ПРИБОР ДЛЯ КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ Российский патент 1995 года по МПК G01N3/08 E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов.

Известно устройство для испытания грунтов на сжатие, содержащее цилиндрический корпус, рабочие кольца для размещения образцов грунта, верхний и нижний штампы, средство для создания вертикальной нагрузки [1]
Недостатком устройства является то, что оно не позволяет одним вертикальным давлением создавать в образцах грунта разную величину нагрузок.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунта, содержащий рабочее кольцо, перфорированные штампы, поддон [2] Недостатком этого прибора также является невозможность получить одним вертикальным давлением различные нагрузки на образцы грунта.

Наиболее близким к изобретению является прибор для компрессионных испытаний грунтов, включающий основание, рабочие кольца различного диаметра для образцов грунта, верхние и нижние перфорированные штампы, средства создания вертикальной нагрузки и измерители деформаций, причем рабочие кольца установлены один под другим в порядке возрастания их диаметра сверху вниз [3]
Недостатком известного прибора является нарушение соосности расположения колец с грунтом при создании вертикальной нагрузки, что повышает перекос колец, неравномерные деформации образца грунта и, как следствие, некондиционность получаемых результатов. Существенным недостатком является невозможность прямого замера деформаций каждого образца грунта, что снижает точность проведения испытаний. Водонасыщение образцов грунта путем залива всей конструкции водой и помещения в глухой цилиндр является неудачным в связи с тем, что ввиду образования воздушных пробок под нижним штампом образца не происходит его полного водонасыщения.

Задача, решаемая изобретением, обеспечение жесткости конструкции от нарушения соосности, возможность прямого замера деформаций каждого образца грунта и устройство полного водонасыщения образца грунта.

Для этого прибор для компрессионных испытаний грунтов, включающий основание, рабочие кольца различного диаметра для образцов грунта, установленные один под другим в порядке возрастания их диаметра сверху вниз, верхние и нижние перфорированные штампы, средства для создания вертикальной нагрузки и измерители деформаций, выполнен в виде трех разъемных секций, установленных соосно друг под другом, каждая из которых образована верхним и нижним штампами и рабочим кольцом, размещенным между ними, и соединенных со штампами прижимным кольцом при этом верхние штампы выполнены в виде емкостей для заливки воды с плоскими перфорированными днищами и наклонными сплошными боковыми стенками, имеющими заплечики для установки измерителей деформаций, на внешней поверхности нижних штампов верхней и средней секции образованы кольцевые выступы с горизонтальными сквозными отверстиями, а на обращенной к ним поверхности перфорированных днищ верхних штампов нижелещающих секций соответствующие выступам кольцевые проточки, причем внутренняя стенка прижимных колец имеет конусную поверхность для самоцентровки рабочего кольца.

На чертеже дана схема прибора для компрессионных испытаний грунтов.

Прибор состоит из трех разъемных секций, установленных соосно друг под другом, нижняя из которых включает основание 1. Каждая из секций состоит из перфорированного нижнего 2 и верхнего 3 штампов, между которыми расположено рабочее кольцо для грунта, закрепляемое прижимными кольцами 5, которые в средней и верхней секциях имеют конусную поверхность 6 для самоцентровки рабочих колец 4 для грунта. В нижней секции крепление рабочего кольца для грунта прижимным кольцом 5 осуществляют с использованием вставного кольца 7. В нижней части основания 1 имеется трубка 8 для водонасыщения образца грунта нижней секции. Рабочие кольца для грунта 4 имеют различные диаметры и установлены в порядке их возрастания сверху вниз.

Нижняя часть нижнего поршня средней и верхней секций имеет кольцевой выступ 9, входящий в кольцевую проточку 10 верхнего поршня нижней и средней секций для обеспечения их соосности. Кольцевые выступы 9 имеют два ряда сквозных отверстий 11, обеспечивающих поступление воды в пространство под нижним поршнем и выпуск оттуда воздуха.

Верхняя часть верхних поршней выполнена в виде конусной емкости 12 для заливки воды с заплечиками 13 и отверстиями для закрепления измерителей деформаций 14 в виде индикаторов. В верхней части верхнего штампа 3 расположен шток 15, обеспечивающий передачу вертикального давления Р от коромысла станины компрессионного прибора.

Прибор работает следующим образом.

Из монолита вырезают 3 образца в рабочие кольца разного размера S₁, S₂ и S₃. Собирают каждую секцию отдельно. Для этого устанавливают каждое рабочее кольцо 4 с грунтом на свой по размеру нижний штамп 2 и затягивают рабочее кольцо 4 с грунтом прижимным кольцом 5, при этом благодаря конусной поверхности 6 внутренней части прижимного кольца 5 рабочее кольцо 4 с грунтом самоцентрируется.

В нижней секции предварительно устанавливают вставное кольцо 7 в пространстве между стенками основания 1 и рабочим кольцом 4 с грунтом и потом стягивают прижимным кольцом 5.

На рабочее кольцо 4 с грунтом каждой секции устанавливают верхний штамп 3. Собранные секции размещают соосно друг с другом, (в порядке возрастания диаметров рабочих колец сверху вниз), причем кольцевые выступы 9 нижних штампов вставляют в кольцевые проточки 10 верхних штампов нижерасположенных секций.

Собранный прибор ставят на станину компрессионного прибора, а отверстие центральной части коромысла устанавливают на шток 15. В отверстия заплечиков 13 размещают по два с каждой стороны измерители деформаций 14 так, чтобы их ножки упирались в заплечики нижерасположенной секции.

При необходимости проводят водонасыщение образцов грунта нижней секции через выводящую трубку 8, а средней и верхней секций путем постепенного залива воды в емкость 12, наблюдая за выходом воздуха из-под нижних штампов 2 через отверстия 11. По окончании выхода воздуха из-под штампов 2 проводят полное заполнение водой емкостей 12 и выдерживают до полного водонасыщения образцов грунта.

По окончании подготовительных работ прикладывают вертикальное давление в соответствии с программой испытаний. При достижении деформаций каждого образца грунта 0,01 мм прикладывают следующую ступень давления. Для проведения испытаний необходимо всего 2 ступени. При этом распределение нагрузок на образцах грунта от действия одного давления зависит от разности площадей образцов. В связи с этим вертикальное давление следует устанавливать такое, чтобы получаемые нагрузки на образцах грунта соответствовали нагрузкам, требуемым по заданию на проведение испытаний.

Таким образом, создавая 2 ступени давления, в результате испытания получают 6 точек компрессионной кривой, что существенно сокращает время проведения испытаний в 1,5-2 раза и отпадает необходимость в 2-х приборах стандартного типа.

Данный прибор позволяет обеспечить жесткость конструкции от нарушения соосности, возможность прямого замера деформаций каждого образца грунта и проведение полного водонасыщения образцов, что обеспечивает высокое качество проведения испытаний и повышает производительность труда.

Использование: в строительстве при инженерно-геологических изысканиях для определения физико-механических свойств грунтов. Сущность изобретения: прибор для компрессионных испытаний выполнен из трех разъемных секций, расположенных соосно одна под другой. Каждая из секций имеет верхний перфорированный штамп 3, выполненный с кольцевой проточкой 10 и выемкой, образующей емкость 12 для заливки воды, а боковые ее стенки имеют заплечики 13 для установки на них измерителей 14 деформаций. Нижние штампы 2 верхней и средней секций имеют кольцевые выступы 9, образующие камеру для сбора воды и водонасыщения образца грунта. Внутренняя стенка прижимных колец 5 имеет конусную поверхность, обеспечивающую самоцентровку рабочего кольца 4 при сборке каждой секции. Такая конструкция прибора обеспечивает жесткость системы под нагрузкой и соосность образцов, возможность прямого замера деформации каждого образца и его раздельного водонасыщения. 1 ил.

ПРИБОР ДЛЯ КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ, включающий основание, рабочие кольца различного диаметра для образцов грунта, установленные друг под другом в порядке возрастания их диаметра сверху вниз, верхние и нижние перфорированные штампы, средства для создания вертикальной разгрузки и измерители деформации, отличающийся тем, что он выполнен в виде трех разъемных секций, установленных соосно друг под другом, каждая из которых образована верхним и нижним штампами и рабочим кольцом, размещенным между ними и соединенным со штампами прижимным кольцом, при этом верхние штампы выполнены в виде емкостей для заливки воды с плоскими перфорированными днищами и наклонными сплошными боковыми стенками, имеющими заплечики для установки измерителей деформаций, на внешней поверхности нижних штампов верхней и средней секций образованы кольцевые выступы с горизонтальными сквозными отверстиями, а на обращенной к ним поверхности перфорированных днищ верхних штампов нижележащих секций соответствующие выступы кольцевые проточки, причем внутренняя стенка прижимных колец имеет конусную поверхность для самоцентровки рабочего кольца.