УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ ГРУНТОВ НА СКЛОНАХ Российский патент 2001 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам для измерения деформаций грунтов и может быть использовано для определения механизма, динамики и закономерностей развития криогенного пучения, осадки, криосолифлюкции, знание которых необходимо для проектирования и нормальной эксплуатации инженерных сооружений, расположенных в области криолитозоны.

Известен дифференциальный измеритель смещений (ДИС), включающий полый репер, отверстия с клапанами, соединительные стержни, опорные площадки, датчики омического сопротивления (Жигарев Л.А. Причины и механизм развития солифлюкции. - М.: Наука, 1967. - 158 с.).

Недостатками дифференциального измерителя смещений являются: ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют измерять полный комплекс деформаций грунтов на склонах в области криолитозоны; искажение замеров за счет сползания показаний проволочных датчиков во времени; необходимость применения сложной гидроизоляции; сложность и трудоемкость обработки результатов измерений; нестабильность работы датчиков в результате заедания стержней в клапанах при развитии пучения и осадки.

Наиболее близким к предлагаемому является дифференциальный измеритель смещений грунта (ДИСГ-8), содержащий полый репер с отверстиями, гибкие шнуры с марками на конце (Савельев В.С. Солифлюкция // Вечная мерзлота Чукотки. - Магадан, 1964, вып. 10, с. 42-84).

Основными недостатками дифференциального измерителя смещений грунта являются: ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют измерять полный комплекс деформаций грунтов на склонах в области криолитозоны; неточность измерения величины смещения, вызванная тем, что длина гибких измерительных шнуров изменяется при развитии нормальных деформаций без участия смещения грунтов на склонах.

Предлагаемое изобретение позволяет расширить функциональные возможности прибора за счет измерения нормальных деформаций грунтов и непрерывной записи этих деформаций и деформаций смещения грунтов по глубине деформирующегося слоя. Кроме того, повышается точность измерения величин деформаций смещения.

Указанный технический результат достигается тем, что известный дифференциальный измеритель смещений грунта, содержащий полый репер, гибкий шнур с маркой на конце, дополнительно снабжен трубкой со сквозной прорезью и размещенной внутри нее втулкой, трубка установлена на внешней поверхности репера возле сквозного паза, выполненного в стенке репера и идентичного сквозной прорези в трубке, устройство также снабжено полым измерительным стержнем, расположенным внутри репера и нижним концом жестко связанным со стержнем с пластиной на конце, проходящим через отверстие во втулке, а гибкий шнур проходит через отверстие во втулке и измерительный стержень.

Установка на внешней поверхности репера трубки с размещенной внутри нее втулкой позволяет избежать попадания в полое пространство репера через сквозной паз грунта и воды, что позволяет нормально функционировать всей измерительной системе.

Втулка свободно перемещается внутри трубки, поэтому нормальные деформации грунта, воспринимаемые стержнем с пластиной на конце, передаются измерительному стержню, что позволяет измерять их величину по его верхнему обрезу.

Пластина имеет бортик, а стержень свободно перемещается по отверстию во втулке, что позволяет производить непрерывную раздельную запись нормальных деформаций и деформаций смещения с помощью самописцев. Кроме того, становится возможным получить непрерывную траекторию движения дифференциальных слоев грунта на плоскости, что имеет большое значение для выявления механизма смещения. При исчерпывании хода стержня запись деформаций смещения осуществляется посредством гибкого шнура.

Гибкий шнур проходит через отверстие во втулке и измерительный стержень, а так как они участвуют в нормальных деформациях грунта, то это позволяет избежать изменения его длины относительно верхнего обреза измерительного стержня при развитии нормальных деформаций без участия смещения.

Нижний конец измерительного стержня загнут под углом 90^o, а его полое пространство заполнено техническим вазелином, что позволяет уменьшить величину трения гибкого шнура о стенки измерительного стержня до значений, которыми можно пренебречь.

На чертеже приведен разрез устройства для измерения деформаций грунтов на склонах.

Конструкция устройства (см. чертеж) включает полый репер 1, трубку 2 со сквозной прорезью 3, установленную на внешней поверхности репера возле сквозного паза 4, выполненного в стенке репера. При установке трубки производится гидроизоляция пространства между ее боковой поверхностью и поверхностью репера, для избежания попадания через паз в репер грунта и воды. Внутри трубки размещена втулка 5, причем наружный диаметр втулки на 1 мм меньше внутреннего диаметра трубки. Свободное пространство между втулкой и трубкой заполняется техническим вазелином.

Если длину паза 4 принять за h, то соотношение длины паза, сквозной прорези 3, втулки 5 и трубки 2 будет равно h:h:2h:3h соответственно.

Внутри репера расположен измерительный стержень 6, который нижним концом жестко связан со стержнем 7 с пластиной 8 на конце. Стержень 7 может свободно перемещаться по отверстию 9 во втулке 5. На стержне установлен ограничитель хода 10. Пластина выполнена с бортиком 11.

Гибкий шнур 12 связан с маркой 13 и проходит через отверстие 14 во втулке и измерительный стержень.

Гидроизоляция, поверхность грунта и граница оттаивания обозначены 15, 16, 17 соответственно.

Для установки предлагаемого изобретения на площадке работ бурится скважина. Глубина скважины выбирается с таким расчетом, чтобы репер не подвергался выпучиванию. После чего проходится шурф и производится монтаж устройства. Шурф засыпается изъятым из него грунтом.

Устройство для измерений деформаций грунтов на склонах работает следующим образом.

Нормальные деформации грунтов воспринимаются пластиной 8 и передаются измерительному стержню 6, что приводит к изменению положения верхнего обреза последнего относительно репера 1. Измеряя это изменение, находим величину нормальных деформаций.

При развитии деформаций смещения грунт воздействует на бортик 11 и вовлекает пластину 8 в движение грунтовых масс по склону. При этом стержень 7 перемещается по отверстию 9 во втулке, что приводит к изменению положения измерительного стержня 6 в полом пространстве репера. Измеряя расстояние от метки на репере до измерительного стержня, находим величину деформаций смещения. При установке самописцев можно осуществлять непрерывную раздельную запись нормальных деформаций и деформаций смещения.

При исчерпывании хода стержня 7 величина смещения измеряется посредством гибкого шнура 12, длина которого изменяется относительно верхнего обреза измерительного стержня 6 при смещении марки 13. Измеряя расстояние от метки на гибком шнуре до верхнего обреза измерительного стержня 6, находим величину деформаций смещения.

При необходимости предлагаемое устройство выполняется с таким расчетом, чтобы производить одновременное измерение деформаций грунтов на различных глубинах деформирующегося слоя.

Применение устройства для измерения деформаций грунтов на склонах позволит измерять величины деформаций пучения, осадки, набухания, усадки, смещения, а также осуществлять их непрерывную запись по глубине деформирующегося слоя.

Использование: для определения механизма, динамики и закономерностей развития криогенного пучения, осадки, криосолифлюкции, знание которых необходимо для проектирования и нормальной эксплуатации инженерных сооружений, расположенных в области криолитозоны. Сущность предлагаемого изобретения заключается в установке в грунт полого репера со сквозным пазом и марки. Для предотвращения попадания в паз грунта на репере устанавливается трубка со сквозной прорезью и втулкой. Устройство также снабжено стержнями и гибким шнуром. Технический результат - расширение функциональных возможностей, повышение точности измерений. 1 ил.

Устройство для измерения деформаций грунтов на склонах, содержащее полый репер, гибкий шнур с маркой на конце, отличающееся тем, что оно снабжено трубкой со сквозной прорезью и размещенной внутри нее втулкой, трубка установлена на внешней поверхности репера возле сквозного паза, выполненного в стенке репера и идентичного сквозной прорези в трубке, устройство также снабжено полым измерительным стержнем, расположенным внутри репера и нижним концом, жестко связанным со стержнем с пластиной на конце, проходящим через отверстие во втулке, а гибкий шнур проходит через отверстие во втулке и измерительный стержень.