УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТА Российский патент 1997 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к устройствам для определения строительных свойств грунта зондированием.

Известно устройство для статического зондирования грунта, включающее штанги с коническим наконечником, диаметр которого равен диаметру штанг поперечным сечением 10 см², приспособления для вдавливания и извлечения зонда из грунта, анкерных свай и измерительное устройство /1/.

Недостатком этого устройства является трудоемкость при производстве работ и значительный вес устройства вследствие большого (до 20 тс) усилия вдавливания.

Наиболее близким к изобретению является устройство для зондирования грунта, включающее штанги, объединенные муфтами, конический наконечник и приспособление для погружения зонда в грунт забивкой, причем диаметр муфт равен диаметру конического наконечника поперечным сечением 10 см² /2/.

Недостатками этого устройства является наличие сил трения по боковой поверхности штанг вследствие изгиба и муфт зонда, искажающих результаты зондирования, значительный вес оборудования, необходимого для погружения зонда в грунт, а также искажение результатов зондирования в водонасыщенных глинистых грунтах, возникающее вследствие его забивки в грунт.

Задачей изобретения является повышение точности результатов зондирования и уменьшение их трудоемкости и веса устройства для зондирования грунта.

Эта задача решается тем, что в известном устройстве /2/ размер диаметра основания конического наконечника зонда выбирают из соотношения
,
где средний вес человека, равный 66 кг, P_з q_з•F;
F площадь основания конического наконечника, равная ;
q_з максимальное значение удельного сопротивления глинистого грунта полутвердой консистенции, равное 50 кг/см²,
а размеры диаметров муфт d₂ и штанг d₃ и длину фрагмента штанги l между муфтами определяют из соотношений

при этом муфты выполнены с антифрикционным покрытием, например фторопластом, приспособление для вдавливания и выдергивания выполнено в виде горизонтального стержня, имеющего резьбовое отверстие в средней части для штока поршня, выполненного с лыской в месте крепления его с горизонтальным стержнем болтом через резьбовое отверстие.

Штанги зонда имеют лыски вблизи муфт, а направляющее приспособление выполнено в виде опорной плиты со сквозным отверстием по оси и размещенной в нем подвижной трубы.

На фиг. 1 изображено устройство для зондирования грунта в собранном состоянии; на фиг. 2 вид сверху крепления ручки; на фиг. 3 сечение А-А на фиг. 2.

Устройство для зондирования грунта состоит из ручки 1, свободно надетой через отверстие в середине ручки 1 (см. фиг. 2) на шток 2 поршня, к которому она крепится с помощью болта 3. Шток 2 поршня размещен в гидроцилиндре 4, к которому с помощью штуцера 5 прикреплен манометр 6. Это устройство с помощью втулки 7 с отверстием по оси, большим диаметра штанги (не показано), установлено на штангу 8. Штанги 8 объединены между собой муфтами 9 на резьбе, а нижняя штанга 8 объединена на резьбе с коническим наконечником 10, размещенным в грунте 11. В месте крепления ручки 1 к штоку 2 поршня сделана лыска 12 (см. фиг. 3). Аналогичные лыски 12 сделаны на штангах 8 вблизи муфт 9. Штанги 8 соосно размещены в направляющем устройстве, установленном на грунте 11 и состоящем из опорной плиты 13, и свободно расположенной внутри нее направляющей трубы 14.

Устройство работает следующим образом.

На грунт устанавливают направляющее устройство. Затем сквозь направляющую трубу 14 опирают на грунт конический наконечник 10 и, прикладывая к ручке нагрузку P_i от веса человека, вдавливают конический наконечник 10 в грунт 11. При этом нагрузка от веса человека через ручку 1 и шток 2 поршня гидроцилиндра 4 и втулку 7 передается на штангу 8 с коническим наконечником 10, а усилие вдавливания конического наконечника 10 в грунт 11 через штуцер 5 передается на манометр 6 и определяется по его показаниям. Труба 14 направляющего устройства препятствует потере устойчивости штанги 8, расположенной выше поверхности грунта. Затем после вдавливания в грунт 11 первой штанги 8 на верхний конец первой штанги 8 навинчивают муфту 9, в которую навинчивают вторую штангу 8. На верхний конец этой штанги устанавливают втулку 7 и продолжают вдавливание в грунт 11 двух штанг 8 с коническим наконечником 10. При этом штанги 8 между муфтами 9 сохраняют устойчивость и благодаря тому, что диаметр конического наконечника 10 зонда существенно больше диаметра штанг 8 и больше диаметра муфт 9, трение грунта 11 о штанги зонда отсутствует, а незначительное трение грунта 11 о муфты 9 устраняется наличием на поверхности муфты 9 антифрикционного покрытия, например фторопаста. При этом муфта 9, имеющая существенно большую жесткость по сравнению с штангой 8, может упираться в грунт 11 скважины, образующейся за коническим наконечником 10, препятствуя потере устойчивости штанг 8 зонда.

Далее повторяют навинчивание новых муфт 9 и штанг 8 и вдавливание их в грунт 11. По завершении вдавливания конического наконечника 10 на заданную глубину в грунт 11 ручку 1 вместе с измерительным устройством снимают с верхнего конца последней штанги 8. После этого, отвинтив болт 3, ручку 1 снимают с штока 2 поршня и надевают на штангу 8 так, чтобы отверстие для болта 3 вошло в лыску 12 штанги 8 (см. фиг. 3). После чего штанги 8 выдергивают из грунта 11, прилагая усилие к ручке 1. При навинчивании и развинчивании штанг 8 нижнюю штангу 8 придерживают рукой. При необходимости проходки прочных прослоек грунта (твердых глин, плотных песков) используют кольцевой молот и муфту (не показаны), надеваемые на штангу 8. Сбрасывая кольцевой молот с определенной высоты, выполняют динамическое зондирование грунта. При зондировании в прочных грунтах, когда возможно заклинивание в грунте 11 конического наконечника 10 при выдергивании штанг 8, выступ для крепления (не показан) конического наконечника 10 с штангой 8 устраивают с левой резьбой. Вращая штанги 8 вправо, конический наконечник 10, имеющий левую резьбу, вывинчивается, а штанги 8 извлекают из грунта 11.

Использование: в строительстве для определения строительных свойств грунта зондированием. Сущность изобретения: в устройстве для зондирования грунта, содержащем штанги, объединенные муфтами, конический наконечник и приспособление для вдавливания и выдергивания зонда, направляющее и измерительное приспособления, согласно изобретению размер диаметра основания конического наконечника выбирают в зависимости от площади его основания, максимального значения удельного сопротивления глинистого грунта полутвердой консистенции и величины приложенной нагрузки (среднего веса человека). Размеры диаметров муфт и штанг и длина фрагмента штанги между муфтами также связаны определенными соотношениями. Муфта выполнены с антифрикционным покрытием, приспособление для вдавливания и выдерживания выполнено в виде горизонтального стержня с резьбовым отверстием в средней части для штока поршня, имеющего лыску в месте крепления его с горизонтальным стержнем болтом через резьбовое отверстие. Штанги зонда имеют лыски вблизи муфт, а направляющее приспособление имеет вид опорной плиты со сквозным отверстием по оси и размещенной в нем подвижной трубы. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для зондирования грунта, включающее зонд, содержащий штанги, соединенные муфтами, и конический наконечник, приспособление для вдавливания и выдергивания зонда, направляющее и измерительное приспособления, отличающееся тем, что размер диаметра основания конического наконечника зонда d₁ выбирают из соотношения

где Р средняя масса человека, равная 66 кг;
Р₃ q₃ • F, где F площадь основания конического наконечника, равная q₃ максимальное значение удельного сопротивления глинистого грунта полутвердой консистенции, равное 50 кг/см²,
а размеры диаметров муфт d₂ и штанг d₃ и длины фрагмента штанги l между муфтами определяют из соотношения

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что муфта выполнена с антифрикционным покрытием, например фторопластом. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что приспособление для вдавливания и выдергивания зонда выполнено в виде горизонтального стержня, имеющего резьбовое отверстие в средней части для штока поршня, выполненного с лыской в месте крепления его со стержнем болтом через резьбовое отверстие. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что штанги зонда имеют лыски вблизи муфт. 5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что направляющее приспособление выполнено в виде опорной плиты со сквозным отверстием по оси и размещенной в нем подвижной трубы. 6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что штанги соединены муфтами с правой резьбой, а конический наконечник соединен со штангой, имеющей левую резьбу.