Устройство для испытания грунтов резанием Советский патент 1989 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к исследованию механических свойств грунтов в естественном состоянии.

Цель изобретения - расширение области применения и объема получаемой информации за счет возможности испытания грунтов в мерзлом и оттаявшем состояниях, а также сохранение родного состояния исследуемого грунта в зоне резания.

На фиг.1 показано устройство, общий вид, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на фир.1.

Устройство содержит трубчатый корпус 1 с шарнирно и симметрично установ-- ленными на нем ножами 2 и 3 верхнего и нижнего ярусов, взаимодействующими соответственно с датчиками 4 и 5 давления, нагреватели 6, связанные коммуникацией 7 с источником тепла, и отражатель 8.

Вылет ножей 3 нижнего яруса вдвое превышает вылет ножей 2 верхнего яруса.

Отражатель 8 выполнен из упруго- пластичного материала и установлен между нагревателями 6 и ножами 2 верхнего яруса в плоскости, перпендикулярной оси устройства. Отражатель 8 в процессе испытания грунтов контактирует со стенками скважины 9, состоящим из мерзлого и талого грунта 10 и II соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Устройство опускают на забой предварительно пробуренной опытной скважины 9 в мерзлом грунте. При этом ножи 2 и 3, поворачиваясь на осях, не мешают свободному перемещению устройства вдоль ствола скважины 9. Затем включают нагреватели 6 и начинают перемещать устройство в обратном

5

0

5

0

5

0

направлении, к устью скважины 9, при одновременном локальном оттаивании грунта стенки скважины 9 выше ножей 3 нижнего яруса.

При этом ножи 2 верхнего яруса внедряются в мерзлый грунт 10 и прорезают его на величину г, а ножи 3 нижнего яруса внедряются в стенки скважины 9 на величину 2г и осуществляют резание талого грунта 11. Такое соотношение длины ножей обеспечивает идентичность условий резания. Усилия резания воспринимаются датчиками 4 и 5 давления.

Размещение отражателя 8 между нагревателями 6 и ножами 2 верхнего яруса предотвращает оттаивание грунта под этими ножами. Причем удаление ножей 2 верхнего яруса от нагревателя 6 должно быть не менее 30-40 см с учетом того, что расстояние от отражателя 8 до нагревателя 6 должно быть порядка 15-20 см и столько же от отражателя до ножей 2 верхнего яруса. Расстояние ножей 3 нижнего яруса от нагревателя 6 должно быть 10-15 см, чтобы нагреватель был выше этого яруса ножей, иначе при движении устройства вверх будет оттаивать грунт скважины 9 ниже ножей 3, что приведет к дополнительным потерям тепла. Удаление ножей 3 на большую величину может привести к повторному замерзанию оттаявшего слоя.

Величину зоны оттаивания определяют в опыте или расчетным путем в зависимости от теплопроводности грунта, количества подводимого тепла и времени нагревания.

Таким образом, по мере перемещения устройства вдоль стйола скважины одновременно получают механические характеристики грунта как в мерзлом, так и в талом состояниях. Сопоставление этих показателей позволяет выделять в разрезе талые и мерзлые грунты, определять местоположение в р.аз- резе и границы прослоев льда и другие характеристики грунтов за счет существенного различия прочности грунтов в талом и мерзлом состояниях.

Формула изобретения

1. Устройство для испытания грунтов резанием, включающее трубчатый корпус с шарнирно и симметрично закрепленными на нем ножами, датчики давления и механизм подъема, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и объема получаемой информации за счет

возможности испытания грунтов в мерзлом и оттаявшем состояниях, оно снабжено дополнительными ножами, которые вместе с основными образуют двухъярусную систему, и нагревателями, размещенными между ярусами ножей в одной плоскости с ними, причем вылет ножей нижнего яруса вдвое превышает вылет ножей верхнего яруса.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что, с целью сохранения природного состояния исследуемого грунта в зоне резания, оно 5 снабжено отражателями, выполненными из упругоэластичного материала, установленными между нагревателями и ножами верхнего яруса в плоскости, перпендикулярной оси устройства.

Изобретение относится к строительству к исследованию физико- механических свойств грунтов в массиве. Цель изобретения - расширение области применения и объема получаемой информации за счет возможности испытания грунтов в мерзлом и оттаявшем состоянии. Устройство, содержащее корпус 1 с шарнирно закрепленными на нем ножами с датчиками давления, имеет дополнительные ножи, образующие с основными двухъярусную систему. Между ножами 2 и 3 верхнего и нижнего ярусов установлены нагреватели 6. Вылет ножей вдвое превышает вылет ножей 2. С целью сохранения природного состояния исследуемого грунта в зоне резания между нагревателями 6 и ножами 2 установлены отражатели 8 из упругоэластичного материала. Устройство погружают на забой скважины 9 и после включения нагревателей 6 для локального оттаивания грунта в области ножей 3 нижнего яруса начинают перемещать его вверх. Ножи 2 осуществляют резание мерзлого грунта 10, а ножи 3-талого грунта 11. Сопоставление показателей сопротивления резанию грунта в мерзлом и оттаявшем состоянии позволяет судить о его свойствах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Фие.2