Устройство для определения прочностных характеристик грунта Советский патент 1987 года по МПК E02D1/00 G01N3/24 

вой цилиндр 3 механизма обжатия образцов грунта двустороннего дейст ВИЯ, штоки 4 которого шарнирно соединены с тензобалками 16, одни концы которых оперты на штампы 8, а другие жестко связаны друг с другом в многолучевую звезду, причем диск механизма сдвига, вращакхцийся на ступице 10 и на подшипниках качения 9, выполнен разрезным на равновеликие секторы, на поверхности которых установлены тензодатчики 25, а на ступице 10 диска - кольцевой токосъемник 24 и зубчатое колесо 21, взаимодействующее с шестерней редуктора 22 механизма сдвига с привоИзобретение относится к строительству и может быть использовано для определения прочностных характеристик грунта при инженерно-геологических изысканиях под строительство зданий и сооружений.

Цель изобретения - автоматизация проведения испытаний одновременно нескольких образцов грунта.

На фиг, 1 и 2 показано предлагаемое устройство.

Устройство включает станину 1 с полым цилиндрическим корпусом 2, на горизонтальной оси которого установ- лен силовой цилиндр 3 двустороннего действия со штоками 4 и жестко закреплены неподвижные обоймы 5 в стаканах 6 с регулировочными гайками 7 и штампами 8, образующими с неподвиж ными обоймами плунжерные пары, а на подшипниках 9 качения на ступице 10 установлена подвижная обойма 11, выполненная в виде вращакнцегося на валу диска 12 (фиг. 2), разрезанного с зазором на целое число равновеликих секторов 13 .с отверстиями 14, оси которых совпадают при вращении диска с осями плунжерных пар, расположенных симметрично относительно диска. Штоки 4 посредством шаровой пяты 15 (фиг. 1) соединены с тензобалками 16 (фиг. 1 и 2) механизма для обжатия грунта 17 нормальным давлением, одни концы которых оперты

83285

дом от электродвигателя 23. Электросигналы от тензодатчиков 18 и 25 (через токосъемник 24) поступают через усилитель 19 на многоканаль- ньш самописец 20, на котором фиксируются параметры сопротивления образцов грунта 17 сдвигу при различных сжимающих нагрузках. Устройство позволяет осуществлять одновременное испытание на сдвиг п-числа образцов грунта, сокращая его сроки более чем в Зп раза за счет автоматизации процесса обжатия образцов грунта, их сдвига и регистрации информации о прочностных свойствах исследуемых грунтов. 2 ил.

на штампы 8, а другие жестко связаны друг с другом в виде многолучевой звезды и тензодатчики 18 которых по электрической мостиковой схеме передают данные через усилитель 19 на многоканальный самописец 20 (или шпейфовый осциллограф), показьшающий величину нормального давления на образец грунта. Ступица 10 жестко связана с зубчатым колесом 21, входящим в зацепление с шестерней редуктора 22 механизма сдвига с приводом от электродвигателя 23. Токосъемник 24 кольцевого типа, насаженный на ступицу 10, позволяет снимать электросигналы от тензодатчиков 25, установленных на секторах 13 и передават их через усилитель на самописец 20, показывающий удельное сопротивление образца грунта сдвигу. Привод механизма обжатия образцов грунта нормальным давлением, т.е. силового цилиндра 3, представляет собой насосну станцию 26 с манометром 27- и шлангами 28 высокого и низкого давлений. Контроль за параметрами нормального давления, обжимающего образцы грунта 17, осуществляет тензодатчик 29 давления, установленный в силовом цилиндре 3.

Устройство работает следующим образом.

Цилиндрические образцы грунта 17 длиной С ЗЬ, где b - толщина диска 12, помещают в неподвижные обоймы 5 и в соосно установленные с ними отверстия 14 подвижной обоймы 11. Зазор между подвижной обоймой 11 и неподвижными обоймами 5 устанавливают путем вращения регулировочных гаек 7 на резьбах стаканов 6, жестко связанных с полым г(илиндрическим корпусом 2 устройства и станиной 1. Штампы 8, как плунжеры вводят в обоймы 5, Включают насосную станцию 26 и под штоками 4 силового цилиндра 3 создают давление Р, , контролируемое манометром 27 и фиксируемое тензодатчиком 29, с помощью перегоняемой по шпан- гам 28 рабочей ткидкости. При этом общее усилие (сжимающее) Т,, развиваемое каждым штоком силового цилиндра, через шарниры 15 и тензобалки 26 поровну передается на штампы 8 и создает на каждый образец грунта 17 нормальное сжиманщее давление

С Ii.-.

где п - количество образцов грунта;

d - диаметр образца.

Давление (5, контролируется тензодатчи ками 18, передающими по электрическо мостиковой схеме сигналы через усилитель 19 на многоканальный самописец 20 (или щпейфовый осциллограф). Поддерживая постоянным давление 6i до условной стабилизации осадки образцов грунта 17, контролируемой ин- дикатором часового типа (не показаны), включают электродвигатель 23, передающий крутящий момент через редуктор 22 на зубчатое колесо 21,жестко связанное со ступицей 10 обоймы 11, вращающейся на подшипниках 9 качения. Секторы 13 вращающегося диска 12 под действием крутящего момента Mj/, реду1р1рованного от электродвигателя 23, производят срез образцов грунта 17 усилием Q, M,R, где R - радиус делительной окружности от оси силового цилиндра 3 до осей отверсти 14 диска 12. При этом каждый образец грунта 17 будет оказывать удельное сопротивление сдвигу

2 О,

C -г- J

пТ d

контролируемое тенэодатчиками 25,передающими электросигналы на токосъемник 24 кольцевого типа и далее через усилитель 19 - на самописец 20. После

гfO 15 20

25

30

35

0

5

среза образца грунта 17 секторами 13 производят вынос срезанного грунта за пределы обойм 5 и выброс его из отверстий 14 толкателями (не показаны), установленными, например, с одной стороны корпуса 2 устройства в обоймах 5. Диск 12 приводят в исходное положение, оставшиеся части образцов грунта 17 сближают штампами 8 и с торцов обжимают нормальным давлением Oj до стаби-.изации их осадки. Создают на диске 12 крутящий момент Mj и устанавливают удельное сопротивление сдвигу образцов грунта 17 и так до полного выноса грунта исследуемых образцов 17 из обойм 5. По контрольным данным, снятым с осциллограмм (G, , GJ , G, , t:, , Tj , Tj ), строят график зависимости и определяют удельное сцепление и угол внутреннего трения грунта.

Данное устройство позволяет повысить точность измерения за счет равномерного обжатия образцов грунта с обоих торцов нормальным давлением и повысить производительность труда по испытанию образца грунта за счет исключения операций по его перезарядке в обоймах и подготовки образцов близнецов, а также осуществлять одновременное испытание на сдвиг п-числа образцов грунта, сокращая его сроки более, чем в Зп раз. Таким образом появляется роз- можность повышения автоматизации процесса обжатия образцов грунта нормальным давлением, их сдвига и регистрации информации о прочностных свойствах исследуемых грунтов, при этом могут использоваться роботы-манипуляторы.

Формула изобретения

Г.

Устройство для определения прочностных характеристик грунта, включающее корпус, установленную в нем с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси подвижную обойму в виде диска с отверстиями и со ступицей, неподвижные обоймы со штампами,

симметрично установленные относительно диска и соосно его отверстиям, нагрузочные механизмы для обжатия и сдвига образцов грунта и измерительные приспособления, отличающееся тем, что, с целью автоматизации проведения испытаний одновременно нескольких

образцов грунта, устройство снаб- ,жёно дополнительными неподвижными обоймами со штампами, силовым цилиндром двустороннего действия,установленным на горизонтальной оси корпуса, нагрузочньй механизм для обжатия образцов снабжен тензобалками с тензодатчиками, диск подвижной обоймы - тензодатчиками, а ступица диска снабжена кольцевым токосъемником и зубчатым колесом, взаимодействукнцим с нагрузочным механизмом сдвига, выполнена полой и установлена соосно силовому цилиндру двустороннего действия с возможностью вращения вокруг

него, при этом диск подвижной обоймы выполнен разрезным на равновеликие секторы, на поверхности которых установлены тензодатчики, а неподвижные обоймы и штампы расположены попарно с обеих сторон диска подвижной обоймы равноудаленно от его горизонтальной оси вращения и друг от друга по окружности, причем штоки силового цилиндра двустороннего действия шарнирно соединены с тензобалками, одни концы которых оперты на штампы, а другие жестко связаны

друг с другом звезды.

в виде многолучевой

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в строительстве и используется в качестве лабораторного автоматизированного устройства для определения прочностных характеристик исследуемых образцов грунта,. С целью автоматизации процессов сжатия и среза одновременно нескольких образцов грунта на горизонтальной оси корпуса 2 дополнительно установлен сило(/)

18

х5 /yZ f7/ /// /// /7/ /// ////7////

us.Z

Составитель Г.Мартынова Редактор М.Петрова Техред М.Ходании Корректорjl.

Заказ 7386/24 Тираж 606Подписное

ВНШ1ПИ Государственного комитета СССР .

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4.