Способ определения содержания воздуха в мерзлом грунте

Авторы патента:

G01N9 - Определение плотности или удельного веса материалов; анализ материалов путем определения их плотности или удельного веса (устройства для взвешивания G01G)

Владельцы патента RU 2478196:

Учреждение Российской академии наук - Институт мерзлотоведения им. П.И. Мельникова Сибирского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических свойств грунтов. Способ определения содержания воздуха в мерзлом грунте заключается в том, что после отбора образца грунта, взвешивания и определения его объема, общей влажности, количества незамерзшей воды дополнительно производят высушивание образца грунта. Затем определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц. После чего определяют относительное содержание воздуха в талом грунте. Причем расчет содержания воздуха в талом грунте выполняют по формуле: где V_a - объем воздуха в образце мерзлого грунта; V - объем образца; W_w - влажность по незамерзшей воде; ρ_w - плотность воды; ρ_i - плотность связанного в грунте льда. При этом плотность сухого грунта определяют по формуле: где m_d - масса сухого образца грунта, плотность твердых частиц определяют по формуле: где V_d - объем твердых частиц образца, а общую влажность грунта определяют по формуле: где m - масса образца грунта.

Техническим результатом изобретения является расширение области применения благодаря получению возможности точного измерения содержания воздуха и, как следствие, уточнение оценки деформационных свойств грунтов.

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических свойств грунтов.

Известен «Способ определения объемного веса, удельного веса, пористости и защемленного воздуха в почвах и грунтах и пикнометр для его осуществления» (SU 125938) [1]. В пикнометр вводят замеренный объем жидкости, заполняющей макропоры и микропоры почвы, и по истечении двух-трех минут сливают не впитавшуюся в почву жидкость, затем повторно наполняют пикнометр жидкостью до риски, помещают под вакуум для откачивания защемленного воздуха и снова замеряют объем жидкости, дополнительно введенной до риски на пикнометре.

Недостатком известного способа является пониженная точность измерения, связанная с применением жидкости (керосина), характер взаимодействия которой индивидуален для каждого состава фунта.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛОГО ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, влажности, количества незамерзшей воды.

Недостатком известного способа [2] является узкая область применения, связанная с невозможностью точного определения содержания воздуха в грунте, что приводит к снижению точности оценки деформационных характеристик грунтов, имеющих первостепенное значение для строительства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение области применения благодаря получению возможности точного измерения содержания воздуха и, как следствие, уточнение оценки деформационных свойств грунтов.

Технический результат достигается тем, что после отбора образца грунта, взвешивания и определения его объема, общей влажности, количества незамерзшей воды дополнительно производят высушивание образца грунта, определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц, после чего определяют относительное содержание воздуха в талом грунте, причем расчет содержания воздуха в талом грунте выполняют по формуле

где V_a - объем воздуха в образце мерзлого фунта;

V - объем образца;

W_w - влажность по незамерзшей воде;

ρ_w - плотность воды;

ρ_i - плотность связанного в грунте льда;

плотность сухого грунта

где m_d - масса сухого образца грунта;

плотность твердых частиц

где V_d - объем твердых частиц образца;

общей влажности грунта

где m - масса образца грунта.

Параметры, определяемые известными способами:

- плотность грунта

где m - масса образца грунта; V - объем образца;

- плотность сухого грунта

где m_d - масса сухого образца грунта;

- плотность твердых частиц

где V_d - объем твердых частиц образца;

- влажность грунта

Окончательная зависимость отношения объема содержания воздуха в грунте к общему объему грунта имеет вид:

Зависимость (5) получена из представления объема грунта как суммы объемов его компонентов:

где V_w и V_i - объемы незамерзшей воды и льда в грунте, V_a - объем воздуха в грунте.

Из выражений (2) и (3) следует, что

Объем воды в грунте равен

где m_w=m-m_d - масса воды в грунте.

Массу воды в грунте на основании (4) можно представить в виде

или с учетом (2)

После подстановки выражения массы воды (10) в (8) получаем

Подставив (7) и (11) в (6) после небольшого преобразования находим выражение относительного содержания воздуха в мерзлом грунте

Пример расчета содержания воздуха в мерзлом грунте

По экспериментально найденным показателям физических свойств мерзлого грунта, а также воды и льда:

по формуле (16) находим

Благодаря получению возможности определения содержания воздуха в грунте появляется возможность более точного расчета деформационных характеристик грунтов, что приводит к более точному расчету фундаментов. Уточнение расчета фундаментов приводит к снижению затрат без снижения надежности построек.

Промышленное применение. Изобретение может быть с успехом применено для расчета воздуха, содержащегося в мерзлом грунте.

Способ определения содержания воздуха в мерзлом грунте, включающий отбор образца грунта, взвешивание и определение его объема, общей влажности, количества незамерзшей воды, отличающийся тем, что дополнительно производят высушивание образца грунта, определяют объем твердых частиц грунта, плотность сухого грунта, плотность твердых частиц, после чего определяют относительное содержание воздуха в мерзлом грунте, причем расчет содержания воздуха в мерзлом грунте выполняют по формуле

где V_a - объем воздуха в образце мерзлого фунта;
V - объем образца;
W_w - влажность по незамерзшей воде;
ρ_w - плотность воды;
ρ_i - плотность связанного в грунте льда;
плотность сухого грунта

где m_d - масса сухого образца грунта;
плотность твердых частиц

где V_d - объем твердых частиц образца;
общей влажности грунта

где m - масса образца грунта.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на замерных узлах газодобывающих и газотранспортных предприятий, при проведении исследований физических свойств газов и их смесей (в частности, топливных природных и попутных нефтяных) и в других случаях, где необходимо знание величины отступления поведения газа от идеального.

Устройство для определения объемных долей воды и нефти в отобранных пробах из потока продукции нефтяной скважины // 2474808

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для определения объемных долей воды и нефти в отобранных пробах из потока продукции нефтяной скважины.

Определитель плавучести физического тела // 2473071

Изобретение относится к измерению плавучести физического тела в жидкой среде. .

Определитель плавучести физического тела // 2473071

Изобретение относится к измерению плавучести физического тела в жидкой среде. .

Цилиндрическое устройство для сжатия газов до мегабарных давлений // 2471545

Изобретение относится к области исследований в мегабарной области давлений квазиизэнтропической сжимаемости газов, например водорода, дейтерия, гелия и т.д. .

Способ определения физических характеристик лессового грунта // 2463573

Изобретение относится к способам определения физических характеристик лессового грунта и может быть использовано при измерении площади островов неоднородности грунта, плотности материала частиц грунта, размера и толщины слоев на разной глубине, анализе и оценке структуры грунта в геологии, климатологии, минералогии и строительстве.

Способ определения плотности высокотемпературных металлических расплавов (варианты) // 2459194

Способ и устройство для измерения плотности жидкости // 2457461

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности жидкостей в нефтяной, химической, пищевой промышленности и в других областях.

Вибрационный датчик для определения плотности жидкости // 2455628

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения плотности жидких сред в различных резервуарах, в том числе в аппаратах под давлением.

Способ определения содержания конденсата в пластовом газе // 2455627

Изобретение относится к области исследований газоконденсатных разведочных и эксплуатационных скважин. .

Способ тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах // 2478930

Изобретение относится к способам тестирования устойчивости снежного покрова на лавиноопасных склонах горнолыжных комплексов с целью обеспечения безопасности проведения рекреационных мероприятий

Способ определения дебитов и плотности пластового флюида нефтяных пластов и слоев пониженной, низкой и ультранизкой продуктивности // 2484246

Изобретение относится к буровой технике, а именно к способам определения дебитов и плотности пластового флюида нефтяных пластов и слоев пониженной, низкой и ультранизкой продуктивности, объединенных в общий эксплуатационный объект скважины

Способ определения зольности горной массы // 2486492

Способ определения содержания воздуха в талом грунте // 2487336

Изобретение относится к области инженерной геологии, в частности к определению физических свойств грунтов

Устройство для определения плотности жидких сред // 2493551

Изобретение относится к области контроля плотности жидких сред и может быть использовано для непрерывного контроля плотности технологических жидкостей. Устройство для измерения плотности жидких сред содержит выполненные из немагнитного материала измерительную камеру с поплавком, внутри которого находится магниточувствительное вещество. Также устройство содержит катушку соленоида, размещенную снаружи измерительной камеры и подключенную к выходу источника регулируемого напряжения, сенсорную катушку, подключенную ко входу источника регулируемого напряжения и параллельно ко входу измерительного индикатора. При этом измерительная камера имеет входной и выходной патрубки, выполненные с возможностью подключения к магистральному трубопроводу с контролируемой жидкостью. Корпус поплавка измерительной камеры выполнен из эластичного немагнитного материала и заполнен магниточувствительным веществом, в качестве которого используется ферромагнитная суспензия. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности проведения непрерывного измерения плотности, упрощение конструкции, а также повышение точности измерений. 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство для контроля насыпной плотности и текучести сыпучих материалов // 2494371

Изобретение относится к области обработки и использования сыпучих материалов, в том числе сыпучих высокорадиоактивных материалов для производства твэлов ядерных реакторов. Устройство для контроля насыпной плотности и текучести сыпучих материалов включает мерную воронку с шибером, размещенную в корпусе. Также устройство включает весовую платформу, соединенную с компьютером, приемную емкость, размещенную под воронкой на весовой платформе. Устройство также содержит сметку, соединенную с электроприводом и вплотную прижатую к верхнему срезу мерной воронки, вибратор, соединенный с корпусом. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, а именно обеспечение контроля насыпной плотности и текучести высокорадиоактивных порошков и с достаточной точностью. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения плотности рулона из стеблей лубяных культур и устройство для его осуществления // 2502978

Использование: изобретение относится к области определения плотности материалов, в частности льна, и может быть использовано в сельском хозяйстве и на льнозаводах первичной переработки льносырья для определения параметров рулонов, сформированных из стеблей лубяных культур. Сущность изобретения: измеряют силу сопротивления внедрению щупа в рулон в плоскости его диаметрального сечения в направлении от периферии к сердцевине и скорость движения щупа, сравнивают полученные результаты с эталонными значениями и по результатам сравнения определяют плотность рулона. При этом устройство снабжено каналом для измерения скорости движения щупа, содержащим соединенные последовательно датчик скорости, усилитель и преобразователь частоты в напряжение. Причем выход усилителя канала измерения силы сопротивления внедрению щупа и выход преобразователя частоты в напряжение подключены к индикатору через делитель напряжения. В результате проверки было установлено, что относительная ошибка заявляемого способа определения плотности не превышает 4,5%, что меньше ошибки измерения плотности противопоставляемым способом почти на 2%. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Способ измерения плотности и датчик измерения плотности (варианты) с чувствительным элементом (варианты) и блоком управления (варианты) // 2503946

Группа изобретений относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения плотности (в том числе локальной плотности) жидких сред и газовых сред. Способ измерения плотности заключается в полном погружении физического тела с определенными массой, объемом и магнитными свойствами в измеряемую среду и воздействии на него магнитным полем. Причем воздействие на физическое тело магнитным полем осуществляется в измеряемой среде в месте расположения тела. При этом величина и направление изменяются посредством контролируемого изменения физического параметра. Причем перед началом измерения значение этого физического параметра таково, что тело занимает положение устойчивого покоя во всем диапазоне измерения плотности, а по мере изменения вышеупомянутого физического параметра в процессе измерения, это положение покоя становится неустойчивым и тело скачкообразно переходит в новое положение устойчивого покоя при определенном значении этого физического параметра, регистрируемое в момент этого перехода. Причем однозначная функциональная зависимость в момент этого перехода между значением физического параметра и плотностью измеряемой среды позволяет определить значение плотности среды по зарегистрированному значению физического параметра. Техническим результатом изобретения является возможность измерения плотности в резервуарах по всей высоте имеющегося уровня жидкости и газов. 7 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов // 2505796

Изобретение относится к технологии сушки и термовлажностной обработки пористых проницаемых (например, теплоизоляционных, а также дисперсных) материалов, в том числе в текстильной промышленности. Способ определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов включает определение величин, входящих в кинетический закон массопередачи, а именно: массы вещества, движущей силы процесса массопередачи (разности потенциалов сред) с обеих сторон материала и времени процесса. При этом одновременно при одних и тех же параметрах процесса проводят измерения указанных величин для двух или более образцов одной и той же природы, но разной толщины. Затем рассчитывают искомый коэффициент массопроводности по полученной аналитическим путем формуле: где δ1, δ2 - толщина образцов, м; ΔM1, ΔM2 - приращении е массы влаги в процессе опыта, кг; Δ - общая движущая сила процесса массопереноса, Па; F - площадь поверхности образца, м2; Δτ - приращение времени, соответствующее приращению массы влаги, с. При этом в данной формуле выражена количественная доля разности потенциалов на поверхностях материала, т.е. движущей силы массопереноса механизмом массопроводности, от общей движущей силы процесса массопередачи от одной среды к другой через проницаемый материал. Техническим результатом изобретения является повышение точности, а также упрощение способа определения коэффициента массопроводности пористых проницаемых материалов. 1 ил.

Датчик вибрационного плотномера // 2506563

Изобретение относится к точному приборостроению и может применяться для определения плотности и вязкости газообразных и жидких сред и может быть использовано в нефтехимической, химической и других отраслях промышленности. Датчик вибрационного плотномера содержит корпус, закрепленный в нем полый цилиндрический резонатор, омываемый с внутренней и наружной сторон и имеющий фланец с герметичной цилиндрической полостью под пьезоэлементы, отделенные от контролируемой среды и установленные в полости фланца резонатора. Круговая канавка на внутренней поверхности цилиндрического резонатора выполнена в зоне фланца. Расстояние от поверхности размещения возбуждающих и принимающих частоту пьезоэлементов до канавки равно или меньше толщины оболочки трубки резонатора. Шириной круговой проточки равна или больше толщины трубки. С наружной стороны цилиндра фланца от плоскости сопряжения торцов трубки резонатора и фланца имеется сплошная проточка. Расстояние от плоскости поверхности размещения пьезоэлементов до плоскости, формируемой сплошной проточкой на торце фланца, равно или меньше толщины оболочки трубки, а глубина равна или больше толщины оболочки цилиндра полости фланца. Техническим результатом является уменьшение механической связи фланца с трубкой резонатора, что позволяет повысить добротность резонатора и точность плотномера. 8 з.п. ф-лы, 10 ил.