Устройство для наблюдения за фильтрацией воды в грунтовом сооружении

 

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5002755/15 (22) 04.07.91 (46) 15.12.93 Ьол. Иа 45-46

P6) Шахов Николай Апександровис Гришьв Василий Андреевич; Ягин Василий Петрович (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА

ФИЛЬТРАЦИЕЙ ВОДЫ В ГРУНТОВОМ СООРУЖЕНИИ (57) Использование: в гидротехнике. Сущность изобретения: устройство включает наблюдательную трубу 2 с отдельными водоприемниками. рааюпоженными с интервалом и выполненными в виде отверстий 4 перфораций в трубе 2, покрытых филь(19) RU (11) 2004676 Cl (5Ц5 Е02В7 06 ЕОХВ3 16 трующей оболочкой 5, попый стержень 6, коаксиально расположенный в трубе 2 и содержащий пары полых надувных кольцевых манжет 7 и 8 в количестве, равном числу водоприемников 3, и заключающих каждой парой один водоприемник 3. Устройство снабжено датчиками 20 и 17, 15,13 температуры, измеряющими температуру воды в трубе 2 между парой манжет и за их пределами и температуру воды в обкладке 5, и датчиками 18 и 16, 14, давления, измеряющими пьезометрический напор воды в трубе 2 между парой манжет и за их пределами 2 зл.ф-лы. 2 ил.

2004676 части в виде отверстий перфорации в трубе, эл покрытых фипьтрующеп ооопохкой, и петИзобретение относится к гидротехнике, а точнее к устройствам для наблюдения за фильтрацией воды в грунтовом сооружении и в его основании.

Известно устройство для наблюдения эа фильтрацией воды в грунтовом сооружении, включающее наблюдательную трубу, введенную вертикально в готовое сооружение, например в ядро плотины, и группу датчиков температуры, установленных в трубе с интервалом по высоте. При этом ведут наблюдения за изменением во времени температуры воды в водохранилище и в ядре плотины, по которой судят о переносе тепла фильтрующим потоком воды в различных по высоте ядра слоях и о параметрах самого фильтрационного потока в этих слоях.

Недостатком известного устройства является то, что параметры фильтрационного потока могут быть определены только весьма приближенно. Действительно, по температурному режиму ядра плотины можно определить только наличие аномальной фильтрации, ее "всплеска", после чего необходимо проведение специальных фильтрационных исследований. посредством . установки иных датчиков (пьезометров).

Известно устройство для наблюдения за фильтрацией воды в грунтовом сооружении, принятое за прототип, включающее наблюдательную трубу, введенную вертикально в готовое сооружение и содержащую водоприемный участок, расположенный в средней по длине ее части в виде отверстий перфорации в трубе, покрытых фильтрующей оболочкой, и датчиков уровня воды в трубе— однотрубный шахтный пьезометр..

Недостатком такого устройства является недостаточная эффективность наблюдения. Действительно, посредством такого однотрубного шахтного пьезометра можно наблюдать только эа положением пологой кривой депрессии в сооружении и невозможно наблюдать за пьезометрическим напором и температурой в разных вдоль трубы точках сооружения.

Цель изобретения — повышение эффективности наблюдения за счет измерения пьезометрического напора и температуры в разных вдоль наблюдательной трубы точках, Цель достигается тем, что в устройстве для наблюдения за фильтрацией воды в грунтовой плотине, включающем наблюдательную трубу, введенную вертикально в готовое сооружение и содержащую водоприемный участок, расположенный в средней по длине ее чик уровня воды в трубе, водоприемный участок трубы выполнен в виде отдельных водоприемников, расположенных с интервалом по длине трубы, при этом устройство снабжено полым стержнем, опускаемым в полость трубы и содержащим по меньшей мере одну пару полых кольцевых манжет, полости которых посредством полого стержня сообщены с источником, и дат1О чиками температуры и давления, расположенными между манжетами пары, причем расстояние между манжетами пары превышает длину водоприемника. Дополнительно внутри фильтрующей оболочки

15 каждого водоприемника установлен датчик температуры, а выше и ниже пары манжет на полом стержне расположены дополнительные датчики температуры и давления.

Именно наличие нескольких водопри20 емников по длине трубы позволяет посредством полого стержня с надувными манжетами и датчиками температуры и давления (основными и дополнительными) осуществить измерения пьеэометрического

26 напора и температуры фильтрующей воды в различных по глубине слоях, Наличие же термодатчиков в водоприемниках позволяет (с учетом данных водохранилища) своевременно получить сведения о "всплеске"

3О фильтрации.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство. продольный разрез; на фиг.2узел на фиг.1.

Устройство для наблюдения за фильтра36 цией воды в ядре 1 плотины включает наблюдательную трубу 2 с отдельными водоприемниками 3, расположенными в водоприемной средней по длине части трубы

2 с интервалом 1 и выполненными в виде

40 отверстий 4 перфорации (фиг.2} в трубе 2, покрытых фильтрующей оболочкой 5, полый стержень (трубу) 6, коаксиально расположенный в трубе 2 и содержащий пары полых кольцевых манжет 7 и 8 в количестве, рав46 ном числу водоприемников 3. Расстояние а между манжетами 7 и 8 в каждой паре превышает длину Ь водоприемника 3. а пары на стержне 6 расположены так, что каждый водоприемник 3 заключен между манжетами бо пары. Манжеты расположены на утолщениях (ступицах} 9, а их полости посредством патрубком 10 и 11 и накидной гайки 12 сообщены с полостью стержня 6, подсоединенного к источнику давления (на фиг. не

66 показан), К полому стержню 6 прикреплены между манжетами 7 и 8 каждой пары электротермометр 13 и датчик 14 давления, а.за пределами пары — дополнительные датчики: ектротермометр 15 и датчик 16 давления. ниже манжетной пары и электротермоР

2004676 метр 17 и датчик 18 давления — выше манжетной пары, Кабели 19 питания датчиков 13 и 14, 15 и 16, 17 и 18 проходят через утолщения 9 без нарушения их водонепроницаемости. Внутри фильтрующей оболочки 5 5 каждого водоприемника 3 установлен электротермометр 20, кабель 21 питания которого выведен за пределы сооружения.

Готовая наблюдательная труба 2 вместе с водоариемниками 3 опускается в скважину 10

22, после чего производится подьем обсадной трубы (на фиг, не показана) при одновременной заливке глинистого раствора 23 в эатрубное пространство. Полый стержень 6 составлен из отдельных звеньев посредством 15 герметизированных соединений 24.

Устройство работает следующим образом.

В зависимости от результатов анализа 20 изменения температуры воды в водохранилище и изменения температуры воды в ядре

1 плотины, определенной по электротермометрами 20, принимается решение о проведении исследования посредством 25 настоящего устройства в полном объеме.

В трубу 2 опускается обустроенный полый стержень 6 так, что каждая пара манжет

7 и 8 изолирует "свой" водоприемник 3 от остальной полости трубы 2, после чего по 30 полому стержню 6 в полости манжет 7 и 8 подают воздух под давлением. В результате каждый участок трубы 2, вмещающий один водоприемник 3, герметизируется, а температура и пьезометрический напор воды в 35 трубе 2 между манжетами 7 и 8 и за их пределами через определенное время стабилизируются, после чего снимают показания всех датчиков 14, 16 и 18 давления и всех электротермометров 13, 15 и 17 на 40 каждом водоприемнике 4 трубы 2, а также снимаются показания электротермометров 20. При этом электротермометры 13 по отношению к неремонтнопригодным элек45 тротермометрам 20 являются контрольными.

После получения информации судят о параметрах фильтрационного потока в его различных по глубине слоях.

На период между проводимыми наблюдениями полость наблюдательной трубы 2 между смежными водоприемниками 3 водонепроницаемо перекрывают, что предотвращает гидравлическое сообщение по высоте случайных несплошных проницаемых прослоек, возникающих в процессе возведения ядра 1 плотины и при ее деформации (арочный эффект). При этом изменение уровня воды 25 в трубе 2. происшедшее в результате перекрытия полости трубы 2 и определенное по показанию датчика 18 давления, указывает-на наличие такого аномального гидравлического сообщения. В этом случае стержень 6 с надутыми манжетами 7 и 8 постоянно располагают в трубе 2 или полость трубы 2 между водоприемниками 3 перекрывают иными средствами, например эластичным надувным рукавом (на фиг. не показан). а при необходимости устройство ликвидируют.

Использование изобретения позволит повысить эффективность контроля за сооружением за счет постоянного получения информации иэ наблюдательной трубы о пьезометрическом напоре и о температуре фильтрующей воды в различных по глубине слоях сооружения и его основания. (56) Мухетдинов Н.А. и др. Использование температурного режима каменно-земляных плотин как индикатора для наблюдения за их состоянием. — Гидротехническое строительство, 1990, гя 11, с.48-50, Временные указания по проведению конкретных наблюдений и исследований на плотинах из местных материалов во время их возведения и эксплуатацил. BCM-35-70, Минэнерго СССР.-M.:

Энергия. 1971, с37-39, рис.17б.

2004676

Фиг. 1

Составитель H. Шаков

Техред M.Моргентал КОРректоР А. Мотыль

Редактор Л. Волкова

Заказ 3384

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„№/5

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

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАБЛЮДЕНИЯ

3А ФИЛЬТРАЦИЕЙ ВОДЫ В ГРУНТОВОМ

СООРУЖЕНИИ, включающее наблюдательную трубу, установленную вертикально в сооружение и содержащую водоприемный участок, расположенный в ее средней по длине части. в виде отверстий перфорации в трубе, покрытых фильтрующей оболочкой, и датчик уровня воды в трубе, отличающийся тем, что водоприемный участок трубы выполнен в виде отдельных водоприемников, расположенных с интервалом по длине трубы, flpN этом устройство снабжено полым стержнем, размещенным в полости трубы и содержащим напротив каждого водоприемника пару nohblx кольцевых манжет, полости которых посредством полого стержня сообщены с источником давления, причем одна манжета в каждой паре расположена выше отверстий перфорации водоприемника, а другая - ниже отверстий перфорации, а между манжетами каждой пары в полости трубы размещены датчик температуры и датчик давления.

2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что внутри фильтрующей оболочки каждого водоприемника установлен датчик температуры.

3. Устройство по п.1, отличающееся

15 тем, что оно снабжено дополнительными датчиками температуры и давления, расположенными на полом стержне. выше и ниже каждой пары манжет.