Способ определения характеристик прочности и деформируемости грунтов и прибор для осуществления этого способа Советский патент 1958 года по МПК G01B13/02 G01N3/12 E02D1/00 G01L1/04 

Изобретение относится к способам определения характеристик прочности и деформируемости грунтов посредством трехосного обжатия образцов и измерения величин напряжений и соответствующих их деформаций, а также к приборам для осуществления этого способа, выполненным в виде круглого монтированного на плите резервуара, внутри которого герметически закреплена эластичная камера, служащая оболочкой образцу грунта, обжимаемому для сообщения минимального главного напряжеиия давлением жидкой среды, заполняющей полость между резервуаром и эластичной камерой, с прямоугольным штампом для вертикальной нагрузки и передачи образцу максимального главного нанряжения.

Известные такого рода способы позволяют измерять два главных напряжения и соответствующие им деформации.

В этих приборах среднее главное напряжение равно минимальному, направленному перпендикулярно ему. Недостатком этих приборов является то, что на них невозможно выявить насколько главное напряжение влияет на прочность грунта. Для этой цели дополнительно на другом приборе определяют характеристики грунта методом кручения.

Предлагаемый способ обеспечивает полноту исследования каждого образца и исключает необходимость дополнительных испытаний методом кручения.

Достигается это применением образца в форме параллелепипеда и обжатием каждого образца с разными по величине и регистрируемыми отдельно одновременными напряжениями, прикладываемыми нормально к поверхностям граней.

В данном способе при трехосном сжатии к двум боковым граням прикладываются напряжения, различные по величине. Все напряжения являются напряжениями сжатия, т. е. параллелепипед обжимается различными напряжениями, нормальными по отношению к его граням. Каса№ 117814

тельных напряжений по граням параллелепипеда не прикладывается и, еледовательно, нормальные напряжения, действующие по его граням, являются главными.

В трех указанных направлениях действия главных напряжений осуществляется замер деформаций. Таким образом, в процессе опыта становятся известггы главные деформации образца. Если в одном из направлений не дать образцу деформироваться, то испытуемый образец будет находиться в условиях плоской деформации.

В предлагаемом приборе для осуществления описанного способа внутри резервуара м.онтированы две жесткие передвижные пластины, обжимающие образец с тем или иным усилием, регистрируемым месдозами на гранях образца. Пластины передвигаются при помощи прикрепленных к ним одним концом нарезных щтоков, другие концы которых, снабженные резьбой, пропущены в сальниках через стенки резервуара к упорным кронщтейнам, фиксирующим плоскости вращения гаек, установленных для перемещения штоков на их нарезных концах.

На чертеже изображен предлагаемый прибор - слева в вертикальном разрезе, а снрава - вид сбоку.

Прибор состоит из смогггироваиного на плите / круглого составного резервуара, внутри которого герметически закреплена эластичная камера 2, служащая оболочкой для образца грунта 3, имеющего форму параллелепипеда, н устройства для обжатия образца с приборами регистрируюп,ими прилагаемые усилия к образцу, и его деформацию.

Резервуар состоит из днища 4 и степок, представляющ,их собою несколько устаноалепных друг на друга колец 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, герметически соединенных между собой и скрепленных болтами. Кольца 7 выполнены из прозрачного материала. Герметизация соединения крайних колец 5 и 11 со смежными кольцами 5 и 5 осуществляется заделкой 13 стенках концов э.частичной камеры 2, герметичность соединения остальных колец обеснечивается прокладками.

В верхнем кольце 11 устроен четырехугольный вырез для щтампа 12, давление па который передается от пресса через щток 13; перемещение штампа замеряется индикатором. Штамп 12 создает в образце грунта макси; 1альные главные напряжения.

Внутри резервуара установлены два щтампа 14 для передачи на образец главных напряжений. Штампы снабжены месдозами и тензометрами 15. Давление на штампы передаетг я жесткими пластинами 16 через эластичную камеру 2. К тыловой стороне пластины 16 прикреплены концы штоков 17, имеющих на втором конце нарезку. Штоки проходят через бронзовые вкладыши 18 с сальниковой набивкой 19, установленные на конце. Во вкладыше 18 имеются каналы 20, соединенные со штуцером 21 для заполнения полости прибора жидкой средой, сообщающей образцу грунта минимальные главные нанряжения.

Штоки 17 перемещаются при повороте гаек 22, упирающихся в упор.ные щарикоподщипники 23. Перемещения щтоков фиксируются индикаторами, установленными на кронщтейнах 24, закрепленных на кольце 8.

Давление в полости прибора создается воздухом, поступающим через щтуцер 25 крана 26. Последний присоединен к градуированной прозрачной контрольной трубке 7, помещенной на обойме 25, которая в свою очередь, соединена с полостью прибора.

Прибор позволяет вести испытания при различной комбинации главных напряжений. Так, например, в простейшем случае можно вести испытание так же, как в одометре или стабилометре, когда отсутствуют боковые деформации. Для этого в процессе опыта кран 26 на мерной трубке закрыт, уровень воды доведен до конца трубки 27, чтобы

там не оставалось воздуха, жесткие пластины 16 в процессе опыта неподвижны.

Опыты можно производить и в условиях плоской деформации. В этом случае кран на мерной трубке открыт, жесткие пластины неподвижны. Вначале производится постепенное одновременное увеличение давления: вертикального - с помощью пресса и бокового - с помощью создания давления в полости прибора, а затем увеличивается вертикальное давление, измеряется повышение уровня воды в мерной трубке и давление, показываемое месдозами.

В случае, если необходимо изменить среднее давление, то производится перемещение жестких пластин. Величина этого перемещения фиксируется Индикаторами.

Предмет изобретения

1.Способ определения характеристик прочности и деформируемости грунтов посредством трехосного обжатия образцов и измерений величин напряжений и соответствующих им деформаций, отличающийся тем, что, с целью полпоты исследования каждого образца и исключения необходимости дополнительных испытаний методом кручения, применяют образцы в форме параллелепипеда, обжимая каждый образец с разными по величине и регистрируемыми раздельно одновременными напряжениями, прикладываемыми нормально к поверхностям граней.

2.Прибор трехосного сжатия для осуществления способа по п. 1, выполненный в виде круглого монтированного на плите резервуара, внутри которого герметически закреплена э.:1астичная камера, служаи1,ая оболочкой образцу грунта, обжимаемому для сообщения минимального главного иапряжения давлением жидкой среды, заполняющей полость между резервуаром и эластичной камерой, с прямоугольным щтампом для вертикальной нагрузки и передачи образцу максимальпого главного напряжения, отличающийся тем, что, с целью сообщения образцу среднего главного напряжения, внутри резервуара монтированы две жесткие передвижные пластины, обжимающие образец , с тем или иным усилием регистрируемым месдозами па гранях образца, передвигаемые посредством нарезных штоков, которые одним концом закреплены на пластинах, а другим, снабженным резьбой, пропущены

в сальниках через стенки резервуара к упорным кронштейнам, фиксирующим плоскости вращения гаек, установленных для перемещения штоков на их нарезных концах.

3.Форма выполнения прибора по п. 2, отличающаяся тем, что резервуар собран из отдельных, скрепленных между собой винтами, колец, герметизированных вверху и внизу краями эластичной камеры, а в средней части - отдельными прокладками, два из которых, примыкающих к среднему кольцу, выполнены из прозрачного материала, а среднее кольцо, выполненное, например, из металла, снабл еппое сальниками и упорами для фиксирования щтоков передвижных пластин, имеет

сообщающийся с резервуаром канал со щтуцерами для ааполнения внзтренней полости прибора жидкой средой и сообщения ей того или иного давления посредством нагнетания через штуцер в верхней части градуированной и защищенной обоймой прозрачной контрольной трубки, присоединенной к каналу кольца для наблюдений за уровнем жидкой среды.

NO 117814