Способ подготовки образцов для исследования физико-механических свойств грунтов Советский патент 1988 года по МПК G01N1/00 

Изобретение относится к методам оценки физико-механических свойств грунтов и может быть использовано при отборе проб для инженерно-геологических изысканий в строительстве, при разработке месторождений и карьеров строительных материалов.

Цель изобретения - повышение точ- исследований путем сохранения в отобранном образце природных напряжений и структуры грунта.

На фиг. 1 показано устройство для осуществления предлагаемого способа, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство включает отобранный керн 1 грунта, торцы которого перекрыты картонными выравнивающими прокладками 2 и жесткими дисками 3 с центрирующими стержнями 4. Жесткие диски 3 перекрыты жесткими пластинами 5 с центральными отверстиями, в которых установлены центрирующие стержни 4. Пластины 5 связаны .между собой пружинами 6. Боковая поверх ность керна 1 перекрыта навитой по спирали пластичной лентой 7, один из концов которой закреплен на керне 1, а на другом закреплен груз 8.

Способ осуществляют следую1цим обра«)М.

На основе данных об инженерно-геологических условиях залегания и объемного I веса грунтов определяют природные напря- жения массива, из которого производится Отбор пробы по формулам: ;cTfc Y h,

|Д ,.

(Tj jyn л аь,

1

где о/, и ffj - напряжения соответственно в вертикальном и горизонталь- ;ном направлениях. Па;

Y - объемный вес грунта, Н/м ;

п - глубина отбора керна, м;

ц --- коэффициент поперечного рас- Iширения;

- коэффициент бокового давления.

Вертикальные аь и горизонтальные Oj. напряжения .могут быть определены также по данным специальных исследований естественного напряжения состояния массива грунта.

Отбирают керн, выбуренные из заданной глубины h торцовые поверхности отобранного керна 1 с помощью ножа или лопатки выравнивают и немедленно изолируют его от н-аружного воздуха путем парафинирования. Через выравнивающие картонные прокладки 2 прикладывают к торцовым поверхностям жесткие диски 3 с центрирующими стержнями 4. Затем на поверхности дисков наносят тонкий слой расплавле.нного парафина и прикладывают к ним жесткие пластины 5 с отверстиями, пропуская в ни.х стержни дисков. Пластины 5 соединяют между собой пружинами 6 с предварительным натяжением. В зависимости от типа грунта и глубины отбора образца величину предварительного натяжения пружины (Р|) принимают как некоторую часть от

с„J-. аь-:1-Ч

максимальной силы натяжения ,

h

т. е. PI P/K. После этого пластины 5 устанавливают так, чтобы продольная ось керна располагалась горизонтально, закреп- to ляют эластичную ленту 7 одним концом к образцу, а на другом конце ленты 7 подвешивают груз 8, массу которого определяют из выражения

15

г, . п- b

Ч Р -т Медленно вращая керн 1 относительно пластин 5, на его цилиндрическую поверхность равномерно по спирали наматывают эластичную ленту 7, которая под действием Q груза 8 находится в растянуто.м состоянии.

Операции по натяжению пружин 6 и намотке эластичной ленты 7 повторяют до достижения осевой и боковой нагрузок на образец, соответствующих естественным вертикальным (Ti и горизонтальным о напря- 5 жениям.

Создание на поверхности образца сжимающих нагрузок, равных природным напряжениям, обеспечивает сохранность структуры и плотности грунтового образца при его транспортировке и хранении.

Техноко-экономический эффект от применения предлагаемого способа заключается в получении уточненных характеристик прочности и деформируемости грунтовых оснований, рационализации фундаментов 5 сооружений и уменьшении стоимости строительства.

40

Формула изобретения

Способ подготовки образцов для исследований физико-механических свойств грунтов, включающий выбуривание керна и изолирование его от наружного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований путем сохранения в

45 отобранном образце природных напряжений и структуры грунта, торцовые поверхности отобранного керна выравнивают и после изолирования от наружного воздуха прикладывают к торцовым поверхностям через прокладку жесткие пластины и соединяют

50 их пружинами с предварительным натяже- ние.м, затем , на цилиндрическую поверхность керна равномерно по спирали наматывают с натяжением эластичную упругую ленту, причем соотнощение сил от натяжения эластичной ленты и силы натяжения пру5 жин выбирают по формуле

Ч. . п b Р - л PAeq e-E-t-b - сила натяжения эластичной упругой ленты, Н;

е - относительная деформация ленты;

Е - модуль упругости ленты;

Па;

t и b - соответственно толщина и ширина ленты, м;

Р - сила растяжения пружины, Н;

Ог и а/, - природные напряжения грунта соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Па; п - число пружин; R - радиус поперечного сечения образца, м.

и повторяют операцию по натяжению пру жины и намотке эластичной ленты до достижения нагрузки на образец, соответствуюX 0z/oi, - коэффициент бокового дав- О щей напряжениям, которым подвергается ления грунта;грунт в естественных условиях.

Ог и а/, - природные напряжения грунта соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Па; п - число пружин; R - радиус поперечного сечения образца, м.

и повторяют операцию по натяжению пру жины и намотке эластичной ленты до достижения нагрузки на образец, соответствующей напряжениям, которым подвергается грунт в естественных условиях.

Изобретение относится к методам оценки физико-механических свойств грунтов и может быть использовано при отборе проб для инженерно-геологических изысканий в строительстве, при разработке месторождений и карьеров строительных материалов. Целью изобретения является повышение точности исследований путем сохранения в отобранном образце природных напряжений и структуры грунта. Для этого торцовые поверхности отобранного керна 1 выравнивают и после изолирования от наружного воздуха прикладывают к ним через прокладки 2 и диски 3 с центрирующими стержнями 4 жесткие пластины Ь и соединяют и. пружинами 6 с предварительным натяжением, а затем на цилиндрическую поверхность образца равномерно по спирали наматывают с натяжением эластичную упругую ленту 7 с грузом на конце, причем соотношение сил натяжения эластичной ленты 7 и силы натяжения пружин 6 принимают по формуле: п- Ь/л- R, где q 8- Е- t- b - сила натяжения эластичной упругой ленты, Н; е - относительная деформация ленты; Е - модуль упругости ленты. Па; t и b - соответственно толщина и щирина ленты, м; Р - сила растяжения пружины, Н; К аг/оь - коэффициент бокового давления грунта; а и Об - природные напряжения грунта соответственно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Па; п - число пружин; л; 3,М ...; R - радиус поперечного сечения образца м; и повторяют операции по натяжению пружины и намотке эластичной ленты до достижения нагрузки на образец, соответствующей напряжениям, которым подвергается грунт в естественных условиях. Создание на поверхности образца сжимающих нагрузок, равных природным напряжениям, обеспечивает сохранность структуры и плотности грунтового образца при его транспортировке и хранении. 2 ил. о (Л 4 О5

х

Фиг. 2