СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА Российский патент 1995 года по МПК E02D1/00 

Способ испытания грунта относится к области строительства, в частности, к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов в полевых условиях.

Известен лабораторный способ испытания образца грунта путем его нагружения растягивающими нагрузками с определением значения сопротивления растяжению σ_p [1] Недостатком данного способа является невозможность использования его в полевых условиях (в условиях естественного залегания), что снижает эффективность испытаний.

Известен способ испытания грунта путем завинчивания в грунт конусного винтолопастного наконечника и последующего отрыва грунтовой пробки от поверхности грунта с замером усилий и расчет по полученным данным прочностных характеристик [2]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ испытания мерзлого грунта путем завинчивания, создания пригрузки и отрыва винтовых: цилиндрического и конического наконечников с определением сопротивлений сдвигу и растяжению [3] Недостатком известного способа является неточное определение напряжения растяжению σ_p с помощью конического винта. Так как при простом вертикальном отрыве (конического винта на всей поверхности развиваются как напряжения растяжению σ_p, так и касательные напряжения сдвигу τ. В этом случае довольно трудно выделить основную часть σ_p и τ из общего отрывающегося усилия Р, что снижает точность измерения и эффективность испытаний.

Цель изобретения повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что в способе испытания грунта, включающем завинчивание в массив грунта конусного и цилиндрического винтолопастных наконечников на глубину, равную высоте наконечника, создание пригруза, приложение к наконечникам отрывающих усилий с их измерением и определение по измеренным данным и параметрам наконечников сопротивления сдвигу и растяжению, согласно изобретения отрывающее усилие к коническому наконечнику прикладывают в направлении, совпадающем с его одной образующей, при этом используют конический наконечник с углом раскрытия равным 90^о.

На чертеже дана схема отрыва конического винта.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут конический винто-лопастной наконечник с углом при вершине описываемого конуса 90^о и завинчивают его в грунт на глубину, равную его высоте. Затем вокруг винта на поверхности массива организуют пригрузку q, которая может быть создана, например, опорой прибора. Это необходимо, чтобы предотвратить развитие линий скола вокруг наконечника. При работе в скважине операция пригрузки отпадает.

Затем прикладывают отрывающее усилие Р к наконечнику в направлении, перпендикулярном противоположной образующей или параллельно другой образующей. При этом замеряют минимальное значение отрывающего усилия Р. В процессе испытания, как видно из чертежа, на поверхности отрыва развиваются два вида напряжений: на поверхности, противоположной действию силы Р, возникают напряжения растяжения σ_p (так как сила Р приложена перпендикулярно к этой поверхности); на поверхности, параллельной направлению действия силы Р, возникают касательные напряжения сдвига τ.

Зная геометрические параметры наконечника, рассчитывают удельное сопротивление растяжению по формуле
σ_p= где Р максимальное отрывающее усилие, кг;
S площадь боковой поверхности, описываемой винтовым конусом, см²;
τ- сопротивление сдвигу, кг/см², которое определяется по результатам испытаний цилиндрическим винтовым наконечником при его завинчивании и отрыве.

Применение изобретения позволит повысить эффективность испытаний за счет возможности определения дополнительных параметров: удельного сцепления и угла внутреннего трения, а также повысит точность измерения за счет создания более качественной поверхности отрыва, позволяющей четко разграничить растягивающие и сдвигающие напряжения.

Использование: определение физико-механических свойств грунтов в полевых условиях. Сущность изобретения: винтолопастной наконечник завинчивают в грунт на глубину, равную его высоте, создают пригрузку и прикладывают отрывающее усилие, причем отрывающее усилие прикладывают коническим винтом в направлении, совпадающем с его одной образующей с углом раскрытия 90°. Зная геометрические параметры наконечника и сопротивление сдвигу по результатам испытания цилиндрического наконечника рассчитывают удельное сопротивление растяжения. 1 ил.

СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА, включающий завинчивание в массив грунта конусного и цилиндрического винтолопастных наконечников на глубину, равную высоте наконечника, создание пригруза, приложение к наконечникам отрывающих усилий с их измерением и определение по измеренным данным и параметрам наконечников сопротивления сдвигу и растяжению, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, отрывающее усилие к коническому наконечнику прикладывают в направлении, совпадающем с его одной образующей, при этом используют конический наконечник с углом раскрытия 90^o.