Способ испытания грунтов на сдвиг и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01N3/10 E02D1/00 

под верхней н над нижней крьшками, и прокладками, размещенными соответственно между верхними и нижними

крьшгками и обойма -.™, при этом верхняя обойма камеры выпопнена подвижной и соединена с верхним домкратом.

1. Способ испытания грунтов на сдвиг, включакиций размещение образца грунта в нижней и верхней обоймах камеры испытания, приложение вертикальной ступенчато-возрастающей осевой нагрузки на верхний торец образца грунта и горизонтальной ступенчато-возрастающей нагрузки на образец грунта через нижнюю обойму, измерение величин вертикальной деформации образца грунта и деформации сдвига в плоскости среза на каждой ступени нагрузки и определение параметров сопротивления грунта сдвигу по расчетной формуле, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности определения параметров сопротивления грунтов сдвигу, при приложении вертикальной и горизонтальной ступенчато-возрастающих нагрузок одновременно прилагают встречную симметричную ступенчато-возрастающую вертикальную нагрузку на нижний торец образца грунта и горизонтальную - на верхнюю обойму, причем оба торца образца грунта и обе обоймы с грунтом на каждой ступени нагрузки перемещают с постоянной величиной нагрузки, скорости деформации и сдвига соответственно. 2.Способ поп, 1,отличающий с я тем, что встречные вертикальные и горизонтальные нагрузки на образец грунта прилагают одновременно (Л 3.Устройство для испытания грунтов на сдвиг, включающее платформу, верхнюю и нижнюю плиты с роликовыми каретками, нижняя из которых установлена неподвижно на платформе, вертикальные опорные элементы, камеру для образца грунта, состоящую из верхней обоймы со штампом и крышкой, опертой на роликовую каретку верхней плиты, и нижней подвижной обоймы с крышкой, опертой на роликовую каретку нижней плиты, разрезные кольца, установленные между обоймами, нижний и верхний домкраты и измерительные приспособления, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности определения параметров сопротивления грунтов сдвигу, камера для образца грунта снабжена дополнительным штампом, размещенным в нижней обойме, патрубками, соединенными с крышками для подключения к системе пневматического погружения, диафрагмами, расположенными соответственно

Изобретение относится к области механики грунтов и предназначается для определения прочностных характеристик грунтов.

Известен способ испытания грунтов на сдвиг, включающий размещение образца грунта в камере, погружение в него лопастной крьтьчатки, вращение ее и срез грунта по цилиндрической поверхности с одновременным измерением крутящего момента Ll3.

Недостатком этого способа является низкая точность определения величин сопротивления сдвигу из-за нарушения структуры образца грунта при вдавливании в него крьтьчатки.

Наиболее близким к изобретению является способ испытания грунтов на сдвиг, включающий размещение образца грунта в нижней и верхней обоймах камеры испытания, приложение вертикальной ступенчато-возрастающей осевой нагрузки на верхний торец образца грунта и горизонтальной ступенчатовозрастающей нагрузки на образец грунта через нижнюю обойму, измерение величин вертикальной деформации образца грунта и деформации сдвига в плоскости среза на каждой ступени нагрузки и определение параметров сопротивления грунта сдвигу по расчетной формуле С 2.

Недостатками известного способа являются несимметричное относительно плоскости сдвига перемещение штампов передакщих вертикально действующие усилия, и несимметричное относительно центральной вертикальной оси перемещение обойм. Несимметрия существенно увеличивает неоднородность напряженно-деформированного состояния образца грунта в срезном приборе, что снижает точность определения характеристик сопротивления грунтов сдвигу. Неподвижность нижнего торцового штампа и одностороннее вертикальное перемещение грунта при уплотнении приводит к более значительному трению между сдвижными обоймами и образцом грунта по сравнению с вариантом конструкции, где верхний и

нижний штампы передают активно равные между собой вертикальные усилия, направленные навстречу друг другу.

Известно устройство для испытания грунта на сдвиг, включающее платформу с ванной, внутри которой размещены нижняя неподвижная и верхняя подвижная обоймы камеры для образца грунта, вертикальное и горизонтальное нагрузочное устройства и измерительные приборы С 3.

Недостатком этого устройства является низкая точность испытания грунтов.

Наиболее близким к изобретению

является устройство для испытания грунтов на сдвиг, включающее платформу, верхнюю и нижнюю плиты с роликовыми каретками, нижняя из которых установлена неподвижно на платформе,

вертикальные опорные элементы, камеру для образца грунта, состоящую из верхней обоймы со штампом и крьшкой, оперГой на роликовую каретку верхней плиты, jи нижней Подвижной :

обоймы с крышкой, опертой на роликовую каретку нижней плиты, разрезные кольца, установленные между обоймами, нижний и верхний домкраты и измерительные приспособления С 4 .1

Недостатком известного устройства также является низкая точность определения величин сопротивления грунта сдвигу из-за неподвижности нижнего торца образца грунта при вертикальной

нагрузке и неподвижности частя грунта в верхней обойме при приложении горизонтальной нагрузки.

Цель изобретения - повьшение точности определения параметров сопротивления грунтов сдвигу. о

Цель достигается тем, что согласно способу испытания грунтов на сдвиг, включающему размещение образца грунта в нижней и верхней обоймах камеры испытания, приложение вертикальной ступенчато-возрастающей осевой нагрузки на верхний торец образца грунта и горизонтальной ступенчато-возрастающей нагрузки на образец грунта через нижнюю обойму, измерение величин вертикальной дефор мации образца грунта и деформации сдвига в плоскости среза на каждой ступени нагрузки и определение параметров сопротивления грунта сдвигу по расчетной формуле, при приложении вертикальной и горизонтальной ступен чато-возрастающих нагрузок одновременно прилагают встречную симметричную ступенчато-возрастающую вертикал ную нагрузку на нижний торец образца грунта и горизонтальную - на верхнюю обойму, причем оба торца образца гру та и обе обоймы с грунтом на каждой ступени нагрузки перемещают с постоянной величиной нагрузки, скорости деформации и сдвига соответственно. При этом встречные вертикальные и горизонтальные нагрузки на образец грунта прилагают одновременно. Кроме того, в устройстве, включаю щем платформу, верхнюю и нижнюю плиты с роликовыми каретками, нижняя из которых установлена неподвижно на платформе, вертикальные опорные элементы, камеру для образца грунта, состоящую ит верхней обоймы Со штампом и крышкой, опертой на роликовую каретку верхней плиты, и нижней подвижной обоймы с крышкой, опертой на роликовую каретку нижней плиты, разрезные кольца, установленные между обоймами, нижний и верхний домкраты и измерительные приспособления, каме ра для образца грунта снабжена допел нительным штампом, размещенньм в ниж ней обойме, патрубками, соединенными с крьшками для подключения к системе пневматического погружения, диафрагмами, расположенными соответственно под верхней и над нижнейкрышками, и прокладками, размещенными соответс венно между верхними и нижними крышками и обоймами, при этом верхняя обойма каме15ы выполнена подвижной и соединена с верхним домкратом. На фиг. 1 дана схема устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема испытания грунтов на сдвиг. Устройство включает платформу 1, неподвижно установленную на ней нижнюю плиту 2, на которой закреплены вертикальные опорные элементы 3 и 4 и размещена роликовая каретка 5, верхнюю плиту 6 с роликовой кареткой 7 и размещенную между роликовыми каретками 5 и 7 камеру 8 для образца грунта. Камера состоит из нижней крышки 9 с прокладками 10 и 11, внутри которой размещены нижний штамп 12, резиновая диафрагма 13 и поршень 14, нижней обоймы 15, установленной на прокладке 11, разрезных колец 16 и верхней обоймы 17, на которой последовательно установлены прокладки 18 и 19 и верхняя крьппка 20, внутри которой размещены верхний штамп 21, резиновая диафрагма 22 и поршень 23. Верхняя и нижняя плиты скреплены между собой затяжными болтами 24. На опорных элементах 3 и 4 закреплены верхний и нижний домкраты 25 и 26 с динамометрами 27 и 28. Домкраты 25 и 26 торцами оперты на обоймы 15 и 17. Крышки снабжены патрубками ,29 и 30 для подключения к системе пневматического нагружения (не показано). Для регистрации вертикальных деформаций образца грунта устройство снабжено индикаторами 31. Способ осуществляют следующим образом. На нижней каретке размещают крьш1ку 9, прокладки 10 и 11 с диафрагмой 13, поршнем 14 и штампом 12, нижнюю обойму 15, разрезные кольца 16 и верхнюю обойму 17. Обоймы 15 и 17 заполняют образцом грунта. Затем устанавливают прокладки 18 и 19, штамп 21, поршень 23 с диафрагмой 22 и крьш1ку 20, затем роликовую каретку 7 и плиту 6. Посредством болтов 24 натягивают все детали устройства в рабочее положение. Из пневматической системы (не показана) посредством патрубков 29 и 30 подают воздух на поршень 14 и 23 с диафрагмами 22 и 13. Усилия от поршней 14 и 23 передаются на грунт посредством штампов 12 и 21 и сжимают образец грунта. Перемещение штампов 12 и 21 и деформацию грунта фиксируют посредством индикаторов 31, а усилие измеряют манометрами (не показаны) пневматической системы. Таким образом, на образец грунта прикладывают встречные симметричные нагрузки посредством штампов 12 и 21. Ha образец грунта могут быть при ложены вертикальные статические или динамические сжимающие нагрузки. Ст тическую нагрузку прикладывают, например, возрастающими ступенями. На пример, на образец грунта толщиной 130 мм прилагают вертикальные встре ные нагрузки величиной 5,0 кг/см со шкалой ступеней 0,5 кг/см и уплотняют грунт. После завершения фиксации вертикальной деформации грунта начинают испытание его непосредственно на сдвиг. Посредством домкратов 25 и 26 на нижнюю и верхнюю обоймы 15 я 17 прикладывают горизонтальную нагрузку, например статическую, с возрастающими ступенями. Задают величину встречных переме щений обойм 15 и 17, например на 1 посредством домкратов 25 и 26 до стабилизации величин усилий на дина мометрах 27 и 28. Затем увеличивают величины горизонтальных перемещений корпусов ступенями, например, до 22 мм со ступенями через 1 мм и аналогичным образом фиксируют величины горизонтальных усилий посредством динамометров. При испытании грунтов непосредственно фиксируют пиковые и остаточные значения величин сопротивления грунта сдвигу. Применение предлагаемого способа позволит с высокой точностью определять величину сопротивления грунта сдвигу, что обеспечит снижение коэффициента запаса прочности при проектировании фундаментов и повьш1ение их надежности в период эксплуатации.

и

/

,х

N

Ч

ч

Ч ч Ч

ч ч

Ч

ч

ч ч