Устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг Советский патент 1983 года по МПК E02D1/02 

2. Устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленным днищем и боковыми стенками, каретку, установленную с помощью роликовых опор между днищем- рабочей камеры и станиной, нагрузочное приспособление, включающее винтовой пресс и щтамп, сдвигающее динамометрическое приспособление двустороннего действия, регулировочный винт, измерительные приборы, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения прочностных и деформационных характеристик, за счет обеспечения плоскопараллельного перемещения щтампа и равномерной осадки образца, оно снабжено щтоком, поперечной балкой и втулкой, вмонтированной в балку, и плитой с роликовой опорой, при этом шток жестко соединен с плитой и установлен на щтампе посредством роликовой опорь1, поперечная балка соединена со станиной, а динамометр нагрузочного приспособления установлен н-а щтоке над балкой.

1. Устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг, содержащее стайиНу, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленным днищем и боковыми стенками, каретку, установленную с помощью роликовых опор между днищем- рабочей камерь и станиной, нагрузочное приспособление, включающее винтовой пресс и щтамп, сдвигающее динамометрическое приспособление двустороннего действия, измерительные приборь, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности определения прочностных и деформационных характеристик, за счет обеспечения плоскопараллельного перемещения штампа и равномерной осадки образца, оно снабжено щтоком, поперечной балкой и втулкой, вмонтированной в балку, при этом шток размещен во втулке и жестко соединен со щтампом, поперечная балка соединена со станиной, а динамометр нагрузочного приспособления установлен на штоке над балкой. (риг.

1

Изобретение относится к строительству для исследования деформативных и прочностных свойств грунтов и может быть использовано для получения исходных характеристик при оценке свойств и состояния грунтов в строительстве и горном деле.

Известно устройство для изучения деформации и сдвига пластичных глин 1.

Недостаток известного устройства - низкая точность измерения прочностных характеристик, ввиду действия парь касательных сил различной величины по верхним граням в одном направлении и по боковым - в другом, что вызывает лерекос щтампа. Кроме того, рифленые стенки корпуса устройства способствуют увеличению трения грунта по Ним при компрессионном уплотнении и « пристенному скольжению, возникающим при скашивании образца.

Наиболее близким к предлагаемому йвляется устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленными днищем и боковыми стенками, каретку установленную с помощью роликовых опор между днищем. рабочей камеры и станиной, нагрузочное приспособление, включающее винтовой пресс и щтамп, сдвигающее динамометрическое приспособление двустороннего действия, регулировочный винт, измерительные приборы 2.

В этом устройстве благодаря возможности перемещения рабочей камерь со щтампом относительно нагрузочного приспособления, с помощью регулировочного винта, обеспечивается удержание точки приложения вертикальной нагрузки в центре штампа, что исключает перекос динамометра и создание дополнительной парь; вертикальных сил, способствующих указанному повороту (перекосу) образца. Однако это не исключает вращательного деистВИЯ горизонтальных касательных сил, поэтому перекос штампа уменьшается, но не исключается полностью.,

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения деформационных и сдвиговых характеристик грунтов в виде действия неуравновешенной па, : горизонтальных касательных сил (по верхней и нижней граням образца), что вызывает перекос штампа и неравномерную обсадку образца.,

Цель изобретения - повышение точности определения прочностных и деформационных характеристик за счет обеспечения плоскопараллельного перемещения штампа и равномерной осадки образца.

Поставленная цель достигается тети, что устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с щарнирно закрепленным днищем и боковыми стенками, каретку, установленную с помощью роликовых опор между днищем рабчей камерь и станиной, нагрузочное приспособление, включающее винтовой пресс и штамп, сдвигающее динамометрическое приспособление двустороннего действия, измерительные приборь, снабжено штоком, поперечной балкой и втулкой, смонтированной в балку, при этом щток размещен во втулке и жестко соединен, со штампом, поперечная балка соединена со станиной, а динамометр нагрузочного приспособления установлен на штоке над балкой. Согласно второму варианту устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с щарнирно закрепленным днищем и боковыми стенками, каретку, установленную с помощью роликовых опор, между днищем рабочей камерь и станиной, нагрузочное приспособление, включающее винтовой пресс и щтамп, сдвигающее динамометрическое приспособление двустороннего

действия, регулировочный винт, измерительные приборы, снабжено штоком, поперечной балкой и втулкой, вмонтированной в балку, и-плитой с роликовой опорой, при этом шток жестко соединен с плитой и установлен на штампе посредством роликовой опоры, -поперечная балка соединена со станиной, а динамометр нагрузочного приспособления установлен на штоке над балкой. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, обший вид (первый вариант); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, общий вид (второй вариант) ; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Устройство для испытания грунта на компрессию, и сдвиг содержит станину 1, выполненную заодно с винтовым прессом 2, прикрепленную к станине поперечную балку 3 с встроенной втулкой 4, камеру ,5 для исследуемого образца, состоящую из дниша 6 с шарнирно прикрепленными стенками 7, которые шарнирно присоединены к сплошным торцовым стенкам 8, прикрепленным к основанию 9 каретки.

Шток 10 жестко скреплен со штампом И. Между винтом 2 и штоком 11 установлен динамометр, 12. Шток 10 свободно проходит во втулке 4.

Для улучшения сцепления с образцом, дренирования воды и воздуха в рабочей камере установлены рифленые, перфорированные плиты 13 и 14, с образованием, между днишем 6 и штампом 11 гидравлических камер, сообщаюш.ихся с атмосферой посредством канала 15 и трубки 16. Между торцовыми стенками 8 и днищем размещен резиновый уплотнитель 17 для удержания воды в днище.

Прибор содержит также верхние роликовые опорь 18, установленные между днищем 6 и основанием 9, и нижние роликовые опорь 19, установленные между основанием 9 и станиной 1, Роликовые опоры служат для передачи давления и уменьшения трения между основанием 9 каретки, станиной 1 и днищем 6 корпуса.

Сдвигающее динамометрическое при способление двустороннего действия содержит винт 20, скобу 21 и динамометр 22, при этом последний установлен между опорными стойками 23 и 24, выполненными заодно с днищем 6 корпуса, а скоба 21 охватывает динамометр и переднюю стойку 23. Винт 20, установленный в резьбовом отверстии стойки основания каретки, проходит через отверстие в стойке 23i, а упор 25 - через отверстие в задней щеке скобы 21. Взаимодействие виЯта 20 со скобой 21, динамометром 22, стойками 23 и 24 при вращении вправо или влево обеспечивает соответственно двустороннее перекащивание корпуса с образцом и измерение усилия.

К основанию 9 и стенкам 8 прикреплены индикаторь 26 и 27 часового типа, фиксирующие перемещение днища 5 корпуса и штампа 11 соответственно.

Устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг работает следующим образом.

В Камеру 5 помещают исследуемый образец грунта и при помощи винтового пресса 2 через щтамп 11 к нему прикладывается вертикальная нагрузка, величина которой определяется по динамометру 12. После некоторого уплотнения образца к нему при помощи сдвигающего приспособления вращением винта 20 прикладывается боковое усилие в одном из направлений, благодаря которому днище 6 корпуса перемещается по верхним роликовым опорам 18 относительно основания 9 каретки и происходит перекашивание образца в соответствующую сторону.

Втулка 4, жестко соединенная посредством балки 3 со станиной 1, является направляющей для штока 10 со штампом 11, благодаря чему обеспечивается плоскопараллельное перемещение, штампа, уравновешивание возникающего в Образце крутящего момента, равномерная осадка образца и соответствующее повыщение точности измерений.

При перемещении дниц1а 6, например, влево, правая стенка 7 рабочей камерь, перекашиваясь, опирается наподобие рычага о кромку неподвижного щтампа 11, благодаря чему верхний шарнир стенки 7, а вместе с ним вся каретка, ,с торцовыми стенками 8 и основанием 9 перемещаются вправо по роликовым опорам 19 относительно станины 1.

Согласно второму варианту устройство для испытания грунта на компрессию и сдвиг содержит станину 1, выполненную заодно с винтовым прессом 2, прикрепленную к станине 2 поперечную балку 3 со встроенной втулкой 4, камеру 5 для исследуемого образца, состоящую из корытообразного днища 6 с щарнирно прикрепленными стенками 7, которые шарнирно присоединены к сплощным торцовым стенкам 8, прикрепленным к основанию 9 каретки. Между винтовым прессом 2 и штампом 10 установлены динамометр И, жестко соединенные между собой шток 12, опорная плита 13 и роликовые опорь 14, служащие для передачи давления и уменьшения трения при взаимном смещении щтампа 10 и плиты 13.

В рабочей камере установлены рифленые, перфорированные плиты 15 и 16 с образованием между днищем 6 и штампом 10 гидравлических камер, сообщающихся с атмосферой посредством канала 17 и трубки 18. Между торцовыми стенками 8 и днищем установлены резиновые уплотнители 19. Прибор содержит также верхние роликовые опоры 20, установленные между днищем 6 и основанием 9, и нижние роликовые опоры 21, установленные между основанием 9 и станиной 1. Сдвигающее динамометрическое приспособление 22 двустороннего действия, как и в первом варианте прибора, содержит винт, скобу и динамометр, взаимодействующие со стойками днища 6 и основанием 9 каретки. Регулировочный винт 23, служащий для перемещения каретки в горизонтальной плоскости, установлен в резьбовом отверстии стойки станины 1 и, взаимодействуя своим фланцем с основанием 9 каретки, обеспечивает ей возвратно-поступательное передвижение. Перемещения корпуса и штампа 10 фиксируются индикаторами 24 и 25, прикрепленными к основанию 9 и стенкам 8 соответственно. Устройство для испытания грунта на шрессию и сдвиг согласно BTODOMV в компрессию и сдвиг согласно второму ва рианту работает следующим образом. После размещения в рабочей камере 5 и уплотнения образца при помощи винтового пресса 2 прикладывается боковое усилие .сдвигающим приспособлением 22. При этом происходит перекашивание образца в направлении действия усилия. Если днище 6 корпуса перемещается, например влево, то правая боковая стенка 7 стремится сдвинуть щтамп также влево от оси винтоъого пресса. Такое смещение щтампа увеличивает его перекос, так как при этом образуется пара вертикальных сил, которая вместе с парой горизонтальных (скашивающих) сил стремится повернуть образец в одном направлении (по часовой стрелке в плоскости чертежа). Во избежание этого перемещают центр приложения нагрузки на другую сторону от центра штампа 10, передвигая регулировочным винтом 23 каретку с образцом вправо. с образцом вправо. При этом пара вертикальных сил создает крутящий момент противоположного направления горизонтальным силам. Для уравновешивания моментов и обеспечения плоскопараллельного перемещения штампа 10 (равномерного уплотнения образца) основание 9 каретки перемещают навстречу движению днища 6 таким образом, что индикаторь 25, ра сположенные на противоположных сторонах щтампа 10, показывают одинаковую осадку образца. Предлагаемый прибор позволяет получать прочностные характеристики грунта, более точно отражающие его состояние в разных точках массива и в разные периоды его формирования насыпей, в том числе в основаниях сооружен ий, передвигающихся и работающих машин, при сложном напряженном состоянии.