Устройство для исследования деформируемости грунта в скважинах

О П И С А Н И Е ()935566

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Республик (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заивлено08, 10.80 (21) 2988885/29»33 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51)М. Кл.

Е 02.0 1/00

G 01 и 3/10 еве3%арстееккей квинтет ссер м делен изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.82. Бюллетень № 22 (53) УДК624.131. ,382 (088.8) Дата опубликования описания 15.06.82 (72) Авторы изобретения

А. П. Екимов и Н. М. Карпов

Всесоюзный ордена Трудового Красного!Знамени научно- исследовательский институт гидротехникй им."Б;Е-. Беден (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕ МОСТИ

ГРУНТА B СКВАЖИНАХ

Изобретение относится к строительст- ву, в частности к устройствам типа прессиометров дпя исследования строительных свойств грунта в скважинах и может быть иепопьзовано при инженерно-строительных изысканиях и горном депе.

Известно устройство дпя исспедования деформационных свойств грунта в скважи ие, содержащее корпус, эпастичную обопочку, источник давления и измерительное присцособпение, которое вкпючает дистанционные датчики деформаций и бпок регистрации 111.

Однако это устройство позволяет измерять деформации грунта только в од- . ном (среднем) сечении нагружаемого

15 участка скважины. Данные этих измерений характеризуют деформационные свойства. ограниченного объема- грунта в области опробования и, в связи с этим, yew

20 ройство непригодно дпя исследований слоистых и неоднородных грунтов. Кроме того, таким устройством невозможно исспедовать деформационные свойства грунта по трем взаимно перпендикулярным направлениям в одной скважине, что приводит к получению недостаточно точных измерений.

Наибопее бпизким техническим решением к предлагаемому явпяется устройство дпя исспедования деформационных свойств грунта в скважинах, в котором нагрузочное приспособление выполнено с полым стаканом и осевым домкратом, смонтированным между радиально-распорными домкратами, а измерительное приспособпение имеет направпяюшне стержни, укреппенные на нагрузочном приспособпении, пропущенные сквозь отверстия B дисках и соединенные с поспедними посредством пружин, причем каждый диск выпопнен с прижимным домкратом. Устройство позвопяет измерять в процессе нагружения радиальные перемещения жест ких штампов радиапьно-распорных домкратов и относительно осевые перемещения дисков, прижатых к стенке скважины при помощи домкратов. Дпя получения необ3 9355 х жимой информации для определения характеристик деформируемости массива грунта в различных направлениях устройство снабжено достаточно большим количе твом (не менее 10) датчиков (2).

Однако это устройство обладает недостаточной точностью измерений иэ-за потери мощности сигнала в соединительных проводах между датчиком и блоком регистрации, расположенными друг.от дру- i6

ra на значительном расстоянии.

Бель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство ддя исследования деформируемости грунта в скважинах, содержащее источник давления, корпус с радиально-распорным и осевым домкратами, измерительное приспособление с датчиками деформаций и блоком регистрации, снабжено электронным кольцевым переключателем и полупроводниковым преобразователем, установленными внутри корпуса и соединенными между собой, и с датчиком деформации, причем полупроводниковый преобраэоватедь подключен к блоку регистрации, На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - принципиальная схема подключения датчика к электронному кольцевому перекдючатедю и полупроводниковому преобразователю.

Устройство содержит возбудитель давления, например насос 1, маслопровод 2, лебедку 3 с тросом 4, корпус 5 с осевым и радиально-распорными домкратами

6 и 7, измерительное приспособление, включающее датчики 8 осевых и радиальных перемещений, электронный кольцевой переключатедь 9, полупроводниковый преобразователь 10 и блок 11 регистрации.

Электронный кольцевой перекшочатель

9 состоит иэ одинаковых рабочих ячеек, Количество которых соответствует количеству датчиков и одной ячейки пуска переключателя. Ячейки представляют собой триггеры на тринисторах 12-15 с устойчивым состоянием.

Кроме того, ячейки переключателя со» . держат герконы 16-23 с катушками 2427, конденсаторы 28-39, резисторы 40- 50

51, и диоды 52-55. Ячейки запуска переключателя состоит из конденсатора 56, катушки 57, геркона 58 и резисторов

59 и 60. Резистор 61 служит для устойчивой работы тринисторов. 55

Устройство работает следующим об(ч ЗОМ

66 4

Внутри корпуса 5 устанавливают электронный кольцевой переключатель 9 н полупроводниковый преобразователь 10. К корпусу прикрепляют осевой домкрат 6 и домкраты 7, создающие радиальные нагрузки на стенки скважины. Присоединяют провода к электронному кольцевому переключатедю и полупроводниковому преобразователю, а маслопроводные трубки

2 - к домкратам 6 и 7. После этого собранная часть устройствана тросе 4 при помоши лебедки 3 опускается в скважину. Маслопроводную трубку присоединяют к насосу 1, а электропровода — к блоку l l регистрации.

В процессе проведения опытов создают давление в радиально-распорных и затем в осевом домкратах. Радиальные и вертикальные деформации грунта фиксируются датчиком, сигнад от которых поочередно посредством эдектронного кольцевого переключателя через полупроводниковый преобразователь поступает в блок регистрации.

Кольцевой переключатель датчиков (фиг. 2) работает сдедующим образом.

В момент включения измерительной системы импульсом заряда конденсатора 56 катушкой 57 через контакты геркона 58 QT крывается тринистор 12, Конденсаторы

28 первой ячейки и 31 второй ячейки будут заряжаться через него и катушку

24 герконов 16 и 17 до напряжения источника питания в полярностях указан/ ных на фиг. 2. При этом автоматически включается датчик 8 первой ячейки. Ток открывшегося тринистора 12, проте кая по резистору 61, создает на нем падение напряжения. Таким образом, от,рицательный потенциал приложен к управляюшим электродам тринисторов 12-15, что стабилизирует их работу. Конденса» тор 32 и 33 разрядятся: первый через резистор 42 и открывшийся тринистор

12, а второй - через него же и резисторы 42, 41 и 43. Вследствие разряда конденсатора 33 положительное напряжение на катоде диода 52 уменьшается и он открывается. Диоды 53-55 остаются по-прежнему закрытыми. Если теперь подать положительный импульс на Вход (фиг. 2) переключателя, то он пойдет только на управляющий электрод тринистора 13 и откроет этот тринистор, Подкшочится датчик 8 второй ячейки через герконы 18 и 19, Заряженный до напряжения. питания конденсатор 28 окажется подключенным через открытый тринистор

13 параллельно промежутку анод-катод >:5 >; «

5 трннистора 1 пли>со.1 к er о катоду и минусом — к аноду, поэтому тринистор

12 закроется. После этого конденсатор

28 будет перезаряжаться через катушку 24 и открытый тринистор 13 противо- положной полярности, указанной на фиг.2.

Конденсаторы 32 и 33 начнут заряжаться первый — через катушку 24 и резистор 42, а второй — через катушку 24 и резисторы 42, 41 и 43. Диод 52 закро- IO ется. Конденсатор 29 зарядится через катушку 25 и открытый тринистор 13 до напряжения питания. Конденсаторы 31, 34 и 35 разоядятся: первый - через катушки 24 и 27, второй — через резисто- 1 ры 44, 45, 46, 61 и тринистор 13. После разряда конденсатора 25 диод 53 от-. кроется.

Следующий входной импульс через от- 2О крывшийся диод 53 поступит на управляющий электрод. тринистора 14 и он, в свою очередь, также откроется и подключит через герконы 20 и 21 датчик очередной ячейки. Далее в переключателе бу- ° 2 дут протекать аналогичные процессы, причем каждый последующий импульс будет, проходить к следующей по порядку ячейке переключателя датчика. После срабатывания последнего тринистора 15 переключатель будет возвращен в исходное положение

Блок, 1 f регистрации содержит аналогичный электронный переключатель, снабженный световыми диодами, который служит для индикации датчиков.

Предлагаемое устройство для и<.сл дования деформируемости грунта в сква.кинах, содержащее электронный кольцевой переключатель и полупроводниковый преобразователь, смонтированные в корпусе нагрузочного приспособления, позволяет согласовать низкоомный выход датчиков с высокоомным входом блока регистрации.

В этом случае сигнал датчика передается без потерь и искажений на значительное расстояние, что, в свою очередь позволяет повысить точность измерений.

Формула изобретения

Устройство для исследования деформируемости грунта в скважинах, содержащее источник давления, корпус с радиально-распорным и осевым домкратами, измерительное приспособление с датчика« ми деформаций и блоком регистрации, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено электронным кольцевым переключателем и полупроводниковым преобраI зователем, установленными внутри корпуса и соединенными между собой, и с датчиками деформации, причем полупроводниковый преобразователь подкщочен к блоку рети страции.

Источники информации, принятйе во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 394683, кл. G 01 L 7/08, 1971.

2. Авторское свидетеш.ство СССР

¹ 339900440077, кл. E 02 Х) 1/00, 1971.