Способ определения фильтрационных характеристик горных пород

 

Использование: изобретение относится к способам определения фильтрационных характеристик горных пород и может быть использовано преимущественно, в гидрогеологии , гидротехнике, мелиорации для оценки питания грунтовых вод через зону аэрации. Сущность: при центрифугировании на каждом режиме числа оборотов ротора центрифуги проводят серию опытов с различной по величине и постоянной во времени в пределах каждого опыта подачей жидкости в образец породы. Производят замер расхода жидкости при каждом опыте. Первую серию опытов проводят увеличивая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до полного насыщения образца жидкостью. Вторую серию проводят, уменьшая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец до достижения в сечении образца влажности, минимальной для данного режима числа ротора центрифуги . 3 ил. ел С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 N 15/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) :i 1 . 3. в,"Ы йй(1

,41"1(11 ="1а М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ПАТЕНТУ (21) 4221488/25 (22) 07,01.89 (46) 23.03.93. Бюл. № 11 (71) Туркменский научно-исследовательский геологоразведочный институт (72) M,М. Батыршин (73) Теркменгипроводхоз (56) Чубаров В.Н, Исследование влагопереноса в зоне аэрации при решении гидрогеологических задач,— М.: Недра, 1973, с, 13 — 15.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1250918, кл. G 01 N 15/08, 1985, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛ6ТРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГОРНЫХ ПОРОД (57) Использование: изобретение относится к способам определения фильтрационных характеристик горных пород и может быть

Изобретение относится к способам определения фильтрационных характеристик горных пород и мойет быть использовано преимущественно в гидрогеологии, экологии, гидротехнике и мелиорации для оценки величины влагопотоков и питания грунтовых вод через зону аэрации.

Цель изобретения — повышение представительности зависимости коэффициента влагопроводности (Квл) от влажности (W) неполно водонасыщенных горных породКВп= f(W)

На фиг.1 показана схема расположения приборов; на фиг.2 — кривые зависимости влажности образца от продолжительности опыта при различных режимах оборотов роиспользовано преимущественно, в гидрогеологии, гидротехнике, мелиорации для оценки питания грунтовых вод через зону аэрации. Сущность; при центрифугировании на каждом режиме числа оборотов ротора центрифуги проводят серию опытов с различной по величине и постоянной во времени в пределах каждого опыта подачей жидкости в образец породы. Производят замер расхода жидкости при каждом опыте, Первую серию опытов проводят увеличивая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до полного насыщения образца жидкостью. Вторую серию проводят, уменьшая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец до достижения в сечении образца влажности, минимальной для данного режима числа ротора центрифуги, 3 ил. I тора центрифуги, кривые изменения объема воды, подаваемого в единицу времени в образец: на фиг.3 — результаты определений в виде графика зависимости коэффициента влагопроводности от влажности образца.

На роторе 1 центрифуги в патроне-держателе 2, изготовленном из диэлектрического материала, размещается образец породы 3.

B исследуемое сечение образца (на определенном расстоянии от оси ротора) введены штыревые датчики 4, соединенные посредством проводов 5 через токосъемник

6 с влагомером-самописцем 7 с диаграммной записью информации. В патроне-держателе 2, со стороны оси ротора, 1804610

Rf h1 h

300

f =300 —

h(R — — )

2 (2) 50

55 установлен фильтр 8, примыкающий к образцу породы и сообщенный с центральным каналом 9 вала центрифуги посредством гибкой трубки 10, На верхнем конце вала центрифуги укреплен полый наконечник 11, сопряженный подвижно с центральным каналом дозатора подачи жидкости 12, снабженного мерной трубкой 13, Изменение подачи жидкости дозатором осуществляется иглой 14, перекрывающей центральный канал дозатора и соединенной с корпусом дозатора посредством резьбы, Центрифуга снабжена тахометром самописцем (не показан).

Способ реализуется в следующей последовательности операций.

Для определения режимов числа оборотов ротора центрифуги в зависимости от типа грунта, глубина его естественного залегания, мощности из чаемой толщи пород зоны аэрации, положения уровня грунтовых вод, задаются величины значений капиллярно-пленочного потенциала (ф), необходимые для построения кривой зависимости

1/с= f(W), например 100; 200; 300 см, и т.д. Из известной формулы где R — расстояние от оси вращения центрифуги до внешнего края центрифугируемого образца, см;

f — число оборотов ротора центрифуги в минуту;

h — расстояние пробы грунта центрифугируемого образца от его внешнего края, см; определяются числа оборотов ротора, при которых производят центрифугирование образца:

При R = 16 см, h = 6 см для указанных значений ф центрифугирование производят при оборотах ротора центрифуги 338, 480 и 558 об/мин.

Перед центрифугированием для привязки показаний влагомера определяется влажность образца термостатно-весовым методом, Для этого используется часть испытуемого образца, другая часть образца грунта устанавливается в патрон-держатель

2.

Центрифугирование начинают на режиме минимальных оборотов (338 об/мин).

При центрифугировании на каждом режиме обороты ротора поддерживают на заданном уровне.

После включения центрифуги поворотом иглы 14 включают подачу воды с минимальным расходом, В процессе центрифугирования ведут наблюдения за влажностью образца по влагомеру 7 и засекают время и уровень воды в мерной трубке

13 в момент начала повышения влажности, в момент наступления постоянной влажности в конце опыта, т.е. в точках "а", "б", "в" (см, фиг.2). Продолжительность опыта между точками "б" и "в" принимают равной продолжительности опыта между точками "а" и

"б", В конце опыта, т,е. в точке "в", поворотом илы 14 увеличивают подачу воды и следующий опыт проводят аналогично вышеописанному, Серию опытов с последующим ступенчатым увлажнением образца завершаютполным насыщением грунта. Последующую серию опытов на том же режиме оборотов ротора осуществляют ступенчатым обезвоживанием полностью насыщенного грунта, сокращая расход подаваемой воды в образец на каждой последующей ступени установившейся влажности образца (W<; Wz;... Wn).

Наступление влажности полного насыщения образца в первой серии опытов ("увлажнение") определяют по равенству влажностей в образце в предшествующем и последующем опытах. Во второй серии опытов ("обезвоживание") после последовательного уменьшения водоподачи до ступени ее полного прекращения закрытием иглы 14 (q = О) центрифугирование образца завершают после наступления постоянства влажности в образце. Эта постоянная влажность соответствует капиллярно-пленочному потенциалу ф величина которого определяется числом оборотов данного режима (см. формулы 1,2), Далее центрифугирвоание проводят аналогично вышеизложенному на следующих выбранных режимах числа оборотов (в нашем примере 480 и 558 об/мин), Коэффициент влагопроводности (К) определяется по известной формуле;

ЛР

Л1 3. R f2(„пп+1

3002 R

; (3) Лt S f2 Лh () ЗОС2 (R -h - — ) 1804610 где V — объем воды, подаваемый к образцу в течение времени при постоянной влажности образца, см;

Л с — продолжительность поступления воды объема V при постоянной влажности образца, мин;

S — площадь поперечного сечения образца породы, см; г.

h> — расстояние от внешнего края центрифугируемого образца до ближайшего электрода, см;

Л Ь вЂ” расстояние между электродами, вводимыми в образец, см;

R — расстояние от оси вращения центрифуги до внешнего края центрифугируемого образца, см.

Вычисленное значение К по результатам опыта привязывают к влажности, зафиксированной в конце опыта.

Фактическую скорость потока влаги V определяется по формуле (4)

Полученную величину V привязывают к влажности образца в конце опыта W. По полученным значениям строят кривую зависимости V = f (Nfj

Формула изобретения

Способ определения фильтрационных характеристик горных пород, включающий центрифугирование образца породы на раз5 личных режимах оборотов ротора центрифуги при непрерывном замере влажности в поперечном сечении образца, числа оборотов ротора центрифуги и продолжительностьюдо наступления постоянной влажности

10 в поперечном сечении образца при постоянном числе оборотов ротора, отличающийся тем, что, с целью повышения представительности зависимости коэффициента влагопроводности от влажности неполно

15 водонасыщенной горной породы, при центрифугировании на каждом режиме числа оборотов ротора центрифуги проводят серию опытов с различной по величине и постоянной во времени, в пределах каждого

20 опыта, подачей жидкости в образец породы и производят замер расхода жидкости при каждом опыте, причем первую серию опытов проводят, увеличивая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до

25 полного насыщения образца жидкостью, а вторую серию проводят, уменьшая в каждом последующем опыте подачу жидкости в образец, до достижения в сечении образца влажности, минимальной для данного режи30 ма числа ротора центрифуги, 1804610

t, М«бН дт и

Фиг. 2 у 3 г ( е (0-б о

М го

Составитель М.Батыршин

Техред М.Моргентал Корректор Н Ревская

Редактор

Заказ 1077 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

v f w

34 >

1 о о х

«( о о

CL е

10 Влажность, от веса

Г ацэик зависимости иов«с«оициента влагопсоводности песка от влажности

«Риз. 3