Наконечник для пенетрации грунтов Советский патент 1983 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к инжвнерногеопогическим изысканиям дпя строитеп , ства, а именно к устройствам для опре деления физико-механических свойств грунта, Известен наконечник дпя пенетрации грунта включающий конус и хвостовик Однако данное устройство не дает возможности одновременного получения нескольких ветачин нормального давления и обжатия грунта, соответствующих различным диаметрам наконечника. Этот недостаток устранен в устрой стве, содержащем конус, представляющий собой ряд цилиндрических вставок, после довательно возрастающего диаметра с датчиками давления для измерегшя нормальных напряжений и хвостовик 2j Это устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерений. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является наконечник цля пенетрации грунтов, содер- жащий сердечник и закрепленные на нем конус, муфты трения последовательно возрастакжцего диаметра, дистанционные муфты, расположенные по обе стороны каждой муфты трения, коничеср1е переходные муфты, размещенные между дистанционными муфтами, и датчики сжатия, связанные с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами з. Такое устройство позволяет измерять нормальное и касательные напряжения, передающиеся на муфты трения последовательно возрастающего диаметр и лобовое сопротивление, передающееся на конус и переходные муфты з. Недостаток устройства - невозможнос достоверно определить угол внутреннего трения и удельное сцепление, так как моделирует сдвиг грунта по металлу. Цель изобретения - расширеше функч циональных возможностей Поставленная цель достигается тем, что наконечник для пенетрации грунтов, содержшций сердечник и закрепленные на нем конус, муфты трения последовательно возрастающего диаметра, дистанционные муфты, распопояенные пь обе стороны кандой муфты трения, конически переходные муфты, размещенные 1ёжду . дистанционными -муфтами и датчики сжатия, связанные с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами снабжен дополнительными датчиками .сжатия и четырехгеэпастной крыльчаткой. при этом муфты трения вьтолнены с реб-« рами на наружной поверхности и возможностью вращения вокруг оси, дополни те датчики соединены с муфтами трения а четырехлопастная крыльчатка размещена на дистанционной муфте, расположенной на конце , противоположном конусу. При этом каждая муфта трения выпол нена в виде пружинящей втулки со сквозным пазом для размещения дополнительного датчика. Кроме Того, дистанционные муфты ыполнещ) с ребрами, имеющими профиль, идентичный профилю ребер муфт трения. На фиг, 1 изображен наконечник, продольный разрез; на фиг, 2 - муфта трения; на фиг. 3 и 4 - муфта трения, варианты вьтолненияТ на фиг. S - дистанп ционная муфта, вариант вьшолнения. Наконечник для пенетрации грунтов содержит наконечник 1, на котором закре ;плены муфты 2-4 трения последоватепьц но возрастающего диаметра, имеющие возможность М51ГКОГО возвратно-поступа-i тельного перемещения и вращения вокруг оси, конические переход-ные муфты 5, 6 и конус 7, Наконечник снабжен датчиками 8 - 13 сжатия, причем датчик 8 связан с конусом 7, датчик 9 - с конической переходной муфтой 5, датчик 10 - с конической переходной муфтой 6, а датчики 11 - 13 - с муфтами 2-4 трения соответственно. Датчики 8-10 служат для измерения лобового сопротивления грунта, а датчики 11 - 13 - для измерения касателы ного напряжения грунта. Каждая из переходных муфт 5 и 6 диаметр, равный диаметру следующей за ней муфты 3 и 4 трения соответственно. Диаметр конуса 7 равен диаметру муфты 2 трения. Каждая из муфт 2-4 трения снабжена дополнительным датчиком 14 для измерения давления грунта, направленного радиально к муфте трения (к центру наконечника, фиг, 2) и дополнительными датчиками 15 и 16 дпя измерения усилия, направленного перпенди1 лярно вертикальной оси наконечника, т,е, для измерения вращательного момента. На наружной поверхности каждой из муфт 2-4 трения вьтолнены ребра 17, наклоненные к образующим боковой поверхности этой муфты и связанные с датчиками 15 и 16, Между ребрами 17 имеются канавки 18 (фиг. 3 и 4),

Дпя умеиьше1шя впия(1ия напряжет1й, распространяющихся в грунте при прохождении переходных муфт 6 и конуса 7, поспедние отделены от муфт 2-4 трения дистанционными муфтами 19 - 24, , жестко закрепленными на сердечнике 1 и расположенными по обе стороны каждой муфты 2-4 трения. При этом дисташхионные муфты 19, 21 и 23 служат ДПЯ защиты от поврежденийю

датчиков 8 - Ю соответственно (фиг, 1 ), Диаметр каядой дистанционной муфты 19-24 равен диаметру соответствующей муфты трения 2 4.15

На дистанционной муфте 24, расположенной с противоположного от конуса 7 конца наконечника, размещена четырех-Лопастная крыльчатка 25 для гашения вращательного момента наконечника,JQ

При этом казедая из муфт 2-4 трения монет быть выполнена в виде пружинящей втулки со сквозным продольным пазом 26, в котором установлен дополнительный датчик 14 (фиг.З), 25 а на наружной .поверхности кеицой дистанционной муфты 19-24 могут быть выполнены ребра 27, параллельные образующим боковой поверхности дистанционной муфты и имеющие профиль,

идентичный профилю ребер 17 муфт

2-4 трения (фиг,/5),

Наконечник работает следуквдйм образом.

Наконечник погружают в грунт при 35 омощи обычной установки для зондироваш1я.Конус 7, внедряясь в грунт, оспринимает лобовое сопротивпение воздействует на датчик 8 сжатия, который генерирует сигнал, пропорииональный сопротивле1шю грунта. Отделенная от конуса 7 дистанционной муфтой 19 муфта 2 трения воспринимает сопро.Тивление трения грунта по боковой поверхности наконечника (касательное45 напряхеиие) и передает его на датчик 11,

Дистанционная муфта 19 устраняет влияние напр.яжвния, возникающего в . грунте под конусом 7, Муфта 2 трения при помощи наклонных ребер 17 сдвига- 50 етгрунт и, стремясь свободно поверлутъся, создает вращательный момент, который фиксируется датчиками 15 и 16 сжатия,

В то яе время грунт, оказывая со- 55 противление внедрению наконечника, воздействует непосредственно на датчик 14 сэкатия сило направленной по

радиусу к центру наконечника (нормальное напряжение).

Распополение . наруяаюй поверхности муфт 2-4 ребер 17, наклоненных к образующим этой поверхности, позволяет грунту свободно выходить из канавок 18, одновременно перемещаясь ребрами по окружности, имеющей диаметр, равный наружному диаметру муфты трения. При этом минимальный угол наклона ребер должен быть таким, при котором перемещение грунта в канавках 18 по окружности муфты при перемещении наконечника в вертикальном направлении должно составлять не менее 5 мм,

При дальнейшем погружении последующие переходные муфты 5 и 6 и муфты 3 и 4 трения аналогичным образом передают лобовое сопротивление, касательное напряжение и вращательный момент на соответствующие датчики (9, 1О, 12 13, 15 и 16).

Возникающий на муфтах 2-4 трения суммарный вращательный момент, передаваемый на наконечник, гасится четырех лопастной крыльчаткой 25,

При погружении наконечника, в котором муфта трения выполнена в виде пружинящей втулки со сквозным пазом 26 1уфты трения, стремясь уменьщиться в диаметре за счет сил,/ направленных по радиусу к центру наконечника (нормальные напрянения к муфте трения), таюда, как описано выше, воздействуют на датчик 14 сжатие, который генерирует сигнал, пропорциональный этим сипам

При погрудении наконечника, в которо на наружной поверхности кагадой из дистанционных муфт выполнены ребра, параллельные к ее образующим и имеющие профиль, идентичный профилю ребер муфт трения, ребра на дистанционных муфтах 2 22 и 24 разрезают грунт в вертикальном направлении и тем самым устраняют лобовое сопротивление грунта, возникающее на ребрах 17 муфт тренияи

Таким образом, при испопьзовании предлагаемого наконечника не только измеряют лобовое сопротивление грунта и нормальные и касательные напряжения, но и моделируют неконсолидированный сдвиг грунта в условиях его естественного залегания при трех нормальных напряжениях, зарегистрированных на трех муфтах трения последовательно возрастающего диаметра, что дает возможность

{10576196

с высокой точностью определить уголи дорогостоящих работ по бурению и

внутреннего трения и уцепьное cuenneimeотбору монолитов и сократить сроки иаЫгрунта, что позволит избелшть трудоемких cKaHHjS.

i-; НАКОНЕЧНИК ДЛЯ ПБНЕТРАЦИИ ГРУНТШГ соцёрзкащий сердечник и закрепленные на нем кфпус, iviy- фты грения лоследовагепьво возрастакяцего диаметра, дистанционные муфты рас- положенные по обе стороны кагщой муфты трения, конические переходные муфты размещенные меяау дистанционными муфтами, и датчики сжатия, связашлю с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами, о т п и чающийся тем, что, с цепью расширения функциональных вооможностей наконечник снабжен дополнительными датчиками схжатия и четырекпопастной крыльчаткой при этом трения выполнены с ребрами на наружной поверхности и возможностью вращения вокруг оси, дополнительньш датчики соединены с муфтами трения, а четырехпопаотная крыльчатка размещена на дистанционной муфте, расположенной на конце, противоПОЛСШ1ОМ конусу. 2.Наконечник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что каядая из муфт (Л трення выполнена в виде прулиняцей втулки со скБознь1м пазом для размещения дополнительного датчика 3.Наконечник но п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что дистанционные муфты выполнены с ребрами, имеющими профиль, идентичный профилю ребер муфт трения. ел о:

fpufS