действию разряжения нарушение структуры грунта восходя- щим фильтрационным потоком поровой воды и подсос грунта из призабойной зоны незначительны, что не повлияет.на представительность пробы грунта.

Экономический эффект от внедрения устройства заключается в повышении представительности отбираемой пробы слабосвяэанного грунта с больших глубин вследствие того, что исключается подсос грунта из призабойной зоны, а также в значительном снижении разрушения отбираемой пробы восходящим фильтрационным потоком пороговой воды, 1065716

1065716

Ю

Составитель В, Поляков

Редактор Н, Лазаренко Техред Л. Мартяшова .

КоРРектоР Г. Решетник

Заказ 11023/43 Тираж 828

BHHHlIM Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

133035, Посква, R-35, Раушская наб,, д 4/5

Подписное филиал ППП Патент, г Ужгород, ул, Проектная, 4