Устройство для исследования грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D1/00 

(Л

с

;о о ел сд фаг.1

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения динамических характеристик грунтовых оснований, необходимых для проектирования и расчета фундаментов под машины с динамическими нагрузками.

Известно устройство для исследований динамических свойств грунта, содержащее рабочую камеру, баллон, вибрирующее нагрузочное и измерительное приспособление 1.

Недостатком этого устройства является невозможность создания сдвиговых испытаний, а также проведения статических и динамических испытаний с изменяющейся амплитудой.

Наиболее близким техническим рещением к изобретению является устройство для исследования грунта, содержащее составную рабочую камеру для образца грунта с верхней и нижней частями, подвижными в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно, гидросистему с механизмами динамического нагружения и измерительное приспособление 2.

Недостатком этого устройства является невозможность обеспечения синхронного динамического нагружения образца грунта.

Цель изобретения - расширение диапазона исследований свойств грунта.

Цель достигается тем, что устройство для исследования грунта, содержащее составную рабочую камеру для образца, грунта с верхней и нижней частями, подвижными в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно гидросистему с механизмами динамического нагружения и измерительное приспособление, снабжено системами синхронизации механизмов динамического нагружения с эксцентриками и дифференциальными механизмами.

На фиг. 1 изображена схема камеры; на фиг. 2 - схема механизма динамического нагружения; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2

Устройство содержит камеру 1 для образца грунта и состоит из двух основных частей: поддона 2 и колокола 3. Поддон 2 через тела качения опирается на основание 4, где закреплены колонки 5, на которых предусмотрены ползуны 6, снабженные зажимами 7, при этом ползуны жестко связаны с колоколом 3.

В выточке поддона 2 размещена мессдоза 8, а через кольцевую проточку и перфорации предусмотрена подача воды к нижнему торцу образца грунта для его увлажнения.

Образец грунта, заложенный в камеру, накрывается сверху влагонепроницаемой упругой пленкой 9, которая совместно с фланцем 10 и крыщкой 11 образует гидрокамеру. В эту камеру через трубопровод 12 с обратным клапаном подается статическое давление, а через трубопровод 13 - гидродинамическое, создаваемое механизмом динамического нагружения (фиг. 2).

Для определения сопротивления образца грунта сдвигу поддон 2 шарниром 14

связан со штоком 15 мембранного гидроцилиндра 16, на мембрану 17 которого статически давит жидкость, подаваемая через трубопровод с обратным клапаном 18, а динамически - через трубопровод 19.

С противоположной стороны от жидкости мембрана 17 опирается на пружину 20.

Механизм динамического нагружения состоит из двух одинаковых систем, в каждой из которых предусмотрен поршневой гидроцилиндр 21, поршень которого приводйтся в возвратно-поступательное движение шатуном 22 от сдвоенных эксцентриков 23 и 24. Внутренний эксцентрик 24 врашается полым валом 25 от зубчатого колеса 26, а наружный эксцентрик 23 вращается валом 27 с поводком 28 от зубчатого колеса

29. Зубчатое колесо 26 вращается от двигателя 30 валом 31 через щестерню 32, а зубчатое колесо 29 получает вращение от того же двигателя 30 через коническую щестерню 33, насаженную на вал 31, сателлиты 34,

блоки 35 и 36 и паразитное зубчатое колесо 37. При равенстве передаточных чисел и -f-g- и и оба эксцентрика 23 и 24 вращаются в одну сторону с одинаковой угловой скоростью. При необходимости изменить величину эксцентриситета, т. е.

ход порщня гидроцилиндра 21 в процессе вращения, водилу 38 с закрепленным на нем червячным колесом сообщается некоторая угловая скорость путем вращения червяка 39 (щестерни 33, 34, 35 и водило 38 образуют дифференциальный механизм). Червяк может вращаться либо вручную, либо от двигателя, при этом регулируется амплитуда пульсаций. Для синхронизации по частоте пульсаций обеих систем механизма гидродинамического нагружения служит подвижная щестерня 40, при этом один из двигателей может вращаться вхолостую.

Предлагаемая система трубопроводом 19 связана с мембранным цилиндром 16, а вторая система трубопроводом 13 связана с гидрокамерой.

Для измерения величины деформации грунта в вертикальной и горизонтальной плоскостях предусмотрены индуктивные датчики 41 и 42, а для измерения давления на грунт в вертикальной и горизонтальной плоскостях установлены соответственно мессдоза 8 и пьезометрический датчик 43.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец грунта зажимается между фланцем 10 и крыщкой 11. В зависимости от вида испытаний и грануломет.рического состава образца грунта устанавливается зазор между колоколом 3 и поддоном 2, после чего колокол 3 с ползунами 6 фиксируется на колонках 5 основания 4

зажимами 7. Затем через трубопровод 12 подается статическое давление в полость под крышкой 11, имитирующее давление на грунт в натуре. Измерение величины давления осуществляется мессдозой 8. При испытании на сдвиг статической силой давление в цилиндр 16 на мембрану 17 подается по трубопроводу 18. Измерение этого давления осуществляется пьезометрическим датчиком 43. Обычно давление создается сжатым воздухом от баллона через рессивер, редукционный клапан и разделительную камеру, содержащую воздух с одной стороны и жидкость с другой (не показаны). Динамическое нагружение пульсирующей жидкостью создается порщневыми гидроцилиндрами 21. Частота пульсаций регулируется частотой вращения двигателей постоянного тока, а величина смещения поддона 2 или изменение объема в гидрокамере под крыщкой 11 задается суммарным эксцентриситетом эксцентриков 23 и 24. Поскольку в процессе проведения испытания образца его сопротивление меняется, возникает необходимость менять амплитуду по ходу испытания, что и достигается вращением эксцентрика 23 вокруг втулки эксцентрика 24 от червяка 39 через дифференциальный механизм.

В процессе работы деформации грунта в вертикальном и горизонтальном направлениях замеряются индуктивными датчиками 41 и 42 перемещения соответственно.

Таким образом, наличие регулируемого на ходу через дифференциал эксцентрика позволяет обеспечить создание статических

и динамических нагрузок в двух взаимно перпендикулярных направлениях, при этом

нагрузка в указанных направлениях создается независимо друг от друга, но предусмотрена возможность их приложения как в общей (одной) фазе, так и в противоположных фазах. Кроме того, устройство обеспечивает бесступенчатое нарастание и снижение нагрузок независимо в вертикальном и горизонтальном направлении, как при статическом, так и динамическом нагружекии.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТА, содержащее составную рабочую камеру для образца грунта с верхней и нижней частями, подвижными в вертикальной и горизонтальной плоскостях соответственно, гидросистему с механизмами динамического нагружения и измерительное приспособление, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона исследований свойств грунта, оно снабжено системами синхронизации механизмов динамического нагружения с эксцентриками и дифференциальными механизмами.