ЗОНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГРУНТОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ В АКВАТОРИЯХ

Полезная модель относится к области определения физических параметров водонасыщенных грунтов и может быть использована при проведении полевых инженерно-геологических и гидрогеологических изысканий, а более конкретно, к устройствам для определения степени взаимодействия подземных и поверхностных вод.
Известно устройство для определения физических параметров грунта при проведении гидрогеологических работ, выполненное в виде зонда, внутри цилиндрического тела которого, в верхней его части, коаксиально установлен чувствительный элемент - мембрана с индикатором, нижняя часть зонда с центральным вертикальным каналом оснащена конусным наконечником, снабженным внутренними отверстиями, сопряженными с внутренним каналом цилиндрического тела зонда и взаимодействующими с грунтовыми водами; под воздействием гидростатического давления грунтовых вод происходит деформация мембраны.
К наконечнику зонда крепится конусообразный колпачок с вырезами, на внутренней поверхности которого имеется уплотнитель, а на внешней - ножи; объем внутренних каналов нижней части зонда меньше объема его тела. Зонд снабжен шарнирно закрепленными ручками. Изменения давления фиксируются индикатором. По характеру вышеуказанных изменений определяют уровень грунтовых вод (см. авт. свид. СССР №1760449, МПК G 01 N 33/24 с приоритетом 09.04.90 г., опубл. 07.09.92 г., Б.И. №33).
Недостатком известного зонда является сложность его конструкции, обусловленная необходимостью сопряжения внутреннего
канала тела зонда и отверстий конического наконечника, конструкцией и формой колпачка и наличием элементов для поворота зонда.
Известно устройство для определения физических параметров грунта при насыщении его водой, содержащее расширяющийся зонд, средство для его введения и расширения в почве, средство для регулирования и измерения радиального давлении посредством зонда и средство для подачи жидкости в область грунта, охватывающую зонд, для насыщения грунта водой. Зонд выполнен из двух расширяющихся независимо одна от другой частей с независимыми средствами регулирования и измерения радиального давления; одна из частей соединена со средством для подачи воды в грунт под давлением для проведения измерения давления насыщения грунта водой, одновременно с подачей воды в грунт; при этом предусматривается возможность выполнения зонда из двух наложенных расширяющихся зондов. Зонд может быть выполнен из четырех расширяющихся секторов, противоположно соединенных попарно для проведения измерений в одном и том же слое почвы (см. патент RU №2063031, МПК G 01 N 33/24 с приоритетом 09.06.89 г. FR, опубл. 27.06.96 г.).
Недостатком известного зонда является отсутствие возможности определения степени взаимодействия подземных и поверхностных вод.
Известен зонд для определения физических параметров водонасыщенных грунтов в акваториях при проведении полевых гидрогеологических работ, наиболее близкий по назначению и технической сущности к заявляемому, на который передают усилие вдавливания посредством направляющих штанг, в конусной части зонда размещено устройство для измерения давления грунта, а цилиндрическая часть зонда, оснащена рубашкой, разделенной на секции, изолированные друг от друга, и на боковой поверхности секций, вдоль образующей, размещены устройства для измерения сопротивления трения грунта; зонд оснащен измерительными каналами
связи и блоком обработки информации с блоком вычисления. Полученные результаты измерений сопротивлений трения передаются по измерительным каналам связи в блок обработки информации, оснащенный блоком вычисления, где происходит обработка кривой распределения избыточного порового давления (см. авт. свид. СССР №1681189, МПК G 01 N 33/24 с приоритетом 06.01.86 г., опубл. 30.09.91 г., Б.И. №36).
Недостатком известного зонда является отсутствие возможности измерения таких физических параметров водонасыщенных грунтов, как пьезометрический уровень грунтовых вод и температур донных отложений для определения степени взаимодействия подземных и поверхностных вод. Для этого необходима установка дополнительного прибора, определяющего температуры донных отложений, что приведет к снижению достоверности и точности определения, т.к. попасть двумя зондами в одну точку практически невозможно; кроме того, увеличивается время, необходимое для осуществления двух измерений, что также увеличивает погрешность измерения.
Техническим результатом является расширение диапазона измеряемых физических параметров водонасыщенных грунтов акваторий для определения степени взаимодействия подземных и поверхностных вод.
Технический результат достигается тем, что в зонде для определения физических параметров водонасыщенных грунтов при проведении гидрогеологических изысканий в акваториях, включающем устройство для измерения давления в его конусной части, измерительные каналы и блок обработки, внутренняя полость зонда разделена вертикальной диаметральной, непроницаемой перегородкой, в конусной части одной из образованных камер, отделенной горизонтальной перегородкой и снабженной перфорацией по боковой поверхности, размещен пьезометр, а вторая камера оснащена
темистрами, в количестве не менее трех, размещенными вдоль образующей зонда, перед отверстиями в стенке камеры. На чертеже представлен зонд для определения физических параметров водонасыщенных грунтов при проведении гидрогеологических изысканий в акваториях.
Зонд для определения физических параметров водонасыщенных грунтов при проведении гидрогеологических изысканий в акваториях, внутренняя полость которого 1 состоит из двух камер 2 и 3, разделенных вертикальной, диаметральной, непроницаемой перегородкой 4; в конусной части одной из образованных камер 2, отсеченной горизонтальной перегородкой 5 и снабженной перфорацией 6 на конусной боковой поверхности камеры 2, размещен пьезометр 7.
Боковая поверхность второй камеры 3, отделенная от камеры 2 вертикальной диаметральной, непроницаемой перегородкой 4, оснащена вдоль ее образующей отверстиями 8, с размещенными перед ними термистрами 9 (в количестве не менее трех) для определения температуры в точках замера по глубине. Канал связи 10 размещен между термистрами 9 и блоком обработки 11.
Зонд для определения физических параметров водонасыщенных грунтов при проведении гидрогеологических изысканий в акваториях работает следующим образом:
Зонд заглубляют в донные отложения акваторий на заданную глубину. После заглубления дают время «выстаивания» для установления пьезометрического уровня грунтовых вод в пьзометре 7, расположенном в конусной части камеры 2 внутренней полости зонда 1, отделенной горизонтальной перегородкой 5 с перфорацией 6.
После измерения пьезометрического уровня грунтовых вод, производят измерение уровня воды в реке.
Для определения направления фильтрации - разгрузки подземных вод в реку или поглощения поверхностных вод производят сравнение
установившегося пьезометрического уровня в пьезометре 7 с замеренным уровнем воды в акватории реки или озера в точке замера. Измерение температур донных отложений акваторий на соответствующих глубинах осуществляют термистрами 9 в количестве не менее трех, смонтированными перед отверстиями 8, размещенными вдоль образующей поверхности камеры 3, отделенной от камеры 2 вертикальной диаметральной, непроницаемой перегородкой 4. Использование нескольких термистров 9 позволяет получить данные о температуре на различных глубинах донных отложений.
Теплопередача осуществляется путем непосредственного контакта термистров 9 с донными отложениями акваторий в точках замера через отверстия 8.
Регистрируется значение сопротивления каждого из термистров через канал связи 10 и блок обработки 11, после чего проводят перевод значений сопротивлений термистров 9 в температуру по тарировочным таблицам каждого из термистров 9.
По полученным в результате замеров значениям температур донных отложений акватории, используя известную закономерность определяют величину скорости фильтрации.
Предложенный зонд по сравнению с известным позволяет расширить диапазон измеряемых физических параметров водонасыщенных грунтов акваторий для определения степени взаимодействия подземных и поверхностных вод.
Использование одного зонда для измерения как пьезометрического уровня грунтовых вод, позволяющего определить направление фильтрации, так и температур донных отложений в точках замера с последующим определением скорости фильтрации, позволяет повысить точность измерения за счет осуществления измерения практически в одной точке, что сделать двумя зондами невозможно, поскольку нельзя
попасть ими в одну и ту же точку водонасыщенного грунта донных отложений, а так же сократить время измерения.