專利名稱：在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于巖土工程勘察中巖土層的滲透系數(shù)室外試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備。
背景技術(shù)：
在工程勘探領(lǐng)域，地層的滲透系數(shù)是一項(xiàng)重要的水文地質(zhì)參數(shù)，為了測得地層的滲透系數(shù)，主要采用室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場試驗(yàn)兩種方法，室內(nèi)試驗(yàn)一般有常水頭法與變水頭法， 對于粗粒土或成層土，易受取樣代表性、取樣擾動和尺度效應(yīng)等因素影響，試驗(yàn)結(jié)果一般誤差較大；而現(xiàn)場試驗(yàn)通過對試驗(yàn)地層進(jìn)行注水試驗(yàn)與抽水試驗(yàn)，注水試驗(yàn)適用于地下水缺乏的地層，抽水試驗(yàn)適用于地下水比較豐富的地層，具體是先在選定位置鉆一個(gè)抽水井，然后在與地下水流向垂直的方向上鉆幾個(gè)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(jìn)行抽水，同時(shí)記錄抽水井的出水量和觀測井的水位下降對應(yīng)關(guān)系，然后利用計(jì)算公式，計(jì)算出滲流區(qū)域的平均滲透系數(shù)。該方法的缺點(diǎn)是(1)雖可準(zhǔn)確地計(jì)算出滲流區(qū)域地層的平均滲透系數(shù)，但不能得出巖土層滲透系數(shù)沿抽水井孔埋深的分布情況，致使無法根據(jù)抽水試驗(yàn)準(zhǔn)確找出滲透系數(shù)大的微小區(qū)段埋深位置和滲流量，不能滿足目前現(xiàn)場工程需要。(2)當(dāng)存在多個(gè)含水層而采用不同深度的鉆孔進(jìn)行分層抽水試驗(yàn)時(shí)，由于不同試段間有復(fù)雜的地下水連通網(wǎng)絡(luò)而發(fā)生水力聯(lián)系，抽水試驗(yàn)試段內(nèi)的水量易受干擾而造成試驗(yàn)誤差，有時(shí)試驗(yàn)誤差甚大，失去了抽水試驗(yàn)的意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)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(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備。本實(shí)用新型目的是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的該在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備，用于巖土工程勘察中巖土層的滲透系數(shù)室外試驗(yàn)，它包括一個(gè)放置于試驗(yàn)用抽水井井底的流速儀探頭，兩個(gè)分別放置于試驗(yàn)用觀測井I和觀測井II中的水位監(jiān)測儀；所述流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機(jī)上，其信號輸出端通過電纜線內(nèi)的信號線與光電隔離器連接；所述兩個(gè)水位監(jiān)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統(tǒng)。更具體地說，所述流速儀探頭采用超聲波多普勒流速儀探頭。本實(shí)用新型提供的在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備及其檢測方法，其主要特點(diǎn)體現(xiàn)在(1)不僅可計(jì)算出滲流區(qū)域巖土層的平均滲透系數(shù)，還可精確算出巖土層滲透系數(shù)沿抽水井孔埋深范圍內(nèi)的分布情況，繪制出二者相應(yīng)的關(guān)系曲線，準(zhǔn)確找出滲透系數(shù)大的微小區(qū)段埋深位置和滲流量，滿足目前現(xiàn)場工程需要；(2)不論有幾個(gè)含水層，都可采用全孔抽水試驗(yàn)檢測方法，而非分層抽水試驗(yàn)，避免不同試段間的水力聯(lián)系而造成試驗(yàn)誤差，提高試驗(yàn)精度。因此，本實(shí)用新型技術(shù)成熟、原理可靠；試驗(yàn)操作方法簡單、使用方便；采用在線檢測方式，使試驗(yàn)過程無人為因素，測量精度與靈敏度高；試驗(yàn)費(fèi)用低；目前還沒有對穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)采用一種全孔連續(xù)檢測的試驗(yàn)設(shè)備及檢測方法，具有很好的推廣使用價(jià)值。

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主程序流程圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的抽水量隨抽水井孔深的分布曲線圖。圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例的滲流量隨抽水井孔深的分布曲線圖。圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例的滲透系數(shù)隨抽水井孔深的分布曲線圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。參見圖1，本實(shí)施例中，試驗(yàn)用抽水井井底放置有流速儀探頭1，流速儀探頭1采用超聲波多普勒流速儀探頭；試驗(yàn)用觀測井I和觀測井II中分別放置有水位監(jiān)測儀7和水位監(jiān)測儀9 ；流速儀探頭1通過電纜線2連接到伺服電機(jī)3上，其信號輸出端通過電纜線2內(nèi)的信號線與光電隔離器4連接；水位監(jiān)測儀7和水位監(jiān)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)5的輸入端連接；在抽水井上安裝有抽水系統(tǒng)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分別鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。由抽水系統(tǒng)6在抽水井孔抽水至一定水位降深，待涌水流量符合穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)后，將超聲波多普勒流速儀探頭1、水位監(jiān)測儀7和水位監(jiān)測儀9分別放入抽水井、觀測井I和觀測井II中。開啟設(shè)備，伺服電機(jī) 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(wěn)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(diǎn)的流速，并通過信號線和光電隔離器4將流速電信號送到微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5上；同時(shí)水位監(jiān)測儀7和水位監(jiān)測儀9 分別檢測出觀測井I與觀測井II的水位數(shù)據(jù)，通過信號線8和信號線10送到微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5上。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)5根據(jù)流速儀探頭1、水位監(jiān)測儀7和水位監(jiān)測儀9得到的數(shù)據(jù)， 結(jié)合伺服電機(jī)提供的井孔埋深的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理和分析而得出巖土層的滲透系數(shù)沿抽水井孔埋深的分布關(guān)系，并顯示和打印出來。參見圖2，是本實(shí)用新型計(jì)算機(jī)主程序流程圖。微型計(jì)算機(jī)啟動并初始化，其初始化內(nèi)容包括設(shè)置數(shù)據(jù)類型，包括伺服電機(jī)的勻速度等；然后啟動，開始捕捉暫停鍵是否按下，若有，暫停試驗(yàn)；捕捉啟動鍵是否按下，若沒有，則繼續(xù)暫停試驗(yàn)，若有，則繼續(xù)捕捉暫停鍵以外按鍵是否按下，同時(shí)采集超聲波多普勒流速儀處的流速數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)化為流量數(shù)據(jù)，結(jié)合伺服電機(jī)提供的井孔埋深的數(shù)據(jù)，得出沿井孔軸線不同埋深巖土層的流量分布的數(shù)據(jù)；根據(jù)達(dá)西定律和抽水試驗(yàn)規(guī)程中的計(jì)算公式進(jìn)行處理與分析數(shù)據(jù)，從而得出巖土層滲透系數(shù)沿抽水井孔埋深范圍內(nèi)的分布情況。若捕捉到結(jié)束鍵按下，則試驗(yàn)完畢，打印相關(guān)曲線及試驗(yàn)數(shù)據(jù)。[0019]參見圖3，是本實(shí)用新型實(shí)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(shí)用新型實(shí)施例的滲流量隨抽水井孔深的分布曲線圖。在模擬試驗(yàn)中，超聲波多普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(wěn)定水位(地面下6m處)處，流速儀沿鉆孔軸心連續(xù)檢測各點(diǎn)的流速V，并轉(zhuǎn)化為電脈沖信號通過信號線和光電隔離器送往微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)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(shí)用新型實(shí)施例的滲透系數(shù)隨抽水井孔深的分布曲線圖。通過模擬試驗(yàn)實(shí)測出的滲流量Q隨抽水井孔深的分布數(shù)據(jù)，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(wěn)定流抽水試驗(yàn)的公式之一 , Q InO, Zr1)
k = U Χ，得出滲透系數(shù)k隨抽水井孔深的分布曲線圖。目前的抽水試驗(yàn)只能求出 Γ K)
該地層的平均滲透系數(shù)，而本實(shí)用新型可得出滲透系數(shù)隨抽水井孔深的分布曲線圖，滿足目前現(xiàn)場日益求精的工程需要。本實(shí)用新型適用于完整井或非完整井的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，技術(shù)成熟，原理可靠；試驗(yàn)操作簡單，采用在線檢測方式，使試驗(yàn)過程無人為因素，測量精度與靈敏度高。
權(quán)利要求1.一種在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備，用于巖土工程勘察中巖土層的滲透系數(shù)室外試驗(yàn)，其特征在于它包括一個(gè)放置于試驗(yàn)用抽水井井底的流速儀探頭，兩個(gè)分別放置于試驗(yàn)用觀測井I和觀測井II中的水位監(jiān)測儀；所述流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機(jī)上，其信號輸出端通過電纜線內(nèi)的信號線與光電隔離器連接；所述兩個(gè)水位監(jiān)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于所述流速儀探頭采用超聲波多普勒流速儀探頭。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種在線全孔連續(xù)檢測的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)設(shè)備。本實(shí)用新型試驗(yàn)設(shè)備包括一個(gè)放置于試驗(yàn)用抽水井井底的流速儀探頭，兩個(gè)分別放置于試驗(yàn)用觀測井Ⅰ和觀測井Ⅱ中的水位監(jiān)測儀；流速儀探頭通過電纜線連接到伺服電機(jī)上，其信號輸出端通過電纜線內(nèi)的信號線與光電隔離器連接；兩個(gè)水位監(jiān)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輸入端連接；在所述抽水井上安裝有抽水系統(tǒng)。本實(shí)用新型將測得的流速和水位電信號送到微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析得出巖土層滲透系數(shù)沿抽水井孔埋深范圍內(nèi)的分布情況。本實(shí)用新型能準(zhǔn)確、靈敏、方便地測得巖土層的滲透系數(shù)。
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(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者安永林, 崔大田, 張聯(lián)志, 朱建群, 王志斌, 陳偉 申請人:湖南科技大學(xué)