Пластиковые кольца для скважины: Пластиковые кольца для колодца: виды, размеры, установка

Содержание

Пластиковые вставки в бетонные кольца колодца (септика)

В весенние паводки зачастую возникает проблема — гидроизоляция бетонных колец. Решением проблемы затопления бетонных колец является пластиковая вставка. Пластиковые вставки изготавливаются из пищевого материала и идеально подходят для гидроизоляции колодца для воды  На протяжении многих лет, чаще всего, для обустройства дачной канализации применялся бетонный септик. При строительстве таких канализационных систем никто не задумывался о гидроизоляции, что теперь для владельцев, становится проблемой номер один.

Чертежи вставок в бетонные кольца изготовленных нами ранее

 

При плохой гидроизоляции и низком расположении грунтовых вод, содержимое септика через щели будет попадать в грунт. Таким образом, все микроорганизмы из канализационных стоков постепенно попадут в грунтовые воды, которые постепенно загрязнят воду вашего колодца. Без проведения специального исследования воды, Вы и не поймете, что содержимое колодца опасно для употребления.

Через какое время произойдет заражение питьевой воды однозначно сказать никто не сможет, так как данный период относителен и зависит от многих факторов. Решением этой проблемы может стать пластиковый колодец, который защитит воду от попадания микроорганизмов.

Стоимость пластиковых вставок в бетонные септики и кольца открытого типа с дном:

ТАК ЖЕ ПО ЗАПРОСУ ИЗГОТАВЛИВАЕМ ВСТАВКИ ДРУГИХ РАЗМЕРОВ, С УВЕЛИЧИНОЙ ТОЛЩИНОЙ ПЛАСТИКА И ВСТАВКИ ЗАКРЫТОГО ТИПА С ГОРЛОВИНОЙ

 

Наименование

Размеры, мм

Толщина

Цена, руб с НДС (полипропилен)

Цена, руб с НДС (полиэтилен)

Вставки  диаметром 1000 мм

1PF 95/10950х10006

12 100

11 600

2

PF 95/15

950х1500

6

16 700

16 100

3

PF 95/20

950х2000

6

22 000

21 100

4

PF 95/25

950х2500

6

26 600

25 600

5

PF  95/30

950х3000

6

31 200

30 050
6PF  95/35950х35006

36 700

35 300
7PF  95/40950х40006

41 100

39 500

Вставки  диаметром 1500 мм

8PF 14/101450х10006

20 200

19 400

9

PF 14/15

1450х1500

6

27 200

26 100

10

PF 14/20

1450х2000

6

35 300

33 900

11

PF 14/25

1450х2500

6

41 900

40 300

12

PF 14/30

1450х3000

6

48 900

47 000
13PF 14/351450х35006

57 000

54 800
14PF 14/401450х40006

63 900

61 400

Вставки  диаметром 2000 мм

15PF 19/151900х10006

39 700

38 200

16

PF 19/15

1900х1500

6

52 100

50 000

17

PF 19/20

1900х2000

6

66 300

63 800

18

PF 19/25

1900х2500

6

78 700

75 600

19

PF 19/30

1900х3000

6

90 700

87 100

20PF 19/351900х35006

105 300

101 200
21PF 19/401900х40006

117 300

112 700

 

При плохой гидроизоляции и низком расположении грунтовых вод, содержимое септика через щели будет попадать в грунт. Таким образом, все микроорганизмы из канализационных стоков постепенно попадут в грунтовые воды, которые постепенно загрязнят воду вашего колодца. Без проведения специального исследования воды, Вы и не поймете, что содержимое колодца опасно для употребления.
Через какое время произойдет заражение питьевой воды однозначно, сказать ни кто не сможет, так как данный период относителен и зависти от многих факторов. Решением этой проблемы может стать пластиковый колодец, который защитит воду от попадания микроорганизмов.

При высоком расположении грунтовых вод, просачивающееся содержимое септика еще быстрее попадет в пригодные ранее для питья воды, и вредные микроорганизмы сделают свое дело. Распространение вредных микроорганизмов происходит во все стороны, не только вглубь, но и по горизонту. Таким образом, зона заражения довольно большая и ее границы неизмеримы. После того, как вода из колодца или скважины контактировала с нечистотами септика, пить такую воду становится небезопасно для здоровья.

100% герметизацию бетонного септика может обеспечить пластиковый цилиндр, устанавливаемый в бетонное кольцо. Отверстия в корпусе цилиндра выпиливаются лобзиком на необходимой высоте. После установки входной и выводной труб, стыки герметизируются силиконом.

При монтаже в бетонный септик пластиковой вставки, необходимо позаботиться о ребрах жесткости. Ребра жесткости обязательны, когда грунтовые воды залегают достаточно высоко. Ребра жесткости на пластиковом цилиндре, устанавливаются сразу при его изготовлении. При использовании пластиковых вставок стоит учитывать, что если существует вероятность сдавливания, не рекомендуется откачивать содержимое до конца.

Компания ООО «Пластформ» занимается изготовлением и реализацией различных пластиковых вставок для гидроизоляции бетонных колец. Выпускаемые пластиковые цилиндры обеспечивают полную экологическую безопасность канализационной системы. Это достигнуто благодаря полной герметичности системы. Выпускаемые полиэтиленовые цилиндры имеют 8 мм стенки, оборудуются горловиной с крышкой диаметром 50 см. Полиэтиленовые цилиндры выпускаются различных габаритов, с диаметром 90, 140 и 190 сантиметров, а высотой от 1 до 4,5 метров. При необходимости, полиэтиленовые цилиндры могут усиливаться ребрами жесткости. Позаботьтесь о своем здоровье — применяйте полиэтиленовые цилиндры для бетонных колец канализационной системы.

Пластиковые вставки в колодец из бетонных колец

   /    Вставки в бетонные кольца

С наступлением весенних паводков наступает серьезная проблема – гидроизоляция бетонных колец. Если это не сделано вовремя, то со временем начинают возникать сложности: неочищенные стоки проникают в грунт через образовавшиеся щели либо, напротив, поднимающиеся грунтовые воды проникают внутрь скважины, загрязняя содержимое. Решить эту проблему можно с помощью пластиковых вставок, которые вы можете приобрести в производственной компании «Топ-Полимер».

Процесс загрязнения достаточно сложно отследить, когда вредные примеси и микроорганизмы попадают в грунтовую воду. Даже если это произойдет, то на вкус практически невозможно определить качество жидкости, взятой из колодца. Попадая в организм, она может представлять опасность для желудочно-кишечного тракта и других органов.

Для обеспечения нужной герметизации необходимо использовать специальные вкладыши цилиндрической формы, изготовленные из экологичного пластика. Подбираются они по диаметру и глубине всей конструкции.

Стоимость пластиковых вставок в компании Top-Polimer

Вставки диаметром 900 мм

Высота, ммЦенаЦена монтажа
170019950 руб13000 руб
200022000 руб13500 руб
250026900 руб14250 руб
300029500 руб15500 руб
350035400 руб16600 руб
400041500 руб17000 руб
450048850 руб19500 руб
500055000 руб21000 руб
550061800 руб24500 руб
600068200 руб25800 руб

В таблице представлены стандартные размеры изделий, но по желанию Заказчика мы можем заказать изделие любых размеров.

Вставки диаметром 1400 мм

Высота, ммЦенаЦена монтажа
170041200 руб15200 руб
200044000 руб17000 руб
250050700 руб18500 руб
300057200 руб19500 руб
350065000 руб21000 руб
400081000 рубдоговорная
450092000 рубдоговорная
5000112000 рубдоговорная
5500121000 рубдоговорная

В таблице представлены стандартные размеры изделий, но по желанию Заказчика мы можем заказать изделие любых размеров.

Вставки диаметром 2000 мм

Высота, ммЦенаЦена монтажа
20009500 рубдоговорная
2500102000 рубдоговорная
3000110000 рубдоговорная
3500125000 рубдоговорная
4000135000 рубдоговорная

В таблице представлены стандартные размеры изделий, но по желанию Заказчика мы можем заказать изделие любых размеров.

 

Не нашли нужного размера?

Оставьте свои пожелания о пластиковой вставке и мы обязательно с Вами свяжемся!

 

Галерея наших работ

Где купить пластиковые вставки для колодцев в Москве и России

У нас вы можете купить высококачественные пластиковые вставки, изготовленные из надежных материалов. Это надежная защита питьевой воды из скважины или колодца от нечистот септика. Мы предлагаем вам следующие преимущества:

  • Бесплатная доставка по Москве.
  • Мы контролируем каждый этап производства, поэтому к реализации допускаются товары только высокого качества.
  • Возможность изготовления пластиковых вставок для бетонных колец разного размера и диаметра (по желанию заказчика).
  • Предоставляется услуга монтажа оборудования на вашем участке.
  • Гарантийное обслуживание.

Доставка возможна по Москве и области, благодаря нашему автотранспорту. Отправка товаров по регионам России осуществляется с помощью услуг транспортной компании «Деловые линии».

Особенности пластиковых вставок для колодцев и септиков

Пластиковые вставки для бетонных колец изготавливаются в виде цилиндра. Они могут быть выполнены из полипропилена с минимальной толщиной стенки 6 мм (при необходимости, этот параметр может быть увеличен до 8, 10 или 12 мм).

Внутренняя поверхность часто усиливается ребрами жесткости. Этот момент обязателен, если грунтовые воды залегают достаточно высоко. При использовании вкладышей нужно учитывать, что полная откачка содержимого из септиков запрещена, если существует вероятность сдавливания конструкции.

В нашем каталоге вы сможете найти надежные и качественные пластиковые вкладыши для колодцев и септиков, которые отличаются следующими преимуществами:

  • Конструкции производятся из высококачественного полипропилена, отличающегося повышенной экологической безопасностью. Толщина стенок составляет 8 мм.
  • Изделия оснащены горловиной с крышкой (диаметр 50 см).
  • Возможна установка дополнительных ребер жесткости, повышающих общую прочность (по желанию заказчика).
  • Мы реализуем изделия разных размеров и высоты.

Цена пластиковых вставок зависит от высоты, диаметра и других параметров. Более подробную информацию вы можете увидеть в представленной ниже таблице.

Наши преимущества

Высококачественные изделия

Профессионально обоснованные решения

Учёт потребностей заказчика

Полезные рекомендации по монтажу

Оставить заявку

Большой ассортимент от компании «Топ-Полимер»

Производственная компания «Топ-Полимер» предлагает купить качественные вкладыши в колодцы из пластика, которые со 100% гарантией решать вопрос герметизации. Они защищают скважину от попадания обваливающейся земли, просачивания поверхностных и грунтовых вод, являясь своеобразным изолирующим барьером.

В наличии большой ассортимент изделий разных параметров, но по желанию заказчика возможно изготовление вкладышей по индивидуальным размерам. А также нашим клиентам доступна услуга монтажа оборудования.

Связаться с нашими консультантами можно по телефону +7 (499) 390-03-74 либо с помощью услуги обратного звонка. Наши сотрудники проконсультируют вас по всем интересующим вас вопросам.

как выбрать кольца и выкопать колодец

Как говорят в народе: рассуждать — не мешки ворочать. Поэтому сейчас, если не копать, то хотя бы продолжить разговор о распространённых заблуждениях желающих иметь колодец — самое время. О других иллюзиях и предрассудках вы можете прочитать в публикации Некоторые заблуждения желающих иметь колодец: про глубину и количество воды.

Чем «окольцевать» колодец

Для колодца устраивается шахта, стенки которой укрепляются от осыпания. Использовать для этого можно разные материалы. В нашей стране раньше были распространены колодезные срубы — по тем же причинам, почему дерево было популярно и в качестве строительного материала для домов.

Колодезный сруб

Можно сложить стенки шахты из камня или кирпича, но этот способ потребует определённого умения. Сегодня в большинстве случаев используют железобетонные кольца. Колодец из железобетонных колец — наиболее простое решение: такие изделия можно купить практически во всех уголках нашей необъятной родины, а монтаж их не требует каких-то очень специфических знаний. 

Сегодня появились в продаже и пластиковые кольца для колодцев, соединяющиеся между собой с помощью резьбы или сварки. Бывают они полиэтиленовые, ПВХ, полипропиленовые, полимерпесчаные.

Полимерпесчаные сборные кольца. Фото с сайта okanalizacii.ru

Пластиковые колодцы долговечны, стыки отдельных элементов герметичны, что снижает риск загрязнения воды извне. Хотя пункт о герметичности ствола шахты, собранного из небольшой высоты (200 мм) колец, вызывает недоверие: много стыков — больше возможность для протечки. На мой взгляд, лучше использовать сварные (высота одной секции 1500 мм) или вовсе бесшовные варианты. 

Кольца из пластика используют и для ремонта старых колодцев. Правда, стоимость у них значительно выше, чем у привычных (бетонных).

Шахта колодца, укреплённая каменной кладкой

Пластиковые колодезные кольца пока ещё находятся в категории «экзотика», срубы для колодцев в последнее время не слишком популярны, а каменная кладка ствола колодца трудоёмка. Поэтому более подробно поговорим о заблуждениях, касающихся железобетонных изделий, выпускаемых по ГОСТ 8020-90 (Конструкции бетонные и железобетонные для колодцев канализационных, водопроводных и газопроводных сетей) под маркировкой КС — кольцо стеновое рабочей камеры или горловины колодца

Железобетонные кольца для колодца

Использование бетонных колец для устройства колодцев с питьевой водой рекомендовано СанПиН 2. 1.4.544-96 (Питьевая вода и водоснабжение населенных мест. Требования к качеству воды нецентрализованного водоснабжения. Санитарная охрана источников). В пункте 4.3.6 этого документа сказано: «Для облицовки стенок колодца в первую очередь рекомендуются бетонные или железобетонные кольца».

Колодец из бетонных колец

В продаже есть разные варианты: различного диаметра, с ровным краем или замком, позволяющим упростить монтаж отдельных элементов. Этот самый замок чаще всего и вызывает заблуждения. В последнее время распространилось мнение, что замок типа «шип-паз» на кромке колец помогает решать как минимум две проблемы:

  • увеличивает герметичность стенок;
  • предохраняет от возможного сдвига колец относительно друг друга.

Оба эти пункта несостоятельны. Паз глубиной 20 мм на бетонном изделии не станет преградой для воды — она дырочку найдёт. Если УГВ (уровень грунтовых вод) выше стыка колец, то создавшийся гидравлический напор стык сложной формы не удержит: в этом случае одинаково протекают и стенки из колец с ровным краем, и с фигурным. Если напора нет, то вода выбирает путь наименьшего сопротивления, то есть стекает по наружным вертикальным стенкам колодца и не проникает в горизонтальный шов.

Бетонные кольца с замком. Фото с сайта kolodec.guru

Не удержит этот выступ и от горизонтального смещения колец, если таковое возникнет. Например, если колодец попал на плывун, то силы, действующие в этом случае на ствол колодца, гораздо более мощные, чем способность небольшого бетонного выступа противостоять им. Правильно устроенному колодцу (не имеющему полостей с наружной стороны ствола шахты) некуда сдвигаться в горизонтальном направлении, а силы морозного пучения действуют вертикально, то есть и тут описываемый замок бесполезен. 

Также считается, что замок облегчает монтаж — кольца проще выравнивать вертикально. Однако специалисты отмечают, что это удобство на практике не слишком значительно, а в сложных случаях (при устройстве глубоких колодцев, в слабых грунтах и прочее) кольца с ровным краем даже удобнее.

Железобетонные кольца разного диаметра. Фото с сайта 009.kharkov.ua

При покупке колец уделите основное внимание геометрии изделий: удостоверьтесь, что кольца одинаковы и имеют заявленные размеры, что они круглые, а не овальные. Проверьте прочностные характеристики (наличие арматуры). А главное, убедитесь, что приобретаемые вами изделия соответствуют гигиеническим сертификатам и предназначены для питьевой воды.

Как копать: вручную или экскаватором

Традиционно копают колодец вручную. Способов два: 

  1. Сначала выкапывается шахта колодца, затем облицовываются стены. Бетонные кольца по одному опускаются внутрь.
  2. Другой способ — копать изнутри кольца, вынимая наружу грунт. Постепенно кольцо опускается вниз, а сверху монтируется следующее. 

Первый способ подходит только в том случае, если грунт плотный и не осыпается.

Монтаж колец. Фото с сайта moskovskaya-oblast.doski.ru

Колодец можно вырыть и при помощи техники, но глубина его будет ограничена длиной стрелы экскаватора. Кроме того, экскаватор отроет не только шахту колодца, но и сделает довольно большой котлован, нанеся вред территории вокруг выбранного места. 

Сложности могут возникнуть и при обратной засыпке. Структура грунта вокруг вырытого вручную колодца остаётся ненарушенной, кольца шахты удерживаются в вертикальном положении уплотнённой почвой. Когда копают котлован экскаватором и устанавливают в него кольца, то засыпают яму вокруг стенок колодца землёй, вынутой из котлована. Почвенные слои перемешиваются, а грунт вокруг установленных колец становится рыхлым.

Колодец можно выкопать при помощи экскаватора

Уплотняется он спустя некоторое время (не меньше года), поэтому кольца могут сдвинуться друг относительно друга. Выходом в такой ситуации может быть использование цельной, а не сборной конструкции, например, из того же железобетона или полиэтилена. А ещё в некоторых случаях на месте колодца, выкопанного при помощи экскаватора, может понизиться уровень грунтовых вод, и в колодце не окажется воды на расчётной глубине.

Выбрав кольца и выкопав колодец, стоит подумать о его обустройстве. Например, стоит ли делать донный фильтр. Об этом вы сможете прочитать в одной из следующих публикаций.

Пластиковые кольца для колодцев канализации и септиков

Пластиковые кольца для канализации вытесняют с рынка бетонные аналоги по нескольким причинам: они легче, не боятся деформаций, возвращая после снятия нагрузки форму. Стоит продукция из ПП, ПВХ, ПДН на порядок дешевле, не требует при транспортировке большую грузоподъемность автомобиля, выгружается в одиночку, точно так же монтируется в котловане.

Промышленность выпускает пластиковые кольца для канализации различной конфигурации нескольких типоразмеров: 600 – 1500 мм в диаметре, 500 – 1000 мм по высоте для круглых модификаций, 50х50 – 1000х1000 мм для квадратных изделий.

Последние используются редко из-за неравномерного распределения сил пучения внутри почвы. Круглые кольца изготавливаются для смотровых, перепадных, угловых колодцев, корпусов септиков, колодцев фильтрации.

Пластиковые кольца для колодцев канализации и фильтрационных колодцев

Пластиковые кольца для колодцев канализации отличаются от бетонных аналогов усиленными торцами, на которых имеются фланцы с ребрами жесткости. Между собой изделия соединяются защелками, обеспечивающими надежную герметизацию внутреннего пространства. Для удобства пользователей разработано несколько моделей:

  • средняя секция – два фланца, гладкие стенки без отверстий
  • секция ввода – два фланца в стенках резиновые патрубки для ввода труб
  • верхняя/нижняя секция – один фланец

На верхнюю часть колодца одевается горловина, нижняя секция опирается на лоток либо плоское днище из пластика, полимера, полимерпеска, полимер-композита. Крышки делаются из полимерпеска, выдерживающего значительные нагрузки. Такие люки выдерживают интенсивное движение транспорта. Для колодцев возле частного дома используют декоративные люки, интегрируемые в ландшафтный дизайн.

Пластиковые кольца для колодцев фильтрации имеют перфорированные стенки. Отверстия в нижнем поясе конструкции увеличивают сброс жидкости в землю за счет увеличения площади всасывания. При значительной глубине залегания верхние кольца используются без перфорации, гладкостенные.

Кольца из пластика для дренажа и ливневки

Пластиковые кольца для канализации этого типа выпускает компания «Корсис» по итальянской технологии Polieco из ПП методом экструзии (выдавливания). Визуально продукция отличается от гофротруб других производителей голубым внутренним слоем. Трубы двухслойные, внутренняя часть гладкая, наружная гофрированная. Жесткость каждого кольца обусловлена характеристиками полипропилена, конструкций стенок, конфигурацией профиля.

Безотходное производство получается благодаря обрезанию длинной трубы по размеру на месте установки. Быстрое крепление кольца к лотку, горловине обеспечивается сваркой либо уплотнительным кольцом с компрессионной муфтой. Промышленность выпускает изделия диаметром 110 – 1 200 мм, из которых для колец подходят лишь модификации 1,2 – 0,63 м в диаметре. В первые помещается оператор для обслуживания, ремонта трубопровода, вторые используются для необслуживаемых (или обслуживаемых с поверхности) колодцев.

Колодцы для септиков

Пластиковые кольца для септиков являются бюджетным вариантом ж/б конструкций. Они не нуждаются в дополнительной герметизации стыков, монтируются вручную, имеют удобные прорезиненные патрубки для ввода трубопровода. Единственным недостатком является малый вес конструкции, поэтому, кольца требуют фиксации анкерами, в качестве которых используются готовые, заливаемые на дно котлована плиты из бетона. Внутренние камеры создаются из перегородок аналогичного корпусу материала (ПП или ПНД).

Пластиковая труба и кольца для колодца

Почему кольца из пластика

Переоценить значение пластиковых изделий в жизни человека крайне сложно. И если посудой или предметами обихода, выполненными из этого материала уже никого не удивишь, то в последние 10-15 лет владельцы загородных домов выбирают пластиковые и металлопластиковые трубы или кольца при копке колодца или, а также для обустройства канализации и водоснабжения.

Использование современных технологических процессов и материалов позволяет получать пластмассу, пригодную для использования в любых регионах на протяжении многих лет. Технические характеристики, пластиковых колец, позволяют применять при любых погодных условиях, как в жаркую, так и в морозную погоду. Они переносят морозы в -30 градусов, давление льда и грунта на стенки шахты.

Есть вы решили копать колодец — пластиковые кольца будут самым надежных решением, хотя и не самым дешевым.

Решение сделать колодец при помощи пластиковых колец набирает популярность. Такие конструкции не имеют швов, просты в установке и не дороги. Применение новых технологий в области ротационного формирования пластика сделали материалы для гидросооружений доступными и практичными, их стоимоть всего на 20-30% дороже бетонных аналогов, в то время как ресурс превосходит в три раза.

Преимущества пластиковых колец

  • Надежность. Эксплуатация возможна в интервале температурного режима от +50 до -700С.
  • Прочность. При правильной сборке и соответствующей эксплуатации, полимерные пластиковые трубы для колодца сохраняют качества на протяжении 45-55 лет.
  • Герметичность. Будучи установлена профессионалами, конструкция обеспечивает герметичность на 98-100%. В отличие от бетонных колец ЖБИ, нуждающихся в герметизации стыков с последующей ежегодной диагностикой и в случае необходимости, обслуживанием.
  • Безопасность. Инертные материалы, используемые производителями, обеспечивают поддержание чистоты окружающей природы. Колодезные кольца из ПВХ не выделяют агрессивных веществ, приводящих к ухудшению экологической обстановки.
  • Простота последующего обслуживания. Достаточно своевременной чистки колодца для поддержания соответствующего качества воды.

Особенности сборки и цены

Пластиковые кольца и трубы для колодца не нуждаются в использовании дополнительных элементов или проведении мероприятий, по увеличению степени герметичности готового сооружения.  

Цена колец или вставок в кольца доступна каждому владельцу загородного дома. А износостойкость всей конструкции и простота обслуживания с лихвой окупают все затраты на обустройство современного колодца.

Простота сборки объясняется несколькими ключевыми факторами:

  • Небольшой вес. Средняя масса колец составляет 40 килограмм
  • Размеры. По желанию заказчика мастера подберут подходящий размер колец, соответствующий диаметру будущего или уже имеющегося колодца.
  • Нет необходимости в привлечении тяжелой строительной техники.
  • Возможность проведения монтажа в сжатые сроками силами бригады из двух человек.

Монтаж пластикового колодца

Пластиковые кольца для колодца устанавливаются в три этапа — подготовка, монтаж и подключение. Первое действие — определение местонахождения и глубины залегания воды. Далее составляется проект, где учитываются характер местности, глубина залегания водоносного слоя.

Понятно, какой небольшой вес имеет пластиковая труба, колодец строится без привлечения подъемного крана. Когда грунт плотный, то выкапывание шахты происходит без проблем, при рыхлой почве пластиковые трубы для воды устанавливаются постепенно.

Диаметр ямы делается больше чем само кольцо на 15-20 см, при плотном грунте действия происходят следующим образом:

  1. Выкапывается яма;
  2. Сегменты соединяются в одно целое, прежде резьба на пластиковых кольцах смазывается;
  3. На дно колодца укладывается фильтр;
  4. Монтаж домика или люка-крышки;
  5. Подсоединение к водопроводу.

Реставрация старого колодца

Если чистка колодца не избавляет от проблем, так как сооружение требует основательного ремонта, здесь реставрация самый приемлемый вариант. Когда рассыпались старые бетонные кольца в шахте, то заменить их на легкую пластиковую трубу будет удачным и выгодным решением. Цена на реставрацию приемлемая, так как не включает в себя разведку воды и выкапывание скважины.

Реставрационные работы происходят быстро, даже при условии, что источник давно заброшен: откачка воды, демонтаж и установка пластикового колодца.

Оставить заявку

Закажите углубление шахты вашего колодца или задайте свой вопрос, через форму обратной связи или другим способ связи

Смежные услуги

Колодец герметичный пластиковый для установки в бетонные кольца

В условиях высоких грунтовых вод идеальным решением для обустройства дачной канализации являются герметичные колодцы (вставка). Их изготовлением и поставкой занимается компания City Project. Толщина корпуса вставки 25 мм!



Вставка из пластика в бетонные кольца для дачной канализации.

Одним из современных решений по герметизации бетонных конструкций является установка пластиковых цилиндров внутрь колец из бетона. Вставки изготавливаются из полиэтилена и имеют толщину стенок 25 мм. Такие вставки являются полностью герметичными, устойчивыми к колебаниям температуры, а срок годности исчисляется годами. Монтаж конструкции не требует специальных навыков и производится в короткий срок.

 



Краткое описание герметичной вставки для колодца

Использование септика в средней полосе России усложняется возможностью промерзания грунта в зимний период и рассыхания его в летнюю жару. В связи с этим происходит сильное давление на стенки конструкции, и она дает мелкие трещины, нарушающие её целостность. Таким образом, получается, что срок годности таких конструкций ограничивается одним сезоном. Вместе с тем бетон хорошо держит общую конструкцию, не подвержен гниению, коррозии и порче насекомыми и грызунами. Использование в сочетании с бетонной конструкцией пластиковых вставок позволяет воспользоваться достоинствами бетона, а недостаток герметичности восполнить внутренней емкостью. Таким образом, бетонные кольца выполняют в дачном колодце роль корпуса, а герметичная вставка – роль самой емкости.

Область применения:

  • Идеальное решение для герметизации как новых, так и уже используемых бетонных септиков;
  • Возможность герметизации бетонных колец и емкостей.

Конструктивные особенности:

  • корпус емкости имеет диаметр 955, 1250 и 1500 мм;
  • высота вставки может быть любой.
  • горловина круглая, диаметром 500 мм;
  • имеются ребра жесткости, расположенные изнутри.
  • толщина корпуса 25 мм.

Модельный ряд представлен емкостями с высотой от 1 до 4,5 м.

Герметичные вставки из пластика для бетонных конструкций дачной канализации (характеристики и цены)

















Наименование

Размеры, мм (габаритные с учетом горловины)

Толщина

Цена, руб с НДС

Герметичные вставки диаметром 955 мм (для колец диаметром 0.9-1 м.)

1

Герметичная вставка VL 95/15 из трубы ПЭ

d955х1500

25

39 000

2

Герметичная вставка VL 95/20 из трубы ПЭ

d955х2000

25

42 000

3

Герметичная вставка VL 95/25 из трубы ПЭ

d955х2500

25

47 000

4

Герметичная вставка VL 95/30 из трубы ПЭ

d955х3000

25

49 000

Герметичные вставки диаметром 1250 мм (для колец диаметром 1,5 м.)

5

Герметичная вставка VP 125/15 из трубы ПЭ

d1250х1500

25

41 000

6

Герметичная вставка VP 125/20 из трубы ПЭ

d1250х2000

25

47 500

7

Герметичная вставка VP 125/25 из трубы ПЭ

d1250х2500

25

49 500

8

Герметичная вставка VP 125/30 из трубы ПЭ

d1250х3000

25

53 000

Герметичные вставки диаметром 1500 мм (для колец диаметром 2 м.)

9

Герметичная вставка VP 19/15 из листа ПЭ

d1500х1500

25

По запросу

10

Герметичная вставка VP 19/20 из листа ПЭ

d1500х2000

25

По запросу

11

Герметичная вставка VP 19/25 из листа ПЭ

d1500х2500

25

По запросу

12

Герметичная вставка VP 19/30 из листа ПЭ

d1500х3000

25

По запросу

Компания City Project готова предложить как готовые решения стандартных размеров и комплектации, так и под заказ.

Конструкции изготавливаются в двух вариантах: из полипропилена и полиэтилена. При необходимости может быть установлено различное количество ребер жесткости.

Подробности о моделях герметичных колодцев можно узнать по телефону у менеджеров компании.

 


Заказать сейчас вставку в бетонные кольца

Пластиковые кольца для колодца: виды, материалы, размеры и плюсы и минусы+Фото

Владельцы загородных домов, в которых отсутствует централизовонное водоснабжение в большинстве своем организуют колодец . Перед ними встает вопрос из какого материала лучше собрать конструкцию.

Сделать все по старинке из бетона или применить пластиковые кольца для колодца.

В статье: Пластиковые кольца для колодца. Материал изготовления. Рекомендации по монтажу. Особенности и нюансы  установки.

Рассмотрим все преимущества и недостатки пластиковых колец.

Содержание статьи:

Пластиковые кольца для колодца. Общие сведения

Виды пластиковых колец для колодца

Пластиковые кольца различаются размерами и материалом изготовления.

  • Диаметр 400-1500мм. Должен быть на 10-15 см. меньше шахты.
  • Высота 500,1000,1500мм. Выбирается в зависимости от глубины колодца.
  • Толщина стенок 55мм. В отдельных случаях 6,8,22мм
  • Внешний диаметр 455-1555мм.

Для колодца с питьевой водой рекомендуют выбирать кольца диаметром 680,800,900мм. Стоит обратить внимание на глубину шахты, чем она больше , тем толще должны быть стенки колец.

Материал изготовления

Кажется, что все понятно. Ответ в названии детали – пластиковые кольца, но это не так. Пластик так же имеет разные свойства и прочность. Это зависит от определенных добавок и технологии изготовления.

Для производства колец используют четыре вида пластика.

  1. Полиэтилен – хорошо выдерживает температурный режим
  2. Полипропилен – мало подвержен деформации и хорошо сваривается, что дает гарантию герметичности.
  3. Полимерно-песчаная смесь – прочные, весят меньше бетонных
  4. ПВХ – прекрасно адаптирован к ультрафиолетовому излучению и химическим реакциям.

Для питьевого колодца  чаще всего используют полимерно-песчаные кольца или полипропиленовые.

Полиэтилен применяют для вставок в бетонное основание.

Область применения

Пластиковые кольца имеют большую область применения.

Их используют при обустройстве дренажных систем и коллекторов. Популярностью пользуются изделия с гладкими стенками.
Переливные конструкции из пластика понижают скорость потока жидкости.

Так же применяют для монтажа канализационных систем.

Основное применение пластиковых колец – это обустройство колодца с питьевой водой.

Рассмотрим самые популярные области, к ним относятся септики и скважины.

Для питьевой воды производители представляют три варианта колодцев: сборные, сворные, бесшовные.

С монтажом колодца из сборных колец  справиться можно одному.

ВНИМАНИЕ. КОНСТРУКЦИЯ ИМЕЕТ ПАЗОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ И НЕ ДОПУСКАЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕРМЕТИКОВ И КЛЕЯ.

Сварные пластиковые кольца при обустройстве колодца потребуют определенных навыков и оборудования.

Если отсутствует опыт такой работы, лучше обратиться к специалисту.

Кольца свариваются непосредственно в шахте, что позволяет достичь герметичности.

Бесшовные колодцы – это монолитные изделия. Самые надежные и герметичные.

Достоинства и недостатки

Основные плюсы изделий из полимера
  1. Не большой вес
  2. Пластичность. Хорошо гасит вибрации
  3. Легкая обработка
  4. Соединение с резьбой. Гарантия герметичности.
  5. Простая и быстрая установка
  6. Не подвержен коррозии
  7. Материал обладает химической инертностью
  8. Биостойкость.
Минусы колодезных колец из пластика
  1. Дорогой сварочный монтаж
  2. Монолитное изделие опустить в шахту без оборудования практически не возможно
  3. Кольца боятся боковых ударов и падения с высоты.
  4. Из-за не большого веса при паводке может выдавить из грунта.

Особенности установки

  • При небольшой глубине можно использовать гофрированную трубу. Лояльная цена, простой монтаж.
  • Пластик обладает неограниченным сроком службы
  • Полимерные кольцо готовы выполнять свою функцию при температуре от -70 до + 50 градусов
  • Легко сверлятся и режутся
  • Каждый колодец из полимерных колец можно вернуть к жизни.
    Сделать это очень просто. Выкачивается вода, снимается природный фильтр, делается подкопка, опускаются новые кольца меньшего диаметра, соединяются с помощью водостойкого герметика, насыпается песок и щебень на дно, оставшееся пространство заполняется смесью из песка и щебня. Все. Новый колодец готов.
  • Для обустройства колодца понадобятся дополнительные элементы, такие как крышка, люк, трубы.

При установке септика из пластиковых колец позаботьтесь заранее обо  всех необходимых элементах. Их легко подобрать на рынке.

Примечание

Пластиковые кольца для колодцев являются одними уз лучших в этой категории. Помимо не высокой цены, легкого монтажа, долгого срока службы, они обладают уникальной особенностью.

Стенки колодца гипергладкие, что максимально понижает возможность загрязнения и размножения бактерий. Полимер не гниет. В таком колодце не происходит заиления. Вода пригодна для употребления довольно длительный срок.

5-5 / 16 Ш x 5-5 / 16 В, черный

FastCap ETR-SINGLE BL, цельный пластиковый регулируемый пластик, втулка для распределительной коробки, одинарное триммерное кольцо, отверстие: 3-1 / 2 Ш x 5-5 / 16 В, черный
FastCap ETR-DOUBLE 10PC WH, цельный пластмассовый съемный элемент, уплотнительная втулка для распределительной коробки, одинарное триммерное кольцо, отверстие: 5-5 / 16 Вт x 5-5 / 16 В, белый, упаковка из 10 шт.
$ 49.94 / Пакет Продано в 1
FastCap ETR-SINGLE 10PC BL, цельный пластиковый регулируемый пластик, втулка для распределительной коробки, одинарное обжимное кольцо, отверстие: 3-1 / 2 Вт x 5-5 / 16 В, черный, упаковка из 10 шт.
$ 38,99 / Пакет Продано в 1
FastCap ETR-SINGLE WH, цельный пластиковый регулируемый пластик, втулка для распределительной коробки, одинарное триммерное кольцо, отверстие: 3-1 / 2 Ш x 5-5 / 16 В, белый
FastCap ETR-SINGLE 10PC WH, цельный пластиковый регулируемый, втулка для распределительной коробки, одинарное триммерное кольцо, отверстие: 3-1 / 2 Вт x 5-5 / 16 В, белый, упаковка из 10 шт.
$ 38.99 / Пакет Продано в 1
FastCap ETR-DOUBLE WH, цельный пластиковый регулируемый, втулка для распределительной коробки, одинарное триммерное кольцо, отверстие: 5-5 / 16 Вт x 5-5 / 16 В, белый
FastCap ETR-DOUBLE 10PC BL, цельный пластиковый регулируемый, уплотнительная втулка для распределительной коробки, одинарное обжимное кольцо, отверстие: 5-5 / 16 Вт x 5-5 / 16 В, черный, упаковка из 10 шт.
$ 49.94 / Пакет Продано в 1

Датчики | Бесплатный полнотекстовый | Датчик деформации ствола скважины с волоконной решеткой Брэгга для измерения напряжений в горных породах угольных шахт

Нестабильность, вызванная напряжением, является одной из нескольких основных проблем, связанных с безопасным строительством и эксплуатацией угольных шахт. Измерение напряжений на месте важно при проектировании угольных шахт, и мониторинг того, как напряжение изменяется со временем, также жизненно важен при оценке долгосрочных показателей работы угольных шахт.Поэтому важно разработать датчик как для определения напряжения на месте, так и для долгосрочного мониторинга изменений напряжений в горных породах угольной шахты.

За последние несколько десятилетий было проведено большое количество исследований по определению напряжений на месте. Были предложены различные методы [1,2,3,4,5] для определения напряжения, и было разработано множество измерительных датчиков [6,7,8,9]. Датчики можно разделить на три группы: жесткие или твердые ячейки [10], датчики деформации ствола скважины [7] и ячейки мягких включений [6].Поскольку датчик деформации ствола скважины может быть откалиброван для обеспечения его точности, он считается одним из самых надежных и точных датчиков для определения напряжения. Для этих методов тестирования и датчиков Sjoberg et al. В [11] подробно представлены методы анализа данных и расчета напряжений. Хан и Инь [12] предложили интеллектуальный метод определения напряжений на месте, и этот метод может решить проблему множественных решений для определенной деформации ствола скважины. Тем не менее, большинство существующих датчиков используются для определения напряжения на месте, и они не позволяют непрерывно наблюдать за изменениями напряжения или плохо работают при долгосрочном мониторинге изменений напряжения [13], особенно в суровых условиях. среды, такие как угольные шахты.Для долгосрочного мониторинга изменений напряжений в горной породе угольных шахт на датчик воздействуют электромагнитные помехи, дрейф, внутренняя коррозия и вибрация в угольных шахтах. Для существующих датчиков основными чувствительными элементами являются электрические тензодатчики, чувствительные к электромагнитным помехам, коррозии и вибрации. Кроме того, электрические датчики и кабели могут повлиять на безопасность угольных шахт с высоким содержанием газа. Неблагоприятные условия и требования безопасности на угольных шахтах делают существующие датчики неадекватными для долгосрочного мониторинга изменений напряжений в горных породах.Датчики с волоконной брэгговской решеткой (ВБР) имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными электрическими тензодатчиками: небольшой размер, отсутствие электромагнитных помех, устойчивость к интенсивным вибрациям и коррозии и искробезопасность. Эта неотъемлемая характеристика делает датчики ВБР очень привлекательными для применения в суровых условиях [14], и стали возможны долгосрочные измерения с использованием ВБР в качестве чувствительных элементов. Датчики ВБР становятся все более популярными для геотехнических приложений, и они используются для измерения деформации [15,16], напряжения [17,18,19], смещения [20,21] и деформации [22,23,24]. ] геотехнических сред.В последние годы также предлагаются некоторые нетрадиционные датчики ВБР, такие как датчики ВБР с Чирпом [25] и датчики с наклонной ВБР [26], которые в некоторых аспектах демонстрируют некоторые преимущества перед традиционными датчиками ВБР.

Основная цель данного исследования — разработать датчик деформации ствола скважины с ВБР как для определения напряжений на месте, так и для долгосрочного мониторинга изменений напряжений в горных породах угольной шахты. Сначала были представлены принципы измерения и структура датчика деформации ствола скважины ВБР.Впоследствии возможность использования представленного датчика ВБР была подтверждена серией испытаний. Наконец, датчик был применен в угольной шахте для измерения напряжений на месте и отслеживания изменений напряжений в кровле. Представленный датчик деформации ствола скважины FBG может обеспечить две встроенные проверки точности теста, что может гарантировать надежность и точность результатов теста. Кроме того, датчик FBG может долгое время преодолевать суровые условия в угольных шахтах. Следовательно, датчик FBG может обеспечить подход как для определения полного тензора напряжений на месте, так и для долгосрочного мониторинга изменений напряжений в угольных шахтах.

Механизм и процедура повторного бурения скважин с использованием защиты стенок и мягкой конструкции для предотвращения горных ударов: тематическое исследование

С увеличением глубины добычи угольных шахт возникновение горных ударов, особенно на проезжей части шахт, становится критическим как серьезное динамическая катастрофа. В данной статье исследуется контроль устойчивости проезжей части глубоких шахт и разрешается противоречие между опорой и сбросом давления проезжей части путем изучения использования внутренней стальной трубы для защиты стен и мягкой конструкции для поглощения энергии во время повторного бурения скважин.Численное моделирование выполняется для изучения влияния технологии активной опоры на опорную конструкцию во время повторного бурения. Внутренние стальные трубы могут эффективно предотвратить повреждение опорной конструкции. Когда мягкая конструкция трескается, энергия, передаваемая от горного удара к проезжей части, значительно снижается. В соответствии с характеристиками деформации и разрушения окружающей породы проезжей части 21170 предлагается комбинация анкерной активной опоры, гидравлической подъемной опоры навеса и поглощения энергии мягкой конструкцией.Инженерный пример показывает, что метод опоры может эффективно поддерживать стабильность окружающей породы и обеспечивать безопасную отработку забоя. Предлагаемый метод контроля может служить ориентиром для предотвращения и контроля горных ударов на проезжей части шахт в аналогичных геологических условиях.

1. Введение

Скальный взрыв представляет собой серьезную динамическую катастрофу, которая влияет на безопасность и эффективность добычи в подземных проектах, таких как угольные шахты [1, 2].С увеличением глубины угольных шахт интенсивность горных ударов значительно возросла, особенно в Китае [3]. По состоянию на июнь 2019 г. 121 угольная шахта, добываемая в Китае, была признана шахтами, подверженными горным ударам [4].

Механизм горных ударов в угольных шахтах очень сложен из-за сложности механических свойств угля и горных пород и разнообразия геологических условий. Было предложено множество теорий о механизмах горных ударов, включая теорию прочности [5], теорию энергии [6–8], теорию устойчивости к разрыву [9, 10] и теорию жесткости [11, 12].В последние годы в Китае были проведены значительные исследования механизма горных ударов, и заметные результаты были достигнуты благодаря исследовательской и инженерной практике. Чжан [13] предложил теорию ударной неустойчивости. Qi et al. [14] предложил «трехфакторный» механизм горных ударов, основанный на результатах испытаний на трение и неустойчивость скольжения на угле и горных породах. Доу и др. [15] предложили теорию ослабления прочности для горных ударов. Пан [16] установил теорию инициирования горных ударов.Более того, Пан [17] предложил теорию нестабильности для реакции возмущений, вызванных горными ударами, в угольных шахтах. Предотвращение и контроль горных ударов может быть достигнуто путем регулирования напряженного состояния или уменьшения образования высоких напряжений в структуре каменного массива / угля. С этой целью основные меры включают разумную отработку защитного слоя, закачку воды в угольные пласты [18], сброс давления за счет бурения угольных пластов большого диаметра и взрывных работ угольных пластов, смягчение кровли за счет взрывных работ и гидроразрыва пластов, а также использование направленного гидроразрыва пласта.Эти меры могут значительно снизить риск каменных ударов и эффективно предотвратить возникновение каменных ударов. По предварительной статистике, 90,8% аварий горных пород произошло на проезжей части угольных шахт [19]. Тем не менее, лишь несколько исследований были посвящены укреплению проезжей части для предотвращения / контроля каменных ударов. С точки зрения жестких или гибких опор были разработаны концепции опор для проезжей части рудников. Комбинации опорных технологий, которые в настоящее время используются в угольных шахтах, включают якорную сетку + анкерный трос + стальную опорную арку, стальную опору с U-образным болтом, анкер + металлическую сетку + торкретбетон + стальную опору с U-образным болтом, технологию опоры для поглощения энергии технология гибкой поддержки [20] и технология «трехуровневой поддержки» [21].В технологии якорной сетки + анкерного троса + стальной арочной опоры, стальной U-образной опоры и технологии опоры анкер + металлическая сетка + торкретбетон + стальной U-образный болт усиливается только опора проезжей части и разгрузка давления. проезжая часть с высокими нагрузками не считается. Усиление опоры проезжей части увеличивает стоимость и процесс опоры и не оказывает значительного влияния на опорную способность проезжей части при каменном ударе. Технология поддержки поглощения энергии, технология сочетания жестких и гибких опор и технология «трехуровневой опоры» включают заполнение слоя энергопоглощающим материалом и добавление энергопоглощающих материалов со слабой жесткостью между окружающей скальной породой и опорой, которые могут поглощать значительную часть энергии. количество энергии удара и уменьшить повреждение ударной нагрузки на опорную конструкцию.Однако этот тип опоры может пассивно поглощать только небольшое количество энергии, и при столкновении с большим энергетическим взрывом горных пород проезжая часть может быть серьезно повреждена. Новый метод поддержки, предложенный в этой статье, разрешает противоречие между сильной активной опорой, сбросом давления и противоударом в проезжей части, вызванной каменными ударами, и может усилить опору и эффект снятия давления в проезжей части из каменных ударов. Более того, такой подход может эффективно поддерживать прочность и целостность камня, окружающего проезжую часть, тем самым защищая ее от повреждений; повысить устойчивость скальных пород, окружающих стену проезжей части, так как мягкая конструкция может снова треснуть после уплотнения под высоким напряжением; и защитить внутреннюю прочную малогабаритную конструкцию от вторичного повреждения ствола скважины.

Возникновение горных ударов изменяет напряженное состояние в массивах угля и горных пород и может изменить возникновение высоких напряжений путем передачи и снятия напряжения. В этом исследовании, сфокусированном на обеспечении поддержки проезжей части за счет поглощения энергии мягкими конструкциями, приняты соответствующие технические меры для реализации передачи напряжений и снятия напряжений со стороны угольных и горных массивов в проезжей части шахт и эффективного предотвращения возникновения горных ударов. Используется якорь (трос) + гидравлическая подъемная опора + технология поглощения энергии мягкой структурой.Исследована технология многократного бурения скважин и растрескивания мягкой конструкции, согласовано противоречие между опорой и сбросом давления проезжей части при ударной нагрузке, что улучшает эксплуатационные характеристики проезжей части.

2. Инженерная база угольного рудника Чанцунь
2.1. Геологические условия

Угольное месторождение Йима, расположенное в городе Йима, Китай (округ Мянчи, провинция Хэнань), представляет собой мощное угольное месторождение мезозойской эры. В этом регионе находятся угольные шахты Чанцунь, Юэцзинь, Цяньцю, Гэнцунь и Янцунь.Угольный пласт на угольном месторождении Йима является среднеюрской формацией Йима, которая содержит 5 угольных пластов, среди которых угольные пласты № 2 -1 и 2 -3 в основном пригодны для разработки. Глубина разработки каждого угольного пласта обычно превышает 600 м, а максимальная глубина составляет 1060 м. Литология кровли и дна угольных пластов в основном включает аргиллиты, песчаники и конгломераты. Прямая кровля, как правило, состоит из аргиллита, над которым залегает слой песчаника с прослоями песчаника и глинистого (средняя толщина = 166 м), за которым следует чрезвычайно толстый слой гравия верхнего юрского периода.Горные работы приводят к хрупким трещинам вышележащей твердой плиты, которые легко вызывают динамические нарушения в кровле. Разлом F16 представляет собой региональный надвиг сжатия и кручения с простиранием примерно 110 ° (ориентация почти с востока на запад), протяженностью примерно 45 км, углом падения 15–35 ° в глубокой части и 75 ° в глубине. мелководная часть и выброс разлома примерно 50–500 м. Разлом F16 соединяется с рудником Цяньцю на севере и простирается до рудников Янцунь и Гэнцунь на западе и рудников Чанцунь и Юэцзинь на востоке, как показано на Рисунке 1.

2.2. Опора проезжей части

В горнодобывающем районе Йима в основном разрабатывается угольный пласт № 2 -3 . Проезжая часть горных выработок обычно устраивается в угольном пласте, 0,5 м угля зарезервировано в полу, а часть проезжей части шахты обычно имеет арочную форму. При выемке проезжей части шахты обычно используется трехуровневая опора, включающая трос анкерной сети, 36 стальных U-образных болтов и одну гидравлическую стойку. Одинарная гидравлическая опора заменяется гидравлической подъемной рамой или опорами проезжей части во время горных работ.Схема и фотография трехуровневой опорной системы показаны на рисунке 2.

2.3. Угольная шахта Чанцунь

Поверхность угольной шахты Чанцунь в основном покрыта четвертичным лёссом. Высота грунта составляет 415–580 м, взброс F16 — региональный взброс, возникший в юго-восточной части шахтного поля. Непосредственная кровля угольного пласта — аргиллиты мощностью 16–45 м. Крыша в основном состоит из конгломерата, мелкого песчаника и аргиллита, которые могут быть проницаемы для воды.Дно угольного пласта — углистые аргиллиты мощностью 0,5–6,0 м и угольный пласт твердостью 1,5–2,0. Геологические образования в угольном пласте представлены на Рисунке 3.

Во время эксплуатации рабочий зазор 21170 подвергается воздействию динамического давления прилегающего зазора, вызванного добычей полезных ископаемых. Западная сторона состоит из трех нисходящих угольных столбов 21 горнорудного района, а восточная сторона представляет собой угольный столб разлома F16. Верхняя часть рабочей поверхности — это остановленная рабочая поверхность 21150, а нижняя часть — это рабочая поверхность 21190, которая не была спроектирована.Камень, окружающий проезжую часть, в основном состоит из аргиллита, который легко выветривается и разрушается, что приводит к быстрой деформации проезжей части. Окружающая порода быстро развивается на ранней стадии раскопок. Помимо длительной ползучести, общая деформация велика, и проезжую часть необходимо ремонтировать после выемки грунта. Деформация проезжей части в основном состоит из двухстороннего смещения и вспучивания пола. Рабочая поверхность 21170 показана на рисунке 4.

3. Защита стенок ствола скважины

Растрескивание мягкой конструкции в основном вызывается повторным бурением, взрывными работами, давлением воды [22] и давлением воздуха [23, 24].Вся горная масса расщепляется на рыхлое состояние искусственным способом. Прочность окружающей скальной породы и опорной конструкции значительно влияет на опору проезжей части. Технология сброса давления или растрескивания мягкой конструкции, такая как бурение и взрывные работы, передает напряжение от проезжей части и ослабляет прочность проезжей части, окружающей горную породу. После растрескивания структурная целостность опорной конструкции ухудшается, что ухудшает устойчивость опоры проезжей части.Чтобы защитить опорную конструкцию от повреждений, опорная конструкция защищена внутренней стальной трубой. С помощью численного моделирования анализируется контролирующее влияние опорной конструкции и внутренней стальной трубы, используемой для защиты ствола скважины, на прочность окружающей породы и целостность опорной конструкции; кроме того, исследуются зоны напряжений и пластичности окружающего угольного и горного массива.

В соответствии с геологическими условиями проезжей части 21170, после завершения опоры проезжей части в проезжей части просверливаются отверстия для сброса давления большого диаметра.Бурение производится перпендикулярно двум сторонам проезжей части. Диаметр отверстия 110 мм, длина 10 м и расстояние 1 м соответственно. Моделируемые параметры проезжей части и опоры соответствуют параметрам на месте. Стальная труба использует линейную упругую конструктивную модель с модулем упругости 210 ГПа и толщиной стенки 0,05 м. Стальная труба моделируется цилиндрическими элементами оболочки, для которых сетка является максимально однородной, а сетка, в которой стальная труба и угольный корпус находятся в контакте, согласована.Между стальной трубой и углем предусмотрена контактная поверхность, а на контактной поверхности со стороны стальной трубы реализована полая цилиндрическая решетка. На рисунке 5 показано моделирование отверстия для сброса давления.

На рисунках 6–11 показаны состояния напряжения и смещения по критерию Мора – Кулона. Вокруг стальной трубы смещения почти не наблюдается; однако смещение в области вокруг стальной трубы в 20 раз больше, когда стальные трубы не используются. Результаты расчета напряжения показывают, что напряжение в угле не может быть снято в случае бурения с установленными стальными трубами, и значение аналогично напряжению перед бурением; Напротив, когда не используются стальные трубы, напряжение в угле снимается.На Рисунке 12 показаны характеристики ползучести проезжей части при бурении со стальными трубами и без них. Пластическая зона больше, если в скважине нет стальной трубы. Под действием высокого напряжения и большой ползучести диапазон разрушения пластической зоны дополнительно увеличивается, тем самым влияя на устойчивость опорной конструкции проезжей части.







После расчета баланса выемки проезжей части, область пластического разрушения окружающей породы с помощью рыбного языка переопределяется в новую группу.Модель ползучести Бургера используется в качестве основной модели. Максимальный временной шаг — 0,04, время расчета — 200, а соответствующий возраст сайта — 200 дней. Изменения и скорость проскальзывания проезжей части дороги регистрируются в течение всего процесса. На рисунке 13 показана кривая зависимости переменной ползучести, скорости ползучести и времени.

4. Использование мягкой конструкции для предотвращения каменных ударов
4.1. Поглощение энергии мягкой структурой

Скальный удар — это ударная волна, возникающая в результате разрушения твердых толстых пластов в процессе добычи или движения и разрушения пластов во время процесса взрывных работ.Волна напряжения напрямую передается на проезжую часть или рабочую поверхность и может превышать предельную несущую способность окружающей породы. Трещины в окружающей породе вызывают нестабильность и разрушение опорной конструкции. Таким образом, за пределами опорной зоны можно установить мягкую структуру с функцией поглощения энергии. Ударная волна значительно ослабляется за счет рассеяния и поглощения, обеспечиваемого мягкой структурой, и, следовательно, стабильность опорной конструкции может быть сохранена.На рисунке 14 показана мягкая конструкция проезжей части шахты [25, 26]. Мягкая структура — это, по сути, зона поглощения волн [27, 28]. Рыхлый уголь или порода, образовавшаяся в результате гидроразрыва, используется для поглощения энергии, генерируемой горной породой.

В процессе передачи волна напряжения, вызванная ударом, может разрушить уголь и горную массу. Энергия, генерируемая при ударе, обозначается как E , энергия, потребляемая при передаче внешней прочной конструкции, обозначается как E 1 , а энергия, поглощаемая средней мягкой структурой, обозначается как E 2 .Следовательно, оставшаяся энергия, которая достигает опорной конструкции, составляет E 3 = E E 1 E 2 . Поглощение энергии, обеспечиваемое мягкой структурой, в основном включает в себя энергию, поглощаемую свободными блоками и пространственным рассеянием, а также энергию, поглощаемую вращением и отражением горных пород [29, 30], как показано на рисунке 12. Энергия поглощается свободными блоками из-за динамического удара волна требует больше времени для распространения через трещиноватый массив угля / горной породы, чем через плотный массив угля / горной породы, что снижает скорость ударной волны и скорость вибрационной волны; таким образом, энергия удара снижается.Поглощение вращательной энергии относится к вращению / движению расколотого угля / породы, вызванному передачей динамических волн, которые преобразуют часть энергии удара в кинетическую энергию. Под поглощением энергии пространственного рассеяния понимается энергия, поглощенная при образовании разорванной области, включающей трещины угля и породы. По мере распространения динамической волны она рассеивается к окружающей изломанной области и непрерывно расширяется через незакрепленные частицы, тем самым уменьшая энергию динамической волны.Поглощение энергии, отраженной камнями, относится к явлениям отражения и передачи динамической волны в разрушенной области. После отражения энергия прошедшей динамической волны уменьшается, и волна рассеивается. Следовательно, энергия удара динамической волны, распространяющейся на проезжую часть, снижается.

4.2. Разработка численного моделирования

Численное моделирование в FLAC3D выполняется для изучения поглощения энергии и распределения напряжений мягкой конструкции в проезжей части.В соответствии с геологическими характеристиками проезжей части 21170, модель численного расчета показана на рисунке 15. Эта модель имеет размеры 60 м × 50 м × 60 м ( X × Y × Z), а проезжая часть с Размеры 5,8 м × 3,5 м вырыт в центре модели. Согласно анализу мягкой конструкции разной ширины и толщины, мягкая структура расположена на 10 м за пределами опорного слоя проезжей части с размерами 5 м × 5 м. К верхней части модели приложена динамическая ударная нагрузка.Параметры мягкой структуры могут быть установлены от 1% до 1/1000 параметров породы; мы используем 1% [31].

В верхней части модели прикладывается вертикальное напряжение 17,5 МПа для имитации покрывающей породы. Горизонтальная и нижняя стороны закреплены роликами. Критерий Мора – Кулона используется для моделирования пластов горных пород. Можно предположить, что коэффициент Пуассона угля и породы, а также модуль упругости, сцепления и прочности на разрыв в 1,2–1,4 раза и 0,1–0,25 раза больше, чем полученные в результате лабораторных испытаний, соответственно [32].Средняя прочность на одноосное сжатие и средняя жесткость в 0,284 раза и 0,469 раза больше значений, полученных в лаборатории [33]. Согласно параметрам, определенным экспериментально, распределение и механические параметры модели показаны в таблице 1. Моделирование включает следующие шаги. (1) Создайте модель, установите граничные условия и сбалансируйте начальное напряжение. (2) Выкопайте проезжую часть для статического анализа. (3) Приложите динамическую нагрузку, чтобы имитировать эффект опоры проезжей части без мягкой конструкции.(4) Смоделируйте эффект опоры проезжей части с мягкой структурой.

.01


Пласты горных пород Толщина (м) Плотность (кг / м 3 ) Объемный модуль (ГПа) Модуль сдвига (ГПа)

(ГПа) ) Угол трения (°)

Конгломерат 5 2440 3,06 1.66 2,1 34
Песчаник мелкий 20 2540 4,5 2,8 2,5 23,25
Углеродистый аргиллит 2

3,5 32
Уголь 12 1350 0,433 0,2 7,0 33
Песчаник мелкий 3 9708000 0,70 2,6 26
Аргиллиты 40 2450 2,82 0,57 3,5 32
32
Ударная нагрузка

Ударная нагрузка при обрушении крыши на проезжую часть и временная кривая удара показаны на Рисунке 16. Обрушение кровли создает динамическую нагрузку с чрезвычайно короткой продолжительностью и высокой скоростью нагружения.Напряжение от этой динамической нагрузки имеет только один пик, поскольку оно подвергается одному действию нагрузки и разгрузки, а затем быстро спадает; второй волны напряжения не возникает. Общая тенденция изменения выражается в импульсной нагрузке. Максимальное напряжение от динамической нагрузки, вызванной ударами, составляет 13,9 МПа, а продолжительность динамической нагрузки составляет приблизительно 25 мс, из которых длительности нагрузки и разгрузки составляют 5 мс и 20 мс соответственно. Обрушение кровли быстро создает динамическую нагрузку, превышающую статический вес горной массы.

Для описания распространения волны напряжения в модели максимальная ширина сетки модели устанавливается равной 1 м, что составляет менее 1/10 длины волны, соответствующей наивысшей частоте волны. Граничные условия задаются как статические границы, механическое сопротивление равно демпфированию Рэлея, минимальный критический коэффициент демпфирования составляет 0,005, а минимальная центральная частота определяется частотой собственных колебаний, рассчитанной с использованием модели без демпфирования под действием силы тяжести.Минимальная центральная частота рассчитана равной 8,0 Гц. Время динамического расчета 80 мс.

4.4. Эффект численного моделирования

Перед приложением динамической нагрузки слои проезжей части находятся в состоянии сжимающего напряжения, как показано на рисунке 17. Поскольку волна динамической нагрузки отражается и преломляется на границе слоев проезжей части во время распространения, отраженное напряжение Волна и эффект разгрузки от ударной нагрузки накладываются друг на друга, что превращает вертикальное напряжение в проезжей части из сжимающего напряжения в растягивающее.Низкая прочность породы на растяжение и действие динамической нагрузки могут легко привести к разрушению скального пола при растяжении. После растрескивания мягкой структуры вертикальное напряжение уменьшается, а мягкая структура ослабляет волну напряжения и защищает проезжую часть от повреждений. На рисунках 18 и 19 показаны результаты моделирования смещения проезжей части. Смещение проезжей части велико под действием динамической нагрузки на проезжую часть без мягкой конструкции. Однако после растрескивания мягкой конструкции она поглощает волну динамической нагрузки, и опорная конструкция проезжей части не повреждается.На рисунке 20 показана пластическая зона под ударной нагрузкой, в которой в проезжей части произошли разрушения при растяжении и сдвиге. В основном существующие блоки разрушения при сдвиге и растяжении могут наблюдаться вокруг опоры проезжей части без мягкой конструкции; Напротив, вокруг проезжей части с мягкой структурой можно наблюдать существующие и новые единицы разрушения при сдвиге.

Скальный удар, вызванный крупномасштабным обрушением горной массы на проезжей части, и динамическая нагрузка и давление забоя накладываются в виде вектора.Результат этого наложения напряжений вызывает колебания в поле напряжений проезжей части. Поскольку напряженное состояние во время динамического нагружения смещается от сжатия к растяжению, когда растягивающее напряжение превышает предел прочности породы в слое перекрытия, вдоль растягиваемой поверхности возникают трещины. Под действием наложения динамической нагрузки и давления опоры горных работ напряжение сдвига концентрируется, и пласт горной породы разрушается за счет сжатия и сдвига. Воздействие крупномасштабного массива горных пород способствует развитию трещин в слоях проезжей части, что приводит к значительному увеличению диапазона и глубины повреждений в слоях проезжей части.Трещины, образовавшиеся в мягкой структуре, способствуют поглощению волн и рассеиванию энергии, поскольку образование и распространение этих трещин помогают поглощать часть энергии динамической волны.

5. Конструкторский пример
5.1. Опора проезжей части

Как показано на Рисунке 21, для крыши используются анкеры Φ22 × 2500 мм, для которых индивидуальное расстояние составляет 900 мм, а расстояние между рядами составляет 800 мм; Вдоль проезжей части проложены анкерные тросы Φ18,9 × 5300 мм с индивидуальным шагом 1.5 м и междурядье 1,6 м; и анкерные тросы Φ18,9 × 8000 мм проложены вдоль проезжей части с индивидуальным шагом 2,5 м и междурядьем 1,6 м. Два ряда горизонтальных анкерных тросовых балок сооружаются посередине двух сторон и около дна. Анкерный трос имеет размеры Φ18,9 × 5300 мм, длина стальной балки — 3,2 м, расстояние между отверстиями — 1,6 м. После установки анкерной и сетчатой ​​опоры по центру проезжей части строится гидроподъемник для усиления опоры.

5.2. Растрескивание мягкой структуры

Метод повторяющейся резки используется для ослабления двух сторон проезжей части и создания «мягкой структуры», поглощающей динамическую и статическую энергию. Буровая установка готовит несколько отверстий для сброса давления в обозначенных местах угля и породы на левой и правой сторонах проезжей части. Диаметр просверленного отверстия — 110 мм, расстояние между отверстиями сбросных отверстий — 3 м. В скважину вставляется 10-метровая стальная труба, чтобы защитить прочную конструкцию от повреждений, что помогает укрепить прочную конструкцию в проезжей части.Мы продолжаем бурение из скважины для сброса давления внутри стальной трубы и раскалываем уголь и породу в проезжей части, используя бурильную трубу глубоко в скважине для сброса давления. После растрескивания уголь и порода соединяются между собой, образуя мягкую противоударную структуру с двух сторон проезжей части. После того, как две стороны проезжей части уплотняются под действием давления угля и горной массы, угольные и горные массы растрескиваются и разгружаются посредством повторяющихся циклов вставки стальных труб без разрушения прочных и небольших конструкций на проезжей части.Опорный слой проезжей части не расширяет рыхлый круг угольно-горного массива под действием разгрузочного бурения.

По данным наблюдения за шахтным давлением, скважины (глубина и диаметр 20 м и 110 мм соответственно) пробурены по обеим сторонам проезжей части, и в них укладываются стальные трубы длиной 10 м. Стальная труба может быть образована стыковым соединением короткой стальной трубы и винтов. На внешнем конце стальной трубы в процессе бурения образуется рыхлая структура угля.После того, как мягкие конструкции двух сторон проезжей части уплотняются под давлением угля и горной массы, снова выполняется бурение через стальную трубу в скважину для сброса давления, чтобы расколоть уголь и горную массу проезжей части. Из-за уплотнения мягкой структуры двух сторон проезжей части уголь и горная масса проезжей части многократно многократно растрескиваются. При этом левая и правая стороны проезжей части не расширяют разрыхляющее кольцо угольного и горного массива под действием бурения для сброса давления, что защищает опорную конструкцию при растрескивании мягкой конструкции.Растрескивание мягкой конструкции показано на рисунке 22.

На рисунке 23 показан микросейсмический энергетический мониторинг проезжей части до и после растрескивания мягкой конструкции. Можно отметить, что контролируемая энергия значительно снижается после растрескивания мягкой структуры. Можно отметить, что напряжение в угольном теле передается или поглощается, что эффективно снижает повреждение проезжей части, вызванное высоким напряжением и каменными ударами.

5.3. Эффект опоры

Активная опора устойчивой опорной окружности анкеровки опоры проезжей части и сброс давления средней мягкой конструкции обеспечивают удовлетворительные условия выдерживания напряжений для проезжей части.Внутренняя стальная труба, используемая для защиты ствола скважины, может неоднократно треснуть среднюю мягкую конструкцию, защищая опорную конструкцию от повреждений, что предотвращает не только расширение трещин в зоне ослабления опорной конструкции, но и общую нестабильность опоры проезжей части, тем самым разрешая противоречие между опорой и сбросом давления проезжей части. В таблице 2 сравниваются эффекты поддержки проезжей части. Параметры опоры значительно улучшают положение опоры проезжей части.Выбор параметров опоры является разумным, что позволяет эффективно контролировать расслоение кровли и деформацию горных пород, окружающих проезжую часть.


Предыдущее Настоящее

Крыша
6.Выводы

Исследовано сочетание внутренней защиты ствола стальной трубы, повторного бурения ствола скважины и растрескивания мягкой конструкции. Мягкая конструкция может решить противоречие между опорой и разгрузкой проезжей части. Численное моделирование выполняется для изучения активной поддержки несущей конструкции и поглощения энергии мягкой структурой. Внутренняя стальная труба, используемая для защиты ствола скважины, эффективно предотвращает повреждение опорной конструкции.Когда мягкая конструкция трескается во время бурения, энергия от горных ударов, передаваемая на проезжую часть, значительно снижается. Основные выводы заключаются в следующем: (1) Исследовано использование мягкой конструкции для проезжей части шахты, проанализирован механизм опорной конструкции окружающей породы и эффективно контролируется деформация породы, окружающей проезжую часть. Деформация и разрушение горных пород, окружающих проезжую часть, тесно связаны с прочностью опорной конструкции.(2) Мягкая структура может передавать или поглощать высокие напряжения и высокую энергию, тем самым ослабляя ударную волну. Анализируется поглощение энергии, обеспечиваемое мягкими конструкциями, которое в основном включает поглощение энергии рыхлыми блоками, поглощение энергии вращения, поглощение энергии пространственного рассеяния и поглощение энергии отраженного горными породами. (3) Внутренняя стальная труба, используемая для защиты ствола скважины, может защитить опору. конструкция от ослабления сверлением сброса давления. При высоком напряжении и большой ползучести диапазон разрушения пластической зоны проезжей части без стальной трубы, согласно результатам численного моделирования, увеличивается до 1033 мм.Мягкая структура способствует поглощению волн и рассеиванию энергии и может в основном поглощать ударную волну. (4) Для контроля устойчивости окружающей породы в глубоких угольных шахтах с высокими напряжениями, сильным сбросом давления и большой ползучестью в условиях многофакторной суперпозиции Изучены взаимосвязь режимов разрушения, механизм деформации и разрушения, а также характеристики разрушения окружающей породы в таких проездах. Предлагается комбинация анкерной активной опоры + гидравлической подъемной опоры + поглощения энергии мягкой конструкцией.В опорную конструкцию заделана стальная труба для защиты конструкции от повреждений; такая конфигурация может сохранить целостность угольного тела на проезжей части и обеспечить опорный эффект.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов в отношении публикации этого исследования.

Благодарности

Авторы выражают признательность Национальному фонду естественных наук Китая (грант №51564044) и Государственная ключевая лаборатория угольных ресурсов и безопасной добычи полезных ископаемых Китайского горно-технологического университета (гранты № SKLCRSM15X02 и SKLCRSM18KF004).

Круглый уровень, Ø17×10, хромовое покрытие, пластиковая пробирка, 34 ‘/ 2 мм

Круглый спиртовой уровень с малым отверстием, установленный по отношению к нижней стороне корпуса

Характеристики

  • Круглый флакон из высококачественного пластика
  • Чувствительность движения пузыря 34 ‘/ 2 мм
  • Установите уровень относительно нижней стороны корпуса
  • Широкий диапазон рабочих температур
  • Высококачественная хромированная поверхность

Применения

  • Весы и платформы
  • Геодезические инструменты и трегеры
  • OEM инструменты

Спецификация продукции

Параметр Значение Блок
Диаметр 17.1 мм
Чувствительность 34 минут
Материал флакона Акрил (PMMA)
Материал корпуса Алюминий
Отделка Хром
Способ монтажа Нажимная посадка, лента VHB или приклеенная
Размер пузыря 4.8 мм
Диаметр кольца 6,1 мм
Цвет кольца Черный
Жидкий краситель прозрачный
Тип подсветки нет
Размер Значение Блок
Общий диаметр 17.1 мм
Диаметр окна флакона 10 мм
Общая высота 10 мм
Масса 3,5 граммов
Параметр Значение Блок
Диапазон рабочих температур от -10 до 60 ° С
Диапазон температур хранения от -20 до 65 ° С

Простая регулировка засова Schlage для отверстий меньшего диаметра

Выполните следующие простые шаги, чтобы заставить засовы Schlage работать на отверстиях небольшого диаметра.

Ригельные ригели

Schlage поставляются с металлическим цилиндрическим корпусом, который повышает безопасность замка, хотя у большинства ригелей других марок их нет. Этот корпус является съемным, и засов по-прежнему будет работать, но имейте в виду, что Schlage может не покрывать гарантийные вопросы на предмет, у которого отсутствуют детали. Мы всегда рекомендуем закрепить дверную подготовку так, чтобы замок можно было использовать по назначению для обеспечения максимальной безопасности. Однако это очень просто сделать и это возможное решение для дверей с меньшим отверстием.

Причина, по которой засовы Schlage не работают с отверстием меньшего диаметра
, заключается в том, что они поставляются с этим цилиндрическим корпусом на них.
Это необходимо удалить.

Удалите винт, которым пластиковое кольцо на цилиндрическом корпусе
крепится к засову. Не выкручивайте винт, который далее углублен в ригель
, удерживающий цилиндр ключа на месте.

После удаления винта поверните корпус до тех пор, пока выемка
в корпусе [A] не совместится с выступом на засове [B].
Затем снимите корпус.

Теперь, когда вы сняли корпус, он
не будет мешать установке засова.


Вот и все! Всего несколько простых шагов, чтобы заставить эти засовы работать. Если вы хотите использовать ригель другой марки, вам необходимо расточить двери так, чтобы диаметр отверстия составлял 2 1/8 дюйма. Чтобы узнать, как это сделать, см. Нашу страницу с увеличенным размером отверстия.

Кольцевая пиковая структура и кинематика из мультидисциплинарного исследования ударного бассейна Шредингера

Результаты геологического картирования

Расположение литологий, идентифицированных и нанесенных на карту с помощью спектров M 3 (Рис.2а; см. исх. 3 для спектроскопических деталей) и показаны на геологической карте (рис. 2b), поддерживаются снимками узкоугольной камеры (NAC) с полуметровым разрешением (дополнительная таблица 1), которые показывают, что они совпадают с полями валунов. В регионе имеется серия сложных разломов, которые разделили картированный регион на три части, смещены литологии и усложнили след большого грабена, пересекающего регион. Основная часть реголита, образующего осыпные склоны трех основных отделов (светло-серый цвет на рис.2б) имеет шероховатую поверхность в местах снижения уклона из-за повышенного накопления реголита. Эта поверхность кажется менее изрезанной, поскольку большинство кратеров стерто из-за склонов. Отдельные участки гладкого реголита видны на плоских участках (темно-серый цвет на рис. 2б). В этих местах сохраняется скопление свежих кратеров из-за отсутствия склоновых отростков.

Рис. 2: Отмеченный сегмент кольца пика ударного бассейна.

( a ) Литология, полученная из спектров M 3 , наложенных на изображение исследуемой области, полученное с помощью широкоугольной камеры LRO (WAC).Концевые анортозитовые породы — синие, норитовые — красные, троктолитовые — зеленые; промежуточные композиции имеют промежуточную окраску. Некоторые области в тени на фоновом изображении WAC, используемом для контекста, были освещены при сборе спектров M 3 . Для получения подробной информации о спектральном анализе M 3 , мы отсылаем читателей к Kramer et al . 3 . ( b ) Геологическая карта области фокуса, показывающая разломы, литологические границы и уклон осыпей, полученная путем интеграции результатов M 3 с фотогеологическим анализом изображений LRO WAC и NAC.Буквы обозначают ключевые особенности: A, , B, и C, = норитовые пики; D , E , F и G = троктолитовые хребты и вершины; H = анортозит, содержащий пироксен, примыкающий к норитовой единице; I = переходы от анортозита, содержащего пироксен, к чистому анортозиту и троктолитовым обнажениям, богатым оливином; J = контакты между выходами троктолитовых обнажений и чисто анортозитовыми выходами. Цифрами обозначены структурные элементы: 0 = грабен и 1–4 = пересекающие разломы.Ключ к цветовой схеме нанесен на карту. Черная область постоянно затенена, поэтому изображения или спектральные данные отражения недоступны. Масштабные линейки длиной 10 км ( a , b ). Отображаемая область ограничена прямоугольником с левым верхним углом, расположенным на 74,7 ° ю.ш., 122,6 ° в.д., и правым нижним углом на 75,7 ° ю.ш., 126,3 ° в.д.

Открытые литологии

Кольцо пика Шредингера является наиболее минералогически интригующим и сложным регионом. Пространственное разрешение данных M 3 , использованных для построения открытой карты минералов кольца пиков Шредингера, составляет 280 м на пиксель.Таким образом, литология, отображенная на рис. 2b, представляет собой массивные обнажения (> 78000 м 2 ) этих минералов. Кроме того, чтобы их можно было идентифицировать в данных M 3 и не подавлять спектрально доминирующий минерал пироксен, оливин и плагиоклаз должны модально доминировать в области, наблюдаемой в пикселе. В пиковом кольце преобладают три типа горных пород 3 (дополнительный рис.1): норитная литология (> 10% ортопироксена + <90% плагиоклаза), анортозит (<10% ортопироксена +> 90% плагиоклаза) и троктолитовая литология (оливин + плагиоклаз).Анортозит можно подразделить на чистый анортозит (> 97% плагиоклаза) и анортозит, содержащий пироксен (3–10% пироксен + плагиоклаз). Хотя пироксен может доминировать в спектрах анортозита с <95% плагиоклаза 16 , спектральные особенности обоих все еще наблюдаются, что позволяет количественно оценить пропорции модели без модели спектральной деконволюции. Такие массивные скопления кристаллического материала предполагают глубокое происхождение под высоким давлением, такое как нижняя кора или верхняя мантия.Литология, содержащая оливин, — это троктолит предположительно корового происхождения, а не дунит возможного мантийного происхождения. Таким образом, все наблюдаемые литологии согласуются с корой.

Литология обычно встречается в изолированных обнажениях размером от гектометра до километра; между ними всего несколько контактов. Облучения Noritic изолированы в северо-западном квадранте исследуемой области, составляя примерно две трети состава самого северного участка и половину среднего участка.Облучения, идентифицированные как норитовые по спектрам M 3 , показали самое низкое альбедо в мозаике NAC, что делает их четко отличимыми от окружающей литологии. Пики норитов B и C (фиг. 2b), по-видимому, были разделены грабеном 0 и, возможно, когда-то были частью более крупного блока норитов. Эрозия норитического обнажения на вершине А создала след из разбросанных валунов и реголита с норитическим характером, который упирается в западный край троктолитового хребта D .

Троктолитические обнажения происходят в восточной части самой северной части, проходят через центр средней части и видны с востока на запад по всей северной половине самой южной части. Спектральные особенности оливина и плагиоклаза наблюдаются в троктолитовой области северного отдела ( D ). В спектрах троктолитовой области к югу ( E ) преобладает оливин, поэтому в них отсутствует наблюдаемая особенность поглощения плагиоклаза.Однако предполагается, что порода содержит значительное количество плагиоклаза на основании высокого общего альбедо и потому, что оливин нелинейно спектрально доминирует над плагиоклазом 3 . Спектральную сигнатуру плагиоклаза можно снова увидеть в спектрах троктолитовых гребней, обозначенных F и G (рис. 2b), которые, возможно, когда-то были когерентным блоком, разделенным грабеном 0 (рис. 2b). Несмотря на большее количество теней и более слабые спектральные сигнатуры в самом южном отделе, выходы троктолитов наблюдались небольшими освещенными участками.

Анортозит встречается в основном как анортозит, содержащий пироксен, и наиболее распространен в южной половине самого южного отдела, где он был нанесен на карту на основе альбедо изображений NAC, а не спектров M 3 , поскольку самый южный отдел находится в тени в M 3 данные. Анортозит, содержащий пироксен, также наблюдается в виде небольших дискретных обнажений, разбросанных по всей видимости случайным образом в районе исследования. Некоторое количество анортозита, содержащего пироксен, также встречается в кратере к востоку от кольца пика (верхний правый угол рис.2б). Чистый анортозит был идентифицирован в двух относительно небольших обнажениях на восточной части среднего и самого южного отделов.

Там, где соприкасаются разные литологии, наблюдаются три различных перехода (рис. 2b): пироксен-содержащий анортозит в норитовые единицы ( H ) в самом северном отделе; от анортозита, содержащего пироксен, до чистого анортозита, до богатых оливином троктолитовых обнажений ( I ) в среднем отделе; и выходы троктолитов на чистый анортозит снова на выходы троктолитов ( J ) на востоке самого южного отдела.Подобный набор смежных литологий можно идентифицировать в свежем кратере, который проникает в северный сегмент пикового кольца 17 .

В некоторых случаях литология обнажений, нанесенная на карту с помощью данных M 3 , простирается на затененные области, показанные на рис. 2, потому что эти области были освещены при сборе данных M 3 . Если эти обнажения являются структурно непрерывными и имеют аналогичные альбедо на изображениях NAC, границы обнажений также могут быть надежно расширены на эти затененные области.

Некоторые места, обозначенные как «неизвестные» (коричневый цвет на рис. 2b), были обозначены, где на мозаике NAC можно было увидеть выходы обнажений, но их минералогия не могла быть идентифицирована, потому что они находятся в тени в данных M 3 и их относительное альбедо на снимках NAC было неоднозначным.

Структурные особенности

Сложная структура разломов пересекла кольцо пика при его установке, создавая крутые обрывы и пропасти между вертикально смещенными массивами. Эти разломы соприкасаются с блоками норитов в двух верхних (северных) отделах и троктолитовыми холмами в среднем и нижнем (южном) отделах.Некоторые из этих разломов также разделяют и смещают литологию. Четыре длинных разлома, выровненных по радиусу с центром впадины (1–4; рис. 2b), в этом месте делят кольцо пиков на три параллельных гребня. Поразительная структура разломов, смещающих литологию кольца пиков, напоминает сильно нарушенные центральные пики Сьерра-Мадера 18 и Купол 19 на Земле.

В целом, поскольку глубокая аллювиальная эрозия, прорезающая русло, не является последствием воздействия на Луну, дифференциальная топография, подобная той, что видна в кольце пиков Шредингера, должна быть основной особенностью образования кратера и должна быть вызвана разломами. .Мы называем это принципом дифференциальной топографии центральных пиков и колец пиков в лунных кратерах. Некоторая модификация могла произойти, когда ударная брекчия и расплав текли через пиковое кольцо во время размещения ударных отложений внутри кратера, но глубокая и четко определенная дифференциальная топография требует наличия разломов.

Большой грабен, простирающийся с востока на запад (0 на рис. 2b) 3,20 , который пересекает исследуемую область, также радиально выровнен с центром бассейна в этом месте.К востоку этот грабен поворачивает почти на 90 ° к югу, так что он простирается с северо-запада на юго-восток и приблизительно по окружности к центру бассейна. Грабен можно четко проследить на восток и запад, но он теряет свою связную структуру по мере пересечения исследуемой территории из-за множества мелких сквозных разломов. Проходя через среднюю часть пикового кольца, грабен компенсирует обнажения троктолитовых и норитовых единиц (рис. 2b). Этот тип излома дна бассейна наблюдался в другом месте на Луне 21 .

Литологические и структурные детали пикового кольца согласуются с обрушением центрального поднятия, при котором материал вытек наружу, создавая подобные покрову структуры, которые столкнулись с обрушивающимися внутрь стенками переходного кратера. Материал, обнаженный в этой обрушившейся центральной структуре, по-видимому, имеет коровое происхождение (например, полученный с глубины от 20 до 30 км), хотя обрушение также, по-видимому, имеет смещенный материал (и, таким образом, сопоставленные литологии) в масштабе километра.Отдельные блоки породы в обнажениях анортозитовой, норитовой и троктолитовой литологии предполагают трещиноватость и измельчение литологии земной коры в масштабе метров и, возможно, меньше (предел разрешения составляет 0,5 м на изображениях LRO Camera-NAC). Фрагментированные породы с пониженным трением и сцеплением между этими фрагментами пород должны были усилить поток литологии земной коры, поскольку центральное поднятие обрушилось.

Результаты численного моделирования

Чтобы проверить интерпретацию корового происхождения для кольца пика, было выполнено численное моделирование ударов размера Шредингера с использованием гидрокода iSALE 22,23,24 (который доступен на www.isale-code.de). Основываясь на гравиметрических данных GRAIL 25 , использовались толщины коры до удара 40 и 20 км, отражающие несопоставимый характер коры под западной и восточной сторонами Шредингера, соответственно. Был использован номинальный размер ударного элемента 25 км, что дает бассейн размером приблизительно с Шредингера при разумной скорости удара 15 км с -1 . Дополнительные сведения о модели приведены в дополнительных материалах.

Независимо от предполагаемой толщины земной коры до удара, результаты моделирования показывают (рис.3 и дополнительные фильмы 1 и 2) видно, что после удара материал земной коры остается на дне бассейна, включая места, эквивалентные пиковому кольцу Шредингера для обеих толщин земной коры. Однако мантийный материал находится в пределах нескольких километров от поверхности в случае 20 км. Это отражение максимальной глубины выемки, которая составляет ∼19 км для коры до удара толщиной 20 км и ∼24 км для коры толщиной 40 км (рис. 3). В соответствии с предыдущими моделями структурного подъема в лунных бассейнах 26 , материал, поднявшийся на наибольшее расстояние, находится не на поверхности после удара (дно бассейна), а на глубине, эквивалентной 0.2–0,35 переходного радиуса кратера. Эта разница является следствием обрушения структурного поднятия: чрезмерно повышенное центральное поднятие, не имеющее достаточной силы для поддержания этого поднятия против силы тяжести, проваливается обратно в цель, ее верхние слои растекаются в поперечном направлении по дну бассейна, становясь тоньше. Это уменьшает относительный подъем этих верхних целевых слоев по сравнению с более глубокими частями конструкции, которые практически не растекаются наружу.

Рисунок 3: Моделирование удара.

Пять временных шагов события удара в бассейне Шредингера, смоделированного с использованием гидрокода iSALE. Кора окрашена в коричневый цвет, а мантия — в серый. ( a e ) Слева: событие формирования бассейна, предполагающее наличие целевой коры толщиной 20 км, которая может лучше представлять дальневосточную часть бассейна (за пределами области исследования). ( f j ) Справа: событие формирования бассейна, предполагающее наличие целевой коры толщиной 40 км, которая наилучшим образом представляет сторону бассейна, которая образовала массивы в исследуемой области.Размер ячейки 625 м, на радиус снаряда приходилось 20 ячеек. Стрелки указывают на общее движение материала во время формирования бассейна. ( f ) показан в упрощенном виде на фиг. 8a; in j показан в упрощенном виде на рис. 8b.

Численное моделирование предполагает, что толщина коры модулирует процесс образования кратеров из-за контраста плотности и динамической прочности между корой и мантией. При моделировании на прочность коры и мантии во время кратерного обрушения влияют как термическое размягчение, так и акустическая флюидизация.Термическое размягчение — это хорошо известное снижение прочности, которое происходит при нагревании горных пород, и это ослабление может сохраняться в течение длительного времени, пока цель не остынет. Акустическая флюидизация, с другой стороны, представляет собой очень кратковременный механизм ослабления, который сохраняется только в течение короткого времени, пока акустические колебания, вызванные ударом, вблизи места удара не рассеются, а холодные породы не восстановят свою статическую силу трения. Хотя реальные механизмы кратковременного снижения прочности в кратерах остаются неясными, акустическая флюидизация — это один из предложенных механизмов, который имел значительный успех в объяснении разрушения кратеров в различных масштабах (например, см. Ссылки 27, 28).В настоящем моделировании акустическая флюидизация более эффективна в холодной коре, тогда как термическое разупрочнение преобладает в более теплой мантии, и общий эффект обоих механизмов — более слабая кора, чем мантия, во время кратерного коллапса. Как следствие, большая деформация приспосабливается ближе к поверхности при моделировании толстой корки по сравнению с моделированием тонкой корки (рис. 3). Таким образом, глубина раскопок больше (∼24 против ∼19 км), поднятие границы кора – мантия больше (∼25 против ∼15 км), а максимальное структурное поднятие меньше (∼40 против ∼53 км) в сценарий толстой корки.

Из-за грубости расчетной сетки трудно точно определить ширину или центр «кольца пиков» в моделировании, но кольцо пиков в моделировании кажется немного уже и дальше от центра в модели. сценарий тонкой корки. Это связано с тем, что в сценарии с тонкой корой деформируется больший объем более прочных мантийных пород, что приводит к более широкому и крутому поднятию мантии и, как следствие, большему диаметру пикового кольца, чем в сценарии с толстой корой.Мы отмечаем, что пиковое кольцо на восточной стороне впадины Шредингера качественно уже и немного дальше от центра впадины, чем на западной стороне, что, возможно, отражает различия в целевой толщине земной коры в бассейне. Однако мы также отмечаем, что существует региональный нисходящий уклон к востоку (к центру ООР), и что на юге уже существующая ударная структура бассейна (бассейн Амундсена – Гансвиндта) повлияла на формирование пикового кольца 8 , где он полностью обрушился ниже уровня заполняющего ударного расплава Шредингера и брекчии.Как при моделировании тонкой, так и толстой коры, топографическая вершина кольца пиков находится над краем мантийного поднятия, что согласуется с недавними гравитационными наблюдениями 29 .

Чтобы дополнительно проиллюстрировать происхождение литологии пикового кольца, был рассчитан совокупный объем материала пикового кольца как функция глубины (рис. 4). Весь материал в кольце пика поступает с глубин <20 км, если толщина коры составляет всего 20 км, тогда как этот материал может поступать с глубины 26 км, если кора имеет толщину 40 км.Для целей этого графика мы определили кольцо пиков как материал в пределах 2 км от поверхности и между радиусами 80–100 км в модели тонкой коры и 70–100 км в модели толстой коры на основе положение середины пикового кольца в каждом сценарии. Изменение этих критериев немного сместит кривые на графике, но не значительно. Предыдущая работа 3 показала, что цель Шредингера могла быть покрыта 6 км выбросами SPA (с немного большей на восточной стороне, чем на западной стороне), плюс еще 1-2 км выбросов из других бассейнов.Происхождение материала пикового кольца в моделировании гидрокода (рис. 4) предполагает, что значительное количество материала в пиковом кольце не является выбросом SPA в сценарии целевой коры толщиной 40 км, но до 15% материала в пике Кольцо могло быть выбросом SPA в сценарии с целевой корой толщиной 20 км. Однако заметных различий в литологическом распределении между восточной и западной сторонами бассейна не обнаружено.

Рис. 4. Совокупный объем материала пикового кольца, образующегося выше глубины d 0 .

При моделировании с корой толщиной 20 км в мишени все литологии пиков и колец получены с глубин <20 км. В моделировании с земной корой толщиной 40 км в целевом объекте некоторые из этих литологических структур могут быть получены на глубине чуть более 25 км. Интересно, что мы не видим качественной разницы в распределении анортозитовой, норитовой и троктолититовой литологии по бассейну. То есть те же литологические структуры, что изображены на рис. 2, также видны в других частях кольца пиков 3 , подразумевая, что они могут занимать диапазон глубин в земной коре.

Максимальное ударное давление, P s , наблюдаемое по материалу в пиковом кольце, также было зарегистрировано (рис. 5), из которого был зарегистрирован совокупный объем материала пикового кольца, который испытал ударные давления, превышающие P s было вычислено (рис. 6). Материалы пикового кольца демонстрируют диапазон ударных давлений от 10 ГПа до плавления (50–80 ГПа), но в объемном выражении преобладают материалы с давлением <25 ГПа. Ударное давление материалов с пиковым кольцом ниже в случае тонкой корки, чем в случае с толстой коркой, потому что материалы с пиковым кольцом возникают на большем радиальном расстоянии, дальше от точки удара.Предел 25 ГПа является полезным ориентиром, потому что это номинально минимальное давление, необходимое для преобразования (кристаллического) анортита в (стекловидный) маскелинит 30 для составов ≥An 80 , характерных для лунной коры. Это минимальное давление увеличивается до 35 ГПа для составов An 20 , хотя высокие температуры земной коры перед ударом могут снизить эти пороговые значения 31 . Маскелиниту не хватает кристаллической структуры, необходимой для спектрального поглощения при 1.25 мкм из-за электронных переходов Fe 2+ в кристаллическом плагиоклазе 32,33,34 . Хотя мы не различаем какие-либо области, которые могут быть нанесены на карту как маскелинит, до 5% (случай коры 20 км) или 30% (случай коры 40 км) массивов могут содержать маскелинит на основе моделирования гидрокода (рис. 5). Два моделирования ограничивают фактическую толщину земной коры непосредственно под Шредингером, поэтому они должны ограничивать диапазон ударного метаморфизма, образовавшегося в кольце пиков (рис. 5 и 6).Мы также отмечаем небольшой объем материала ударника, включенного в кольцо пика, хотя он настолько мал, что его нельзя было обнаружить с помощью спектрального анализа, использованного выше. Объем и состояние этого материала будут зависеть от угла и скорости удара и, вероятно, будут преувеличены из-за допущения моделирования вертикального удара. Трехмерное моделирование удара Чиксулуб показывает, что доля материала ударника, остающегося в кратере, сильно зависит от угла удара, уменьшаясь с ∼90% при вертикальном ударе до <25 и <12%, соответственно, для углов удара 45 ° и 30 ° от горизонтали 35 .

Рис. 5: Распределение ударного давления.

Поперечные сечения с результатами моделирования для целевой коры мощностью 20 км (левая панель) и целевой коры мощностью 40 км (правая панель) с максимальными ударными давлениями, указанными в градуированной шкале от 12 до 80 ГПа. Материал, который испытал максимальное ударное давление менее 12 ГПа, не выделяется давлением, а вместо этого выделяется материалом со светло-серым оттенком коры и темно-серым оттенком мантии.

Рис. 6. Совокупный объем материала пик-кольца, который испытал ударное давление, превышающее P s .

Показаны результаты моделирования для целей с корой толщиной 20 км и корой толщиной 40 км. Здесь объем пикового кольца определяется как материал в пределах 2 км от поверхности, что облегчает сравнение с наблюдаемой частью пикового кольца и материалом, который потенциально может быть отобран в будущих миссиях.

Моделирование отслеживает кинематику материала, который заканчивается примерно в «середине» пикового кольца (рис. 7). Интересно, что хотя траектория в сценарии толстой коры следует по пути, включающему выемку грунта, внутреннее и (в конечном итоге) восходящее обрушение, за которым следует движение наружу, вызванное обрушением центрального поднятия, сценарий тонкой коры отличается и, возможно, согласуется с тем же источником. материала, идентифицированного в модели Cintala и Grieve 36 , хотя движение этого материала отличается.В этом случае материал пик-кольца образуется на меньшей глубине и дальше от точки удара. Следовательно, он продвигается дальше вверх по переходной стенке кратера, затем сначала обрушивается внутрь и вниз, а затем толкается почти вертикально вверх к своему окончательному местоположению. Менее выраженное движение наружу во время последней фазы модификации кратера является следствием того факта, что центральное поднятие почти полностью является мантийным в этом сценарии, которое более сильное и не пролетает над поверхностью цели в такой степени, как в 40 км. корка сценарий.

Рис. 7. Кинематический поток материала, образующего пиковое кольцо.

Поток материала отслеживается для сценария коры толщиной 20 км ( a ) и сценария коры толщиной 40 км ( b ). Черная точка отслеживает индикатор, который находится ближе всего к середине пикового кольца; точка на другом конце линии отслеживает индикатор, который начинается на 2 км ниже черной точки. Следовательно, длина и ориентация линии показывают разделение и ориентацию материала, который изначально находился на расстоянии 2 км друг от друга и выровнялся по вертикали, а затем стал растягиваться и поворачиваться в горизонтальное положение в результате выемки грунта, обрушения и подъема.

Из-за реологических различий между земной корой и мантией, толщина коры, по-видимому, играет значительную роль в величине выхода за пределы центрального поднятия (в меньшей степени для тонкой коры), последующего движения центрального поднятия, конечного радиус пикового кольца (больше для тонкой корки), глубина происхождения материала пикового кольца и радиальное происхождение и, следовательно, ударное давление материалов пикового кольца. В случае тонкой корки материалы пикового кольца образуются на меньших глубинах, чем в случае толстой корки.Совокупный объем материала пика-кольца, образующегося выше глубины d 0 , был рассчитан, чтобы явно показать (рис. 4), что материал в случае тонкой корки происходит с меньшей глубины, чем в случае толстой корки. Однако в обоих случаях материалы пик-кольцо происходят с глубины <30 км.

Модуль датчика температуры для обнаружения потока грунтовых вод вокруг скважинных теплообменников | Geothermal Energy

Прототип TSM

Воодушевленные представленными результатами моделирования, мы разработали прототип TSM для тестирования и подтверждения концепции (рис.7). TSM состоит из цифровых датчиков температуры, размещенных в модульной системе с двойным кольцом. Мы использовали программное обеспечение с открытым исходным кодом Arduino IDE для управления датчиками. Каждый модуль состоит из трех уровней двойных колец, расположенных вертикально на двух трубках.

Рис. 7

Модуль датчика температуры (TSM) с тремя уровнями кольца датчика температуры (4). TSM крепится через желтые прокладки (5) к впускной и выпускной трубкам ППТ. Основная труба TSM (красная) имеет длину 1 м. Синие прокладки (2) обеспечивают постоянное расстояние между внутренней (красной) и внешней трубками (серый) и, следовательно, между датчиками температуры внутреннего и внешнего кольца (4)

Рама прототипа TSM состоит из двух труб.Рама имеет длину 40 см, внешний диаметр 150 мм и внутренний диаметр 90 мм. Для монтажа TSM разделен на две половины, которые оснащены держателями для крепления TSM к входным и выходным трубкам ППТО. Вся рама состоит из пластика PCA по следующим двум причинам: (1) пластик предпочтительнее, чтобы не мешать датчикам магнитного поля для реальных модулей TSM, установленных внутри ППТ, и (2) материал с низкой теплопроводностью используется для затруднения взаимное влияние соседних датчиков.Датчики измерения расположены горизонтально на двух кольцах, прикрепленных к внутренней и внешней трубкам рамы (обозначены 4 на рис. 7). Каждое кольцо оснащено восемью датчиками. Датчики и их электронная периферия собраны на гибких платах. Использовались цифровые полупроводниковые датчики температуры ADT7240 с разрешением 16 бит [datasheet ADT7240 (2017)]. Они способны определять температуру с шагом 0,0078 К. Мы использовали программное обеспечение Arduino с открытым исходным кодом (на основе C ++) и оборудование для программирования и считывания цифровых датчиков температуры.Данные, которые собираются с помощью µController Arduino, передаются и сохраняются через Ethernet в базу данных для дальнейшей обработки. Дополнительные технические подробности о TSM см. В Michalski and Klitzsch (2017). Мы откалибровали датчики относительно одного ведущего датчика с точностью примерно 40 мК с использованием изолированной водяной бани, подключенной к термостату с точностью до 10 мК.

Эксперимент в песочнице

Мы протестировали прототип TSM в эксперименте в песочнице. Для этого мы установили модель BHE вместе с прототипом TSM в песочнице, которая может обрабатывать поток воды с постоянной скоростью.На рисунке 8 показана экспериментальная установка. Кубический ящик с песком имеет длину края 80 см и два резервуара для воды, прикрепленных с противоположных сторон. Баки гидравлически связаны с ящиком через перфорированные стенки, покрытые войлоком. Они обеспечивают гидравлический градиент через песочницу, и, таким образом, вода течет через нее.

Рис. 8

Экспериментальная установка для тестирования прототипа TSM в условиях потока. a c — это устройства, используемые для моделирования работы ППТО: термостат, его блок управления и небольшой резервный резервуар для воды соответственно.В песочнице ( d ) находится модель BHE с прикрепленным к ней прототипом TSM. Поток воды через песочницу управляется гидравлическим градиентом между двумя водяными баками ( e ) и ( f )

TSM находится в центре песочницы и прикреплен к четырем трубкам. Они представляют собой две входные и выходные трубы ППТО и подключены к резервуарам с водой с регулируемой температурой. Последний обеспечивает стабильные температуры с точностью до 0.01 ° C, а прилагаемый насос обеспечивает объемный расход 0,5 л / с −1 . В начале эксперимента песок и вода в боковых резервуарах имели лабораторную температуру, которая в ходе эксперимента варьировалась от 20 до 22 ° C. TSM был ориентирован так, чтобы позволить (грунтовой) воде течь от датчика 1 к датчику 5.

С этой установкой мы провели эксперименты при различных расходах через песочницу, т.е. мы смоделировали различные скорости потока грунтовых вод. Для этого мы создали гидравлический градиент между двумя противоположными резервуарами для воды, постоянно перекачивая воду из одного резервуара в противоположный резервуар.Таким образом, мы смогли установить постоянные потоки при определенных скоростях, то есть определенные постоянные гидравлические градиенты. Для всех экспериментов мы контролировали распределение температуры с помощью TSM. В первом эксперименте вся песочница находилась при температуре окружающей среды, и поток (грунтовой) воды через песочницу не был установлен. После прокачки холодной воды через модель ППТО мы наблюдали за снижением температуры до тех пор, пока не достигли установившегося состояния. Впоследствии мы выключили насос и следили за повышением температуры в песочнице.После этого мы повторили эксперимент при разных расходах грунтовых вод. Мы усилили поток грунтовых вод с помощью гидравлических головок 15, 7 и 3,5 в резервуарах для воды, примыкающих к песочнице. Мы начали с гидравлического напора 15 см. После достижения стационарных условий мы уменьшили гидравлический напор сначала до 7 см, а затем до 3,5 см. Для экспериментов с потоком (грунтовой) воды и без нее рабочее тело ППТ охлаждали до 10 и 15 ° C соответственно.

Перед экспериментом с потоком с мониторингом температуры мы выполнили трассирующий тест для определения гидравлической проводимости песка в ящике.Для этого эксперимента мы впрыснули соленую воду в резервуар источника и измерили электропроводность в резервуаре стока. Для установленного гидравлического напора 12 см мы получили скорость приблизительно 2 × 10 −5 м с −1 и, таким образом, гидравлическую проводимость приблизительно 3 × 10 −4 мс −1 или проницаемость. примерно 3 × 10 −11 м 2 , которые мы использовали для последующих расчетов.

Сравнение экспериментов и численного моделирования

Мы использовали эксперимент без гидравлической головки, т.е.е., без потока (грунтовой) воды, для корректировки тепловых свойств модели песочницы. Отсюда мы получили теплопроводность примерно 2,8 Вт · м −1 K −1 и теплоемкость воды 2 МДж · K −1 м −3 для наполнителя песочницы, средне- зернистый песок с пористостью около 30%. Эти значения соответствуют значениям, полученным в результате лабораторных измерений образцов песка. Для цемента Thermocem ® , который находится между двумя трубками TSM, мы использовали пористость 10% и предположили, что, поскольку пластиковые трубы окружают его, очень низкая проницаемость 10 −19 м 2 .Его теплопроводность и теплоемкость составили 2 Вт м −1 K −1 и 2 МДж K −1 м −3 соответственно. Его теплопроводность сильно повлияла на температурный градиент нашего измерения. Таким образом, Thermocem ® в основном вызывает разницу температур между внутренним и внешним кольцами датчика. Эти результаты были вставлены в численную двухмерную модель TSM с BHE, как описано в подразделе «Настройка модели».

На рис. 9 показан эксперимент вместе с результатами моделирования для фазы охлаждения, на которой был включен ППЭ (рис.9а) и для фазы релаксации после выключения ППЭ (рис. 9б). Для простоты и из-за симметрии модели мы показываем температуру только для одного внутреннего (черный) и одного внешнего кольцевого датчика (серый). Численная модель хорошо отражает измеренное изменение температуры. Смоделированные и измеренные температуры немного отличаются друг от друга только из-за быстрых изменений температуры. Колебания температуры, которые были в стационарных условиях (рис. 9а), были вызваны изменением температуры окружающей среды в лаборатории.Поскольку мы также отслеживали температуру окружающей среды, мы рассматривали ее как граничное условие, зависящее от времени, в нашем моделировании. Колебания окружающей температуры примерно на 1 К вызвали флуктуации TSM примерно на 0,1 К.

Рис.9

Развитие температуры во время охлаждения ( a ) и фазы релаксации ( b ) на внутренней стороне (черный) и внешние кольца (серые) TSM для эксперимента «песочница» без потока (грунтовой) воды. Жидкость ППТО имела температуру 10 ° C, в то время как температура окружающей среды в лаборатории составляла примерно 20 ° C

На рис.10 показаны результаты того же эксперимента в стационарных условиях для фаз охлаждения (а) и релаксации (б) для всех датчиков температуры. Мы снова сравнили измеренные и смоделированные температуры. На этапе охлаждения (рис. 10a) температуры датчиков внутреннего кольца 1–8 были ниже, чем у датчиков внешнего кольца 9–16, из-за их близости к радиатору. Численное моделирование и экспериментальные данные достаточно хорошо совпадают, хотя смоделированные и измеренные температуры немного отличаются для датчиков 3 и 5 внутреннего кольца и датчиков 9 и 14 внешнего кольца.Отклонение может произойти по нескольким причинам, но мы предлагаем ошибки в положении датчика как основную причину. В частности, для внутренних датчиков небольшое отклонение в положении и, следовательно, в расстоянии между датчиками и трубками ППТО может вызвать разницу температур до 0,3 К. Температуры, измеренные на внутренних датчиках, сильно зависят от их относительного положения относительно впускные и выпускные трубки. Таким образом, температуру внутреннего кольца можно использовать для определения положения впускных и выпускных трубок ППТ.

Рис. 10

Смоделированные (знак плюс) и измеренные температуры (белый квадрат) в установившемся режиме охлаждения ( a ) и фаз релаксации ( b ) всех датчиков TSM для эксперимента в песочнице без ( грунт) водный поток

На рис. 10b показаны измеренные и смоделированные установившиеся температуры фазы релаксации после выключения BHE. Здесь результаты моделирования хорошо согласуются с экспериментальными данными. Как и ожидалось, датчики на внутреннем и внешнем кольцах имеют одинаковую температуру, что близко к лабораторной температуре.

Наконец, мы протестировали TSM в песочнице, установив поток воды с одной стороны коробки на другую. Эксперимент начинался при гидравлическом напоре 15 см. После достижения постоянной температуры мы уменьшили гидравлический напор до 7 и 3,5 см. Температура воды в резервуаре ППТО составляла 15 ° C. Однако из-за теплового воздействия окружающей среды результирующие температуры рабочей жидкости во входных и выходных трубах модели ППТО были несколько разными: 15.45 и 15,05 ° C для входов и 16 и 15,15 ° C для выходов. Температуру в верхней части трубок ППД измеряли с помощью поверхностных датчиков температуры ПТ-100. Эти значения температуры использовались в качестве исходных данных для численного моделирования. Кроме того, вода, постоянно перекачиваемая из одного резервуара в другой для обеспечения протекания воды через ящик, нагревается во время эксперимента примерно на 1 К из-за тепла, вводимого насосом. Опять же, мы учли изменение температуры в численном моделировании, адаптируя температурные граничные условия.

Эксперимент проводился в течение 9 часов. К сожалению, во время эксперимента сломался датчик 16. Поэтому мы не можем показать температуру с этого датчика на гидравлических головках 7 и 3,5 см. На рисунке 11 показаны численно рассчитанные и измеренные температуры TSM в установившемся режиме для различных экспериментов: начальные температуры перед включением BHE и температуры TSM b – d при постоянных гидравлических напорах 15, 7 и 3,5 соответственно.

Рис. 11

Смоделированные (знак плюса) и измеренные (белый квадрат) температуры на датчиках внутреннего и внешнего кольца в установившемся режиме ( a ) при отсутствии потока (грунтовой) воды и с принудительным потоком (грунтовой) воды гидравлическими головками b 15 см, c 7 см и d 3.5 см

За исключением тех, которые регистрировались датчиками 1 и 8 внутреннего кольца, моделирование хорошо соответствовало измеренным температурам. Мы связываем отклонение этих датчиков с просачиванием воды в стык между двумя частями, составляющими TSM. Такая инфильтрация воды в первую очередь повлияет на датчики 1 и 8, расположенные рядом с стыком.

Другие датчики показали хорошее соответствие между измерениями и моделированием, в то время как зарегистрированный температурный режим для трех разных гидравлических головок очень похож.Температура датчика внутреннего кольца в основном зависит от температуры впускной и выпускной трубок. Следовательно, они должны выглядеть одинаково и могут использоваться для определения относительной ориентации TSM относительно BHE. Температуры датчика внешнего кольца были выше и демонстрировали большую изменчивость, чем датчики внутреннего кольца. Однако влияние уменьшения гидравлического напора на температуры было ниже, чем прогнозировалось: при уменьшении гидравлического напора измеренная и смоделированная разница температур в направлении потока (пары датчиков 1–5 и 9–13) уменьшились на ≈ 0.2 К на внешнем кольце и на ≈ 0,4 К на внутреннем кольце. Изменение температуры на внутреннем кольце происходит из-за проницаемого внутреннего материала обратной засыпки. Мы залили внутреннюю часть прототипа TSM песком для облегчения сборки и разборки прототипа TSM на трубы ППТ. Полностью заполненный цементом TSM не может быть разобран и отделен от трубок ППТ. Следовательно, поток воды повлиял на внутренние датчики прототипа TSM.

На рисунке 12 показана разница температур между противоположными парами датчиков a – c для внешнего кольца и d – f для внутреннего кольца для гидравлических головок 15, 7 и 3.5 соответственно. Вода течет от датчика 1 к 5 (внутреннее кольцо) или от датчика 9 к 13 (внешнее кольцо). Вызванные адвективным переносом тепла водой, последние пары имеют наибольшую разницу температур как для измеренных, так и для смоделированных данных (рис. 12). Таким образом, эксперимент подтверждает способность TSM обнаруживать поток подземных вод и определять его направление по отслеживаемым температурам.

Рис. 12

Смоделированные (знак плюса) и измеренные (черный квадрат) разности температур противоположных пар датчиков внутреннего (нижний ряд) и внешнего кольца (верхний ряд) в установившихся условиях для гидравлических головок 15, 7 и 3 .5

Мы объясняем разницу между измеренными и смоделированными температурами неточностью численной модели. Мы не включали корпус сенсорных плат или защитные пленки в численное моделирование, так как размеры этих частей равны или меньше размера ячеек сетки. Они влияют не только на тепловые свойства TSM, но и на положение датчиков. Эти детали влияют на кажущуюся теплопроводность и, в связи с их изготовлением, вызывают смещение датчиков от идеальных цилиндрических координат.Смещение датчика на 3,2 мм, что соответствует размеру ячейки модели, при численном моделировании приводит к изменению температуры до 0,2 К.

За исключением тех, которые регистрируются парой датчиков 1–5 внутренних датчиков, смоделированные и измеренные разности температур хорошо согласуются.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Copyright © Прикамский Деревянный Дом 2004 - 2024