Устройство для определения сопротивления грунта сдвигу Советский патент 1984 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к инженернс геологическим изысканиям в строительств, мелиорации, геологоразведке и может быть использовано для определения прочности слабых грунтов на сдвиг.

Известно устройство для определения сопротивления грунтов сдвигу, состоящее из соосно установленных между собой внутренней и наружной штанг, четырехлопастиой сварной крыльчатки, которая жестко крепится на внутренней штанге в нижней ее части, измерительной головки и рукояток, расположенных в верхней части штанги. На штанге укреплен разгрузочный нож для обрезания грунта вокруг крыльчатки (1.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения за счет образования уплотненной зоны под крыльчаткой, трудоемкость при ее задавлнвании в грунт с волокннстым каркасом, к которому относится и торф.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для определения сопротивления грунта сдвигу, включающее трубчатый корпус и внутреннюю штангу с рукоятками, верхние и нижние парные лопасти, расположенные на корпусе и внутренней штанге соответственно, и измерительное приспособление 2.

Однако большая ширина лопастей крыльчатки вынуждает затрачивать большие усилия при заглублении и извлечении ее из грунта. При большей ширине лопастей возрастает вероятность их встречи с корневищами и древесными включениями, увеличиваются размеры уплотненной зоны под крыльчаткой, образующейся во, время ее заглубления, а это обуславливает снижение производительности определения сопротивления грунта сдвигу за счет повышенного сопротивления заглублению крыльчатки и уменьшает точность измерений.

Цель изобретения - повышение производительности труда при испытании грунта путем облегчения заглубления лопастей и точности измерения.

Цель достигается тем, что устройство для определения сопротивления грунта сдвигу, включающее трубчатый корпус и внутреннюю штангу с рукоятками, верхние и нижние парные лопасти, расположенные иа корпусе и внутренней штанге соответственно, .и измерительное приспособление, корпус и внутренняя штанга снабжены упорами, верхние и иижиие парные лопасти соединены одна с другой шарнирно и расположены в двух параллельных плоскостях с одной стороны от корпуса и внутренней штанги, причем в каждой паре ширина одной лопасти больше другой иа 5-10 мм.

Кроме того, в корпусе и на нижних лопастях выполиены пазы, ширина которых равна толщине соответственно лопасти и

стенки корпуса, а длина - половине высоты лопастей.

На фиг. 1 изображена схема рабочей части устройства с размешенными лопас5 тями; на фиг. 2 - схема устройства перед заглублением в массив грунта (вид сбоку); на фиг. 3 - схема лопастей в рабочем положении; на фиг. 4 - то же, при заглублении их в грунт; на фиг. 5 - схема устройства в рабочем положении; на фиг. 6 - то же,при

его заглублении в грунт или подъеме из грунта.

Устройство включает нижние i и зерхиие 2 лопасти, входящие в V-образное углубление 3, образуемое косыми срезами при

J сложении нижних лопастей, причем одна лопасть, как нижняя, так и верхняя, стоящая первой по ходу вращения часовой стрелки на величину о 5-10 мм шире, чем другая. Верхние лопасти 2 соединены одна с другой при помощи шарнира 4 в верхней

0 половине корпуса 5, который имеет с одной стороны упор 6, а нижние лопасти i закреплены при помощи шарнира 7 на внутренней штанге 8, также имеющей с одной стороны упор 9. В стенках корпуса 5 размещены два диаметрально расположенных паза 10, по ширине равных толщине и по длине - половине высоты лопастей крыльчатки, а в нижних лопастях 1 размещены два паза II, по ширине равных толщине стенок корпуса 5 и по длине - также половине вы0 соты лопастей. В верхней части устройство имеет рукоятки 12 с измерительной головкой 13. На корпусе размечены риски 14.

Устройство работает следующим образом.

При заглублении в грунт верхние лопасти 2 в сложенном состоянии косыми срезами в своей нижней части вставлены в V-образное углубление 3, образуемое при сложении нижних лопастей 1, фиксируя таким образом их взаимное расположение друг над другом в двух параллельных плоскостях с одной стороны от корпуса 5 и внутренней штанги 8. За рукоятки J2 нижние лопасти 1 и верхние лопасти 2 заглубляют в сложенном состоянии на нужную глубину в грунт, определяемую по рискам 14 на корпусе 5.

Затем поворачивают рукоятки 12 по часовой стрелке на , при этом за счет того, что одна из лопастей, стоящая первой по ходу часовой стрелки, как для нижних лоИастей 1, так и для верхних лопастей 2 шире, чем другая, на величину d 5-10 мм,

верхние 2 и нижние лопасти 1 раскрываются и находятся друг над другом в одной плоскости. Фиксация лопастей в раскрытом положении осуществляется за счет упоров 6 и 9, с которыми входят в зацепление соответственно более широкие (на величину(5)

верхняя и нижняя лопасти. Заглубляют устройство далее на величину, равную высоте лопастей крыльчатки, за нижнюю рукоятку 2 приподнимают верхние лопасти

на 5-10 см и поворачивают их на 90°, что определяется по взаимному расположению рукояток 12. Надавливая на ту же нижнюю рукоятку 12, пронэводят задавливание верхних лопастей 2 по внутренней штанге 8. При этом два диаметрально расположенных на корпусе 5 паза 10, равные по длине половине -высоты лопастей, входят в соседние с нижними лопастями 1, а пазы 11 в нижних лопастях 1, также равные по длине половине высоты лопастей, входят в соединение с корпусом 5, образуя таким образом обычную четырехлопастную крыльчатку, нижние лопасти 1 и верхние 2 которой в рабочем положении находятся в строго перпендикулярном направлении за счет взаимного расположения пазов 10 и И, упоров б и 9, а также того, что ширина пазов 11 на нижних лопастях 1 равна толщине стенок корпуса 5, а ширина пазов 10 в корпусе 5 равна толщие лопастей 1,

Извлечение устройства из грунта производится в обратном порядке. Сначала подъемом на высоту, чуть большую высоты лопастей крыльчатки, за нижнюю рукоятку 12 выводят из соединения, в котором они находились благодаря пазам 10 и 11, нижийе I и верхние 2 лопасти. Затем, позорачивая против часовой стрелки на 180° верхнюю рукоятку 12, складывают нижние лопасти .1, поворотом на 180° против часовой стрелки нижней рукоятки 12 складывают верхние лопасти 2, доворачивают в том же направлении еще на 90° нижней рукояткой 12 верхние лопасти 2 так, чтобы они встали над нижними с одной стороны от корпуса 5 и утренней штанги 8 и за верхнюю рукоятку 12 извлекают устройство из грунта в сложенном состоянии.

Использование предлагаемого устройства позволяет, незначительно усложнив конструкцию существующих, повысить точность измерення сопротивления грунта сдвигу за счет сохранения естественной его структуры в зоне работы крыльчатки и снижения вероятности «волочения корневищ и травяуо-древесных неразложившихся остатков (в случае испытаний органического или органоминерального грунта) по сравнению с «нескладывающейся крыльчаткой. В предлагаемом устройстве лопасти входят в грунт в сложенном состоянии, располагаясь

с одной стороны от корпуса и внутренней штанги в параллельных плоскостях, т.е. задавлнвание их в грунт происходит по принципу лопаты, что значительно снижает трудоемкость этой операции н облегчает работу с устройством. При большой пнистости в торфяных грунтах фактор складывания лопастей играет важную роль, так как при прохождении горизонта с пнями вероятность попадания на пень крыльчатки со сложенными лопастями уменьшается в два раза. Соответственно уменьшается вероятность встречи с корневищами и другими травяно-древесными неразложившимися остатками. Усилие задавливания предлагаемой крыльчатки в торфяной грунт в 1,5-2 раза меньше, чем известной. Раскрытие лопастей крыльчатки в залежи происходит благодаря тому, что верхняя и нижняя лопасти, расположенные в одной плоскости первыми по направлению вращения часовой стрелки, шире других на величину б 5-10 мм. Такое различие в ширине лопастей .обеспечивает их раскрытие даже в слабых торфяных грунтах, прочность которых на сдвиг составляет 2-45 кПа, При различии в ширине лопастей свыше 10 мм происходит асимметричный сдвиг исследуемого груита, при различии в ширине лопастей менее 5 мм в слабых грунтах не происходит раскрытие лопастей крыльчатки.

Извлечение устройства из груита производится также в сложенном состоянии. Это позволяет значительно снизить трудоемкость этой операции, так как уменьшается вероятность зацепления лопастей крыльчатки за корневища, пни и различные неразложившиеся травяно-древесные остатки при ее подъеме. Размеры пазов, их расположение а также расположение упоров позволяют строго фиксировать верхние и нижние лопасти при их сочленении во взаимноперпендикулярных плоскостях, в этом случае конструкция представляет обычную четырехлопастную крыльчатку в соответствии с ГОСТ-21719-80, которой определяют сопротивление грунта сдвигу методом вращательного среза. Производительность определения сопротивления грунта сдвигу возрастает на 40% за счет облегчения заглубления лопастей в массив грунта.

12

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА СДВИГУ; включающее трубчатый корпус и внутреннюю штангу с рукояткамн. верхние и нижние парные лопасти, расположенные на корпусе и внутренней штанге соответствеиио. и измерительное приспособление, отличающееся тем. что, с целью повышения производительности труда при испытании грунта путем облегчения заглубления лопастей и точности измерений, корпус и внутренняя штанга снабжены упорами, верхние и нижние парные лопасти соединены одна с другой шарнирио и расположены в двух параллельных плоскостях с одной стороны от корпуса и внутренней штанги, причем в каждой паре ширина одно лопасти больше другой на 5-10 мм. 2. Устройство по п. i, отличающееся тем. что в корпусе и на нижних лопастях выполнены пазы, ширииа которых равна толщине соответственно лопасти и стенки корпуса, a длина - половнне высоты лопастей., 4 ОО 00

8

Фиг. 2

Фиг.4