RU2780705C1 - Permafrost meter - Google Patents

Permafrost meter Download PDF

Info

Publication number
RU2780705C1
RU2780705C1 RU2021118980A RU2021118980A RU2780705C1 RU 2780705 C1 RU2780705 C1 RU 2780705C1 RU 2021118980 A RU2021118980 A RU 2021118980A RU 2021118980 A RU2021118980 A RU 2021118980A RU 2780705 C1 RU2780705 C1 RU 2780705C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flexible hose
freezing
closed
measuring
casing
Prior art date
Application number
RU2021118980A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Вытовтов
Наталья Валерьевна Долгополова
Александр Сергеевич Архипов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова"
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова"
Application granted granted Critical
Publication of RU2780705C1 publication Critical patent/RU2780705C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metrological instruments.
SUBSTANCE: invention relates to metrological instruments and is intended for measuring the depth of freezing and thawing of soil. The essence of the invention consists in creating a device for measuring the depth of freezing and thawing of soil without removing a transparent flexible hose from the casing tube, without strong digging of snow in the measurement area, as well as the absence of the need to pull out any probes and the use of additional measuring instruments. The permafrost meter contains a casing tube with a closed bottom filled with water, in which a flexible hose is placed with a gap. In the casing tube, closed from above with a lid with a central bolt fixed from the bottom of the lid with a nut, in addition, an inspection window with a scale and a drainage hole are made in its upper part, and an elastic plug is installed under the inspection window. Moreover, the flexible hose is made transparent with the lower end closed, passed through the central hole in the elastic plug and tightly put on the threaded part of the central bolt. At the same time, the flexible hose is partially filled with a tinted non-freezing liquid.
EFFECT: proposed device makes it possible after slightly excavating snow, only to the level of the raised non-freezing liquid, to visually register this level on a scale without violating the thermal regime on the ground surface in the measuring zone of its freezing and thawing, which is convenient when working observing the quality of the research conducted.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к метрологическим приборам и предназначено для измерения глубины промерзания грунта.The invention relates to metrological instruments and is intended for measuring the depth of soil freezing.

Известен мерзлотомер [1], получивший наибольшее распространение при практических работах. Он содержит обсадную трубку с герметичным закрытым нижним концом и открытым верхним, установленную в скважину грунта, промерзание которого фиксируется. Внутри обсадной трубки, соосно с ней, сверху опускается, заполненный водой, резиновый шланг с герметично закрытым нижним концом. Извлекая через определенные промежутки времени шланг из обсадной трубки и прощупывая его, устанавливают границу раздела льда и воды и измеряют ее глубину. Условно принимают, что эта граница соответствует глубине промерзания окружающего мерзлотомер грунта.Known permafrost [1], which has received the greatest distribution in practical work. It contains a casing pipe with a hermetic closed lower end and an open upper end, installed in a soil well, the freezing of which is fixed. Inside the casing, coaxially with it, a rubber hose filled with water with a hermetically closed lower end descends from above. By removing the hose from the casing at certain intervals and probing it, the interface between ice and water is established and its depth is measured. It is conditionally assumed that this boundary corresponds to the freezing depth of the soil surrounding the permafrost.

В известном мерзлотомере наличие воздушной прослойки внутри обсадной трубы нарушает теплопередачу от грунта к шлангу-индикатору. А периодические извлечения шланга из обсадной трубки нарушают стабильность теплового режима внутри ее, что приводит к увеличению погрешности измерений.In the known permafrost gauge, the presence of an air layer inside the casing pipe disrupts heat transfer from the soil to the indicator hose. And periodic extraction of the hose from the casing violates the stability of the thermal regime inside it, which leads to an increase in the measurement error.

Известен мерзлотомер [2], содержащий обсадную трубу с закрытым днищем, заполненную водой, в которую помещена эластичная трубка, заполненная незамерзающей жидкостью, соединенная с внутренней полостью сильфона, связанного с регистрирующим узлом. Известное устройство сложно в изготовлении, заправках и настройках. Оно обладает недостаточной точностью и надежностью, вследствие наличия в нем большого количества плохо настраиваемых сложных закрытых мелких узлов и механизмов.Known permafrost [2], containing a casing with a closed bottom, filled with water, which is placed in an elastic tube filled with non-freezing liquid, connected to the internal cavity of the bellows associated with the recording node. The known device is difficult to manufacture, refill and adjust. It has insufficient accuracy and reliability due to the presence of a large number of poorly tuned complex closed small units and mechanisms.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по техническому исполнению и достигаемому результату является мерзлотомер [3], содержащий обсадную трубку с закрытым днищем, в которой с зазором, заполненным водой, соосно помещен эластичный шланг с незамерзающей жидкостью и жестким щупом с плоским расширением на нижнем конце. Известное устройство также сложно в изготовлении и требует при измерениях раскапывания его в снегу с применением дополнительного мерительного инструмента.Closest to the proposed device in terms of technical performance and the achieved result is a permafrost gauge [3], containing a casing with a closed bottom, in which, with a gap filled with water, an elastic hose with antifreeze liquid and a rigid probe with a flat extension at the lower end is placed coaxially. The known device is also difficult to manufacture and requires, when measuring, digging it out in the snow using an additional measuring tool.

Цель изобретения - повышение удобства в работе при измерениях глубин промерзания и оттаивания грунтов, снижение трудоемкости.The purpose of the invention is to improve convenience in measuring the depths of freezing and thawing of soils, reducing labor intensity.

Для достижения поставленной цели предлагается мерзлотомер, состоящий из обсадной трубки с закрытым днищем, в которой с зазором, заполненным водой, помещен прозрачный гибкий шланг с закрытым нижним концом, заполненный подкрашенной незамерзающей жидкостью, например, антифризом. В верхней части обсадной трубки дополнительно выполнены смотровое окно со шкалой, дренажное отверстие и установлена эластичная пробка под смотровым окном. Сверху обсадная трубка закрыта крышкой с центральным болтом, зафиксированным гайкой, на резьбовом конце которого закреплен прозрачный гибкий шланг, пропущенный через отверстие в центре эластичной пробки.To achieve this goal, a permafrost meter is proposed, consisting of a casing with a closed bottom, in which, with a gap filled with water, a transparent flexible hose with a closed lower end is placed, filled with a tinted non-freezing liquid, for example, antifreeze. An observation window with a scale, a drainage hole are additionally made in the upper part of the casing tube, and an elastic plug is installed under the observation window. From above, the casing is closed with a lid with a central bolt fixed with a nut, on the threaded end of which a transparent flexible hose is fixed, passed through a hole in the center of the elastic plug.

На фиг. 1 показано вертикальное сечение мерзлотомера.In FIG. 1 shows a vertical section of the permafrost.

Мерзлотомер (фиг. 1) состоит из обсадной трубки 1 с водой 2, в которую опущен прозрачный гибкий шланг 3 с герметично закрытым нижним концом и подкрашенной незамерзающей жидкостью 4. В верхней части обсадной трубки 1 также выполнены дренажное отверстие 5, эластичная пробка 6 и смотровое окно 7 со шкалой 8. Сверху обсадная трубка 1 закрыта крышкой 9 с центральным болтом 10 и гайкой 11, на резьбу которого верхним концом плотно надет прозрачный гибкий шлаг 3. При этом степень плотности крепления прозрачного гибкого шланга 3 на резьбе центрального болта 10 позволяет удерживать его на резьбовой части болта, но в то же время обеспечивает дополнительный дренаж в прозрачном гибком шланге 3, необходимый для прохода воздуха при перемещении в нем подкрашенной незамерзающей жидкости 4. А эластичная пробка 6 дополнительно центрирует прозрачный гибкий шланг 3 в обсадной трубе 1 и предотвращает попадание в воду мусора и снега. Устройство работает следующим образом.The permafrost meter (Fig. 1) consists of a casing tube 1 with water 2, into which a transparent flexible hose 3 is lowered with a hermetically sealed lower end and tinted antifreeze liquid 4. In the upper part of the casing tube 1 there is also a drainage hole 5, an elastic plug 6 and an inspection window 7 with a scale 8. From above, the casing 1 is closed with a lid 9 with a central bolt 10 and a nut 11, on the thread of which the transparent flexible hose 3 is tightly put on by the upper end. on the threaded part of the bolt, but at the same time provides additional drainage in the transparent flexible hose 3, which is necessary for the passage of air when the tinted antifreeze liquid 4 moves in it. And the elastic plug 6 additionally centers the transparent flexible hose 3 in the casing pipe 1 and prevents it from entering water debris and snow. The device works as follows.

Предварительно один из мерзлотомеров тарируют. Для этого его полностью собирают и заправляют жидкостями в следующей последовательности.One of the permafrost meters is calibrated first. To do this, it is completely collected and filled with liquids in the following sequence.

Первоначально поднимают эластичную пробку 6 (фиг. 1) и через смотровое окно 7 в обсадной трубке 1 заливают под нее воду 2 до тех пор, пока она не начнет выливаться из дренажного отверстия 5. Затем заливают подкрашенную незамерзающую жидкость 4 в прозрачный гибкий шланг 3 до тех пор, пока уровень этой жидкости не установится на уровне нулевой отметки на шкале 8 в смотровом окне 7. После этого плотно с натягом одевают верхним концом прозрачный гибкий шланг 3 на резьбу болта 10, удерживаемого в крышке 9 гайкой 11. А эластичную пробку 6 возвращают в первоначальное положение, закрывая воду 2 от мусора и снега и, частично перекрывая дренажное отверстие 5.Initially, the elastic plug 6 is lifted (Fig. 1) and through the viewing window 7 in the casing 1, water 2 is poured under it until it starts to pour out of the drainage hole 5. Then the tinted antifreeze liquid 4 is poured into the transparent flexible hose 3 until until the level of this liquid is set at the zero mark on the scale 8 in the viewing window 7. After that, the upper end of the transparent flexible hose 3 is tightly put on the thread of the bolt 10 held in the cover 9 by the nut 11. And the elastic plug 6 is returned to its original position, closing the water 2 from debris and snow and partially blocking the drainage hole 5.

Затем мерзлотомер выставляют на мороз в вертикальном положении до полного его замораживания. Вода 2 в обсадной трубке 1 полностью замерзает, сжимает гибкий прозрачный шланг 3 и выдавливает подкрашенную незамерзающую жидкость вверх вдоль шкалы 8, расположенной в смотровом окне 7. Зная длину промерзшей обсадной трубки 1 и величину перемещения выдавленной подкрашенной незамерзающей жидкости 4, вдоль шкалы 8, определяем переводной коэффициент, и условно принимаем его постоянным для этого типа обсадных трубок 1 и прозрачных гибких шлангов 3, примененных в мерзлотомерах.Then the permafrost meter is exposed to frost in a vertical position until it is completely frozen. Water 2 in the casing 1 completely freezes, compresses the flexible transparent hose 3 and squeezes the tinted anti-freeze liquid up along the scale 8 located in the viewing window 7. Knowing the length of the frozen casing 1 and the amount of movement of the squeezed out tinted anti-freeze liquid 4, along the scale 8, we determine conversion factor, and conditionally accept it as constant for this type of casing pipes 1 and transparent flexible hoses 3 used in permafrost meters.

Предварительно заправленный мерзлотомер для работы устанавливают в следующей последовательности. Первоначально в грунте на месте измерений бурят скважину требуемой глубины. Затем в нее опускают обсадную трубку 1 до выравнивания дренажного отверстия 6 с уровнем поверхности грунта. Зазор между обсадной трубкой 1 и краями скважины засыпают вынутым из скважины грунтом.A pre-charged permafrost meter for operation is installed in the following sequence. Initially, a well of the required depth is drilled in the soil at the measurement site. Then the casing pipe 1 is lowered into it until the drainage hole 6 is aligned with the level of the soil surface. The gap between the casing pipe 1 and the edges of the well is filled with soil removed from the well.

При появлении мороза первоначально образуется ледяная корка, как на поверхности грунта, так и на поверхности воды 2, находящихся на одном уровне вследствие сброса излишков ее через дренажное отверстие 5. Затем по мере усиления мороза, увеличиваются глубина промерзания грунта и воды 2 в обсадной трубке 1. Вода 2, замерзая, постепенно сдавливает прозрачный гибкий шланг 3, поднимая в нем подкрашенную незамерзающую жидкость 4 вдоль шкалы 8 в смотровом окне 7 обсадной трубки 1.When frost occurs, an ice crust is initially formed, both on the soil surface and on the water surface 2, which are at the same level due to the discharge of its excess through the drainage hole 5. Then, as the frost intensifies, the depth of freezing of the soil and water 2 in the casing pipe 1 increases Water 2, freezing, gradually squeezes the transparent flexible hose 3, raising the tinted antifreeze liquid 4 in it along the scale 8 in the viewing window 7 of the casing 1.

Визуально измеряя по шкале 8 перемещение подкрашенной незамерзающей жидкости 4 и умножая эту величину на ранее полученный переводной коэффициент, определяют глубину промерзания грунта без раскапывания снега, вытягивания гибкого шланга и различных щупов.By visually measuring the movement of the tinted anti-freeze liquid 4 on a scale 8 and multiplying this value by the previously obtained conversion factor, the depth of soil freezing is determined without digging snow, pulling out a flexible hose and various probes.

Список литературыBibliography

1. Труды НИИ гидрометприборостроения, вып. 1, 1950, №14.1. Proceedings of the Scientific Research Institute of Hydrometeorological Instrumentation, vol. 1, 1950, No. 14.

2. Авторское свидетельство №213384 СССР МПК G01K Устройство для регистрации глубины промерзания и оттаивания грунтов / Данилин А.И., Комаров М.М.; заявитель и патентообладатель Всесоюзный научно-исследовательский институт гидрогеологии и инженерной геологии - №1096923/26-25 заявл. 12.08.1966, опубл. 12.03.1968, бюл. №10.2. Author's certificate No. 213384 USSR MPK G01K Device for recording the depth of freezing and thawing of soils / Danilin A.I., Komarov M.M.; applicant and patent holder All-Union Scientific Research Institute of Hydrogeology and Engineering Geology - No. 1096923 / 26-25 08/12/1966, publ. 03/12/1968, bul. No. 10.

3. Авторское свидетельство 1144071 СССР МПК G01W 1/00 Мерзлотомер / Соколов В.М., Соколов А.С.; заявитель и патентообладатель Ленинградский сельскохозяйственный институт и Ленинградский инженерно-строительный институт - №3387472/24-10 заявл. 29.01.1982, опубл. 07.03.1985, бюл. №9.3. Author's certificate 1144071 USSR MPK G01W 1/00 Frostmeter / Sokolov V.M., Sokolov A.S.; applicant and patent holder Leningrad Agricultural Institute and Leningrad Civil Engineering Institute - No. 3387472 / 24-10 Appl. 01/29/1982, publ. 03/07/1985, bul. No. 9.

Claims (1)

Мерзлотомер, содержащий обсадную трубку с закрытым днищем, заполненную водой, в которой с зазором помещен гибкий шланг, отличающийся тем, что в обсадной трубке, закрытой сверху крышкой с центральным болтом, закрепленным снизу крышки гайкой, дополнительно в верхней ее части выполнены смотровое окно со шкалой и дренажное отверстие, а под смотровым окном установлена эластичная пробка, причем гибкий шланг выполнен прозрачным с закрытым нижним концом, пропущен через центральное отверстие в эластичной пробке и плотно надет на резьбовую часть центрального болта, при этом гибкий шланг частично заполнен подкрашенной незамерзающей жидкостью.A permafrost meter containing a casing with a closed bottom filled with water, in which a flexible hose is placed with a gap, characterized in that in the casing, closed from above by a lid with a central bolt fixed at the bottom of the lid with a nut, an observation window with a scale is additionally made in its upper part and a drainage hole, and an elastic plug is installed under the viewing window, and the flexible hose is made transparent with a closed lower end, passed through the central hole in the elastic plug and tightly put on the threaded part of the central bolt, while the flexible hose is partially filled with tinted antifreeze liquid.
RU2021118980A 2021-06-28 Permafrost meter RU2780705C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2780705C1 true RU2780705C1 (en) 2022-09-29

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803567C1 (en) * 2023-01-11 2023-09-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Курский федеральный аграрный научный центр" Frost-depth meter

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213384A1 (en) * А. И. Данилин , М. М. Комаров DEVICE FOR REGISTRATION OF DEPTH OF FREEZING AND DETACHING OF SOILS
SU1144071A1 (en) * 1982-01-29 1985-03-07 Ленинградский сельскохозяйственный институт Cryopedometer
SU1195195A1 (en) * 1984-06-13 1985-11-30 Северное Отделение Научно-Исследовательского Института Оснований И Подземных Сооружений Cryopedometer
RU80025U1 (en) * 2008-07-11 2009-01-20 Леонид Минаевич Суменков FREEZER

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU213384A1 (en) * А. И. Данилин , М. М. Комаров DEVICE FOR REGISTRATION OF DEPTH OF FREEZING AND DETACHING OF SOILS
SU1144071A1 (en) * 1982-01-29 1985-03-07 Ленинградский сельскохозяйственный институт Cryopedometer
SU1195195A1 (en) * 1984-06-13 1985-11-30 Северное Отделение Научно-Исследовательского Института Оснований И Подземных Сооружений Cryopedometer
RU80025U1 (en) * 2008-07-11 2009-01-20 Леонид Минаевич Суменков FREEZER

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГОСТ 24847-81. ГРУНТЫ. Методы определения глубины сезонного промерзания. Пункт 2. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2803567C1 (en) * 2023-01-11 2023-09-15 Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Курский федеральный аграрный научный центр" Frost-depth meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103308666B (en) Water amount balance test device for slope land
Wirtz et al. The rill experiment as a method to approach a quantification of rill erosion process activity
CN107024499A (en) One-dimensional earth pillar frost-heaving deformation analyzer
Khan et al. Design and calibration of tipping bucket system for field runoff and sediment quantification
CN109781773A (en) A kind of frost heave device and its detection method being layered telescopic detection soil
US5331847A (en) Soil erodibility testing
Iwata et al. Comparison of soil frost and thaw depths measured using frost tubes and other methods
CN108776175A (en) A kind of frost wall mean compressive strength ultrasonic detection method
CN102620715A (en) Observation method of foundation settlement based on liquid level difference
RU2780705C1 (en) Permafrost meter
US5191787A (en) Soil erodibility testing
Doyle et al. Water flow through sediments and at the ice-sediment interface beneath Sermeq Kujalleq (Store Glacier), Greenland
Hayhoe et al. Measurement of soil water contents and frozen soil depth during a thaw using time‐domain reflectometry
CN109763475B (en) Tracking observation method for measuring rainfall infiltration coefficient of expansive soil body
Dornstädter Leakage detection in dams–state of the art
RU2803567C1 (en) Frost-depth meter
CN110847141B (en) Slope gliding thrust calculation method based on deep displacement deformation monitoring
CN203365429U (en) Water balance testing device for sloping field
Hassan et al. Indiana subdrainage experience and application
Herkelrath et al. Long-term monitoring of soil-moisture in a harsh climate using reflectometer and TDR probes
JP7466883B1 (en) Rainfall-induced landslide monitoring and early warning method and system
JP7479656B1 (en) Method and system for monitoring the infiltration coefficient of slope soil
Sharratt et al. Frost depth
Berezovskaya et al. Measuring snow water equivalent for hydrological applications: part 1, accuracy of observations
CN216925849U (en) Long-term ground temperature monitoring devices