Устройство для испытания грунта на сдвиг Советский патент 1988 года по МПК G01N3/24 

JJ

гг 36

с/)

4ii 4 00 N9 4

зв

10 и 11 снабжены нагрузочными резервуарами 12, 13 и 14, подвешенными на соответствующих рычагах. Нагрузочные резервуары 13 и 14 для создания сдвигающих усилий соединены между собой посредством трубопровода 24 с краном и гидравлическим сопротивлением 31 и подвешены с возможностью регулировки их положения относительно рычажных прессов 11. Устройство также снабжено регулирующей системой

нагружения, включающей резервуар 16 со стабилизатором уровня 17, сообщенный с резервуарами 12, 13 и 14 посредством трубопроводов с кранами и гидравлическими сопротивлениями. В устройстве осуществляется плавное изменение нормальных и касательных напряжений в заданных режимах. Нагрузочные резервуары могут выполнять роль либо нагрузочных, либо питаюпщх емкостей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству и может использоваться для исследования механических свойств грунта. Цель изобретения - расширение функционапьнь:х возможностей. В устройстве, включающем стабилометр, обеспечивакиций двустороннее перекачивание образца грунта при трехосном сжатии, приспособления для создания нормальных и двусторонних сдвигающих усилий в виде рычажных прессов

1

Изобретение относится к строительству и может использоваться для определения механических свойств грунта при сдвиге.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На чертеже изображена схема устройства.

Устройство включает станину 1, на которой установлен стабилометр, обеспечивающий двустороннее перекашивание образцов грунта (простой сдвиг) при трехосном сжатии и содержащий корпус 2, поршень 3, эластичную оболочку 4, основание 5, штоки 6, роликовые опоры 7, рабочую и гидравлическую каме- ры 8 и 9 соответственно.

Для создания вертикального давления на образец грунта служит рычажный пресс 10, а для двусторонних сдвиганнцих усилий - два рычажных пресса 11. Прессы 10 и и прикреплены к станине 1 и представляют собой дифференциальные блоки, в которых большие шкивы выполнены в виде рычажных секторов. Усилия от св ободно опускаинцих ся нагрузочных резервуаров 12-14 с водой, увеличиваясь пропорционально отношению диаметров шкивов блока, передаются посредством гибких лент (троссов) стабилометру. При этом вертикальный пресс 10 передает осевое сжимающее усилие на поршень 3, а горизонтальные прессы 11 (левый и правый) передают штокам 6 тянупдае усилия . Последние действуют строго по одной оси, но в противоположных направлениях. Поэтому результирующее сдвигающее усилие определяется разностью сил, передаваемых правым и левым прессами 11.

Горизонтальные прессы I1 оборудованы тормозными устройствами (не показаны), позволяющими фиксировать дифференциальные блоки в любом положении. Кроме того, в секторные рычаги прессов 11 вмонтированы регуляторы 15 длины тросов, представляющие собой самотормо ящие фрикционные шкивы, на которые навиваются концы гибких лент (тросов), прикрепленных другими концами к нагрузочным резервуарам 13 и 14.

Устройство содержит также регулирующую систему нагружеиия, предназначенную для питания нагрузочных резервуаров 12-14 в режимах, отвечающих натурным условиям работы испытуемого образца грунта. Система включает резервуар 16, вмещающий достаточа 1й

запас воды, стабилизатор 17 уровня, представлякнций собой сосуд с поплавком и запорным клапаном, поддерживающий постоянный уровень воды и напор, трубопроводы 18-24 с гидравлическими сопротивлениями 25-31 и запорными кранами 32-38.

Гидравлические сопротивления 25- 31 служат для регулирования расхода воды в соответствующих трубопроводах.

Они выполнены с возможностью изменения длины калиброванного канала при постоянном его сечении либо изменения сечения при постоянной длине. Запорные краны 32-38 выполнены на два

рабочих положения - Открыто, Закрыто.

Дпя измерения вертикальных усилий и деформаций служат динамометр 39 и индикатор 40, для горизойтальных динамометры 41 и инцикатор 42. Кроме того, стабилометр снабжен кранами.

трубопроводами, насосом, манометрами (не показаны) для измерения давления в гидравлической и водосборных камерах 8 и 9 и управления устройством.

Устройство работает следующим образом.

Приложение к образцу грунта вертикальной нагрузки осуществляют посредством вертикального пресса 10, система нагружения которого включает резервуар 16, стабилизатор 17 уровня, трубопровод 18 с гидравлическим сопротивлением 25 и запорным краном 32, нагрузочный резервуар 12 со сливным трубопроводом 21, гидравлическим сопротивлением 28 и запорным краном 35.

Работа системы в режиме увеличения нормальных нагрузок регулируется пздргшлическим сопротивлением 25 при открытом 32 и закрытом 35 кранах; в режиме уменьшения нагрузок - гидравлическим сопротивлением 28 при закрытом 32 и открытом 35 кранах.

Приложение к образцу грунта горизонтальной нагрузки осуществляют горизонтальными прессами 1, система нагружения которых имеет два незави - симых контура, работающих раздельно или совместно, - внешний и внутренний.

Внешний контур включает резервуар 16, стабилизатор 17 уровня, трубопроводы 19-23 с гидравлическими сопротивлениями 26-30 и запорными кранами 33-37, нагрузочные резервуары 13 и 14, сливные трубопроводы 22 и 23 с гидравлическими сопротивлениями 29 и 30 и запорными кранами 36 и 37. Работу контура в режиме правостороннего нагружения регулируют гидравлическим сопротивлением 26 при открытом кране 34 и закрытых кранах 33 и 37. При наличии воды в левом нагрузочном резервуаре 13 в работу контура может быть включено гидравлическое сопротивление 29 при открытом кране 36. Работа в режиме левостороннего нагружения аналогична правостороннему при обратном положении указанных кранов и регулировании гидравлических сопротивлений 26 и 30. Внутренний контур включает нагрузочные резервуары 14 и 13, трубопровод 24 с гидравлическим сопротивлением 31 и запорным краном 38 и регуляторы 15 длины тросов. Подгото вка контура к самостоятельной работе в режиме правостороннего нагружения

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

состоит в заполнении левого нагрузочного резервуара 13 водой, создании превышения левого резервуара 13 над правым резервуаром 14 путем удлинения троса правого и укорочения троса левого резервуаров с помощью регуляторов 15, а также в регулировании гидравлического сопротивления 31 при открытом кране 38 и закрытых остальных кранах. Работа контура в режиме левостороннего нагружения аналогична правостороннему при создании превышения правого резервуара 14 над левым резервуаром 13, теми же средствами и предварительном заполнении водой правого нагрузочного резервуара 14.

По мере перетекания из одного нагрузочного резервуара в другой уровни воды в них сближаются, а напор - уменьшается, нЬ с другой стороны в результате сдвиговых деформаций в стабилометре, верхний резервуар поднимается, а нижний опускается, чем компенсируется снижение напора и интенсивности нагружения.

Регуляторами нагружения являются нагрузочные резервуары 12-14 вместе с соответствующими трубопроводами 21- 23, гидравлическими сопротивлениями 28-30 и запорными кранами 35-37.

Переход от правостороннего нагружения к левостороннему (или наоборот) при работе внешнего и внутреннего контуров осуществляют путем постепенного или мгновенного уменьшения правосторонней нагрузки до нуля и последующего увеличения левосторонней нагрузки. Постепенное уменьшение нагрузки происходит в результате опорожнения правого и наполнения водой левого нагрузочных резервуаров; мгновенное снижение - в результате подъема- (вручную) правого резервуара и фиксирования в верхнем положении правого рычажного пресса 11 с помощью его тормозного устройства. При этом тяговый трос правого штока 6 стабиломет- ра оказывается прослабленным.

Более интенсивный рост сдвигающего усилия обеспечивают совместной работой внешнего и внутреннего контуров системы нагружения.

Использование предлагаемого устройства позволяет моделировать работу грунта в массиве при сложном напряженно-деформируемом состоянии под собственным весом и нагрузкой от горнотранспортного оборудования в форьмрующихся насыпях (отвалах) и откосах горных выработок. Автоматическое управление нормальными и сдвигающими нагрузками позволяет воспроизводить натурные режимы нагружения в физических точках массива. В устройстве обеспечивается двустороннее перекашивание образца грунта при неограниченном количестве циклов, что в сочетании с указанными качествами системы нагружения и особенностями данного стабилометра расширяет возможности моделирования. Наличие регулирующей системы нагружения, обеспечивающей разную скорость изменения нормальных и касательных напряжений в образце грунта, позволяет при моделировании учитывать фактор времени.

Формула изобретения

вуарами, подвешенными на. рычагах и имеющими выпускные патрубки с кранами и гидравлические сопротивления, при этом нагрузочные резервуары приспособления для создания сдвигающих

усилий соединены между собой посредством трубопровода с краном и гидравлическим сопротивлением и подвешены с возможностью регулировки их положения относительно секторов.

сообщенного с нагрузочными резервуарами посредством трубопроводов с кранами и гидравлическими сопротивлениями.