DE2624059A1

DE2624059A1 - Verfahren und einrichtung zur bestimmung des porenwasserdrucks in erde

Info

Publication number: DE2624059A1
Application number: DE19762624059
Authority: DE
Inventors: Bengt-Arne Torstensson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-05-30
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1976-12-09
Also published as: JPS544161B2; FR2312770A1; CA1070517A; GB1527048A; JPS5211604A; FR2312770B3; SE389923B; NL7605670A

Description

Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Porenwasserdrucks in Erde

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Bestimmung des Porenwasserdrucks in Erde, insbesondere in Lehm- bzw. Tonboden.

Es sind bereits viele Verfahren zur Bestimmung des Porenwasserdrucks bekannt. Hierbei unterscheidet man zwischen "geschlossenen" und "offenen" Meßsystemen. In einem geschlossenen Meßsystem ist nur eine sehr kleine Volumenänderung zur Registrierung des Drucks erforderlich, während in einem offenen System eine große Volumenänderung erforderlich ist. Die Erfindung bezieht sich in erster Linie auf die Messung des Porenwasserdrucks in Lehm- bzw. Tonboden und stellt ein geschlossenes Meßsystem dar.

Der größte Nachteil der heute verfügbaren geschlossenen Meßsysteme besteht darin, daß die Meßeinheit an der Drucksondenspitze befestigt ist. Dies bedeutet, daß die Spitze teuer ist und daß es schwierig ist, eine Funktionsprüfung

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des Druckauswerteelements durchzuführen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zu seiner Durchführung anzugeben, wodurch die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren der eingangs genannten Art gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Einführen eines wassergefüllten Rohrs mit einer an seinem unteren Ende vorgesehenen Porendrucksonde, die ein Filter zur Übertragung des Porendrucks trägt, bis zu der erforderlichen Tiefe,

b) Absenken einer Meßvorrichtung in dem Rohr und deren Verbindung mit der Porendrucksonde,

c) Ablesung des Porendrucks in der Erde nach dessen Stabilisierung,

d) Trennung der Meßvorrichtung von der Porendrucksonde und Ablesung eines den Wasserdruck im Rohr angebenden Wertes und

e) Berechnung des Porendrucks durch Vergleich der Ablesungen für den Porenwasserdruck und den Wasserdruck im Rohr unter Berücksichtigung eines Eichfaktors für die Meßvorrichtung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 in größerem Maßstab einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Porendrucksonde und

Fig. 3 in demselben Maßstab wie Fig. 2 einen Schnitt eines Ausführungsbeispiels einer Meßvorrichtung.

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Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung umfaßt ein wassergefülltes Rohr 1, das in der Erde installiert ist. Am unteren Ende des Rohrs 1 ist eine Porendrucksonde 2 befestigt. Ein Ausführungsbeipiel einer solchen Sonde ist in Fig. 2 deutlicher dargestellt. Die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung umfaßt ferner eine Meßvorrichtung 3, die in dem Rohr 1 abgesenkt und fest an einem Anschlußstück 8 der Porendrucksonde 2 befestigt ist. Fig. 3 zeigt ein vorzugsweises Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung in größerem Maßstab. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Meßvorrichtung 3 mit einer elektronischen Auswertevorrichtung 4 über ein elektrisches Kabel 5 verbunden.

Fig. 2 zeigt eine Porendrucksonde 2 in größerem Maßstab. Sie ist auf das mit Gewinde versehene untere Ende des Rohrs 1 aufgeschraubt. Die Porendrucksonde 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel sehr schmal und hat eine konische Form. Am unteren Ende der Porendrucksonde 2 ist ein Filter 6 befestigt. Dieses Filter ist über einen Kanal 7 mit einem Anschlußstück 8 verbunden. Die in Fig. 3 gezeigte Meßvorrichtung 3 wird auf dieses Anschlußstück aufgesetzt. An ihrem unteren Ende hat die Meßvorrichtung 3 eine Hülse 9, die auf das Anschlußstück 8 paßt, wenn die Meßvorrichtung 3 abgesenkt wird. Über der Hülse 9 ist in der Meßvorrichtung 3 ein Druckwandler 10 vorgesehen, der mit der Auswerteeinheit 4 über ein elektrisches Kabel 5 verbunden ist.

Porendruckmessungen mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung werden durchgeführt, indem das wassergefüllte Rohr 1 mit einer Porendrucksonde 2 bis in die erforderliche Tiefe abgesenkt wird. Nachdem die Störung des durch das Eindringen der Sonde 2 beeinflußten Bodens ausgeglichen ist, wird die Meßvorrichtung 3 auf das Anschlußstück 8 der Porendrucksonde 2 abgesenkt. Nach

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einer kurzen Pause, in der sich der Porendruck stabilisiert, wird eine Ablesung an der Auswerteeinheit 4 durchgeführt. Diese Ablesung gibt den Porendruck in der Tiefe des Filters 6 an. Danach wird die Meßvorrichtung 2 von dem Anschlußstück 8 abgetrennt. Eine Ablesung, die den Wasserdruck in dem Rohr 1 angibt, wird dann durchgeführt. Da dieser Wasserdruck bekannt ist, weil die Länge des Rohrs 1 gegeben ist, kann der Porendruck mit Hilfe der folgenden Formel berechnet werden:

u = p + k (in,. - nip) +Ah

Dabei ist u = Porenwasserdruck

ρ = Wasserdruck im Rohr k = Eichfaktor für das Meßsystem m,. = Ablesung des Porenwasserdrucks in« = Ablesung des Wasserdrucks im Rohr Ah = Abstand zwischen dem Druckwandler und der Mitte des Filters.

Die vorstehend genannten Ablesungen werden durch die Meßvorrichtung 3 geliefert. Diese Werte werden dann umgesetzt, indem sie mit dem Eichfaktor multipliziert werden, wodurch sich ein in geeigneten Einheiten ausgedrückter Druck ergibt, beispielsweise ein Druck in cm Wassersäule.

Das vorstehend beschriebene Verfahren ist sehr einfach von Erdarbeitern durchzuführen. Es sind nur zwei Ablesungen nötig: diejenige des Porenwasserdrucks und diejenige des Wasserdrucks im Rohr. Beispielsweise hängt die Auswertung nicht davon ab, daß eine mögliche Null-Verschiebung des Meßsystems geprüft werden muß.

Die erforderliche Einrichtung ist gleichfalls sehr einfach und hat bestimmte Vorteile gegenüber bisher bekannten Einrichtungen. Wenn das vorstehend beschriebene Ver-

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fahren beispielsweise für Langzeitmessungen angewendet wird, so besteht ein großer Vorteil darin, daß die Meßvorrichtung nicht in die Porendrucksonde eingebaut ist, wodurch die Sonde sehr teuer würde und es sehr schwierig wäre, das Druckauswertungselement auf seine Funktion zu überprüfen.

Ein weiterer Faktor, der eine Unterbrechung der Porendruckmessungen insbesondere bei Lehm- bzw. Tonboden verursachen kann, ist die Korrosion der Porendrucksonde 2. Um derartige Unterbrechungen zu vermeiden, kann die Porendrucksonde aus Nylon mit einem gesintertem keramischen Filter bestehen.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Porendrucksonde eine zylindrische Form mit gleichmäßiger Dicke anstelle der in Fig. 2 gezeigten Form haben. Diese zylindrische Porendrucksonde ist besonders für Langzeitmessungen geeignet. Ferner kann die Meßvorrichtung 3 eine andere Konstruktion haben, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung des Porenwasserdrucks in Erde, insbesondere in Lehm- bzw. Tonboden, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) Einführen eines wassergefüllten Rohrs mit einer an seinem unteren Ende vorgesehenen Por_endrucksonde, die ein Filter zur Übertragung des Porendrucks trägt, bis zu der erforderlichen Tiefe,

c) Ablesung des Porendrucks in der Erde nach dessen Stabilisierung,

d) Trennung der Meßvorrichtung von der Porendrucksonde und Ablesung eines den Wasserdruck im Rohr angebenden Wertes,

e) Berechnung des Porendrucks durch Vergleich der Ablesungen für den Porenwasserdruck und den Wasserdruck im Rohr unter Berücksichtigung eines Eichfaktos für die Meßvorrichtung.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Meßvorrichtung zu der Porendrucksonde über eine Hülse an der Meßvorrichtung und ein Anschlußstück an der Porendrucksonde vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesungen mittels einer elektronischen Auswertevorrichtung durchgeführt werden.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein wassergefülltes Rohr (1), an dessen unterem Ende eine Porendrucksonde (2) mit einem Filter (6) befestigt ist, durch

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eine einen Druckwandler (10) enthaltende Meßvorrichtung (3), durch Elemente zur Verbindung der Meßvorrichtung (3) mit der Porendrucksonde (2) und durch ein elektrisches Kabel (5) zur Verbindung der Meßvorrichtung (3) mit einer Auswertevorrichtung (4).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Verbindung der Meßvorrichtung (3) mit der Porendrucksonde (2) ein Anschlußstück (8) umfassen, das an der Porendrucksonde (2) befestigt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (3) mit einer Hülse (9) versehen ist, die mit dem Anschlußstück (8) zu verbinden ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Porendrucksonde (2) zu ihrem unteren Ende hin konisch verjüngt ausgebildet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Porendrucksonde (2) aus Edelstahl besteht.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Porendrucksonde (2) eine zylindrische Form mit gleichmäßiger Dicke hat.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Porendrucksonde (2) aus Nylon mit einem Filter (6) aus keramischem Material besteht.