ОДОМЕТР ДЛЯ КОМПРЕССИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ Российский патент 2023 года по МПК G01N3/08 E02D1/00 

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения деформационных свойств грунтов в лабораторных условиях.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов [1], содержащий корпус, кольцо для размещения образца, полый поршень с пористым керамическим вкладышем, подвижную перфорированную платформу, цилиндрическую резиновую оболочку, датчики давления жидкости, крышку и винты для ее крепления. В одометр устанавливают кольцо с образцом грунта, винтами закрепляют крышку, затем создав усилие на штамп, переводят образец в резиновую оболочку, и заполняют рабочую камеру водой.

Недостатком прибора является погрешности измерений, возникающие из-за сил трения на контакте поршня с крышкой и рабочим кольцом и деформации образца при его переводе из рабочего кольца в эластичную резиновую оболочку. Кроме того, устройству присущи недостатки, свойственные приборам трехосного сжатия - стабилометрам, а именно, утечки жидкости из рабочей камеры, повреждения резиновой оболочки частицами грунта и др.

Известен прибор для компрессионных испытаний грунтов [2], включающий корпус и полый штамп с пористыми вкладышами, рабочее кольцо, крышку, датчики перемещений, причем нижняя часть рабочего кольца на половину его высоты погружена в кольцевую прорезь в корпусе прибора, внутренний диаметр этой части рабочего кольца превышает диаметр образца, а внутренний диаметр его верхней части равен диаметру образца.

Недостатком прибора является погрешности измерений, возникающие из-за сил трения на контакте поршня с крышкой и рабочим кольцом, из-за релаксаций напряжений при фиксации высоты образца для предотвращения разуплотнения перед снятием нагрузки с образца и деформации образца при его выдавливании из верхней части рабочего кольца в нижнюю.

Известен одометр (прототип) для компрессионного испытания грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего неподвижного перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды ([3], с. 40).

Недостатком известного одометра является то, что часть давления, прикладываемая к верхней плоскости образца, воспринимается рабочим кольцом за счет возникающей силы трения скольжения и передается на поддон одометра, установленный на столе компрессионного прибора. При этом сжатие происходит в основном в верхних слоях образца, а нижние слои остаются на месте. Чаще всего этот недостаток проявляет себя при малой нагрузке и незначительной осадке грунта. В результате по высоте образца развивается неоднородное напряженно-деформированное состояние с максимальным вверху и минимальным внизу образца грунта, что оказывает существенное влияет на результаты определений. Для снижения погрешности измерений ограничивают высоту образца. Согласно [3] отношение диаметра образца к его высоте должно изменяться в пределах от 2,8 до 3,5. Ограничение высоты образца ведет к снижению достоверности результатов, связанных с ошибками измерения деформаций, наличием в нем включений и неоднородностью грунта др. Увеличение диаметра образца приводит к росту затрат на проходку скважин большего диаметра.

Техническая задача предлагаемого одометра для компрессионных испытаний грунтов состоит в улучшении однородности напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повышении точности определения деформационных и реологических характеристик грунта.

Поставленная задача решается таким образом, что одометр для компрессионного испытания грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды, согласно изобретению, нижний перфорированный штамп выполнен подвижным, перемещение которого осуществляется штоком, расположенным в поддоне, цилиндрическая обойма прижата к поддону с помощью прижимного кольца, а вверху верхнего штампа, после его установки на верхнюю плоскость образца, закручено кольцо. Образец грунта одновременно сжимается давлением и сверху, и снизу. Сжатие происходит в основном в верхних и нижних слоях образца, а средние слои остаются на месте, что позволяет отнести требование ГОСТ [3] относительно отношения диаметра образца к его высоте к половине высоты образца и тем самым улучшит однородность напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повысит точность определения деформационных и реологических характеристик грунта.

На фиг. 1 представлен продольный разрез предлагаемого одометра в сборе до начала испытаний, на фиг. 2 - продольный разрез в процессе испытаний.

Одометр для компрессионных испытаний грунтов содержит рабочее кольцо 1, цилиндрическую обойму 2, верхний 3 и нижний 4 перфорированные подвижные штампы, поддон с емкостью для воды 5, шток 6, прижимные кольца 7 и 8.

Одометр для компрессионных испытаний грунтов работает следующим образом. На стол компрессионного прибора (не показан) центрировано устанавливается поддон 5 одометра со штоком 6 и нижним перфорированным штампом 4. Для исключения возможности перемещения поддона 5 вниз по штоку 6 под поддон 5 временно подкладывается специальная подставка (не показана) высотой, равной выступу штока 6 за нижнюю плоскость поддона 5. Рабочее кольцо 1 с образцом грунта и цилиндрическая обойма 2 устанавливается на поддон 5 с нижним перфорированным штампом 4 и прижимается прижимным кольцом 7 к поддону 5. На верхнюю плоскость образца грунта устанавливается верхний перфорированный штамп 3 и закручивается кольцо 8. Устанавливается механизм (не показан) для вертикального нагружения образца грунта, подключаются датчики (не показаны) для измерения вертикальных деформаций образца, убирается специальная подставка под поддон 5 и записываются начальные показания датчиков. По мере нагружения образец грунта сжимается с двух сторон подвижными перфорированными штампами и сверху, и снизу.

Применение предлагаемого изобретения позволит улучшить однородность напряженно-деформированного состояния в образце грунта и повысить точность определения деформационных и реологических характеристик грунта.

Источники информации

1. Патент на полезную модель RU №92958 U1 МПК G01N 3/08 (2006/01) от 2005 г.

2. Патент на изобретение RU №2718800 С1 МПК G01N 33/24 (2006/01) от 2020 г.

3. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости. - МНТКС, 2011. - 162 с.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для определения деформационных свойств грунтов в лабораторных условиях. Раскрыт одометр для компрессионных испытаний грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды, при этом нижний перфорированный штамп выполнен подвижным, перемещение которого осуществляется штоком, расположенным в поддоне, цилиндрическая обойма прижата к поддону с помощью прижимного кольца, а вверху верхнего штампа, после его установки на верхнюю плоскость образца, закручено кольцо. Изобретение обеспечивает улучшение однородности напряженно-деформированного состояния образца грунта и повышение точности определения деформационных и реологических характеристик грунта. 2 ил.

Одометр для компрессионных испытаний грунтов, состоящий из рабочего кольца, цилиндрической обоймы, верхнего подвижного и нижнего перфорированных штампов и поддона с емкостью для воды, отличающийся тем, что нижний перфорированный штамп выполнен подвижным, перемещение которого осуществляется штоком, расположенным в поддоне, цилиндрическая обойма прижата к поддону с помощью прижимного кольца, а вверху верхнего штампа, после его установки на верхнюю плоскость образца, закручено кольцо.