Вибростабилометрическая установка для испытания крупнообломочных грунтов Советский патент 1987 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие в полевых и лабораторных условиях.

Целью изобретения является повышение надежности, точности и уменьшение трудоемкости испытаний.

На фиг. 1 изображена установка, разрез; на фиг. 2 - рабочая камера установки, поперечный разрез.

Установка содержит рабочую камеру 1 для размещения грунта, образованную жесткими цилиндрическими лепестками 2 с упругими пластинами 3, прикрепленными к ним с внутренней стороны с помощью верхней 4 и нижней 5, снабженной ножом, обойм. Лепестки 2 связаны между собой по боковой поверхности с помощью приваренных к ним с внешней стороны уголков 6 и болтов 7. Оставшиеся (неприкрепленные) стороны пластин 3 зажаты в местах сопряжения боковых поверхностей. Лепестки 2 связаны между собой так, что в местах сопряжений от одного элемента попадает выпуклая поверхность, а от другого - вогнутая. Таким образом между лепестком 2 и пластиной 3 создается замкнутая камера 8, в которую подают под давлением через штуцера Э жидкость или газ для создании бокового давления внутри рабочей камеры 1. Все замкнутые камеры гидравлически связаны между собой (не показано).

Составной штамп установлен соосно с рабочей камерой 1 и состоит из верхней 10 и нижней 11. Обе части 10 и 11 составного штампа связаны по торцам с гибкой мембраной 12. К верхней части 10 штампа мембрана 12 прикреплена наружным кольцом 13, к нижней части 11 - внутренним кольцом 14. Оба кольца 13 и 14 прикреплены к своим частям 10 и 11 штампа с помощью винтов. На верхнюю часть 10 штампа соосно монтированы шаровой шарнир 15, виброизолятор 16, выполненный, например, в виде пакета пружин сжатия разной жесткости, домкрат 17 и платформа 18. Носледняя связана через- тяги 19 с жесткими лепестками 2, которые с помощью анкеров 20 крепятся к основанию. Верхняя часть 10 составного штампа выполнена с выточкой, образующей совместно с мембраной 12 замкнутую полость 21, которая гидравлически связана с манометром 22 и датчиком 23 давления, а также гидропульсатором, выполненным, например, в виде пульсационной камеры 24 с кулачковым механизмом 25. Нижняя часть 11 составного штампа снабжена датчиком 26 перемещения, датчиком 27 вибрации и электрическим контактным устройством 28 позиционного типа, подвижный элемент 29 которого связан с верхней частью 10 составного штампа. К нижней части 11 монтированы диски 30,

в нижнем из которых установлены датчики 31 контактных напряжений.

Установка работает следующим образом. В полевых условиях собранное и готовое к работе устройство (фиг. 1) погружают в грунт. Благодаря действию ножей и собственного веса установку внедряют в грунт. Для увеличения скорости внедрения возможно удаление лишнего грунта вокруг лепестков 2. После погружения на необходимый уровень установку заанкери- вают анкерами 20 и через штуцера 9 в закнутые камеры 8 подают под заданным для испытаний давлением жидкость или газ. После этого домкратом 17 создают необхо5 димое вертикальное статическое давление, которое измеряют в замкнутой полости 21 с помощью манометра 22 с учетом формулы

,

где Р - вертикальное давление, действующее на грунт;

0q - давление в замкнутой полости составного штампа;

k - постоянный для данной нижней части штампа множитель, равный k Siu/So6p,

5 где 5ш и Socp - площади нижней части штампа, соответственно соприкасающейся с замкнутой полостью и с образцом грунта. Далее в зависимости от программы испытаний возможно приложение либо им0 пульсной нагрузки Римп непосредственно к платформе 18, либо периодической нагрузки. Периодическая нагрузка создается при передаче кулачковому механизму 25 вращательного движения с необходимой для исследования частотой Ц7. Кулачковый меха5 низм 25, обегая шток пульсационной камеры 24, заставляет поршень колебаться и создает тем самым в гидропульсаторе избыточное давление. Это давление передается в замкнутую полость 21, где через гибкую мембрану 12, нижнюю часть 11

0 составного штампа и диски 14 передается на образец испытуемого грунта. Величина динамического давления регистрируется с помощью датчика 23 давления, а величины перемещения и колебаний нижней части 11 штампа измеряются с помощью датчиков перемещения 26 и колебания 27. Контактное устройство 28 позиционного типа с подвижным элементом 29, связанным с верхней частью 10 штампа, в случае уменьшения заранее установленного зазора между частя0 ми 10 и II штампа подает световой или звуковой сигнал. В этом случае необходимо увеличить объем жидкости в замкнутой полости 21, что легко осуществить с помощью, например, маслостанции (не показано).

5 Форма периодического давления, создаваемая гидропульсатором, зависит от формы кулачкового механизма 25. В случае использования кулачкового механизма 25 в ви5

де круга, вращающегося эксцентрично, имеем гармонические колебания давления. Датчики 31 регистрируют контактные напряжения в образце грунта.

При проведении испытаний в лабораторных условиях устанавливают предлагаемую установку на ровной гладкой поверхности и закрепляют ее с помощью анкеров 20. Заполняют рабочую ка,меру 1 испытуемым крупнообломочным грунтом. Монтируют со- осно с рабочей камерой 1 части 10 и 11 составного штампа, щаровой щарнир 15, виброизолятор 16, домкрат 17 и платформу 18 с тягами 19, связанными с жесткими лепестками 2. После этого устройство готово к работе. Далее все операции выполняют аналогично полевым испытаниям.

При необходимости проведения испытаний крупнообломочного грунта другой фракции переходят к другому диаметру рабочей камеры установки, что легко осуществляют благодаря наличию болтовых соединений дисков с нижней частью щтампа и возможности перемещения тяг вдоль платформы.

Использование установки для любых видов крупнообломочных грунтов обеспечивается возможностью варьирования количеством отдельных элементов лепестков с упругими пластинами и размеров дисков нижней части штампа в зависимости от размеров фракций грунта. Чем больше диаметр рабочей камеры установки, тем больше размер допустимой фракции испытуемого грунта. Ориентировочное количество элементов лепестков и диаметр штампа определяют по следующим формулам:

N1 С1Ф.

д ,

D ,

где N - количество отдельных элементов лепестков с упругими пластинами; dФp- размер фракции испытуемого грунта;

А - внутренний размер одного жесткого лепестка; D - диаметр штампа. Пользуясь этими формулами для конкретного вида грунта, всегда можно подобрать количество элементов лепестков и необходимый диаметр штампа, исходя из минимального допустимого объема, а это, в

свою очередь, уменьшает трудоемкость выполнения испытаний и повышает производительность работ.

5Формула изобретения

. Вибростабилометрическая установка для испытания крупнообломочных грунтов, включающая рабочую камеру для размеQ щения грунта, образованную жесткими цилиндрическими лепестками с прикрепленными к ним с внутренней стороны упругими пластинами, штамп с гибкой мембраной, установленный соосно с рабочей камерой со стороны ее свободного торца, приспособле15 ния для создания статического и динамического давления и датчик давления, от- личающаяся тем, что, с целью повышения надежности, точности и уменьшения трудоемкости испытаний, установка снабжена платформой с тягами, виброизолятором,

0 рабочая камера - анкерами, а штамп - датчиками перемещений, вибраций и контактных напряжений, при этом приспособление для создания статического давления выполнено в виде домкрата, приспособление

5 для создания динамического давления - в виде гидропульсатора, а штамп выполнен составным из двух частей, разделенных гибкой мембраной, верхняя из которых, в виде диска, имеет выточку, образующую с гибкой мембраной замкнутую полость, гид0 равлически связанную с гидропульсатором и датчиком давления, причем штамп со стороны его верхней части шарнирно через виброизолятор связан с домкратом, упертым в платформу, при помощи тяг прикрепленную к жестким лепесткам рабочей камеры,

5 а датчики перемещений и вибраций размещены на нижней части штампа.

2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что нижняя часть штампа выполнена из отдельных разъемных жестко связанных между собой дисков большего диаметра, чем диск

0 верхней части штампа, причем в нижний диск вмонтированы датчики контактных напряжений.

3.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что гибкая мембрана прикреплена к

5 верхней и нижней частям штампа по их торцам с помощью соответственно наружного и внутреннего колец.

Фиг. 2

Изобретение относится к области строительства, к испытанию крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие при динамических и статических нагрузках в полевых и лабораторных условиях. Целью изобретения является повышение надежности, точности и уменьшение трудоемкости испытаний. Установка содержит рабочую камеру 1 для размеш,ения грунта, образованную жесткими цилиндрическими лепестками 2 с прикрепленными к ним с внутренней стороны упругими пластинами 3, и составной штамп. Верхняя часть штампа 10, в виде диска, имеет выточку, образуюш,ую с гибкой мембраной 12 замкнутую полость, гидравлически связанную с гидропульсатором для создания динамического давления на грунт. Нижняя часть штампа 11 выполнена из отдельных разъемных, жестко связанных между собой дисков большего диаметра, чем диск верхней части штампа 10. Штамп шарнирно через виброизолятор 16 связан с домкратом 17 для создания статического давления, упертым в платформу 18. Последняя при помоши тяг 19 прикреплена к жестким лепесткам 2, которые могут закрепляться в грунте массива анкерами 20. Штамп оснашен датчиками давлений 23, вибрации 27, перемещений 26 и контактных напряжений 31. 2 з. п. ф-лы, 2 ил. i (Л со оо О5 сл со 20