Устройство для испытания образцов грунта в условиях трехосного нагружения Советский патент 1987 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

Изобретение относится к строительству, а именно к испытаниям материалов, и может быть использовано для определения прочностных и деформативных характеристик грунтов.

Целью изобретения является расширение 5 функциональных возможностей и повышение точности испытаний.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство.

Устройство включает основание 1, уста- о новленную на нем камеру 2 бокового давления для размещения образца 3 грунта, нагрузочное приспособление со следящей системой и измерительное приспособление. Камера 2 бокового давления имеет съемнирной опорой 9 и создают давление в домкрате 20.

Испытание образца в условиях одноосного растяжения производят также при закрытом вентиле 14 и открытом вентиле 15. При этом каретку 11 устанавливают на левой консольной части балки 8 (как показано на чертеже) и создают давление в домкрате 20.

При испытании образца в условиях возрастающего осевого усилия сжатия ах и постоянства бокового давления ( const) закрывают вентиль 14 и открывают вентиль 15, а камеру 2 бокового давления подключают к источнику постоянного давления (например, к емкости с рабоную крышку 4, в отверстие которой про- 15 чей жидкостью, к которой через редук- пущен щток 5. Нагрузочное приспособле-тор подключен баллон со сжатым воздухом). Каретку 11 устанавливают в средней части балки между опорами 9 и 10 и

ние выполнено в виде гидроцилиндра 6 с плунжером 7 и двухконсольной балки 8 с шарнирными опорами 9 и 10, закрепленными на щтоке 5 и плунжере 7 соответственно.

Па балке 8 установлена каретка 11 с возбудителем статической, динамической или ц-иклической нагрузки.

Гидроцилиндр 6 установлен на основании 1 в гильзе 12 в направляющих пазах с возможностью вертикального перемещения. Полость гидроцилиндра 6 соединена с камерой 2 бокового давления трубопроводом 13, имеющим вентили 14 и 15.

20

25

создают давление в домкрате 20.

При испытании образца в условиях возрастающего усилия растяжения вдоль его оси и постоянства бокового давления каретку 1 1 с домкратов 20 перемещают на левую консольную часть балки.

Испытание образца грунта в условиях осевого сжатия (или растяжения) и пропорционально возрастающего бокового давления ( или , ,; cTx/( const) производят при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15. При этом в

Следящая система состоит из уровня 16 зо случае создания сжимающего осевого усилия

() каретку 11 с домкратом 20 устанавливают на балке 8 между опорами 9 и 10, а в случае создания растягивающего усилия () каретку устанавливают на левую консоль балки 8. Условие

с электрическими контактами, установленного на двухконсольной балке 8, электродвигателя 17 с червячной передачей 18 и винтовой парой 19, связанной с гидроцилиндром 6.

() каретку 11 с домкратом 20 устанавливают на балке 8 между опорами 9 и 10, а в случае создания растягивающего усилия () каретку устанавливают на левую консоль балки 8. Условие

Статическая нагрузка создается гидрав- 35 осевого сжатия () и пропорциональлическим домкратом 20. Динамическая нагрузка может быть создана известными ударными приспособлениями, а циклическая - известными вибрационными устройствами (не показаны).

Устройство работает следующим образом. Испытываемый образец 3 грунта размещают в камере 2 бокового давления, плотно закрывают крыщку 4, открывают вентили 14 и 15, наполняют камеру 2 бокового

ного бокового растяжения (а,, /CTx/Oj,/ K const) реализуют также при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15, однако в этом случае каретку 11 располагают на правой консоли балки 8. Величина параметра К зависит от места расположения каретки 11 на указанных участках балки В и определяется как отношение расстояний от нагрузки до опор 9 и 10. Схемы испытания образца динамическидавления и часть полости гидроцилиндра 6 , ми нагрузками реализуют аналогично опи- рабочей жидкостью и закрывают вентиль 15. После этого в зависимости от заданного режима нагружения и испытания образца каретку 11 устанавливают на левую, среднюю или правую часть балки, а возбуПри создании динамических схем нагружения также пользуются вентилями 14 и 15. На каретке 11 монтируют возбудитель динамической нагрузки, например известное

дитель нагрузки подключают к источнику 50 ударное приспособление с падающим грузом.

питания (гидравлический домкрат 20 - например, к насосу).

Устройство позволяет реализовать различные схемы (режимы) нагружения.

При испытании образца грунта в условиях одноосного сжатия закрывают вентиль 14, открывают вентиль 15, каретку 11 устанавливают на балке 8 над шар55

и в зависимости от реализуемой схемы каретку 11 устанавливают на балке 8 над опорой 9 на штоке 5, или в средней ее части между опорами 9 и 10, или на левой или правой консоли балки 8.

Симметричную циклическую осевую нагрузку на образец грунта (0х(макс) создают следующим образом.

нирной опорой 9 и создают давление в домкрате 20.

Испытание образца в условиях одноосного растяжения производят также при закрытом вентиле 14 и открытом вентиле 15. При этом каретку 11 устанавливают на левой консольной части балки 8 (как показано на чертеже) и создают давление в домкрате 20.

При испытании образца в условиях возрастающего осевого усилия сжатия ах и постоянства бокового давления ( const) закрывают вентиль 14 и открывают вентиль 15, а камеру 2 бокового давления подключают к источнику постоянного давления (например, к емкости с рабохом). Каретку 11 устанавливают в средней части балки между опорами 9 и 10 и

создают давление в домкрате 20.

При испытании образца в условиях возрастающего усилия растяжения вдоль его оси и постоянства бокового давления каретку 1 1 с домкратов 20 перемещают на левую консольную часть балки.

Испытание образца грунта в условиях осевого сжатия (или растяжения) и пропорционально возрастающего бокового давления ( или , ,; cTx/( const) производят при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15. При этом в

случае создания сжимающего осевого усилия

() каретку 11 с домкратом 20 устанавливают на балке 8 между опорами 9 и 10, а в случае создания растягивающего усилия () каретку устанавливают на левую консоль балки 8. Условие

осевого сжатия () и пропорционального бокового растяжения (а,, /CTx/Oj,/ K const) реализуют также при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15, однако в этом случае каретку 11 располагают на правой консоли балки 8. Величина параметра К зависит от места расположения каретки 11 на указанных участках балки В и определяется как отношение расстояний от нагрузки до опор 9 и 10. Схемы испытания образца динамическими нагрузками реализуют аналогично опи-

При создании динамических схем нагружения также пользуются вентилями 14 и 15. На каретке 11 монтируют возбудитель динамической нагрузки, например известное

ударное приспособление с падающим грузом.

55

и в зависимости от реализуемой схемы каретку 11 устанавливают на балке 8 над опорой 9 на штоке 5, или в средней ее части между опорами 9 и 10, или на левой или правой консоли балки 8.

Симметричную циклическую осевую нагрузку на образец грунта (0х(макс) создают следующим образом.

Закрывают вентиль 14, открывают вентиль 15 и выпускают из камеры 2 рабочую жидкость, на каретке 11 монтируют возбудитель переменных усилий, например известный вибровозбудитель направленных колебаний. Каретку 11 устанавливают и зак- репляют на балке 8 над опорой 9 и затем вибровозбудитель включают в электрическую сеть.

При осуществлении схемы испытания образца грунта симметричной циклической осевой нагрузкой при постоянном боковом давлении закрывают вентиль 14, заполняют камеру 2 сжатым воздухом до заданной величины давления и закрывают вентиль 15. Каретку 11 закрепляют на балке 8 над опорой 9 и вибровозбудитель подключают в электрическую сеть.

Осуществление режимов нагружения симметричными циклическими осевой и боковой нагрузками производят при открытом вентиле 14 и закрытом вентиле 15. При испы- тании образцов нагрузками, совпадающими по фазе, каретку 11 устанавливают и закрепляют на балке между опорами 9 и 10, а в случае испытания образцов в условиях несовпадения фаз изменяющихся нагрузок каретку 11 закрепляют на одной из кон- солей балки 8. Крайние значения изменяющихся осевой и боковой нагрузок (величины амплитуд колебаний) зависят от местоположения каретки 11 на указанных участках балки 8. Местоположение каретки 11 определяют и назначают в зави- симости от задаваемых амплитуд колебания величин нагрузок.

При испытании образца переменными нагрузками с несимметричным циклом создают дополнительную постоянную статическую нагрузку на балку 8, например, гидрав- лическим домкратом 20 через упругую прокладку. В зависимости от реализуемой схемы нагружения дополнительную статическую нагрузку создают также между опорами 9 и 10 или на одной из консолей балки 8. При всех рассматриваемых схемах испытания образца балку 8 поддерживают в строго горизонтальном положении при помощи следящей системы. В процессе деформирования и разрушения образца шток 5 и плун

Редактор А. Лежнина Заказ 1756/28

ВНИИПИ 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

жер 7 перемещаются в вертикальном направлении и вызывают изменение положения балки 8. При превышении допускаемого угла перекоса балки в зависимости от знака этого угла замыкается первый или левый контакт уровня 16 и его электрический сигнал включает электродвигатель 17. Винтовая пара 19 (в зависимости от направления вращения электродвигателя) поднимает или опускает гидроцилиндр 6 и приводит балку 8 в горизонтальное положение, после чего контакт уровня 16 прерывается и электродвигатель 17 отключается. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет испытывать образцы грунта при различных режимах и схемах трехосного нагружения. При этом на образец могут быть созданы с высокой точностью как статические, так и динамические (в том числе и циклические) нагрузки. Расщирение схем нагружения образца увеличивает функциональные возможности устройства и позволяет более точно определять характеристики прочности и деформируемости испытываемого грунта.

Формула изобретения

Устройство для испытания образцов грунта в условиях трехосного нагружения, включающее основание, установленную на нем камеру бокового давления для размещения образца грунта с крышкой и щто- ком, пропущенным в отверстие крышки, нагрузочный механизм с кареткой для размещения возбудителя нагрузки и следящей системой и измерительное приспособление, отличающееся тем, что, с целью расщире- ния функциональных возможностей и повы- щения точности испытаний, нагрузочное приспособление выполнено в виде гидроцилиндра с плунжером, соединенного трубопроводом с камерой бокового давления, и двухконсольной балки с щарнирными опорами, одна из которых закреплена на щтоке камеры бокового давления, а другая - на плунжере гидроцилиндра, при этом каретка для размещения возбудителя нагрузки установлена на двухконсольной балке.

Составитель Г. Мартынова

Техред И. ВересКорректор А. Зимокосов

Тираж 607Подписное

Изобретение относится к области инженерной геологии и может использоваться для определения прочностных и деформативных характеристик грунтов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение точности испытаний за счет реализации различных режимов нагружения; как статического, так и динамического при сжатии или растяжении. Устройство содержит камеру 2 бокового давления с крышкой 4 и штоком 5, в которой размеш,ают образец грунта 3. Нагрузочное приспособление выполнено в виде гидроцилиндра 6 с плунжером 7, соединенного с камерой 2 бокового давления, и двухконсольной балки 8, шарнирно закрепленной на штоке 5 и плунжере 7. На балке 8 установлена каретка 11 с возбудителем статической, динамической или циклической нагрузки. В зависимости от заданного режима нагружения и испытания образца грунта 3 каретку 11 устанавливают на левую, среднюю или правую часть балки 8, а возбудитель нагрузки подключают к источнику питания. I ил (О (Л со о 4 05