Способ определения влажности почв и грунтов

 

I098

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со»оз Советских

Социалистических

Республик

БЛ70ТТ»;4

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 20.Х1.1967 (№ 1197492/26-25) с присоединением заявки ¹â€”

Приоритет

Опубликовано 01.IV.1969. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания З.IX.1969

2l, 9/51

С Olc

551.579.5 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Б. П. Ярышев

Государственный»идрологический институт

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ И ГРУНТОВ

Известны способы определения влажности почв и грунтов методом сопротивлений вертикальных электрических зондирований (ВЭЗпрофилирование).

Эти способы недостаточно точны и дают в основном качественную картину распределения влажности, поскольку на результат исследования большое влияние оказывают изменения степени минерализации грунтовых вод по площади и их тем пер атур ы.

Предложенный способ позволяет получить осредненные значения естественной влажности по слоям различной мощности, исключая случайные отложения, что значительно повышает точность исследований.

Достигается это тем, что в центре зондирования на уровнях горизонтов, выделенных опорным ВЭЗ, дополнительно измеряют сопротивление вне и внутри некоторого объема грунта, который затем герметизируют и используют в качестве эталона при повторных измерениях.

Сущность предложенного способа иллюстриру ется чертежом.

На пункте наблюдения за влажностью выполняют опорное вертикальное электрическое зондирование (ВЭЗ) с симметричной установкой АМЛ/В (или дипольной установкой любого типа). В месте расположения центра зондирования О бурят скважину небольшого диаметра. На глубинах, соответствующих серединам выделенных по зондированшо слоев (или через равные интервалы по глубине), устанавливают ампулы, содержащие внешний зонд 1, контактирующий с грунгом, и внутренний зонд

2, контактирующий с образцом того же грунта в ампуле 8. С места установки ампулы 8 берут образец грунта, одна часть которого идет на заполнение ампулы, а другую отправляют

10 на лабораторный анализ влажности. Послезаполнения ампулы образцом ее герметизируюг (запаивают так, чтобы влажность грунта в ней была неизвестна) .

По истечении времени, достаточного для

15 восприятия образцом грунта в ампуле температуры слоя, измеряют сопротивления обоими зондами. Эти сопротивления должны, будучи равными, соответствовагь влажности эталонного образца. По полученным удельным со20 противлениям различных слоев уточняют интерпретацию опорной кривой ВЭЗ.

Измерения с установкой АЛ1Л В и с зондами производят на переменном токе низкой частоты аппаратурой 4, к которой электроды

25 А,М, Л, В и зонды подключают через коммутатор 5.

В дальнейшем в заданные сроки или при изменении метеорологической обстановки выполняют повторные измерения кa» с установкой

30 А ЧЛ В, так и с зондами, 241098 (2) 10

TO

Зависимость удельного сопрот1!Влее!1!я Одно!! и той же породы от влагонасыщения ее пор определяют параметром водонасыщення: в= — "=t(Kn)

"вп показывающим, во с;<олько раз возросло удельное сопротивление породы (;„) при частичном насыщении ее пор влагой по сравнению с удельным сопротивлением той же породы при полном насыщении ее пор (о,„). Частичное насыщение характеризуется коэффициентом водонасыщения К,, выражающим долю порового пространства, заполненного водой.

В общем случае водонасыщепие подсчитывают по формуле

Показатель степени и выбирают применительно к структуре пород (песчано-глинистые, карбонатные и пр). Если наблюдения над влажностью производят на одном и том же пункте наблюдений и изменение влажности является следствием естественного или искусственного орошения пресными водами, то величину (>,„для одних и тех же литологичеcI

< Во /;"д,1 где Köo — коэффициен" водонасыщения, соответствующий опорному наблюденшо;

КВ,. - — то же, соответствующии -му повторному наблюдению; о„, — удельное сопротивление пласта, определенное нри опорном наблюдении; — удельное сопротивление того >ке пласта, определенное при -ом наблюдении.

Удельные сопротивления р„, и (, определяют по опорной и повторным кривым зондирования и уточняют по данным измерений с зондами 1 и 2.

Изменение температуры грунтов, например, вследствие суточных.или сезонных изменений метеорологических условий, может вызвать заметные изменения величины (>,„, а следовательно, и отношения (1). В этом случае в величину,„;, определяемую по кривой зондирования, необходимо ввести поправку на изменение температуры пласта.

Температурная коррекция Р(1) э„, осуществляется по отношеншо удельных сопротивлений, измеренных в ампуле с эталонным образцом и внешним зондом в пласте.

Поскольку влажность образца в ампуле неизменна, сопротивление по внутреннему зонду

55 б0

65 г(„> изменяется только за счет изменения температуры пласта, в котором находится ампула. Сопротивление же по внешнему зонду зависит от влажности пласта и его температуры. Поскольку " пласта и образца практически постоянно, оба сопротивления имеют один и тот же температурный коэффициент: р() Рв! (! )

Рво (o) где (>„(t,.) — сопротивление образца при температуре 11, ово (4) — сопротивление образца при опорном наблюдении при температуре

Поскольку сопротивление образца по измерению зондом

PnI (З) (I) = () Рп!(В) () и и

Kno - / г п!(3) (i) Рэо (о)

Кв; PÄ. (.)

Pnt(Э1(I i)

Из 1 2 3 получим и и (1) K n! -в / Pno (Io) -, Рэо (о)

1 Р(!);.„() P „;() () откуда получаем количественное значение влажности при повторном наблюдении, выра>кенное через известную влажность опорного наблюдения. При этом влажность определяется с учетом температуры как по результатам измерений с зондом для дискретного объема пласта, так и среднее для всего пласта по данным ВЭЗ.

В случае сходного литологического состава грунтов и небольших колебаний температуры на нескольких пунктах наблюдения относительное изменение влажности можно о11ределить только по одним ВЭЗ. При этом одновременно с опорнь1м зондированием определяют влажность обычным термовесовым методом и на основании этих данных находят влажность при всех повторных наблюдениях.

Для большей точности определения влажности

IIo ВЭЗ в пределах каждого района со сходным и лптологическим разрезом и метеорологическими условиями устанавливают опорный пункт, оборудованный ампулами и зондами.

Для определения оптимальных условий полива и предотвращения засоления почвы наблюдения за инфильтрацией поверхностных вод, а также за смыканием зоны увлажнения пресными водами с сильно минерализованными грунтовыми водами производят способом повторных БЭЗ в сочетании с измерением по зо<ндам для определения качественной картины и количественных соотношений на опорныx пунктах и для уточнения интерпретации ВЭЗ на соседних пунктах. Наиболее важны наблюдения за распределением влажности по глубине па участках почв, подверженных засолегппо. На этих участках серией повторных ВЭЗ

241098

Составитель 3. П. Попова

Техред Т. П. Курилко Корректор А. С. Колабин

Редактор Б. Б. Федотов

Заказ 2084/19 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, 2 исследуют динамику проникновения поверхностных вод.

Предмет изобретения

Способ определения влажности почв и грунтов в естественном залегании электрометрическим методом сопротивлений, основанный на проведении опорных и систематических повторных измерений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в центре зондирования на уровнях горизонтов, выделенных опорным ВЭЗ, производят дополз нительные измерения сопротивления вне и внутри некоторого объема грунта, который герметизируют и используют в качестве эталона при повторных измерениях.