Устройство для определения механических свойств грунтов Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 G01N33/24 

о ;о

о

00 Изобретение относится к инженерной геологии и может быть использовано для определения механических свойств грунтов в полевых условиях. Известно устройство для испытания оесчано-глинистых грунтов методом поступательного среза, включающее штанги, распорный штамп с поперечными лопастями, приспособления для создания и измерения нормального и срезающего давления и деформации сжатия и среза 1. Недостатком устройства является то, что для производства одного опыта необходимы трехкратное разбуривание скважины, монтаж и демонтаж установки. Кроме того, область применения ограничена песчано-глинистыми грунтами и невозможно фиксирование усилий вдавливания поперечных лопастей в грунт. Наиболее близким к изобретению является устройство для определения механических свойств грунтов, включающее полую штангу, рабочий наконечник в виде стержня, цилиндрических раздвижных секторов, охваченных эластичными оболочками, механизма раздвижения в виде парных шарнирных рычагов и приспособления для создания и измерения нормального дав ления и деформации сжатия 2. Недостатком устройства является то, что раздвижные секторы при создании на них нормального давления перемещаются вверх. Кроме того, отсутствуют приборы и оборудование для осуществления среза грунта. Цель изобретения - расщирение функциональных возможностей и области применения. Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения механических свойст грунтов, включающее полую щтангу, рабочий наконечник в виде стержня, цилиндрических раздвижных секторов, охваченных эластичными оболочками, механизма раздвижения в виде парных шарнирных рычагов и приспособления для создания и измерения нормального давления и деформации сжатия, снабжено рамой, поперечными лопастями с пальцами и приспособлениями для создания и измерения срезающего давления и деформации среза грунта, штанга снабжена жестко соединенным с ней кольцом, а раздвижные секторы - Г-образными брусками с пазами и выступами и выполнены с окнами для вертикального перемещения Г-образных брусков, эластичные оболочки выполнены с прорезями, а стержень-с правой и левой навивкой резьбы, при этом поперечные лопасти пропущены через прорези эластичных оболочек и пазы Г-образных брусков и закреплены посредством пальцев на выступах последних, концы шарнирных рычагов закреплены на стержг не с возможностью их перемещения, а штанга посредством пальца взаимодействует с Г-образными брусами и соединена со стержнем с возможностью вертикального перемещения. На фиг. 1 дана схема рабочего наконечника устройства для определения механических свойст грунтов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Рабочий наконечник устройства включает стержень 1 с правой и левой навивкой резьбы для перемещения верхней 2 и нижней 3 гаек, раздвижные секторы 4 с окнами 5, покрытые снаружи эластичными оболочками 6 с прорезями 7, механизм выдвижения в виде парных рычагов 8 и 9, концы которых посредством щарниров 10-12 соединены с верхней 2 и нижней 3 гайками и пластинами 13, закрепленными на раздвижных секторах 4, поперечные лопасти 14 с отверстием для пальца 15, установленные с возможностью их горизонтального перемещения в пазах 16 Г-образных брусков 17, а также горизонтального и вертикального - в прорезях 7 эластичных оболочек 6. Г-образные бруски 17 имеют наружные вь1ступы, установленные с возможностью их вертикального перемещения в окнах 5 раздвижных секторов 4. Последнее осуществляется с помощью кольца 18, жестко закрепленного на штанге 19. Стержень 1 выполнен с канавкой 20 для шпонки 21, через которую вращение штанги 19 передается на стержень 1. Стержень 1 центрируется верхним 22 и нижним 23 упорными подшипниками, закрепленными на прямоугольной раме 24, жестко соединенной с трубой 25. Устройство работает следуюшим образом. Рабочий наконечник устройства опускается в заранее пробуренную скважину и труба 25 фиксируется на заданной глубине. Около скважины монтируются приспособления для создания и измерения нормального и срезающего давления и деформации сжатия и среза грунта. Далее осуществляют вращение штанги 19, которое через щпонку 21 передается на стержень 1, закрепленный в верхнем 22 и нижнем 23 упорных подшипниках. Верхняя гайка 2 перемещается по резьбе вниз, а нижняя гайка 3 - вверх, создавая через шарниры 10 и И, парные рычаги 8 и 9, шарниры 12 и пластины 13 горизонтальное нормальное давление на раздвижные секторы 4 и эластичные оболочки б. При этом раздвижные секторы 4 через пальцы 15 и поперечные лопасти 14 увлекают за собой Г-образные бруски 17. Поперечные лопасти 14 вдавливаются в грунт, а эластичные оболочки б плотно облегают неровности грунта в стенках скважины. Если некоторые поперечные лопасти 14 при горизонтальном их вдавливании встречают твердые включения, то соответствующие пальцы 15 срезаются и эти поперечные лопасти 14 отжимаются обратно к центральной оси рабочего наконечника и в опыте не участвуют. После создания на стенки скважины определенного нормального давления, контролируемого приспособлением для измерения нормального давления, по заданной программе производят срез грунта. Для этого штангу 19 перемещают вверх с помощью приспособления для создания срезающего давления, установленного около устья скважины. Срезающее вертикальное давление от щтанги 19 на поперечные лопасти 14 передается через кольцо 18 и Г-образные бруски 17. При этом выступы Г-образных брусков 17 перемещаются вверх в окнах 5 раздвижных секторов 4, а поперечные лопасти 14 - в прорезях 7 эластичных оболочек 6 (раздвижные секторы 4 и эластичные оболочки 6 при срезе грунта неподвижны). С помощью приспособления для измерения срезающего давления фиксируется максимальное срезающее давление. Затем на этой глубине по заданной программе создают двухкратно более высокие нормальные давления на раздвижные секторы 4 и эластичные оболочки 6 и после создания каждого нормального давления производят срез грунта. После производства опыта на одной глубине вращением щтанги 19 снимают нормальное давление на грунт и поперечные лопасти 14 выводятся из грунта. Рабочий наконечник извлекают из скважины. Устанавливают количество поперечных лопастей 14, участвующих в испытании грунта на срез. По результатам опыта строят график зависимости сопротивления грунта сразу от нормального давления и определяют прочностные характеристики грунта. Применение предлагаемого устройства позволит повысить эф.фективность работ при определении механических характеристик крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов за счет того, что для производства одного опыта отпадает необходимость двухкратного разбуривания cквaжины монтажа и демонтажа-устройства, а также повысить точность за счет отсутствия вертикального перемещения раздвижных секторов с эластичной оболочкой в процессе осуществления среза грунта.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, включающее полую штангу, рабочий наконечник в виде стержня, цилиндрических раздвижных секторов, охваченных эластичными оболочками, механизма раздвижения в виде парных шарнирных рычагов и приспособления для создания и измерения нормального давления и деформации сжатия, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и области применения, устройство снабжено рамой, поперечными лопастями с пальцами и приспособлениями для создания и измерения срезающего давления и деформации среза грунта, щтанга снабжена жестко соединенным с ней кольцом, а раздвижные секторы - Г-образными брусами с пазами и выступами и выполнены с окнами для вертикального перемещения Г-образных брусков, эластичные оболочки выполнены с прорезями, а стержень - с правой и левой навивкой резьбы, при этом поперечные лопасти пропущены через прорези эластичных оболочек и пазы Г-образных бруi сков и закреплены посредством пальцев на выступах последних, концы шарнирных ры(Л чагов закреплены на стержне с возможностью их перемещения, штанга посредством пальца взаимодействует с Г-образными брусками и соединена со стержнем с возможностью вертикального перемешения.