Устройство для испытания грунтов в условиях трехосного сжатия Советский патент 1986 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к инженерно-геологическим изысканиям в строительстве и может быть использовано при определении механических свойств грунтов в лабораторных условиях.

Целью изобретения является расширение области исследования грунтов и повышение точности определения их деформационных и прочностных характеристик.

На фиг. 1 изображено устройство для

Для проведения испытаний образец 12 грунта с помощью режущего ножа (не показан), навинченного на среднее кольцо 11, вырезают в рабочие кольца 3 и 4. Рабочие кольца 3 и 4 вместе с образцом 12 грунта устанавливают на днище 1, снабженное фильтром 2. На среднее рабочее кольцо 4 навинчивают верхнее кольцо 5, внутрь которого вставляют порщень 7 со штоком 8. Верхнее кольцо 5 закрывают

испытания грунтов в условиях трехосного Ю крышкой 6. На крышку 6 устанавливают

сжатия, общий вид, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для испытания грунтов в условиях трехосного сжатия содержит днище I с фильтром 2, корпус, выполненный из трех колец 3-5 с крышкой 6, установленный на днище 1, порщень 7 со щтоком 8, размещенный в корпусе. Нижнее рабочеее кольцо 3, выполненное с прорезью, снабжено крон- щтейнами 9 и 10, жестко закрепленными на нем по обе стороны от прорези.

Измерительные приборы-индикаторы 11 для измерения вертикальных деформаций образца 12 закреплены на щтоке 7 держателем 13, а индикатор 14 его радиальных деформаций установлен на крон- щтейне 10. Кронщтейн 10 снабжен нагрузочным винтом 15, установленным во втулке 16, и хвостовиком 17, шарнирно соединенным с винтом 15 шаровой опорой 18 и стопорныТч кольцом 19, а втулка 16 щар- нирно соединена с кронштейном 10. Кронштейн 9 снабжен динамометрической пластиной 20, с одной стороны жестко соединенной с ним, а с противоположной стороны щарнирно соединенной с хвостовиком 17 пальцем 21 и индикатором 22 для измерения прогиба динамометрической пластины. Нижнее рабочее кольцо 3 снабжено заостренной пластиной 23, жестко соединенной с ним одним концом и установленной с возможностью перекрытия зазора в прорези кольца 3. Среднее 4 и нижнее 3 кольца корпуса имеют приспособление для образования зазора между ними, включающие три болта 24, жестко соединенных с днищем 1 на одинаковых расстояниях по окружности, упорную шайбу 25, установленную на крышке 6 корпуса и соединенную с болтами 24, и три опорных гайки 26, расположенные на болтах 24, на которые установлен фланец 27 среднего кольца 4 корпуса.

Устройство для испытания грунтов в условиях трехосного сжатия работает следующим образом.

Перед началом испытаний проводят та- рировочные испытания рабочего кольца 3, имеющего прорезь, и динамометрической пластины 20, позволяющие по деформациям кольца 3 и динамометрической пластины 20 с помощью индикаторов 14 и 22 определять горизонтальные нормальные напряжения, прикладываемые к образцу грунта.

упорную щайбу 25 таки.м образом, чтобы отверстия под болты 24 совпали с отверстиями в упорной шайбе 25, фланце 27 и днище 1. После установки болтов 24 в отверстия упорной шайбы 25 фланца 27 и

днища 1 с помощью гаек 26 производят жесткое соединение колец 4 и 5. Затем с по- мощьнэ вращения гайки 26, расположенной над днищем 1, производят поднятие среднего рабочего кольца 4 над кольцом 3 до об2Q разования между ними требуемого зазора. Затем устанавливают индикаторы 11, 14 и 22 для измерения деформаций образца и динамометрической пластины.

В зависимости от целей исследований и вида исследуемого грунта в устройство уста25 навливаются динамометрические пластины 20 различной толщины б„- для «малосжимаемых грунтов м.м, для «средне- сжимаемых грунтов бпЗ мм, для «сильносжимаемых грунтов мм.

3Q После сборки прибора к образцу грунта прикладывают вертикальные нормальные напряжения с помощью передачи нагрузки на шток 8. Возникающие вертикальные деформации образца 12 грунта фиксируют двумя индикаторами 11.

35 Горизонтальное нагружение образца 12 грунта производят с помощью стягивания или разжимания кронщтейнов 9 и 10. Смещение кронштейнов, жестко соединенных с рабочим кольцом 3, вызывает уменьшение или увеличение окружности последнего и та40 КИМ образом задаются радиальные деформации (напряжения) образцу. Стягивание (разжимание) кронштейнов 9 и 10 осуществляют путем поворота нагрузочного винта 15 во втулке 16. При стягивании кронщтейнов 9 и 10 усилие от нагрузочного винта 15 передается на хвостовик 17 посредством стопорного кольца 19, а при разжимании - щаровой опоры 18. От хвостовика 17 усилие передается динамометрической пластине 20, а от нее кронштей50 ну 9. Так как втулка 10, в которой вращается нагрузочный винт 15, закреплена на кронштейне 10, то в конечном счете усилие, возникаюц ее при вращении винта 15, воспринимается кронштейнами 9 и 10. Соединение нагрузочного винта 15 с хвостови55 ком 17 с помощью стопорного кольца 19 и щаровой опоры 18 позволяет задавать хвостовику только возвратно-поступательное перемещение и исключить передачу от на45

Для проведения испытаний образец 12 грунта с помощью режущего ножа (не показан), навинченного на среднее кольцо 11, вырезают в рабочие кольца 3 и 4. Рабочие кольца 3 и 4 вместе с образцом 12 грунта устанавливают на днище 1, снабженное фильтром 2. На среднее рабочее кольцо 4 навинчивают верхнее кольцо 5, внутрь которого вставляют порщень 7 со штоком 8. Верхнее кольцо 5 закрывают

крышкой 6. На крышку 6 устанавливают

упорную щайбу 25 таки.м образом, чтобы отверстия под болты 24 совпали с отверстиями в упорной шайбе 25, фланце 27 и днище 1. После установки болтов 24 в отверстия упорной шайбы 25 фланца 27 и

днища 1 с помощью гаек 26 производят жесткое соединение колец 4 и 5. Затем с по- мощьнэ вращения гайки 26, расположенной над днищем 1, производят поднятие среднего рабочего кольца 4 над кольцом 3 до образования между ними требуемого зазора. Затем устанавливают индикаторы 11, 14 и 22 для измерения деформаций образца и динамометрической пластины.

В зависимости от целей исследований и вида исследуемого грунта в устройство устанавливаются динамометрические пластины 20 различной толщины б„- для «малосжимаемых грунтов м.м, для «средне- сжимаемых грунтов бпЗ мм, для «сильносжимаемых грунтов мм.

После сборки прибора к образцу грунта прикладывают вертикальные нормальные напряжения с помощью передачи нагрузки на шток 8. Возникающие вертикальные деформации образца 12 грунта фиксируют двумя индикаторами 11.

Горизонтальное нагружение образца 12 грунта производят с помощью стягивания или разжимания кронщтейнов 9 и 10. Смещение кронштейнов, жестко соединенных с рабочим кольцом 3, вызывает уменьшение или увеличение окружности последнего и таКИМ образом задаются радиальные деформации (напряжения) образцу. Стягивание (разжимание) кронштейнов 9 и 10 осуществляют путем поворота нагрузочного винта 15 во втулке 16. При стягивании кронщтейнов 9 и 10 усилие от нагрузочного винта 15 передается на хвостовик 17 посредством стопорного кольца 19, а при разжимании - щаровой опоры 18. От хвостовика 17 усилие передается динамометрической пластине 20, а от нее кронштейну 9. Так как втулка 10, в которой вращается нагрузочный винт 15, закреплена на кронштейне 10, то в конечном счете усилие, возникаюц ее при вращении винта 15, воспринимается кронштейнами 9 и 10. Соединение нагрузочного винта 15 с хвостовиком 17 с помощью стопорного кольца 19 и щаровой опоры 18 позволяет задавать хвостовику только возвратно-поступательное перемещение и исключить передачу от на

грузочного винта 15 вращающего момента на динамометрическую пластину 20.

При передаче усилия от хвостовика 17 к динамометрической пластине 20 последняя изгибается, что вызывает изменение угла соединения между осью динамометрической пластины и продольной осью хвостовика. Соединение хвостовика 17 с динамометрической пластиной 20,втулки 16 - с крон- щтейном 10 позволяет улучщить метрологические показатели динамометрической пластины 20 и снять дополнительные силы трения, возникающие в резьбовом соединении нагрузочного винта 15 и втулки 16 при изгибе динамометрической пластины.

При тангенциальной деформации рабочего кольца 3 величина зазора в нем изменяется. Заостренный конец пластины 23, прикрепленной к кольцу 3, скользит по нему, всегда перекрывая зазор.

Измерение тангенциальных деформаций образца S производят с помощью замера индикатором 24 измерения расстояния

между кронщтейнами 9 и 10. Относительную горизонтальную деформацию образца tv вычисляют по известной тангенциальной деформации из зависимости ег 5г/2лг, где г - радиус образца.

Величину горизонтальных нормальных напряжений, задаваемых образцу, определяют по прогибу динамометрической пластины 20, измеряемому индикатором 22, тангенциальной деформации рабочего кольца 3, измеряемой индикатором 14, и по тарировоч- ным графикам.

По полученным данным могут быть рассчитаны модуль деформации Е, коэффициент бокового давления покоя р, коэффициент бокового расщирения грунта ц,, угол

внутреннего трения ф и сцепление С.

Предлагаемое устройство отличается простотой конструкции и значительно меньщей трудоемкостью испытаний, чем на стабило- метре. При этом оно позволяет задавать

и измерять все компоненты тензора напряжений и деформаций.

15

16

Составитель Г. Мартынова

Редактор Т. ПарфеноваТехред И. ВересКорректор М. Демчик

Заказ 4084/28Тираж 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4