BR112014032238B1

BR112014032238B1 - Aparelho configurado para medir condutividade hidráulica com o uso de penetração em furo de sondagem e aparelho para medir condutividade hidráulica do solo em um furo de sondagem feito no solo em uma localização a ser testada

Info

Publication number: BR112014032238B1
Application number: BR112014032238-4A
Authority: BR
Inventors: Brock Brown; Ron Hager; Grant J. Williams
Original assignee: J.R. Simplot Company
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2022-01-11
Also published as: RU2597665C2; CL2014003485A1; CA2877771C; US20130340517A1; WO2014039136A1; CN104508454B; US9371729B2; BR112014032238A2; CA2877771A1; AU2013313312A1; AU2013313312B2; RU2015101509A; CN104508454A

Abstract

sonda de permeâmetro. trata-se de uma sonda de permeâmetro configurada para realizar medições de condutividade hidráulica de solo que inclui um tubo vertical que tem uma seção de topo, uma seção transicional e uma seção de fundo. a seção transicional fornece uma mudança gradual no diâmetro entre a seção de fundo de diâmetro maior e a seção de topo de diâmetro menor. o tubo vertical também inclui uma borda inferior para formar uma pressão adequada entre o tubo vertical e um invólucro localizado em um furo de sondagem.

Description

REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE

[001] O presente documento reivindica o benefício doPedido Provisório sob o número de série U.S. 61/662.224, depositado em 20 de junho de 2012 e intitulado PERMEATER PROBE, cuja revelação é incorporada neste documento a título de referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] A presente revelação se refere a um dispositivo demedição in situ de condutividade hidráulica de materiais porosos e, mais particularmente, se refere a uma sonda de permeâmetro para uso com infiltração em furo de sondagem, em que a sonda mede a condutividade hidráulica do solo.

[003] Quando da preparação para o uso de terra paraagricultura, mineração ou outros fins de desenvolvimento, é frequentemente necessária a obtenção de medições da condutividade hidráulica do solo. Os valores de condutividade hidráulica fornecem uma base para um uso seguro e econômico da terra. Essas medições são considerações importantes para projeto e construção de estruturas de prédio e estradas e são centrais ao planejamento de aplicações de água residual, sistemas de irrigação, operações de mineração e muitos outros sistemas. Além disso, as medições podem ser necessárias por si sós para cumprir leis locais e/ou regulamentações federais.

[004] A estimativa da condutividade hidráulica do soloem um local particular com o uso dos métodos disponíveis é tanto desafiadora quanto cara, exigindo frequentemente múltiplas medições ao longo de um período de vários dias a fim de obter resultados confiáveis. Em muitas das aplicações a condutividade hidráulica do solo deve ser medida in situ em vez da medição a partir de uma amostra. Isso se dá porque a própria remoção da amostra do local pretendido altera as condições da amostra.

[005] Um sistema e método de medição de condutividade hidráulica do solo indicado pela técnica anterior usa penetração em furo de sondagem com uma sonda de permeâmetro. A publicação ASTM D6391-11, que está incorporada em sua totalidade neste documento a título de referência, apresenta padrões exemplificativos de teste de furo de sondagem. A Figura 1 é uma ilustração da sonda de permeâmetro 100 da técnica anterior, em que um invólucro 120 é colocado no fundo do furo de sondagem 110. Um vedante anular 125 é colocado em torno do fundo do invólucro 120 ao longo do fundo do furo de sondagem 110 para garantir uma medição previsível. Um vedante secundário 126 também é colocado em torno da periferia do invólucro 120, entre o invólucro 120 e as paredes do furo de sondagem 110 para sustentar a formato do invólucro 120 e a totalidade do furo de sondagem 110. Um tampão 130 é localizado no topo do invólucro 120. O tampão 130 inclui um bocal 140 verticalmente sobressalente que se anexa a um tubo vertical 150. Um primeiro acoplamento 135 anexa o tampão 130 ao invólucro 120 e um segundo acoplamento 145 anexa o bocal 140 ao tubo vertical 150. Nesse exemplo, no qual a sonda de permeâmetro da técnica anterior 100 compreende um arranjo de cabeça constante, o tubo vertical 150 ainda inclui um tampão de topo 160 que fecha o topo do tubo vertical 150 com um terceiro acoplamento 155 que anexa o tampão de topo 160 ao topo do tubo vertical 150. A sonda de permeâmetro 100 compreende, ainda, um batente de borracha 170 para fechar o tubo vertical 150 e um ajuste de compressão 175 através do qual é inserido um tubo de Mariotte 180. Uma escala 190 também é fornecida para medir a quantidade de água que foi absorvida pelo solo ao longo de um período de tempo.

[006] Devido ao fato de medições in situ serem frequentemente exigidas por causa da relativa simplicidade e da aceitação geral no campo, a sonda de permeâmetro de cabeça constante 100 descrita acima permanece uma solução comumente usada. Esse e outros dispositivos da técnica anterior, contudo, apresentam vários problemas tais como vazamento frequente a partir dos vários acoplamentos e tempos de configuração longos.

SUMÁRIO

[007] A presente revelação fornece uma sonda de permeâmetro que possibilita uma construção conveniente, resultados consistentes, menos erros e fornece uma sonda que pode desempenhar o teste de condutividade hidráulica do solo de acordo com métodos amplamente aceitos. Em particular, a presente revelação fornece um aparelho para medição de condutividade hidráulica do solo em ligação com um furo de sondagem formado no solo em um local a ser testado. O aparelho inclui geralmente um invólucro colocado em furo de sondagem e um vedante anular colocado em torno do fundo do invólucro. O aparelho ainda inclui um tubo vertical, de acordo com a presente revelação, que é formado de uma única peça unitária que é substancialmente transparente. O tubo vertical é composto de uma seção de base com um primeiro diâmetro, uma seção de topo com um segundo diâmetro menor e uma seção transicional que conecta a seção de base e a seção de topo. A seção de base inclui uma borda inferior que forma um ajuste de pressão com o invólucro. O diâmetro da seção transicional muda gradualmente ao longo do eixo geométrico vertical do tubo vertical. Para medições de cabeça constante, o aparelho também inclui um batente e um tubo de Mariotte, em que a batente é colocada na extremidade de topo da seção de topo e o tubo de Mariotte entra no tubo vertical através de um furo no batente.

[008] Outros sistemas, métodos, recursos e vantagens da presente revelação se tornam evidentes àquele versado na técnica a partir do exame dos desenhos e da descrição detalhada seguintes. Os recursos, funções e vantagens que são discutidos podem ser realizados independentemente em várias modalidades da presente invenção ou podem ser combinados em ainda outras modalidades das quais detalhes adicionais podem ser observados em relação à descrição e desenhos seguintes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] Muitos aspectos da invenção podem ser mais bem compreendidos com referência aos desenhos seguintes. Os componentes nos desenhos não estão necessariamente em escala, sendo que, em vez disso, a ênfase é colocada sobre a clareza dos princípios ilustrados da presente invenção. Além disso, nos desenhos, numerais de referência designam as partes correspondentes por todas as diversas vistas.

[010] A Figura 1 é uma vista em corte de um exemplo de uma sonda de permeâmetro para medições in situ de condutividade hidráulica, de acordo com a técnica anterior;

[011] A Figura 2 é uma vista em corte lateral de uma sonda de permeâmetro para medição de condutividade hidráulica, de acordo com uma modalidade da presente revelação;

[012] A Figura 3 é uma vista em corte lateral de uma sonda de permeâmetro para medição de condutividade hidráulica, de acordo com outra modalidade da presente revelação;

[013] A Figura 4 é uma vista em corte lateral de uma sonda de permeâmetro para medição de condutividade hidráulica, de acordo com outra modalidade da presente revelação;

[014] A Figura 5 é um fluxograma que delineia um método de fabricação de um tubo vertical para uma sonda de permeâmetro, de acordo com um aspecto da presente revelação;

[015] As Figuras 6A e 6B são vistas em corte lateral de duas modalidades de sondas de permeâmetro que têm tamanhos diferentes de tubos de Mariotte para medições de condutividade hidráulica, de acordo com outra modalidade da presente realização; e

[016] A Figura 7 é uma vista detalhada do topo da sonda de permeâmetro e do tubo de Mariotte de uma das modalidades da Figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[017] Na descrição a seguir se faz referência aos desenhos anexos que fazem parte do presente documento e nos quais são apresentadas várias modalidades da presente revelação, como forma de ilustração. É evidente que outras modalidades podem ser utilizadas e alterações podem ser feitas sem que se afastem do escopo da presente invenção.

[018] A Figura 2 ilustra uma modalidade de uma sonda de permeâmetro 200 de acordo com a presente divulgação, que mede a condutividade hidráulica do solo com o uso de medições de cabeça constante. Na modalidade ilustrada, a sonda 200 é usada em ligação com um furo de sondagem 210. Um invólucro 220 é colocado no furo de sondagem 210, em que um vedante anular 225 é colocado em torno do fundo do invólucro 220. Um vedante secundário 226 também pode ser posicionado entre as paredes externas do invólucro 220 e as paredes do furo de sondagem 210. Em algumas modalidades a sonda de permeâmetro 200 também pode compreender um encaixe 227 localizado no fundo do invólucro.

[019] A sonda de permeâmetro 200 compreende, ainda, um tubo vertical 230 localizado diretamente no topo do invólucro 220. De acordo com a modalidade ilustrada, o tubo vertical 230 é de construção unitária e é constituído de um material substancialmente transparente. O tubo vertical 230 compreende uma seção de base 240 e uma seção de topo 250 com uma seção transicional 245 entre a seção de base 240 e a seção de topo 250, em que a seção transicional 245 tem substancialmente um formato cônico. A seção de base 240 compreende uma borda inferior 235 que se engata à superfície externa do invólucro 220. Em algumas modalidades, a seção de base 240 pode compreender ainda um anel de vedação em O 236 que apoia a formação de uma vedação entre a borda inferior 235 e o invólucro 220. No topo da seção de topo 250 está um batente 260, tal como de borracha. A batente 260 fornece uma vedação no topo da seção de topo. Um tubo de Mariotte 280 se situa dentro do tubo vertical 230. Na modalidade ilustrada, o tubo de Mariotte 280 passa através da vedação no topo do tubo vertical e sai do tubo vertical 230 através de um furo 275 batente de borracha 260. A sonda de permeâmetro 200 compreende, ainda, uma escala legível 290 anexada a e que corre ao longo do exterior da seção de topo 250 do tubo vertical 230. Alternativamente, a escala legível 290 pode ser fornecida com uma série de marcas (por exemplo, entalhadas ou impressas) na seção de topo 250, em que a seção de topo 250 se torena essencialmente um cilindro graduado. As marcas também podem continuar continue na seção transicional 245.

[020] A Figura 3 ilustra uma modalidade alternativa de uma sonda de permeâmetro 300, em que o tubo vertical 330 compreende uma borda inferior 335 que engata a superfície interna do invólucro 320. Na modalidade ilustrada na Figura 3, a porção inferior do tubo vertical 330 compreende ainda uma borda 337 que repousa sobre o topo do invólucro 320. A modalidade ilustrada compreende ainda um dispositivo eletrônico de medição 390 que é conectado a um mostrador digital 395 e um transmissor 396.

[021] A Figura 4 ilustra outra modalidade alternativa de uma sonda de permeâmetro 400, em que o tubo vertical 430 compreende uma seção transicional 435 com um formato substancialmente curvilíneo.

[022] Novamente em relação à Figura 2, a profundidade e o diâmetro do furo de sondagem 210, bem como os recursos correspondentes do invólucro 220, podem ser determinados de acordo com a aplicação pretendida; por exemplo, o uso pretendido da terra, das condições do solo, etc. O furo de sondagem 210 e o invólucro 220 são tipicamente circulares em corte transversal, em que o furo de sondagem 210 é tipicamente formado (pelo menos inicialmente) com o uso de uma verruma ou semelhante. Em muitos exemplos, o furo de sondagem é então finalizado à mão, usando-se, por exemplo, ferramentas de mão. O diâmetro externo do invólucro 220 é necessariamente menor que o menor diâmetro do furo de sondagem 210, pelo menos até a profundidade desejada. Uma extensão do furo de sondagem de profundidade apropriada também pode ser usada se desejado, conforme pode ser evidente àquele versado na técnica.

[023] Em várias modalidades, tanto o vedante anular 225 quanto o vedante secundário 226 podem ser preparados com o uso de materiais compatíveis com o ambiente geológico e condições geo-hidráulicas, como pode ser evidente a um indivíduo de habilidade comum na técnica. A bentonita é um exemplo de um material que é comumente usado.

[024] O tubo vertical 230 das realizações ilustradas compreende uma seção de base 240, uma seção transicional 245 e uma seção de topo 250. Cada uma das seções tem um corte transversal circular em um plano horizontal e podem ser formadas em torno de um único eixo geométrico. O diâmetro da seção de base 240 é substancialmente maior que o diâmetro da seção de topo 250; pelo menos uma razão de aproximadamente 3:1, em que a seção de base 240 tem aproximadamente 15,24 a 45,72 centímetros (6 a 18 polegadas) de diâmetro e a seção de topo 250 tem aproximadamente 2,54 a 10,16 centímetros (1 a 4 polegadas) de diâmetro. Ao se especificar um diâmetro da seção de topo que é substancialmente menor que o diâmetro da seção de base 240, o teste de condutividade hidráulica pode ser realizado em um tempo mais curto. Potenciais alterações na temperatura da água colocada na seção de topo também devem ser consideradas, contudo, conforme um diâmetro menor pode causar um aumento da temperatura da água no mesmo, o que pode afetar os resultados do teste. Na modalidade ilustrada, o diâmetro da seção de base 240 é de aproximadamente 30,48 centímetros (12 polegadas) e o diâmetro da seção de topo 250 é aproximadamente 5,4 centímetros (2,125 polegadas).

[025] Quando construída para um teste de condutividade hidráulica de cabeça constante, a sonda de permeâmetro 200 da presente revelação é montada com um batente de borracha 260 colocada na extremidade de topo da seção de topo 250. A batente de borracha 260 cria uma vedação com a superfície interna da seção de topo 250 para permitir que o teste seja conduzido com uma pressão de admissão constante. Devido ao fato de que bolhas de ar podem estar presentes no sistema ou podem se infiltrar a partir do solo no fundo do furo de sondagem 210 conforme o mesmo é deslocado pela água, o tubo vertical 230 também pode ser dotado de um tubo de Mariotte 280. O tubo de Mariotte 280 sai da extremidade de topo da seção de topo através de um furo 275 no batente de borracha 260. O furo 275 pode ser ligeiramente menor que o diâmetro externo do tubo de Mariotte 280 a fim de manter a vedação criada pelo batente de borracha 260.

[026] O tubo vertical 230 é vantajosamente construído como uma única estrutura unitária. Como apresentado nas Figuras 2 a 4, uma seção transicional 245 é incluída no mesmo que conecta a seção de base 240 à seção de topo 250. Ao fornecer um diâmetro constantemente decrescente na direção vertical ao longo do eixo geométrico do tubo vertical 230, a seção transicional 245 fornece muitas vantagens em relação à técnica anterior. Por exemplo, a funcionalidade da borda inferior e a construção unitária do tubo vertical permite ao sistema ser montado sem a necessidade de acoplamentos. Consequentemente, é muito menos provável que o tubo vertical incorra em falhas ou vazamentos ao longo do tempo, em comparação com a técnica anterior.

[027] As modalidades apresentadas nas Figuras 2 e 3 ilustram uma seção transicional 245 que tem formato substancialmente cônico. Alternativamente, a seção transicional pode assumir outra forma, tal como a seção transicional de formato substancialmente curvilíneo 445 da Figura 4.

[028] Conforme apresentado na Figura 2, o contato entre a borda inferior 235 e a superfície externa do invólucro 220 forma um ajuste de pressão suficiente para impedir que a água vaze para fora da sonda de permeâmetro 200 e também impede que o ar entre no tubo vertical 230 quando estiver em operação. A eficiência desse ajuste pode ser auxiliada pela inclusão de um anel de vedação em O 236.

[029] Na modalidade ilustrada na Figura 3, o tubo vertical 330 tem uma borda inferior 335 formada para criar um ajuste de pressão contra a parede interior do invólucro 320, em que um diâmetro exterior da borda inferior 335 é ligeiramente maior que o diâmetro interior do invólucro. Nesse exemplo, o diâmetro exterior da seção de base 340 pode ser formado de modo a ser maior que aquele da borda inferior 335, criando, assim, uma borda 337 que permite ao tubo vertical 330 repousar no topo do invólucro 320.

[030] A sonda de permeâmetro 200 da presente revelação também pode ser construída com uma escala que auxilia o usuário a determinar o nível de água a um determinado tempo. Na Figura 2, a escala 290 é mostrada como estando anexada ao exterior do tubo vertical 230, mas também pode ser gravada quimicamente, gravada ou ter marcas impressas no tubo vertical 230, em que o tubo vertical 230 forma essencialmente um cilindro graduado. Alternativamente, conforme apresentado na modalidade ilustrada na Figura 3, o teste de condutividade hidráulica pode ser realizado com o uso de um dispositivo eletrônico de medição 390, que pode empregar métodos magnéticos, sônicos, ou outros métodos eletrônicos de medição para determinar o nível de um líquido no tubo vertical 330 a um determinado tempo. O dispositivo eletrônico de medição ainda pode compreender um mostrador digital 395 que possibilita ao usuário fazer uma leitura acurada do dispositivo eletrônico de medição 390. Alternativamente, o dispositivo eletrônico de medição também pode ser equipado com um transmissor 396 para enviar dados de medição a uma localização remota.

[031] A Figura 5 ilustra uma modalidade de um método exemplificativo de construção de tubo vertical para uso em uma sonda de permeâmetro. Na modalidade ilustrada, um molde é preparado no formato desejado de um tubo vertical, em que o tubo vertical tem uma seção de topo, uma seção de base e uma seção transicional (etapa 501). O molde da presente revelação inclui qualquer tipo de molde adaptado, mandril ou similar. O molde se aproxima do formato escolhido do tubo vertical. Em várias modalidades o molde pode ser preparado na forma de um tubo vertical conforme discutido em relação às várias modalidades acima, em que o tubo vertical compreende uma seção de fundo, uma seção transicional e uma seção de topo. Alternativamente, o molde pode ser preparado no formato do fundo e da seção transicional do tubo vertical, em que a seção de topo do tubo vertical é fornecida na forma de um cano límpido de diâmetro e comprimento desejados e a etapa de finalização do formato do objeto compreende aderir ou soldar o cano límpido ao topo da seção transicional formada no molde.

[032] A matéria-prima desejada é, então, colocada nomolde (etapa 502). A matéria-prima pode, por exemplo, ser uma resina para formar uma estrutura de acrílico ou PVC ou similares. A matéria-prima também pode ser fornecida como vidro fundido ou algum outro líquido que endureça na forma de uma estrutura unitária quando resfriado. Nos exemplos acima, o material é escolhido por sua capacidade de manter uma boa vedação com o invólucro, mas também pode ser escolhido por sua transparência.

[033] A matéria-prima é, então, aquecida a umatemperatura crítica, por exemplo, temperatura de fundição, para possibilitar uma transformação em uma peça unitária (etapa 503). Alternativamente, a etapa de aquecimento do material pode ocorrer antes que o material seja colocado no molde, em que a etapa de se colocar a matéria-prima no molde compreende derramar a matéria-prima fundida dentro do molde. A ordem apropriada das operações pode ser determinada em relação ao material escolhido de acordo com os métodos conhecidos.

[034] Depois da cura do material (etapa 504), o objetoé finalizado no formato final do tubo vertical (etapa 505). Em algumas modalidades, a etapa de finalização do formato do objeto (etapa 505) pode compreender a remoção de saliências ou defeitos depois que o material curar. Ainda, conforme discutido acima, a etapa também pode compreender solda ou adesão da seção de topo do tubo vertical (ou uma porção do mesmo) ao topo da estrutura. Além disso, essa etapa também pode compreender uma escala opcional gravada, gravada quimicamente ou de outra maneira colocada sobre uma superfície externa da seção de topo.

[035] Como pode ser observado por aqueles versados na técnica, a taxa de variação do nível de água no tubo vertical pode variar dependendo da permeabilidade do solo no sítio do permeâmetro. Onde a permeabilidade é relativamente baixa, a baixa taxa de variação de nível de água no tubo vertical pode aumentar significativamente o tempo necessário ao teste, visto que pode ser difícil a leitura acurada de alterações muito pequenas de nível de água com a configuração de tubo vertical apresentada nas Figuras 2 a 4. Por exemplo, quando do início do teste em determinado sítio, pode não se saber inicialmente se a condutividade hidráulica do furo de sondagem naquele sítio é de 1 x 10-5 ou 1 x 10-9 cm/s até depois que o sítio seja inicialmente testado no campo. Às vezes, depois que o teste é primeiramente iniciado, pode-se concluir que o nível de água dentro do tubo vertical pouco se altera no decorrer de muitas horas. Em tal situação, pode- se levar um tempo muito longo, por exemplo, algumas semanas, para que o teste seja apropriadamente completado no sítio.

[036] Vantajosamente, foi desenvolvido um modelo alternativo de tubo vertical que pode permitir uma leitura acurada das alterações de volume relativamente pequenas em um período de tempo razoável. A Figura 6A apresenta uma vista lateral em corte transversal de uma modalidade de uma sonda de permeâmetro de três tubos 600 para medir condutividade hidráulica de acordo com a presente revelação. Uma vista detalhada do topo do tubo vertical 650 é fornecida na Figura 7. Assim como em outras modalidades discutidas acima, a sonda de permeâmetro 600 é configurada para ser usada em conexão com um furo de sondagem no qual um invólucro 620 é colocado do modo discutido acima.

[037] Assim como as modalidades discutidas acima, a sonda de permeâmetro 600 inclui um tubo vertical substancialmente transparente 630 de construção unitária que tem uma seção de base 640 e uma seção de topo 650 com uma seção transicional cônica 645 entre as mesmas. A seção de base 640 inclui uma borda inferior 635 que engata a superfície do invólucro 620 e também pode incluir um anel de vedação em O 636 que forma uma base de vedação entre a borda inferior 635 e o invólucro 620. A sonda de permeâmetro 600 também pode incluir uma escala legível (não mostrada) que corre ao longo do exterior da seção de topo 650 do tubo vertical 630 ou uma série de marcas gravadas quimicamente ou impressas ou algum outro dispositivo de medição conforme discutido acima.

[038] Vantajosamente, essa sonda de permeâmetro 600 inclui um modelo multitubo intercambiável. Assim como as modalidades descritas acima, no topo da seção de topo 650 está um batente de borracha 660a que fornece uma vedação no topo do tubo vertical. Um tubo vertical secundário 652a sai do tubo vertical 630 através de um furo 675a no batente de borracha 660a. O tubo vertical secundário 652a se estende desde o topo da seção de topo 650 para baixo na seção transicional cônica 645 e inclui um batente de topo de borracha 662a em sua extremidade de topo e um batente de fundo de borracha 662b em sua extremidade de fundo para fornecer uma vedação hermética de água. Um tubo de Mariotte 680 é situado dentro do tubo vertical secundário 652a e sai do tubo vertical 630 através de um par de furos 677a, 677b nos batentes de borracha de topo e de fundo 662a, 662b, respectivamente.

[039] Em virtude dos batentes de borracha de topo e de fundo 662a, 662b, o tubo vertical secundário 652a é vedado em ambas as extremidades (além da passagem do tubo de Mariotte 680) e contém apenas ar. Devido a essa configuração, a água 685 na seção de topo 650 do tubo vertical pode ocupar apenas o espaço anular entre a parede interna da seção de topo 650 e a parede externa do tubo vertical secundário 652a. Essa configuração equivale essencialmente à mudança de volume de água por unidade de altura do tubo vertical 650 ao se alterar a área de corte transversal no tubo vertical. Para diminuir o volume de água no tubo vertical, o tubo de Mariotte 680 é colocado dentro do tubo vertical secundário 652a e vedado com os batentes de borracha 662 para criar um espaço de ar. Esse tubo vertical secundário 652a é, então, colocado dentro do tubo vertical e vedado no topo com o batente 660 para criar o dispositivo de cabeça constante. Dessa maneira, uma porção do volume do tubo vertical que de outra maneira seria preenchida por água é, assim, preenchida com ar. Consequentemente, o volume de água por unidade de altura da seção de topo 650 é menor do que seria se a seção de topo inteira estivesse cheia (diferente da do diâmetro do tubo de Mariotte), conforme em outras modalidades discutidas acima, o que causa um aumento da taxa de alteração do nível de água para uma determinada taxa de permeabilidade.

[040] Vantajosamente, o diâmetro do tubo verticalsecundário 652 pode variar e pode ser selecionado para várias circunstâncias. Por exemplo, a configuração da Figura 6B inclui um tubo vertical secundário 652b que tem um diâmetro maior que o do tubo vertical secundário 652a da Figura 6A, de modo que o espaço anular para a água na seção de topo 650do tubo vertical seja menor que o da Figura 6A. Para acomodaresse tubo vertical secundário de diâmetro maior 652b, o batente de borracha 660b da Figura 6B tem um furo maior 675b. Os batentes de borracha 660 podem ser configurados para ter furos 675 de vários diâmetros, de modo que um tubo vertical secundário de um tamanho desejado e o batente de borracha apropriado 660 possam ser selecionados para qualquer situação dada. Com essa configuração, o volume de água na seção de topo 650 pode ser modificado e melhor equiparado à taxa de infiltração. Isso possibilita flexibilidade no uso de um dispositivo para uma série de condutividades hidráulicas.

[041] Para se conseguir leituras de permeabilidadeacuradas, um menor volume de água por unidade de altura do tubo vertical (isto é, um tubo vertical secundário maior) é desejável para uma taxa de fluxo mais baixa, enquanto um maior volume de água por unidade de altura do tubo vertical(isto é, um tubo vertical secundário menor) é desejável para uma taxa de fluxo mais alta. A configuração apresentada nasFiguras 6 e 7 fornece flexibilidade ao diminuir ou aumentaro volume de água no tubo vertical sem a necessidade de umnovo topo de permeâmetro. Isso possibilita uma melhor equiparação do tubo vertical secundário à condutividade hidráulica em um sítio determinado.

[042] Reconhece-se que o diâmetro do tubo vertical secundário 652 pode ter um efeito na acuidade do sistema em vista de alterações de temperatura. Conforme o diâmetro do tubo vertical secundário 652 aumenta, o volume de água na seção de topo 650 diminui e isso pode aumentar o erro potencial causado por efeitos térmicos. Uma maneira encontrada de ajudar a reduzir os efeitos do erro térmico potencial a partir dessa fonte é isolar o furo de sondagem para reduzir a quantidade de expansão térmica tanto da água quanto dos componentes da sonda de permeâmetro.

[043] Deve ser enfatizado que as modalidades descritas acima dos presentes aparelho e processo são meramente exemplos possíveis de implantações e são meramente apresentadas para um entendimento claro dos princípios da revelação. Muitas modalidades diferentes da revelação descritas neste documento podem ser planejadas e/ou fabricadas sem que se afastem do espírito e do escopo da revelação. Todas essas e outras tais modificações e variações se destinam a ser incluídas aqui dentro do escopo da revelação e a ser protegidas pelas reivindicações seguintes. Portanto, o escopo da revelação não se destina a ser limitado, exceto conforme indicado nas reivindicações anexas.

Claims

1. Aparelho configurado para medir condutividade hidráulica com o uso de penetração em furo de sondagem, caracterizado pelo fato de que compreende:um tubo vertical (230), incluindouma seção de base (240) que tem um corte transversal circular com um primeiro diâmetro;uma seção de topo (250), tendo uma extremidade superior e um corte transversal circular com um segundo diâmetro, em que o segundo diâmetro é menor que o primeiro diâmetro, euma seção transicional (245) entre a seção de base e a seção de topo, em que a seção transicional (245) tem um diâmetro que muda gradualmente ao longo de um eixo vertical, em que o tubo vertical (230) é composto de uma única peça integrante de um material transparente;uma vedação de topo localizada na extremidade superior da seção do topo do tubo vertical; eum tubo de Mariotte (280) localizado dentro do tubo vertical (230), em que o tubo de Mariotte (280) tem uma extremidade inferior localizada próxima à seção de base (240) e uma extremidade superior localizada acima da extremidade de topo da seção de topo,em que o tubo de Mariotte (280) se estende através davedação de topo.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a vedação de topo compreende um batente e o tubo de Mariotte (280) passa através de um furo no batente que é menor que um diâmetro externo do tubo de Mariotte (280), formando uma vedação hermética de ar.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tubo vertical secundário (652a), localizado dentro do tubo vertical, que tem uma extremidade inferior localizada abaixo da seção de topo, uma vedação inferior e uma extremidade superior localizada acima da extremidade de topo que tem uma vedação superior, em que a extremidade superior do tubo vertical secundário (652a) se estende através da vedação de topo do tubo vertical, em que o tubo de Mariotte (280) é localizado dentro do tubo vertical secundário e se estende através da vedação superior e da vedação inferior.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro diâmetro se encontra dentro da faixa de 30,48 a 45,72 centímetros (de 12 a 18 polegadas), e o segundo diâmetro é menor que 10,16 centímetros (4 polegadas).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tubo vertical (230) é constituído de uma única peça de material acrílico transparente.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a seção transicional (245) é em formato de cone.

7. Aparelho para medir condutividade hidráulica do solo em um furo de sondagem feito no solo em uma localização a ser testada, caracterizado pelo fato de que compreende:um invólucro (220) que tem um corte transversal circular com um primeiro diâmetro, em que o invólucro (220) tem um fundo que repousa sobre um fundo do furo de sondagem (210);uma vedação de invólucro anular disposta em torno de um fundo do invólucro;um tubo vertical de construção unitária que tem uma seção de base (240) com uma borda inferior que forma uma vedação à prova de água do tubo vertical com o invólucro,em que o tubo vertical é constituído de uma única peça de material acrílico transparente.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a vedação do tubo vertical entre a seção de base (240) e o invólucro compreende uma pressão adequada.

9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um invólucro de vedação secundário disposto entre uma parede do furo de sondagem (210) e uma superfície externa do invólucro (220).

10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a borda inferior (235) está em contato com uma parede interna do invólucro (220), formando, assim, a vedação do tubo vertical, em que a seção de base compreende uma borda que repousa sobre um topo do invólucro.

11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo eletrônico de medição (390).

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo eletrônico de medição inclui um transmissor (396).

13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o tubo vertical (230) compreende ainda: uma seção de topo (250) que tem um corte transversal circular com um segundo diâmetro menor que o primeiro diâmetro;uma seção transicional (245) entre a seção de base e a seção de topo (250) que tem um diâmetro que muda gradualmente ao longo do eixo geométrico vertical;uma vedação de topo localizada na extremidade de topo da seção de topo (250) eum tubo de Mariotte (280) localizado dentro do tubo vertical, em que o tubo de Mariotte (280) tem uma extremidade inferior localizada próximo à seção de base e uma extremidade superior localizada acima da extremidade de topo da seção de topo, em que o tubo de Mariotte (280) se estende através da vedação de topo.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a borda inferior está em contato com uma parede interna do invólucro (220), formando, assim, a vedação à prova de água do tubo vertical, em que a seção de base (240) compreende uma borda que repousa sobre um topo do invólucro (220).

15. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um tubo vertical secundário (652a) localizado dentro do tubo vertical (230) que tem uma extremidade inferior localizada abaixo da seção de topo que tem uma vedação inferior e uma extremidade superior localizadas acima da extremidade de topo e tem uma vedação superior, em que a extremidade superior do tubo vertical secundário se estende através da vedação de topo do tubo vertical, em que o tubo de Mariotte (280) é localizado dentro do tubo vertical secundário (652a) e se estende através da vedação superior e da vedaçãoinferior.