DD269536A3 - Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung mittels Drucksondierungen in gewachsenen und verkippten Erdstoffen unterschiedlicher Beschaffenheit im Bergbau, Bauwesen und Meliorationswesen. Waehrend das Ziel darin besteht, die Vermessungskosten auch fuer Sondierungen mit grossen Teufen durch Gewaehrleistung einer gleichbleibenden, guten Qualitaet der Messergebnisse zu senken, ist es die Aufgabe, eine Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung zu entwickeln, die sowohl in rolligen als auch in bindigen Erdstoffen Wasserdruecke unverfaelscht anzeigt. Die Loesung besteht darin, dass eine in ihrer aeusseren Form bekannte Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung ein Zweikammer-System mit kapillarer Verbindungsleitung erhaelt, das ein ungewolltes Entleeren der Druckmesskammer verhindert und fuer eine ununterbrochene Auffuellung des Wasserdruckuebertragsweges auch ueber grosse Messstrecken sorgt. (Figur)

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung in gewachsenen rolligen, bindigen und organischen Böden, verkippten Erdstoffen oder sonstigen geschütteten Materialien im Beigbau, Bauwesen und Meliorationswesen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Sondenspitzen in Kegelform, die entlang des Umfanges ihres glatten Zylinderschaftes radialstrahlig' ngeordnete Filterbohrungen oder -schlitze in einer oder mehreren Reihen haben. Des weiteren sind Sondenspitzen mit ring- oder zylinderförmigen Keramikfiltern bekannt.

Der Nachteil dieser Art Sondenspitzen bei der hydrologischen Erkundung ist, daß die Filter während des Eindrückens in bindige

Bereiche verschmieren bzw. die den Wasserdruck übertragende Ölfüllung herausgezogen wird und deshalb oft keine oder verfälschte Anzeigen von anstehenden Wasserdrücken entstehen, auch wenn die Mesrungen wieder in rolligen Erdstuffen fortgesetzt werden.

Wiederholungsmessungen und lange Wartezeiten mit bleibender Meßunsicherheit * j die Folgen. Et nüssen Zusatzmeßverfahren zur Anwendung kommen.

Außerdem ist eine Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung nach DD-PS 235506 bekannt, die mit einer vergrößerten

Ölkammer und einem Rückschlagventil sowie mit einer Einschnürung im Bereich der oberen Filterreihe versehen ist.

Nachteilig ist hierbei, daß sich die Ölkammer trotz des Rückschlagventils bei länger dauernden Meßfahrten und vor allem bei Schrägstellung der Sondenspitze langsam entleert, wodurch die Druckübertragung unterbrochen wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Verrressungskosten auch für Sondierungen mit großen Meßteufen zu senken und eine ständige Einsatzfähigkeit der Sondenspitzc zur hydrologischen Erkundung mit geringstem Aufwand an Material und Arbeitszeit in allen Bodenarten und Erdstoffgemischen zu gewährleisten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung zu entwickeln, die sowohl beim Eindrücken in teilwassergesättigte als auch in vollwassergesättigte Erdstoffe jeder Beschaffenheit und Teufenlago in gleichbleibend guter Qualität echte Porenwasserdrücke bzw. statische Wasserdrücke teufengenau anzeigt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine an sich in ihrer äußeren Form bekannte Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung in ihrem inneren, ©!gefüllten, zentralen Wasserdruckübertragungskanal eine horizontale, starre Trennwand erhält, die durch eine kapillare, bis zur Oberkante des Zentralfilters reichende Steigleitung durchbrochen wird. Diese starre Trennwand mit Steigleitung teilt den Druckübertragungskanal in eine kleine Druckmeßkammer und eine mehrfach größere Reserve- und Ausgleichsölkammer.

Die Druckmeßkammer wird nach oben durch einen an sich bekannten biegsamen Druckaufnehmer begrenzt, an dem ein spitz auslaufender, bis zur darunter befindlichen, kapillaren Ölaustrittsöffnung reichender Ventilkegel befestigt ist. Die Reserve- und Ausgleichsölkammer erhält ihre untere Begrenzung durch die Zylinderfläche des bekannten Zentralfilters, der sich koaxial bis in die Grundfläche der Sondenspitze fortsetzt.

Sämtliche Filterporen werden vor der Messung des Horonwasserdruckes der Erdstoffe mit einem geeigneten, flüssigen Druckübertragungsmedium abgesättigt. Die Reserve- und Ausgleichsölkammer, die Druckmeßkammer und die kapillare Steigleitung werden ebenfalls luftfrei mit der entsprechenden Flüssigkeit gefüllt. Wird die Sondenspitze zur hydrologischen trkundung in wassergesättigte Erdstoffe in bekannter Weise eingedrückt, so erfolgt

über die mit Druckübertragungsmedium gefüllten Filterporen, die Reserve- und Ausgleirhsölkammerfüllung, die kapillare

Steigleitung bis hin zur Druckmeßkammerfüllung eine Wasserdruckübertragung mit positiver Deformation des biegsamen Druckaufnehmers. Der aufgenommene Druck wird mittels geeichter Meßgeräte in i'OKannter Weise meßtechnisch registriert Verschmierungen der äußeren Filterporen werden während der Bewegung der Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung —

auch wenn keine Einschnürung, sondern sogar eine Ausbauchung vorhanden ist—durch den auf den Poren lastenden, inneren

Druck aus der Reserve- und Ausgleichsölkammer punktweise durchlassig gehalten, was nach dem hydrostatischen Paradoxon

genügt, um einen Wasserdruck in der vorliegenden Größe auf den Druckaufnehmer richtig zu übertragen.

Die Ansprechempfindlichkeit des Druckaufnehmers nach Sogerscheinungen wird erfindungsgemäß dadurch gewährlei stet, dnß

bei negativer Deformation desselben der an diesem angebrachte Ventilkegel die obere kapillare Ölaustrittsöffnung venichließtund einen Ölaustritt verhindert. Auf Grund des größeren Querschnitts der Reserve- und Ausgleichsölkammer wird größtenteils

aus dieser — entsprechend der Durchlässigkeit des Filtermediums — langsam öl abgesaugt.

Sobald der Sog nachläßt oder sich ein Wasserdruck einstellt, geht der biegsame Druckaufnehmer in seine Ausgangsstellung

zurück bzw. zur positiven Deformation über. Der Ventilkegel gibt die obere kapillare Ölaustrittsöffnung frei, wodurch aus der

Reserve- und Ausgleichsölkammer über die kapillare Steigleitung Öl in die Druckmeßkammer nachströmen kann und der Druckübertragungsweg erhalten bleibt. Dieser Vorgang sichert die Druckübertragung solange, bis der Ölstand in der Roserve-

und Ausgleichsblkammer die untere kapillare Öleintrittsöffnung erreicht hat. Es gilt deshalb, die Reserve- und

Ausgleichsölkammer so zu dimensionieren, daß der Ölvorrat für maximal 50m Meßstrecke ausreicht. Die neue Füllung der erfindungsgemäßen Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung erfolgt unmittelbar vor Beginn dar Sondierung. Außer Öl können zur Druckübertragung auch andere inkompressible Flüssigkeiten verwendet werden, wobei sich der Aufbau

des Filtermediums an der Viskosität des Druckübertragungsmediums orientieren sollte.

Ausführungsbeispiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörende Zeichnung zeigt die erfindungsgemäße Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung. Vorzugsweise ist die Sondenspitze so aufgebaut, daß sich an die oben, in der Sondenhülse 17 gelegene, ölgefüllte Druckmeßkammer 4 eine Reserve- und Ausgleichsölkammer 9 anschließt, die von dieser durch eine starre Trennwand 7 abgeteilt Eine senkrechte, kapillare Steigleitung 10 durchbricht die starre Trennwand 7 im Mittelpunkt und schafft so eine Verbindung

zwischen der Reserve- und Ausgleichsölkammer 9 und der ölgefüllten Druckmeßkammer 4, die durch einen biegsamen

Druckaufnehmer 1 'lit mittig angebrachtem, auf die kapillare ölaustrittsöffnung 3 weisenden Ventilkegel 2 nach oben begrenzt Die kapillare Steigleitung 10 reicht mit ihrer unteren kapillaren Ölsintrittsöffnung 11 bis zur Oberkante des ölgesättigten Zentralfilters 13, der sich direkt an die Reserve- und Ausgleichsölkammer 9 anschließt und bis in die Kegelspitze 16 dicht. Der ölgesättigte Zentralfilter 13 steht mit der senkrecht zu seiner Symmetrieachse, radialstrahlig angeordneten oberen

ölgesättigten Filterreihe zur statischen Wasserdruckübertragung 12 ur d der unteren ölgesättigten Filterreilie zur

Porenwasserdruckübertragung 14 in Verbindung. Die obere ölgesättigte Filterreihe zur statischen Wasserdruckübertragung 1 : befindet sich vorzugsweise im tiefsten Abschnitt

einer koaxialen Einschnürung 15.

Die erfindungsgemäße Sondenspitze zui hydrologischen Erkundung ist mittels Gewindestück 8 mit der Sendenhülse 17 fest

verschraubt.

Die Dichtigkeit der ölgefüllten Druckmeßkammer 4 wird durch den zwischen der oberen Kreisringfläche des Gewindestückes 8

und dem Membranarretierungsring 5 befindlichen Dichtungsring 6 gewährleistet.

Claims (1)

1. Sondenspitze zur hydrologischen Erkundung mit oder ohne Kegelspitze, deren äußere bekannte Formgebung zylindrisch schlank, ausgebaucht oder koaxial umgeschnürt ist und die zur Messung von Porenwasserdruck und freiem Wasser über eine mit Öl odor sonstiger inkompressibler Flüssigkeit gefüllte Druckmeßkammer, die oberhalb durch einen biegsamen Druckaufnehmer begrenzt ist, verfügt, welche über die Flüssigkeit unter Zwischenschaltur - :τ,Γ3 Rückschlagventils mit einem flüssigkeitsgesättig'.en Zentralfilter in Verbindung steht, dei ium Sondenmantel führende und als Filteröffnungen zur Wasserdruckübertragung endende Ausläufer aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß dio Druckmeßkammer (4) unterhalb durch eine starre Trennwand (7) begrenzt ist, die von einer kapillaren Steigleitung (10) durchbrochen wird, welche eine zwischen der Trennwand (7) und dem Zentralfilter (13) ausgebildete Reserve- und Ausgleichsflüssigkeitskammer (9) durchläuft und nahe der Oberkante des Zentralfilters (13) eine Flüssigkeitseintrittsöffnung (11) und zur Druckmeßkammer (4) eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung (3) aufweist, die mittels eines am biegsamen Druckaufnehme^r (1) angebrachten Ventilkegels (2) verschließbar ist.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung