Устройство для измерения порового давления грунта

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА, содержащее плоский корпус с расположенной в центре еговнутренней рабочей полостью , заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо в двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности , преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреплен на внутренней стенке камеры с помощью эластичного кольца. (Л 05 СП СО о со

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с.: !

9 1 3 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3689483/24-10 (22) 06.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) Л. С. Евтерев, С. Г. Кривошеев, Н. Н. Мареев и И. Г. Тиханов (53) 531.787 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 516921, кл. G 01 1 7/08, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 458723, кл. G 01 1 7/18, 1975 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПОРОВОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТА, содержащее плоский корпус с расположен„„SU„„1165903 А

4<5ц G 01 1 9/04 ной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких. фильтров, установленных в корпусе заподлицо в двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, отличаюи ееся тем, что, с целью повышения точности, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреплен на внутренней стенке камеры с помощью эластичного кольца.

1165903

55

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения порового давления в естественных и искусственных средах, насьпценных жидкостью, например, водонефтенасышенных грунтах и горных породах, средах химических реакторов, являющихся смесью жидких (жидкогазовых) реагентов и твердого катализатора и т. д.

Известно устройство для определения давления воды в порах грунта, основанное на измерении исследуемого гидравлического давления по величине регулируемого противодавления, содержащее приемник давления с капиллярной иглой, помещаемые в грунт и соединенные через мембрану в гидравлическую систему, заполняемую передающей средой, с нуль-индикатором и узлом регулирования противодавления (1).

Однако оценка величин порового давления с помошью данного устройства производится визуально и поэтому может использоваться для измерения только установившихся во времени процессов. Гидравлическая связь приемника давления с измерительной частью затрудняет использование устройства в глубоких скважинах. Мембрана как чувствительный элемент, имеет сравнительно небольшую частоту собственных колебаний, причем упругие свойства ее зависят от числа циклов нагружений.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения порового давления грунта, содержащее корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помощью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления (2).

Однако известное устройство отличается большими габаритами за счет использования массивного дискообразного корпуса.

Уменьшение корпуса ведет к передачи деформации корпуса на преобразователь давления, что приводит к погрешностям измерения.

Цель изобретения — повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения порогового давления грунта, содержащем плоский корпус с расположенной в центре его внутренней рабочей полостью, заполненной разделительной жидкостью, отделенной от измеряемой среды с помошью жестких фильтров, установленных в корпусе заподлицо с двух

его противоположных торцов, и размещенный в рабочей полости преобразователь давления, преобразователь давления выполнен в виде диска, имеющего осевое отверстие и на, цилиндрической стенке тензорезисторы, причем диск по периферии укреп5

30 лен на внутренней стенке камеры с помошью эластичного кольца.

Плоский корпус датчика может быть выполнен с малым отношением высоты к диаметру, поэтому не вносит существенных искажений напряженного состояния среды, повышая точнЬсть измерения, и позволяет проводить измерение порового давления при любой ориентации датчика. Корпус с фильтрующими пластинами, закрепленными заподлицо на его боковых поверхностях, отделен от чувствительного элементами эластичным профилированным кольцом, которое снимает с чувствительного элемента концентрацию напряжений, возникающую на краях корпуса датчика, и повышает точность измерений.

Чувствительный элемент выполнен в виде тонкого диска из достаточно жесткого материала (например, дюралюминия), такое выполнение чувствительного элемента позволяет значительно расширить диапазон измерений не только по амплитуде, но и по частоте, так как измеряется деформация сжатия, а не деформация изгиба.

Наличие сквозных отверстий в чувствительном элементе для соединения пространств, заполненных передающей жидкостью позволяет повысить точность измерений порового давления и уменьшить влияние ориентации на его чувствительность.

На чертеже изображен датчик, общий вид, Датчик содержит плоский корпус 1 с фильтруюшими металлокерамическими пластинами 2 на боковых поверхностях. Фильтруюшие пластины пропитаны передаюшей жидкостью (жидкое мыло), заполняющей пространства полностью без пузырьков воздуха между пластинами и чувствительным элементом 3. Последний имеет форму тонкого диска и отделен от корпуса профилированным кольцом 4 из резины. На боковой поверхности чувствительного элемента диаметрально по отношению один к другому приклеиваются полупроводниковые тензорезисторы 5. Распайка выводов тензорезисторов 5 и кабеля 6 производится на колодочках 7. Полупроводниковые тензорезисторы соединены по схеме полумоста. Жидкость под действием силы тяжести не просачивается через фильтруюшие пластины.

Для измерения порового давления датчик помещается в среду с произвольной ориентацией. Фильтруюшие пластины не передают напряжени и твердого компонента среды чувствительному элементу. Давление в порах среды через жидкость, наполняющую датчик, передается чувствительному элементу, деформация сжатия которого выделяется полупроводниковыми тензорезисторами, как полезный сигнал, и регистрируется с помощью стандартно выпускаемой аппаратуры.

Собственная частота датчика определяется толщиной и скоростью распространения звука в материале чувствительного элемента.

1165903

Составитель А. Соколовский

Редактор О. Головач Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4300/34 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Преимущество предлагаемого датчика по сравнению с известным состоит в том, что датчик практически не искажает напряженного состояния окружающей среды, позволяет проводить измерения быстропротекающих процессов, вызванных сейсмовзрывными нагружениями независимо от ориентации, расширяет диапазон и повышает точность измерений. Ошибка измерений порового давления датчиком не превышает 15%, что применительно к грунтам определяет высокую точность измерений.