Прибор для испытания грунтов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/10 

Изобретение относится к технике испытания материалов, в частности к устройствам для испытания образцов связных грунтов при сложнонапряженных состояниях.

Известно устройство для испытания грунтов, содержащее камеру высокого давления с крышкой и дном, оболочку для образца, размещенную в камере, и захваты-штампы, соединенные с нагружающими приспособлениями для создания растягивающего и крутящего усилий 1.

Однако указанное устройство пригодно для испытаний на растяжение с пропорциональным изменением боковой нагрузки, ири этом результаты недостаточно достоверны вследствие возможной несоосностй растягивающих нагрузок.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является прибор для испытания грунтов при объемном нагружении, содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем полый эластичный элемент, заполненный жидкостью и сообщенный с источником давления, нагружающее устройство, включающее гидроцилиндр, установленный в корпусе со стороны одного из торцов эластичного элемента и измерительное приспособление. Эластичный элемент выполнен в виде щланга, спирально уложенного по всей высоте цилиндра. Прибор позволяет производить пропорциональное нагружение сжимающей осе вой и боковой нагрузками 2.

Недостаток известного прибора - отсутствие средств, позволяющих проводить дополнительно нагружение образца растягивающими усилиями, пропорциональными боковой нагрузке.

Цель изобретения - обеспечение дополнительной возможности нагружения образца растягивающими усилиями, пропорциональными боковой нагрузке.

Указанная цель достигается тем, что прибор для испытания грунтов при объемном нагружении, содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем польш эластичный элемент, заполненный жидкостью и сообщенный с источником давления, нагружающее устройство, включающее гидроцилиндр, установленный в корпусе со стороны одного из торцов эластичного элемента, и измерительные приспособления, снабжен дополнительным гидроцилиндром, установленным в корпусе со стороны второго торца эластичного элемента, и размещенным в корпусе набором колец с Н-образным поперечным сечением, внутренняя поверхность которых предназначена для взаимодействия с образцом,эластичный элемент выполнен в виде уложенных в кольца торов, полости которых сообщены между собой, а между штоками гидроцилиндров и крайними из колец установлены пружины.

На чертеже представлена схема прибора для испытания грунтов.

Прибор содержит цилиндрический корпус 1, размещенный в нем набор колец 2 с П-образным поперечным сечением, внутренняя поверхность которых предназначена для взаимодействия с образцом 3, эластичный элемент, выполненный в виде уложенных в кольца 2 торов 4, полости которых заполнены жидкостью и сообщены между со огбои И С источником 5 давления через кран

6,нагружающее устройство, включающее установленные в корпусе 1 гидроцилиндры

7,между щтоками 8 которых и крайними из колец 2 установлены пружины 9, и источник 10 давления среды, соединенный через кран 11 с гидроцилиндрами 7, манометры 12 и 13 и измерительные приспособления- (не показаны). Кольца 2 установлены так, что крайние кольца открытой частью сечения направлены в сторону соседнего кольца.

Прибор работает следующим образом.

Порядок работы определяется типом испытуемых материалов. При испытании образцов связных грунтов снимают один из установленных на резьбе гидроцилиндров

7, устанавливают образец 3 на уровне расположения колец 2, после чего устанавливают гидроцилиндр 7 в исходное положение. Закрывают кран 11 и от источника 5 подают жидкость под давлением в полости торов 4. Под действием давления жидкости

торы 4 деформируют кольца 2, создавая на образце 3 боковое обжатие, и одновременно каждый тор 4 через открытый торец кольца 2 воздействует на соседнее кольцо. Под действием отталкивающих сил кольца 2 скользят по поверхности цилиндра 1 и создают растягивающие усилия на образце 3. С ростом давления в торцах 4 растут боко; вое обжатие и осевая растягивающая нагрузка, направленная по оси образца 3. Соотнощение между боковой и осевой нагрузками

задается упругими характеристиками пружин 9 .и колец 2. При необходимости осуществить пропорциональное нагружение образца 3 либо открывают кран 11, и тогда штоки 8 снижают усилие поджатия пружин 9, либо подают в гидроцилиндры 7 давление

от источника 10 и дополнительно в ходе испытания поджимают в нужные моменты пружины 9, что позволяет регулировать величину отношения между боковой и осевой нагрузками. При значительных усилиях поджатия/ пружин 9 или при контакте щтоков 8 с крайними из колец 2 осуществляются испытания при боковом обжигании образца 3, без осевой компоненты.

При испытании сыпучих грунтов удаляют пружины 9 и один из штоков 8 подводят

вплотную к кольцам 2. Создают затем давление в полостях торов 4, при этом кольца 2 смещаются в осевом и в радиальном направлениях, закрывают кран бив пространство между кольцами 2 помещают навеску испытуемого грунта, после чего второй шток 8 также подводят до контакта с кольцами 2. Подачей давления от источника 10 грунт нагружают осевой и боковой сжимающими нагрузками. Соотношение между осевой и боковой нагрузками регулируется сливом части жидкости через кран 6 или изменением давления от источника 5. В случае превращения грунта под действием сжатия в связный образец, он может быть испытан без извлечения из прибора на прочность при растяжении с боковым обжатием (как описано).

Силовые параметры прибора определяются размерами, формой колец 2 и их количеством. Так, если большая ось сечения

тора 4 расположена вдоль оси цилиндра 1, то возможно создавать больщие обжимающие нагрузки, чем при расположении оси тора 4 перпендикулярно оси цилиндра 1. Для улучшения сцепления образца с кольцами на их поверхностях, обращенных к образцу, наносится насечка. Кольца изготавливаются из металла, пластмасс и других материалов.

Изобретение расширяет функциональные

возможности устройства за счет обеспечения испытания образцов грунтов в условиях осевого растяжения или сжатия при боковом пропорциональном или независимом сжатии, а также повышает достоверность результатов вследствие исключения несоосности прикладываемой нагрузки.

ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ при объемном нагружении, содержащий цилиндрический корпус, размещенный в нем полый эластичный элемент/ заполненный жидкостью и сообщенный с источником давления, нагружающее устрой5 1} 1 ство, включающее гидроцилиндр, установленный в корпусе со стороны одного из торцов эластичного элемента, и измерительные приспособления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения дополнительной возможности нагружения образца растягивающими усилиями, пропорциональными боковой нагрузке, он снабжен дополнительным гидроцилиндром, установленным в корпусе со стороны второго торца эластичного элемента, и размещенным в корпусе набором колец с П-образным поперечным сечением, внутренняя поверхность которых предназначена для взаимодействия с образцом, эласстичный элемеш- выполнен в виде уложенных в кольца торов, полости которых сообщены между собой, а между штоками гидроцилиндров и крайними из колец установлены пружины. О5 ОО (X)