Opis wydano drukiem dnia 29 lutego 1964 r.OoAn S(2M V ^TEAr -^ '^ K A U rzadu Pa!enlowego FdIsIJci -Tizeczj-.;r ! tej Udowej POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUDOWE) OPIS PATENTOWY Nr 48095 KI. 42 1, 1/01 KI. internat. G 01 n Akademia Górniczo-Hutnicza*) (Katedra Fizyki II) Kraków, Polska Radiometryczny gestesciomierz odwiertewy Patent trwa od dnia 25 maja 1963 r.Przedmiotem wynalazku jest radiometryczny gestosciomierz odwiertowy, który pozwala na oznaczenie ciezaru objetosciowego gruntów w warunkach ich naturalnego zalegania w zlo¬ zu, bez koniecznosci pobierania prób, wzdluz profilu malodymensyjnego otworu wiertniczego.Dotychczas znane metody stosowane do ozna¬ czania ciezaru objetosciowego gruntów wyma¬ gaja pobrania prób z badanego gruntu i wy¬ konania oznaczen w laboratoriach. Te znane spo¬ soby powoduja zawsze naruszenie struktu¬ ry próbki,, co ma istotny i niekorzystny wplyw na' wynik oznaczenia, przy czym czas oznacza¬ nia jest zazwyczaj dlugi.Badanie wlasnosci fizycznych gruntów nie¬ spoistych bez naruszania ich struktury sta- *)" Wlasciciel patentu oswiadczyl, ze wspól¬ twórcami wynalazku sa mgr inz. Bohdan Dziu- nikowski i mgr inz. Jerzy Niewodniczanski. nowi specjalnie wazne zagadnienie dla geologii inzynierskiej. Okreslenie ciezaru objetosciowe¬ go przy równoczesnym pomiarze wilgotnosci ba¬ danego srodowiska pozwala na wyliczenie para¬ metrów fizycznych gruntu, waznych z punktu widzenia mechaniki gruntu.Do tego celu sluzy radiometryczny gestoscio* mierz odwiertowy wedlug wynalazku pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ge¬ stosciomierz w przekroju wzdluz osi pionowej, a fig. 2 — ten sam gestosciomierz, umieszczony w kontejnerze w czasie pomiaru standaryzu¬ jacego.Zasada pomiaru radiometrycznym gestoscio- mierzem wedlug wynalazku polega na wprowa¬ dzeniu w badany grunt zródla promieniowania gamma oraz jego detektora w postaci licznika Geigera-Mullera. Zródlo promieniowania i de¬ tektor sa umieszczone na tej samej osi pionowej i oddzielone od siebie ekranem olowianym cozapobiega rejestrowaniu przez detektor promie¬ niowania gamma, padajacego bezposrednio ze zródla promieniowania. W ten sposób rejestruje sie .tylko "promieniowanie rozproszone w bada¬ nym srodowisku. Wykorzystuje sie tu zaleznosc natezenia J rozproszonego promieniowania gam¬ ma od gestosci n elektronów w danym materiale.Zaleznosc taka istnieje jako pewna funkcja J = F(n) dla danej energii kwantów promie¬ niowania gamma. W przypadku srodowisk lek¬ kich, zlozonych z pierwiastków o liczbach ato¬ mowych nie przekraczajacych liczby Z = 30, ge¬ stosc elektronów, to znaczy ich liczba w jednost¬ ce objetosci jest proporcjonalna do ciezaru ob¬ jetosciowego srodowiska. Dzieki temu funkcje J = F(n) mozna zastapic przez J = F(@), gdzie q oznacza ciezar objetosciowy badanego materia¬ lu. Funkcje J = F(q) wyznacza sie doswiad¬ czalnie droga cechowania gestosciomierza we¬ dlug wynalazku za pomoca srodowisk wzorco¬ wych o dokladnie znanych ciezarach objetos¬ ciowych. W ten sposób uzyskana krzywa ce¬ chowania sluzy nastepnie do interpretacji bez¬ posrednich spostrzezen rejestrowanych w te¬ renie.Przy oznaczaniu ciezaru objetosciowego grun¬ tu za pomoca gestosciomierza wedlug wynalazku nalezy uwzglednic wplyw chemizmu gruntu na wskazanie gestosciomierza. Jednoznaczna inter¬ pretacje otrzymanych wyników pomiarowych mozna przeprowadzic tylko przy znanym skla¬ dzie mineralogicznym badanego osrodka.W celu wyeliminowania wplywu zmian pa¬ rametrów gestosciomierza takich jak aktyw¬ nosc zródla promieniowania, wydajnosc liczni¬ ków i inne, na wyniki pomiarów, przeprowadza sie standaryzacje gestosciomierza za pomoca specjalnego kontrolnego zródla promieniowania.Radiometryczny gestosciomierz odwiertowy wedlug wynalazku sklada sie z metalowej oslony J W ksztalcie rury, wykonanej najlepiej z dur- aluminium (fig. I), Srednica zewnetrzna oslony 1 powinna byc dostosowana do srednicy otworu badanego i wynosic na przyklad 0 = 20 mm lub 38 mm, jej dlugosc zas wynosi okolo 600 mm.W dolnej czesci oslony 1 jest umieszczony od¬ powiednio uksztaltowany element 2, wewnatrz którego jest zrobione gwintowane, cylindryczne gniazdo 17, umozliwiajace wkrecenie do niego odpowiedniego pojemnika 3 zawierajacego zró¬ dlo promieniowania gamma. Zródlem promienio¬ wania moze byc na przyklad izotop cezu 137Cs o aktywnosci wynoszacej na przyklad okolo 10 mC. W odpowiednio uksztaltowana czesc ele¬ mentu 2 jest wprowadzony filtr 4, olowiano-sta¬ lowy, który wypelnia czesc oslony 1 na dlugosci wynoszacej na przyklad okolo 110 mm. W. czesci srodkowej oslony 1 miesci sie znany uklad elek- ktryczny 5 oraz znane chlorowcowe liczniki 6 Geigera^Miillera. Liczniki 6 sa osadzone biegu¬ nami Ujemnymi na wspólnym, uziemionym ele¬ mencie 7, bieguny zas dodatnie opieraja sia o metalowe sprezynujace podstawki umieszczo¬ ne w gniazdach izolatora 8. Liczników 6 moze byc kilka w zaleznosci od srednicy oslony 1. Dla srednicy oslony 1 wynoszacej 38 mm liczników 6 moze byc trzy, przy srednicy zas wynoszacej 20 mm moze byc jeden licznik 6. Dobrze jest sto¬ sowac do tego celu liczniki typu na przyklad BOB^33, CTC-5 lub podobne.Uklad elektryczny 5 sluzy do przesylania im¬ pulsów elektrycznych, pochodzacych z liczników 6 do osobnej aparatury rejestrujacej za pomoca kabla 9, najlepiej koncentrycznego, o odpowie¬ dnio wymaganej dlugosci, i wyprowadzonego z oslony 1 poprzez wodoszczelna gloigjpe 10. Glo¬ wica 10 jest zaopatrzona w pierscienie metalo¬ we i gumowe, zapewniajace wodoszczelne zam¬ kniecie rury oslonnej 1. Odpowiednio dobrana sprezyna 11 jest umieszczona w oslonie 1 pomie¬ dzy glowica 10 a ukladem 5 w tym celu, aby zapewniala zachowanie stalej odleglosci liczni¬ ków 6 od zródla promieniowania, umieszczone¬ go w pojemniku 3. Ta stala odleglosc okresla sie jako tak zwana dlugosc sondy, przy czym win¬ na ona wynosic okolo 250 mm, co daje optymal¬ ny ksztalt krzywej cechowania.Impulsy elektryczne wysylane przez liczniki 6 sa przesylane kablem 9 do wspomnianej juz aparatury rejestrujacej, która moze stanowic dowolny przelicznik impulsów, zaopatrzony w zasilacz stabilizowany napiecia, wynoszacego przy wymienionym typie liczników okolo 400 V.Pojemnik 3 zawierajacy zródlo promieniowa gamma jest wkrecany do gniazda 17 elementu 2 tylko na czas dokonywania pomiaru. Po zakon¬ czonym pomiarze pojemnik 3 wraz ze zródlem promieniowania jest przechowywany w osob¬ nym olowianym kontejnerze 12 (fig. 2), Kontej- ner 12 sluzy do stalego przechowywania oraz do transportu zródla promieniowania gamma a tak¬ ze do osadzenia standaryzatora 13 w stalej geo¬ metrii w stosunku do opisanego gestosciomierza (oznaczonego na fig. 2 cyfra 15) podczas prze¬ prowadzanego pomiaru standaryzujacego. Stan- daryzator 13 jest polaczony z kontejnerem 12 za pomoca metalowej konstrukcji 14. Korzystnie jest jezeli standaryzator 13 stanowi na przykladmosiezny cylinder wypelniony solami cezu. Dla przenoszenia opisanego urzadzenia sluzy uchwyt 16, przymocowany do konstrukcji 14.Radiometryczny gestosciomierz odwiertowy wedlug wynalazku pozwala na uzyskanie sred¬ niej wartosci ciezaru objetosciowego srodowiska otaczajacego gestosciomierz w zasiegu okolo 150 mm. Bewzgledny blad pomiaru, okreslany jako podwójna wartosc sredniego odchylenia standartowego (+ 2 o) nie powinien wynosic wiecej niz okolo + 0,03 G/cm3, przy czasie prze¬ prowadzania jednego pomiaru okolo 2 — 4 mi¬ nuty.Gestosciomierz pozwala równiez na powtarza¬ nie pomiarów w tych samych warunkach i w tym samym miejscu, w dowolnych odstepach czasu, dzieki czemu mozna obserwowac zmiany parametrów fizycznych gruntu zachodzace w czasie. PL