DD300334A7 - Einrichtung zur radiometrischen dichtebestimmung mittels druck- und rammsonden - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung mittels Druck- und Rammsonden. Waehrend das Ziel darin besteht, eine erdstoffspezifische Dichtebestimmung mit minimalem Fehler und verminderter Haftreibung bei Senkung des Meszaufwandes mit geringsten Kosten zu erreichen, ist es die Aufgabe, durch Verwendung des erfindungsgemaeszen Bodenvorprofilierungskoerpers den auf dem Sondierverfahren beruhenden Dichtemeszfehler zu kompensieren. Die Loesung besteht darin, dasz vor der Isotopenmessung ein aus mehreren, gestaffelten Segmenten bestimmter Abmessungen bestehender Koerper den Boden verdraengt, doch nachfolgend eine relative Auflockerung provoziert, so dasz der raeumlich erfaszte, integrale Dichtemeszwert der in-situ-Dichte entspricht. Figur{Einrichtung; Dichtebestimmung, radiometrisch; Drucksonden; Rammsonden; Bodenvorprofilierungskoerper; Dichtemeszfehler, kompensieren}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung b '^ft eine Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung mittels Ramm- und Drucksondierungen unter Verwendung von ismopensonden mit kleinem Durchmesser zur Kompensation eines methodisch bedingten Dichtefehlers im Bergbau, Bauwesen und Meliorationswesen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Nach DD-WP153640 sind Einrichtungen der Bohrlochmessung bekannt, wo in standfesten, nicht verfüllten Bohrungen Isotopensonden mittels Spreizbügel an die Bohrlochwand angepreßt werden.

Nachteilig ist hierbei, daß die Vermessung nur dort möglich ist, wo standfeste Bohrlochwandungen existieren.

Weiterhin sind nach US-PS 4587422 Sondiereinrichtungen zur radiometrischen Dichtebestimmung bekannt, wo aus meßtechnischen Gründen der Durchmesser der Sondenspitze gleich dem Durchmesser des Sondierhohlgestänges ist. Dabei geht man davon aus, daß der durchteufte Erdstoff fest am Gestänge anliegen muß, um Dichtemeßfehler aus einem Luftspalt auszuschließen. Den Meßfehler aus der Verdichtung des Erdstoffs beim Eintreiben der Sonde nimmt man in Kauf bzw. man versucht, ihn durch Kalibrierungen an Modellen zu eliminieren.

Der Nachteil dieses Verfahrens ist außerdem die hohe Haftreibung über die gesamte Gestängelänge, die zum Abreißen der Gestängeverbinder führen kann, und die geringe Eindrückteufe des Meßgestänges überhaupt aufgrund dieser Haftreibung.

Des weiteren sind nach DD-WP153640 kombinierte Sondiereinrichtungen mit fest eingebauter Strahlenquelle bekannt, wo aber auch der Durchmesser der verwendeten Sonden dem des Sondiergestänges entspricht.

Nachteilig sind hierbei wiederum die sich ergebende hohe Haftreibung und geringe Eintreibteufe sowie die Gefahr des Sondenverlustes einschließlich Strahlenquelle durch Abreißen oder Abbrechen.

Außerdem war aus DD-PS 247977 bekannt, zur Verminderung der Haftreibung Meßspitzon mit Einschnürungen zu versehen sowie Übergangs- und Verdickungsstücke vorzusehen.

Ziel der Erfindung

Das Zie' der Erfindung besteht darin,' eine Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung mittels Ramm- und Druckso.idierungon unter Verwendung von Sonden mit kleinem Durchmesser zu schaffen, die es ermöglicht, eine erdstoffspezifische Dichtebestimmung mit minimalem Fehler unter Senkung des Meß- und Eichaufwandes sowie der Herstellungs- und Materialkosten zu erreichen.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu entwickeln, die den durch die Verdrängung des Erdstoffs beim Eintreiben der Sonde entstehenden Dichtemeßfehler bei Isotopenmessungen kompensiert und gleichzeitig eine Minimierung der Haftreibung bewirkt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß vor die eigentliche Isotopensonde bzw. an das unterste Sondenführungsrohr ein aus mehreren Teilen bestehender Bodenvorprofilierungskörper angebracht wird.

Dieser besteht aus einem zylindrischen Stahlkörper mit Kegelspitze, einem sich oberhalb anschließenden kurzen, konischen Verdickungsstück, einem darauffolgenden zylindrischen dünneren Toil und einem langen, zylindrischen Verdickungsstück, an das sich letztendlich das Sondierhohlgestänge mit radiometrischer Sonde im Innenraum anschließt. Dabei kann die Isotopensonde direkt hinter dem Bodenvorprofilierungskörper fixiert oder über die gesamte Sondierrohrlänge in der Vertikalen frei beweglich sein.

Das sich in Sondierrichtung oberhalb befindliche lange Verdickungsstück ist in seinem Durchmesser größer als das unterhalb gelegene kurze Verdickungsstück.

Das zylindrische' Teil mit Kegelspitze hat wiederum einen etwas größeren Durchmesser als das zwischen den beiden Verdickungsstücken gelegene zylindrische Teil.

Um den erwünschten Meßeffekt eines unverfälschten Dichtemeßwertes aus z. B. Gamma-Oamma-Messungen gerade durch Verwendung eines oben beschriebenen Bodenvorprofilierungskörpers zu erhalten, ist die nachfolgend genannte Dimonsionierung ausschlaggebend. Vorteilhaft ist es, wenn sich die Längenverhältnisse des Einzelsegmentes bezogen auf das längste Teil des in der zeichnerischen Darstellung näher erläuterten, erfindungsgemäßen Bodenvorprofilierungskörpers wie 1:0,42:0,29:0,43 und die Durchmesserverhältnisse bezogen auf den Meßrohrdurchmesser wie 1:1,21:1,0:1,18:1,06 verhalten. Das bewirkt, daß beim Eindringen des Bodenvorprofilierungskörpers in das Erdreich dieses zuerst schrittweise verdichtet, wieder entspannt, wieder verdichtet wird, ¹Jm sich schließlich beim erneuten Entspannen durch den kons^.it kleineren Meßrohrdurchmesser an das Hohlgestänge ohne übermäßigen Druck anzulegen. Dabei tritt durch dip :dative Auflockerung infolge des sich Füllens des durch die Verdickungsstücke entstandenen „Hohlraumes" ein nicht vorhersehbarer Meßeffekt der Art ein, daß der aus dem Verhältnis relative anteilige Verdichtung zu relativer anteiliger Auflockerung in unmittelbarer Rohrnähe resultierende Dichtemeßwert in g/cm³ der realen In-situ-Dichte entspricht.

AusfOhrungsbnlspiel Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörende Zeichnung zeigt den

gestaffelt aufgebauten Bodenvorprofilierungskörper am Sondierhohlgestänge im Untersuchungsstadium.

Vorzugsweise ist die Einrichtung zur Bodenvorprofilierung so aufgebaut, daß sich an einen zylindrischen Stahlkörper mit Kegelspitze 1, der einen Durchmesser von 35mm und eine Länge von 175 mm hat, oberhalb ein kurzes, konisches Verdickungsstück 2 von 120 mm Gesamtlänge mit einem max. Durchmesser von 39 mm anschließt. Das untere Konusteil hat eine Länge von 63mm und verjüngt sich auf dieser Länge von 39 mm auf 35mm. Der Durchmesser von

39mm wird auf einer Länge von 10mm gehalten, wonach wieder eine Verjüngung nach oben auf einer Länge von 47mm von

Durchmesser 39 mm auf Durchmesser 33mm erfolgt. Die Fortsetzung nach oben bildet danach ein Zwischonzylinder 3 mit einer Länge von 180mm und einem Durchmesser von 33mm, Daran schließt sich ein langes, zylindrisches Verdickungsstück 4 mit einem Durchmesser von 40 mm auf einer Länge von 420mm

an. Es hat an beiden Enden jeweils eine kegelstumpfartige Schräge, die den Übergang vom Durchmesser 33 mm zum

Durchmesser 40mm bildet. Die obere Schräge stellt den Abschluß des erfindungsgemäßen Bodenvorprofilierungskörpers 1-4 dar. Dieser ist mit einem Sondiergestänge 5 von 33mm Durchmesser fest verschraubt. In das Sondierhohlgestänge 5 ist eine Isotopensonde 6 am Meßkabel 7 eingelassen. Durch die ionisierende Strahlung der Isotopensonde 6 ergibt sich ein nach außen begrenzter durchstrahlter, annähernd

kugelförmiger Bereich 10.

Wird der aus den Teilen 1-4 bestehende Bodenvorprofilierungskörper in die zu untersuchenden Lockersedimente eingedrückt,

so entsteht um ihn ein verdichteter Bereich 8. Die Verdichtung erfolgt dabei allmählich entsprechend den Abstufungen des

Bodenvorprofilierungskörpors. Dort, wo die Verdrängung der Lockersedimente endet, dehnen sich die Erdstoffe wieder aus und

bilden den relativ aufgelockerten, am Sondier- und Hohlgestänge 5 anliegenden Erdstoffbereich 9.

Die ins Sondierhohlgestänge 5 am Meßkabel 7 eingelassene Isotopensonde 6 erfaßt mit der äußeren Begrenzung des

durchstrahlten, für den Dichtemeßwert relevanten Erdstoffbereich 10 anteilig sowohl den relativ aufgelockerten Bereich 9 alsauch den verdichteten Bereich 8, woraus sich der integrale Dichtemeßwert ergibt, der dem In-situ-Dichtewert entspricht.

Beim Einsatz herkömmlicher Isotopensonden existiert kr in relativ aufgelockerter, anliegender Erdstoffbereich 9, sondern nur ein

verdichteter Erdstoffbereich 8, der das Meßergebnis entscheidend negativ beeinflußt.

Claims (3)

1. Einrichtung zur radiometrischen Dichtebestimmung mittels Druck- und Rammsonden, angeordnet an einem Sondierhohlgestänge, gekennzeichnet dadurch, daß an einem Zylinderteil mit Kegelspitze (1) ein kurzes, konisches Verdickungsstück (2) aufgesetzt ist, woran sich ein Zwischenzylinder (3) und daran wiederum ein langes, zylindrisches Verdickungsstück (4) anschließt, wobei sich die Längenverhältnisse der Einzelsegmente (1 )-(3) bezogen auf das längste Teil (4) wie 1:0,42:0,29:0,43 und die Durchmesserverhältnisse bezogen auf den Durchmesser des Sondierhohlgestänges (5) wie 1:1,21:1,0:1,18:1,06 verhalten und im Sondierhohlgestänge (5) eine Isotopensonde (6) eingebracht ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dio Isotopensonde (6) mittels Meßkabel (7) im Sondierhohlgestänge (5) frei beweglich ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Isotopensonde (6) an einem Punkt des Sondierhohlgestänges (5) fixiert ist.