在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備的製作方法

2023-05-13 07:26:01 3

專利名稱：在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於巖土工程勘察中巖土層的滲透係數室外試驗技術領域，具體涉及一種在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備。
背景技術：
在工程勘探領域，地層的滲透係數是一項重要的水文地質參數，為了測得地層的滲透係數，主要採用室內試驗和現場試驗兩種方法，室內試驗一般有常水頭法與變水頭法， 對於粗粒土或成層土，易受取樣代表性、取樣擾動和尺度效應等因素影響，試驗結果一般誤差較大；而現場試驗通過對試驗地層進行注水試驗與抽水試驗，注水試驗適用於地下水缺乏的地層，抽水試驗適用於地下水比較豐富的地層，具體是先在選定位置鑽一個抽水井，然後在與地下水流向垂直的方向上鑽幾個水位觀測井，與抽水井的距離以1 2倍含水層厚度為宜，用水泵在抽水井中進行抽水，同時記錄抽水井的出水量和觀測井的水位下降對應關係，然後利用計算公式，計算出滲流區域的平均滲透係數。該方法的缺點是(1)雖可準確地計算出滲流區域地層的平均滲透係數，但不能得出巖土層滲透係數沿抽水井孔埋深的分布情況，致使無法根據抽水試驗準確找出滲透係數大的微小區段埋深位置和滲流量，不能滿足目前現場工程需要。(2)當存在多個含水層而採用不同深度的鑽孔進行分層抽水試驗時，由於不同試段間有複雜的地下水連通網絡而發生水力聯繫，抽水試驗試段內的水量易受幹擾而造成試驗誤差，有時試驗誤差甚大，失去了抽水試驗的意義。
發明內容本實用新型的目的在於針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種操作簡單、測量精度與靈敏度高的在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備。本實用新型目的是通過如下的技術方案來實現的該在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備，用於巖土工程勘察中巖土層的滲透係數室外試驗，它包括一個放置於試驗用抽水井井底的流速儀探頭，兩個分別放置於試驗用觀測井I和觀測井II中的水位監測儀；所述流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機上，其信號輸出端通過電纜線內的信號線與光電隔離器連接；所述兩個水位監測儀的信號輸出端也分別通過信號線與光電隔離器連接，光電隔離器的輸出端與微型計算機系統的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統。更具體地說，所述流速儀探頭採用超聲波都卜勒流速儀探頭。本實用新型提供的在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備及其檢測方法，其主要特點體現在(1)不僅可計算出滲流區域巖土層的平均滲透係數，還可精確算出巖土層滲透係數沿抽水井孔埋深範圍內的分布情況，繪製出二者相應的關係曲線，準確找出滲透係數大的微小區段埋深位置和滲流量，滿足目前現場工程需要；(2)不論有幾個含水層，都可採用全孔抽水試驗檢測方法，而非分層抽水試驗，避免不同試段間的水力聯繫而造成試驗誤差，提高試驗精度。因此，本實用新型技術成熟、原理可靠；試驗操作方法簡單、使用方便；採用在線檢測方式，使試驗過程無人為因素，測量精度與靈敏度高；試驗費用低；目前還沒有對穩定流抽水試驗採用一種全孔連續檢測的試驗設備及檢測方法，具有很好的推廣使用價值。

圖1是本實用新型實施例的結構示意圖。圖2是本實用新型微型計算機系統主程序流程圖。圖3是本實用新型實施例的抽水量隨抽水井孔深的分布曲線圖。圖4是本實用新型實施例的滲流量隨抽水井孔深的分布曲線圖。圖5是本實用新型實施例的滲透係數隨抽水井孔深的分布曲線圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。參見圖1，本實施例中，試驗用抽水井井底放置有流速儀探頭1，流速儀探頭1採用超聲波都卜勒流速儀探頭；試驗用觀測井I和觀測井II中分別放置有水位監測儀7和水位監測儀9 ；流速儀探頭1通過電纜線2連接到伺服電機3上，其信號輸出端通過電纜線2內的信號線與光電隔離器4連接；水位監測儀7和水位監測儀9的信號輸出端也分別通過信號線8和信號線10與光電隔離器4連接，光電隔離器4的輸出端與微型計算機系統5的輸入端連接；在抽水井上安裝有抽水系統6。其中，&是觀測井I距離抽水井的距離，&是觀測井II距離抽水井的距離，、是觀測井I的水位高度，之是觀測井II的水位高度。首先，將抽水井、觀測井I和觀測井II分別鑽進至設計深度。由抽水系統6在抽水井孔抽水至一定水位降深，待湧水流量符合穩定標準後，將超聲波都卜勒流速儀探頭1、水位監測儀7和水位監測儀9分別放入抽水井、觀測井I和觀測井II中。開啟設備，伺服電機 3開始工作，緩慢勻速提升電纜線2，使流速儀探頭1沿井孔軸線自井底部而上緩慢勻速地提至穩定水位處。流速儀探頭1即高精度地測量出沿井孔軸線各點的流速，並通過信號線和光電隔離器4將流速電信號送到微型計算機系統5上；同時水位監測儀7和水位監測儀9 分別檢測出觀測井I與觀測井II的水位數據，通過信號線8和信號線10送到微型計算機系統5上。微型計算機系統5根據流速儀探頭1、水位監測儀7和水位監測儀9得到的數據， 結合伺服電機提供的井孔埋深的數據，通過數據處理和分析而得出巖土層的滲透係數沿抽水井孔埋深的分布關係，並顯示和列印出來。參見圖2，是本實用新型計算機主程序流程圖。微型計算機啟動並初始化，其初始化內容包括設置數據類型，包括伺服電機的勻速度等；然後啟動，開始捕捉暫停鍵是否按下，若有，暫停試驗；捕捉啟動鍵是否按下，若沒有，則繼續暫停試驗，若有，則繼續捕捉暫停鍵以外按鍵是否按下，同時採集超聲波都卜勒流速儀處的流速數據，並轉化為流量數據，結合伺服電機提供的井孔埋深的數據，得出沿井孔軸線不同埋深巖土層的流量分布的數據；根據達西定律和抽水試驗規程中的計算公式進行處理與分析數據，從而得出巖土層滲透係數沿抽水井孔埋深範圍內的分布情況。若捕捉到結束鍵按下，則試驗完畢，列印相關曲線及試驗數據。[0019]參見圖3，是本實用新型實施例的抽水量隨抽水井孔深的分布曲線圖。參見圖4，是本實用新型實施例的滲流量隨抽水井孔深的分布曲線圖。在模擬試驗中，超聲波都卜勒流速儀沿抽水井孔軸線自井底部(地面下IOm處)而上勻速地提至穩定水位(地面下6m處)處，流速儀沿鑽孔軸心連續檢測各點的流速V，並轉化為電脈衝信號通過信號線和光電隔離器送往微型計算機系統，經過數據分析與處理得出抽水量隨抽水井孔深的分布曲線圖與滲流量Q隨抽水井孔深的分布曲線圖。參見圖5，是本實用新型實施例的滲透係數隨抽水井孔深的分布曲線圖。通過模擬試驗實測出的滲流量Q隨抽水井孔深的分布數據，觀測井I與觀測井II的水位、，之，及距離抽水井的距離代入穩定流抽水試驗的公式之一 , Q InO, Zr1)
k = U Χ，得出滲透係數k隨抽水井孔深的分布曲線圖。目前的抽水試驗只能求出 Γ K)
該地層的平均滲透係數，而本實用新型可得出滲透係數隨抽水井孔深的分布曲線圖，滿足目前現場日益求精的工程需要。本實用新型適用於完整井或非完整井的穩定流抽水試驗，技術成熟，原理可靠；試驗操作簡單，採用在線檢測方式，使試驗過程無人為因素，測量精度與靈敏度高。
權利要求1.一種在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備，用於巖土工程勘察中巖土層的滲透係數室外試驗，其特徵在於它包括一個放置於試驗用抽水井井底的流速儀探頭，兩個分別放置於試驗用觀測井I和觀測井II中的水位監測儀；所述流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機上，其信號輸出端通過電纜線內的信號線與光電隔離器連接；所述兩個水位監測儀的信號輸出端也分別通過信號線與光電隔離器連接，光電隔離器的輸出端與微型計算機系統的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統。
2.根據權利要求1所述的在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備，其特徵在於所述流速儀探頭採用超聲波都卜勒流速儀探頭。
專利摘要本實用新型公開了一種在線全孔連續檢測的穩定流抽水試驗設備。本實用新型試驗設備包括一個放置於試驗用抽水井井底的流速儀探頭，兩個分別放置於試驗用觀測井Ⅰ和觀測井Ⅱ中的水位監測儀；流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機上，其信號輸出端通過電纜線內的信號線與光電隔離器連接；兩個水位監測儀的信號輸出端也分別通過信號線與光電隔離器連接，光電隔離器的輸出端與微型計算機系統的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統。本實用新型將測得的流速和水位電信號送到微型計算機系統後，進行數據處理和分析得出巖土層滲透係數沿抽水井孔埋深範圍內的分布情況。本實用新型能準確、靈敏、方便地測得巖土層的滲透係數。
文檔編號G01N15/08GK202330235SQ20112050080
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月5日 優先權日2011年12月5日
發明者安永林, 崔大田, 張聯志, 朱建群, 王志斌, 陳偉 申請人:湖南科技大學