Устройство для определения коэффи-циента фильтрации дисперсныхматериалов

 

6с:,а ° пеф Ъо тц,. „

О и и "чие"

ИЗОБРЕТЕпИ

Сеез Советсннх

Сецнааистнческих

Республик

<и> 796741

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬС (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 151178 (21) 2685554/1 с присоединением заявки ЙР

51 М К„з

G N 15/08

4 есударстаекяый квинтет

СССР вв делам изобретекмй я открытяй (23) Приоритет

Опубликовано 15.0181. Бюллетень N9

Дата опубликования описания 1501

53) УДК624 .131. .374(088.8) (72) Авторы изобретения

В.Я. Калачев, А.С. Поляков и Е.A Глуховский

Московский-ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО +HER OIIP EHEHHH

ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ!

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств материалов, к способам определения коэф.фициента фильтрации дисперсных систем,преимущественно глинистых грунтов и может .быть применено при подсчете запасов подземных вод, проектировании мелиоративных сооружений, прогнозировании потерь воды из водохранилищ, притока ее в строительные tO котлованы, горно-разведочных выработках и т.д.

Известно устройство для определения коэффициента фильтрации, содержащее вкладыш, корпус и крышку. Во вкладыш 35 входит регулирующее кольцо, обойма дно вкладыша и поршень с шариком(1 .

Ф

Недостатком этого устройства является большая длительность определения коэффициента фильтрации. 20

Известно также устройство для определения коэффициента фильтрации несвязных грунтов, содержащее цилиндр, в который помещена сетка и имеется три боковые трубки и две трубки, рас- 25 положенные выше и ниже трех первых (2j.

Недостатком такого устройства является невозможность определения коэффициента фильтрации тонкодисперсных ЗО материалов, в частности глинистых грунтов.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее загрузочную емкость, расположенную в полом основании и установленную на дренирующем диске, штамп со штоком и рычажное приспособление (3).

Определение напорного градиента по способу регистрации остаточного напора после. фильтрации требует значительных затрат времени. Конструкция устройства не позволяет .определять напорный градиент по адгезнонному способу, требующему значительно меньших затрат времени.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения воэможности измерения напорного градиента по ацгезионному способу.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя пружинами, а шток штампа введен в замкнутую полость, образованную двумя вертикально расположенными, входящими друг в друга коаксиальными стаканами, при этом одна из пружин помещена в замкнутую полость и соединена с верхним стаканом и штоком, а вторая

796741 прикреплена к штампу и поджата нижним стаканом, причем верхний. стакан связан механически с рычажным приспособлением.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из загрузочной емкости (грунтовой стакан) 1, установленной в полом основании 2 на дренирующем диске 3, штампа 4 со штоком, соединенным с рычажным приспособлением, состоящим из опоры 5, укреплен- 10 ной на основании 6, коромысла 7, на котором нанесена шкала 8 и укреплен подвижный груз 9 через систему нажимной 10 и отрывающей 11 пружин, и двух направляющих стаканов, верхнего 12 и нижнего 13, размещенных в верхней части крышки 14, штампового кольца 15 и штатива с воронкой 16.

Необходимость использования в конструкции прибора нажимающей и отрывакщей пружин определяется следующим.

Нажимающая пружина служит амортизационным .приспособлением, которое воспринимает на себя прижимающую нагрузку и плавно передает ее на штамп.

Отсутствие нажимающей пружины приводит к возникновению в образце водонасыщенного грунта гидродинамического удара в момент передачи прижимающей нагрузки, что приводит к наруше: нию естественной структуры грунта и. ЗО искажает величину коэффициента фильтрации.

Отрывающая пружина необходима для обеспечения отрыва штампа одновременно по всей площади его контакта с грунтом. Использование для передачи отрывающего усилия жестко или шар нирно закрепленного штока или другого приспособления не обеспечивает передачу отрывающего усилия без пере- 4Q коса штампа. Наличие даже незначительного перекоса приводит к тому, что мениск смачивакщей жидкости (порового раствора), возникающий в момент контакта штампа с водонасыщенным 4$ грунтом, проскальзывает по смоченнои поверхности штампа в сторону перекоса, значительно снижает интенсивность адгезионного взаимодействия штампа с грунтом, в результате чего снижается отрывающее усилие, а следовательно, уменьшается градиент . напора и в конечном итоге завышается искомое значение коэффициента фильтрации грунтов.

Прибор работает следующим образом.

Через воронку 16 в основание пол сти 2 заливают воду до дренирующего диска 3. Используемый грунт ненарушенного сложения помещается в загру- . 60 эо ную емкость (грунтовой стакан) 1 и устанавливается на дренирующий диск. На поверхность грунта помещает.ся штамповое кольцо 15 и штамп 4, на которые передается предварительная 5 прижимающая нагрузка, не превышающая по величине структурную прочность грунта. Нагрузка создается с помощью рычажного приспособления при передвижении подвижного груза 9 иэ положения равновесия влево и передается непосредственно на штамп через пружину

10 и направляющие стаканы 12 и 13.

Затем на штамп передается отрывакщее усилие путем перемещения груза по коромыслу вправо через отрывающую пружину 11, величина которого устанавливается по шкале 8, равной половине величины липкости (адгезии) исследуемого грунта. В момент установки заданного отрывающего усилия включается электрическая сигнальная система, которая фиксирует время от начала передачи отрывающей нагрузки до момента отрыва штампа.

Коэффициент фильтрации (К41) рассчитывают по формуле

Ч к

Ф FeK3 где

3; напорный градиент, найденный как отношение отрывающего усилия (А), приведенного к единице площади (F) штампа и (9) длине пути фильтрации, равной толщине образца (1 cM)

2 где F — площадь штампа, см, и — пористость грунта,В; с — время отрыва, с, V — объем жидкости, необходимый для равновесного отрыва штампа, величина строго постоянная для данного материала штампа, находится экспериментально и для стального полированного штампа площадью 10 см сосZ тавляет 0,006 ñì3.

Преимущество данного устройства заключается в высокой скорости определения коэффициента фильтрации при сохранении необходимой точности.

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициента фильтрации дисперсных материалов, преимущественно глинистых грунтов, содержащее загрузочную емкость, расположенную в полом основании и установленную на дренирующем диске, штамп со штоком и рычажное приспособление, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, устройство снабжено двумя пружинами, а шток штампа введен в замкнутую полость, образованную двумя вертикально расположенными, входящими друг в друга коаксиальными стаканами, при этом одна

796741

Составитель О.Алексеева

Редактор М.Петрова Техред H. Вабурка Корректор Н.Швыдкая

Заказ 9762/61 Тираж 916 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рачшская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 из пружии помещена в замкнутую полость. и соединена с верхним стаканом и што- . ком, а вторая прикреплена к штампу и поджата нижним стаканом, причем верхний стакан связан механически с рычажным приспособлением.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чаповский Е. Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов. M., "Недра", 1966, с. 100, 136.

2. Калачев В. Я. и др. Способ определения водопроницаемости связанных грунтов. Известия высших учебных заведений. "Геология и разведка". Геолого-разведочный институт им. Сер- . го Орджоникидзе, 1977, л 4, с. 123.

3. Ломтадзе В. Д. Методы лабораторных исследований физико-механических свойств горных пород. Л., "Недра", 1972, с. 171 (прототип).