Устройство для исследования механических свойств грунтов Советский патент 1984 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к устройствам для определения деформативных и прочностных свойств грунтов в лабораторных условиях. Известно устройство для исследования механических свойств грунтов вращательным срезом, включающее корпус с рабочей камерой, крыльчатку, нагрузочное и измерительное приспособления 1. Недостатком известного устройства является Невозможность исследования механических свойств грунтов в условиях сложного моделируемого напряженного состояния с учетом порового давления воды. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования механических грунтов, включающее корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной эластичной оболочкой и верхним и нижним пористыми дисками, поршень, верхнюю и нижнюю водосборные камеры, нагрузочные и измерительные приспособления 2. Недостатком указанного устройства является Низкая информативность и точность исследований механический свойств грунта, обусловлейные невозможностью определять механические характеристики грунта вращательным срезом, а также выравнивать и контролировать поровое давление воды в образце. Цель изобретения - повышение информативности и точности исследования механических свойств грунта. Указанная цель достигается тем, что устройство для исследования механических свойств грунтов, включающее корпус с гидравлической и рабочей камерами, образованными эластичной оболочкой и верхним и нижним пористыми дисками, поршень, верхнюю и нижнюю водосборные камеры, нагрузочные и измерительные приспособления, снабжено крыльчаткой, содержащей сдвиговую головку, соединенную посредством штока с лопастями, а поршень - трехходовым краном, шток крыльчатки снабжен перфорированными трубками и выполнен с боковым и осевым каналами, сообщающимися между собой и с перфорированными трубками, порщень выполнен с гидравлической камерой, соединенной посредством канала с верхней водосборной камерой, трехходовой кран установлен с возможностью последовательного соединения между собой верхней водосборной камеры и гидравлической камеры порщня, измерительного приспособления и атмосферы. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство для исследования механических свойств грунтов, разрез; на фиг. 2 - положения трехходового крана при различных вариантах его включения (разрез А-А на фиг. 1). Устройство для исследования механических свойств грунтов включает корпус 1, гидравлическую камеру 2, рабочую камеру 3, эластичную оболочку 4, верхний 5 и нижний 6 пористые диски, верхнюю 7 и нижнюю 8 водосборные камеры, поршень 9 с гидравлической камерой 10, заглушкой 11, каналами 12 и трехходовым краном 13, нагрузочное приспособление 14, измерительные приспособления 15, сдвиговую головку 16, лопасти крыльчатки 17, шток 18 с осевым 19 и боковым 20 каналами, перфорированные трубки 21, клапан 22 гидравлической камеры 2. Устройство работает следующим образом. Исследуемый образец грунта 23 помещают в рабочую камеру 3, образованную эластичной оболочкой 4 и нижним . пористым диском 6. в образец вводят шток 18 с лопастями крыльчатки 17 и перфорированными трубками 21, пропущенными через поршень 9 и верхний пористый диск 5, который затем прижимают к верхней части образца под действием поршня, взаимодействующего с нагрузочным приспособлением 14. Через клапан 22 в гидравлическую камеру 2 подают рабочую среду от источника давления (не показан). Через заглушку 11 заполняют водой гидравлическую камеру 10 и верхнюю водосборную камеру 7 при открытом кране 13 (положение III на фиг. 2), а нижнюю водосборную камеру 8 - через собственный канал. Подключают измерительНые приспособления 15 (манометры, объемометры и индикаторы деформаций) и снимают начальные (нулевые) показания. Прикладывают ступень нагрузки вертикальным и боковым давлением и регистрируют показания измерительных приспособлений. Переключением крана 13 в положения I или II (фиг. 2) измеряют поровое давление соответственно в верхней или средней части образца. При установке крана в положение III обеспечивают гидравлическую связь верхней и средней части образца, при этом происходит интенсивное перераспределение и выравнивание порового давления в образце. Стабилизация показаний измерительного устройства, установленного на кране, свидетельствует об окончании процесса выравнивания порового давления и стабилизации внутренних напряжений. При открытой заглушке 11 и включении крана, соответствующем положению III, испытания проходят по открытой системе со свободным дренированием воды из верхней и средней части образца, а соответствующем положению I - свободное дренирование происходит только из средней части образца, что способствует более интенсивному снижению избыточного порового давления в средней части образца для дальнейшего испытания по закрытой системе. Сопротивление грунта сдвигу может быть определено как по известной методике испытайия образца на трехосное сжатие с вытеснением воды из гидравлической камеры 2, так и путем испытания его на вращательный срез без боковой или с боковой деформацией (последовательно двумя способами).

Вращательный срез выполняют поворотом рукоятки сдвиговой головки 16, фиксируя величину прикладываемой нагрузки измерительным устройством, размещенным в

рукоятке, при этом в процессе среза грунта в устройстве фиксируются также величины бокового и вертикального давления На образец.

Предлагаемое устройство позволяет моделировать условия сложного Напряженного состояния грунта в массиве при различных его комбинациях, что повышает информативность и точность исследований.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, включающее корпус с гидравлической и рабочей камерами, образованными эластичной оболочкой и верхним и нижним пористыми дисками, поршень, верхнюю и нижнюю водосборные камеры, нагрузочные и измерительные приспособления, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности и точности исследования, оно снабжено крыльчаткой, содержащей сдвиговую головку, .соединенную посредством штока с лопастями, а поршень - трехходовым краном, шток крыльчатки снабжен перфорированными трубками и выполнен с боковым и осевым каналами, сообщающимися между собой и с перфорированными трубками, поршень выполнен с гидравлической камерой, соединенной посредством канала с верхней водосборной камерой, трехходовой кран установлен с возможностью последовательного соединения между собой верхней водосборной камеры и гидравлической камеры поршйя, измерительного приспособления и атмосферы.