Устройство для записи деформаций грунта Советский патент 1987 года по МПК G01V1/16 

Изобретение относится к изучению динамики взрывных процессов в грунтах и может быть использовано для записи деформаций в грунтах при ра- спрострайении взрывной или сейсмической волны.

Цель изобретения - повьппение точности за счет одновременного измерения шести независимых компонент тензора деформаций.

На фиг.1 изображена схема элементарного объема грунта с действующими на него напряжениями и возникающими при этом деформациями; на фиг.2 - устройство, обдай вид; на фиг.З - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2.

Устройство дпя записи деформаций грунта содержит шесть измерительных узлов 1-6. Первые три измерительных узла выполнены в виде трех пар опорных элеме нтов 7-12. Опорные элементы 7,8 и 11, 12 жестко связаны соответственно со штоками 13, 14 и 15, 16, на. неметаллических концах которых закреплены пружинные токосъемники 17,18 и 19, 20, располож енные внутри втулок 21 и 22 с пазами 23, 24 и взаимодействующие с реостатными катушками 25 и 26, навитыми на втулки 2J и 22, размещенные внутри опорных элементов 9, 10, которые являются одновременно и корпусами соответственн измерительных узлов I и 3.

На опорном элементе 9 жестко закреплен шток 27 со шпонкой 28, взаимодействующий с направляющим пазом крьш1ки 29 корпуса 30, который жестко закреплен на опорном элементе 10, На неметаллическом конце штока 27 закреплен пружинный токосъемник 31, расположенный внутри втулки 22 с пазом 33 и взаимодействующий с реостатной катушкой 34, навитой на втулку 32, размещенную внутри корпуса 30.

На корпусах 9 и 10 измерительных узлов 1 и 3, а также на корпусе измерительного узла 2 установлены соответственно измерительные узлы 4, 6 и 5, при этом сопротивления 35, 36 и

37их преобразователей размещены в пазах этих корпусов.

Измерительные узлы 4 и 6 выполнен в виде«поворотных опорных элементов

38и 39, закрепленных на коаксиаль- но расположенных гильзах 40 и 41, внутри которых на неметаллических пластинах установлены пружинные токо

съемники 42 и 43, взаимодействующие с сопротивлениями 35 и 36 преобразо- ,вателей.

Измерительный узел 5 выполнен в виде поворотного опорного элемента 44, закрепленного на коаксиальной гильзе 45, внутри которой на неметаллической пластине установлен пружинный токосъемник 46, взаимодействующий с сопротивлением 37 преобразователя.

Пружинные токосъемники 17-20, 31 и реостатные катушки 25, 26, 34 свяf заны с регистратором, снабженным стационарными мостиковыми схемами 47-49. Пружинные токосъемники 42, 43 и 46 поворотных опорных элементов 38, 39 и 44 и сопротивления 35-37 пре0 образователей также связаны с регистратором, снабженньпи стационарными мостиковыми схемами 50-52.

Устройство работает следующим образом.°

5 В элементарный объем грунта устанавливают устройство, располагая его опорные элементы согласно схеме (фиг. 1), и затрамбовывают их ранее вынутым грунтом до плотности, соот0 ветствующей естественной плотности грунта.

При распространении в грунте взрывной волны элементарный объем грунта, в котором находится устройе ство, деформируется и перемещается под действием напряжений, создаваемых волнами. Напряженное состояние элементарного объема грунта (фиг,1) описывается следующими компонентами

0 тензора напряжений (учитывается, что для грунта выполняется закон парности касательных напряжений) гСЗ ,6,

7 у хг

Под действием напряжений G про5 исходит смещение опорных элементов 9 и 10 друг относительно друга. При этом штоку 27 придается линейное перемещение, и пружинный токосъемник 31, перемещаясь по реостатной катуш0 ке 34, производит разбаланс мостико- вой схемы 49, ток разбаланса поступает на гальванометр, производя запись деформаций по оси X на осциллографе;I

Под действием напряжений б происходит смещение опорных элементов 7 и 8, при этом штокам 13 и 14 придается линейное перемещение, пружинные

токосъемники 17 и 18 перемещаясь по реостатной катушке 25, производят разбаланс мостиковой схемы 47, и ток разбаланса поступает на гальванометр производя запись деформации по оси на осциллографе.

Под действием напряжений б происходит смещение опорных элементов 11 и 12, при этом штокам 15 и 16 при- . дается линейное перемещение, пружинные токосъемники 19 и 20, перемещаясь по реостатной катушке 26, производят разбаланс мостиковой схемы 48, и ток разбаланса поступает на гальванометр, производя запись деформации по оси Z на осциллографе.

Так как шток 27, которьй жестко закреплен на опорном элементе 9, снабжен шпонкой 28, взаимодействукг- щей с направляющим пазом крьшки 29 корпуса 30, который жестко закреплен на опорном элементе 10, то измерительные узлы 1,2,3 одновременно измеряют линейную деформацию по трем взаимно перпендикулярные направлениям

Под действием касательных напряжений G и соответственно поворачиваются относительно осей У и Z опорные элементы 38 и 39. Углы их поворота If ., и регистрируются за счет углового перемещения пружинных токосъемников 42 и 43 по сопротивлениям 35 и 36 преобразований, в результате чего происходит разбаланс мостиковых схем 50 и 51 и ток разбаланса поступает на гальванометр, производя запись соответствующих деформаций f,-iK буу на осциллографе. Под действием касательного напряжения € „ поворачивается относительно оси X опорный элемент 44. Угол поворота (f,..jрегистрируется за счет углового перемещения пружинного токосъемника 46 по сопротивлению 37 преобразователя, в результате чего происходит разбаланс мостиковой схемы 52 и ток разбаланса поступает на гальванометр производя запись деформаций на осциллографе.

Таким образом, осциллограф записывает одновременно шесть независимых компонент тензора деформаций.

Формула изобретения

1.Устройство для записи деформаций грунта, содержащее первый измеритель линейных перемещений, выполненный в виде двух опорных элементов со штоками, установленными в корпусе с возможностью перемещения вдоль его оси, с преобразователем,соединенным со схемой регистрации, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности за счет одновременного измерения шести независимых компонент тензора деформаций,

оно дополнительно снабжено вторым и третьим измерителями линейных перемещений и тремя измерителями поворотов с преобразователями,соединенными со схемами регистрации, причем второй

и третий измерители линейных переме щений расположены взаимно перпендикулярно между собой и с первым, а измерители поворотов содержат опорные элементы, закрепленные на гильзах, установленных на корпусах измерителей линейных перемещений с возможностью поворота относительно их осей, при этом третий измеритель линейных перемещений выполнен идентично первому, а второй содержит шток, жестко связанный с корпусом первого с возможностью перемещения в пазу своего корпуса, жестко соединенного с корпусом третьего измерителя линейных перемещений.

2.Устройство по п. 1,- о т л и - чающееся тем, что преобразователи измерителей поворотов выполнены в виде сопротивлений, установленных на корпусах измерителей линейных перемещений, связанных пружинными токосъемниками с гильзами опорных элементов измерителей поворотов.,

-z

бг

.

Изобретение относится к области изучения динамики взрывных процессов в грунтах и может быть использовано для записи деформаций в грунтах при распространении взрывной или сейсмической волны. Цель изобретения - повышение точности определения деформированного состояния элементарного объема грунта за счет одновременного измерения в нем шести компонент тензора деформаций. Устройство дополнительно снабжено пятью взаимосвязанными .узлами с преобразователями и схемами регистрации, два из которых расположены взаимно перпендикулярно с основным измерительным узлом и между собой, а остальные три расположены на осях первых трех измерительных узлов с возможностью поворота их опорных элементов относительно зтих осей. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. € (Л :о 35 :

...

- ,, «t й

фиег

Фиг.З

38

LJ

33 2S 22

Фиг Л

Составитель Д.Заргарян Редактор М.Циткина Техред М.Дидык Корректор А.Обручар

Заказ 6400/35 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений н откцштий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

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

IS