Способ определения прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик грунтов Советский патент 1987 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к технической физике, в частности к технике определения прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик грунтов, и может быть использовано для исследования свойств грунтов и других материалов в лабораторных и натурных условиях.

Цель изобретения - повышение достоверности определения искомых характеристик.

На фиг. Г представлена схема приложения внешних сил к исследуемому образцу согласно способу определения прочностных сдвиговых и фракционных характеристик грунтов; на фиг. 2 - устройство для осуществления способа; на фиг. 3 - модель, на которой осуществляют способ.

Способ определения прочностных сдвиговьтх и фрикционных характеристик грунтов осуществляют следующим образом.

Подготовленньй образец А помещают в испытательное устройство и прикладывают к нему внешнюю нормальную силу N. Независи мо от этого к об-, разцу А прикладывают независимые тангенциальную боковую сжимающую силу N и тангенциальную фронтальную сжимающую силу N. Таким образом, сжатие области сдвига или фрикционного контакта осуществляется тремя внешними некомпланарными (взаfO

уголка со стороной того же размера, как у обоймы 6. Нижняя обойма 6 установлена на тележке 4. Верхняя обо ма 7 при измерениях вплотную прим кают к неподвижному фронтальному упору 2 и установленному на станине i неподвижному боковому упору, 8. Си тема передачи сдвигающей силы содер жит силовой винт 9 и динамометр 10. Система передачи нормальной силы со держит распределительный штамп 11 нормальной нагрузки, силовой винт 12 и динамометр I 3.Система передачи тангенпиальной боковой силы содержи распределительный р тамп 14 боковой нагрузки, силовой винт 15 и динамометр 16. Система передачи тангенциальной фронтальной силы содержит ра пределительный гчтамп 1 7 фронтальной ,|чагрузки, силовой винт 18 и динамометр 19.

15

20

25

30

Устройство, осуществляющее спосо работает следующим образом. Подгото ленный образеи. А помещают в обоймы 6 и 7 и устанавливают на тележку 4, которую подкатывают вплотную к упор 2 и 8. Через распределительна штам 11 к образцу прикладывают при помо щи силового винта 12 нормальную сжи мающую силу N, которую измеряют ди намометром 13. Через распределитель ный щтамп 14 к образцу А прикладыва ют при помощи силового винта.I5 тан

имно ортогональными) силами, в общем 35 гендиальную боковую сжимающую силу

Ng, которую измеряют динамометром 1 Через распределительный штамп 17 к образцу А прикладьшают при помощи силового винта 18 тангенциальную фронтальную сжимающую силу, которую измеряют динамометром 19. После это го производят сдвиговое испытание. Для этого к нижнему подвижному упору 3, жестко смонтированному на тележке 4, с помощью cилoво го винта 9 прикладывают сдвигающую силу , которую измеряют динамометром 10. Для всестороннего изучения прочностных сдвиговых характеристик грунтов следует повторить испытания по указанному способу при измененных соотношениях между нормальной, тангенциальной боковой и тангенциальной фронтальной силами, а прочностные сдвиговые гЪрикционные характеристики определяют из матричного уравнения

случае величины углов между сжимающими область сдвига или фрикционного контакта внещними некомпланарными силами могут -быть отличными от 90° ,

После этого производят сдвиг в плоскости сдвига Б, прикладывая к образцу А сдвигающую силу результатам измерений, проведенных известными математическими методами (например, методом наименьших квадратов), рассчитывают искомые характеристики грунта,

Устройство для осуществления способа определения прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик грун- тов содержит установленный на станине 1 верхний неподвижный фронтальный упор 2 и подвижный упор 3, жестко смонтированный на тележке 4, скользящей по шарикам 5. Образец грунта А располагают в двух обоймах в к 7j из которых нижняя обойма 6 имеет квадратное сечение, а верхняя обойма 7 вьшолнена в форме равнобокового

fO

2853422

уголка со стороной того же размера, как у обоймы 6. Нижняя обойма 6 установлена на тележке 4. Верхняя обойма 7 при измерениях вплотную примыкают к неподвижному фронтальному упору 2 и установленному на станине i неподвижному боковому упору, 8. Система передачи сдвигающей силы содержит силовой винт 9 и динамометр 10. Система передачи нормальной силы содержит распределительный штамп 11 нормальной нагрузки, силовой винт 12 и динамометр I 3.Система передачи тангенпиальной боковой силы содержит распределительный р тамп 14 боковой нагрузки, силовой винт 15 и динамометр 16. Система передачи тангенциальной фронтальной силы содержит распределительный гчтамп 1 7 фронтальной ,|чагрузки, силовой винт 18 и динамометр 19.

15

20

Устройство, осуществляющее способ, работает следующим образом. Подготовленный образеи. А помещают в обоймы 6 и 7 и устанавливают на тележку 4, которую подкатывают вплотную к упорам 2 и 8. Через распределительна штамп 11 к образцу прикладывают при помощи силового винта 12 нормальную сжимающую силу N, которую измеряют динамометром 13. Через распределительный щтамп 14 к образцу А прикладывают при помощи силового винта.I5 тангендиальную боковую сжимающую силу

Ng, которую измеряют динамометром 16. Через распределительный штамп 17 к образцу А прикладьшают при помощи силового винта 18 тангенциальную фронтальную сжимающую силу, которую измеряют динамометром 19. После этого производят сдвиговое испытание. Для этого к нижнему подвижному упору 3, жестко смонтированному на тележке 4, с помощью cилoво го винта 9 прикладывают сдвигающую силу , которую измеряют динамометром 10. Для всестороннего изучения прочностных сдвиговых характеристик грунтов следует повторить испытания по указанному способу при измененных соотношениях между нормальной, тангенциальной боковой и тангенциальной фронтальной силами, а прочностные сдвиговые гЪрикционные характеристики определяют из матричного уравнения

E&iK- c;

где i l,2,...,n, n 4, ,2,3; r. 6.

dK.

значение в i-м опыте сдви- гакяцей силы или силы трения, отнесенной к единице площади сдвига или фрикционного контакта; величина нормального давления в 1-м опыте; величина тангенциального фронтального давления в iопыте;

вычисляемые параметры прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик; величина тангенциального бокового давления в i-м опте . Формула изобретени

Способ определения прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик грунтов, заключающийся в измерении сдвигающей Силы или силы трени в условиях приложения к области сдвига или фрикционного контакта внешних нормальной и тангенциальной боковой сил, о тлич ающи й- с я тем, что, с целью повышения добп

fO

2853424

стоверности определения искомых характеристик, область сдвига или фрикционного контакта дополнительно нагружают внешней тангенциальной фронтальной cжимaюD eй силой, а прочностные сдвиговые и фрикционные характеристики определяют из матричного уравнения:

.

1

где i l ,2,. .. ,п, п 4;

Ч- л-I,,J,

5

0

5

6. 11

2

- значение в i-ом опыте сдвигающей силы или силы тре ния, отнесенной к единице площади сдвига или фрикционного контакта; величина нормального давления в i-M опыте; величина тангенциального бокового давления в i-м опыте;

величина тангенциального фронтального давления в i-м опыте;

вычисляемые параметры прочностных сдвиговых и фрикционных характеристик.

.Изобретение относится к технической физике. Цель изобретения tin повышение достоверности определения искомых характеристик. Подготовленный образец А помещают в испытательное устройство и прикладывают к нему внешнюю нормальную сжимающую силу N . Помимо этого к образцу А прикладывают независимые тангенциальную боковую сжимающую силу Ng и тангенциальную фронтальную сжимающую силу N-. Сжатие области сдвига или фрикционного контакта осуществляется тремя внешними не- компланарными силами. После зтогр производят сдвиг в плоскости F, прикладывая к образцу А сдвигающую силу. По результатам измерений расчетным путем определяют искомые ха- оактеристики грунта. 3 Ил. Г/ф -/ I 1 хГу /чу Нф О 00 сл со J / / .4

ё

15

19 11

18

иг

16

О О О о

Редактор А.Сабо

Составитель Л.Климов Техред А.Кравчук

Заказ 7637/44 -Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного-комитета СССР

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

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

/ /

5 Фиг.

Корректор И.Муска