Прибор для трехосных испытаний грунтов Советский патент 1989 года по МПК E02D1/00 

(Л

70

сд

о

ее о

00

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изучении грунтов в основаниях сооружений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Прибор имеет рабочую камеру 1 в виде куба, образованную днищем 2 и подвижными штампами 3 боковой нагрузки, выполненными из анизотропного армированного материала и размещенными в корпусе 4. Между корпусом 4 и каждым штампом 3 боковой нагрузки размещены камеры давления 8, соединенные с приводом смещения посредством трубопровода 9. Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение. Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21. Для совместной работы корпуса 4 и штампов 3 боковой нагрузки они соединены вертикальными стержнями 5, фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 шарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр 23, образующий со своим нагрузочным баком 25 привод смещения штампа вертикальной нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

76-1

Фиг. г

вой нагрузки размещены камеры давления 8, соединенные с приводом смещения посредством трубопровода 9. Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение. Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21. Для совместной работы корпуса 4 и штамИзобретение относится к строительству, а именно к исследованиям механических свойств грунтов в основаниях сооружений.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

На фиг. I показано устройство, план, на фиг. 2 - то же, разрез.

- Прибор имеет рабочую камеру 1 в виде куба, образованую днищем 2 и подвижными штампами. Штампы 3 боковой нагрузки размещены в корпусе 4, который вместе с ними установлен на днище 2 прибора. Корпус и штампы боковой нагрузки выполненьс из анизотропного армированного материала с низким модулем сжатия и сдвига. Примером такого материала может являться пакет из чередующихся плоских металлических и резиновых низкомодульных деталей, набранный на вакуумной смазке и одетый на два вертикальных стержня .

Каждый щтамп 3 боковой нагрузки имеет катковые опоры 6 по своим верхней и нижней поверхностям. По вертикальным граням рабочей поверхности этих штампов выполнены пазы для возможности поступательного движения штампов при обжатии образца. В пазах между соседними штампами боковой нагрузки размещены эластичные трубки 7 для герметизации стыков, заполненные жидкостью и, выведенные из прибора на накопительный бак (не показан).

Между корпусом 4 и каждым штампом 3 боковой нагрузки имеется полость, в которой размещена камера давления 8. Камера соединена трубопроводом 9 с нагрузочным баком 10, манометром 11, клапаном 12 регулирования давления и краном 13 и образует вместе с ними привод смешения штампа 3 боковой нагрузки.

Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение.

Штампы и днище выполнены в двух разновидностях - сплошными и перфорированными. При использовании перфорированных штампов и дниша систему отверстий каждого из них соединяют трубопроводом 15 и с нагрузочным баком 10, волюмометром 16, ма

пов 3 боковой нагрузки они соединены вертикальными стержнями 5, фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 щарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр 23, образующий со своим нагрузочным баком 25 привод смешения штампа вертикальной нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

нометром 17, клапаном 18 регулирования давления, что образует систему регулирования давления в воде, индивидуальную для каждого штампа и днища.

Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно

соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21. Стойки шар- нирно оперты на днище 2 и находятся в контакте с наружной поверхностью корпуса 4. На стойки 19 на уровне штампа 14 вертикальной нагрузки шарнирно оперты ригели 20, охватывающие ш.тамп 14. Для совместности работы корпуса 4 и штампов боковой нагрузки 3 при работе сдвигового приспособления они соединяются вертикальными стержнями 5, проходящими через штампы 3

боковой нагрузки и фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 щарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр 23, соединенный трубопроводом 24 со своим

нагрузочным баком 25 и манометром 26 и образующий вместе с ними привод с.меше- ния штампа вертикальной нагрузки.

Прибор работает следующим образом. На поршень нагрузочного бака 24 прикладывают нагрузку. Через трубопровод 23 давление передается на шток гидроцилиндра 22 и от него на штамп 14 вертикальной нагрузки. Одновременно с приложением нагрузки на нагрузочные баки 10 (при этом

регулируемые клапаны 12 закрыты) камерой давления 8 передается дааление на соответствующие штампы 3 боковой нагрузки. Величина созданного давления фиксируется манометрами 11 и 25.

При сообщении усилия штампам 3 от камеры давления 8 они смешаются и обжимают образец грунта. При этом вода из эластичных трубок 7 вытесняется в накопительный бак (не показан). Поскольку в процессе приложения давления штампы 3 несколько сдвинулись, фиксируют положение стержней

5 на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 с помощью зажимов.

Осуществляя с помощью привода сдвига 21 отклонение стоек 19 от вертикали, производят соответствующий перекос корпуса 4 и, следовательно, (благодаря стержням 5) перекос пары взаимно противоположных штампов 3. При этом в образце происходит поворот осей главных напряжений, т.е. создаются касательные напряжения. Поворот можно произвести в двух взаимно-перпендику-. лярных вертикальных плоскостях. Можно также приложить крутящее усилие на образец посредством перекоса образца в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях.

Система регулирования давления в воде может функционировать по трем схемам.

Схема открытого дренажа. При этом в процессе сжатия образца вода из него отжимается через перфорированные отверстия стенок рабочей камеры 26. Отток воды из образца возможен либо по всем направлениям через поверхности штампов и днища, либо по каким-либо избранным направлениям (часть стенок рабочей камеры сплошные, часть перфорированные). Под действием приложенного на образец давления перфорированные поверхности стенок и далее по трубопроводам 15 вода поступает в волю- мометры 16, в которых замеряется ее объем.

Схема регулируемого выхода воды из образца. По этой схеме вода из образца может выйти только в том случае, если давление в ней превысит некоторую величину, установленную на клапане 18 регулирования давления. Для этого вся система регулирования давления в воде заполняется несжимаемой жидкостью, на клапане 18 устанавливается давление Р«,. Под давлением штампов вода из образца будет стремиться к выходу из него, но этому воспрепятствует вода в системе регулирования давления. Поэтому давление в системе будет возрастать до то- то значения, когда оно наконец не окажется равным Р. В этот .момент клапан 18 регулирования давления открывается и далее прибор работает при заданном противодавлении.

Схема испытания гидростатической нагрузкой. Для этого в зависимости от направления, которое интересует исследователя, по

5

одной грани образца прикладывается давление водой посредством приложения нагрузки на поршень волюмометра 16, а по другой грани (другим граням) задается пер- вая или вторая указанные схемы работы

Для .моделирования грунтового окружения образца на клапанах регулирования давления 12 гидроприводов горизонт ального смешения штампов 3 задается некоторая ве- 0 личина .

При этом перекрывают кран 13. Когда давление в камере 8, вызванное приложением вертикальной нагрузки от штампа 14, превысит величину(э , клапан 12 открывается, и штамп 3 получает возможность возвратного смещения в горизонтальном направлении.

Предлагаемое устройство позволяет устранить депланацию сечения образца в процессе испытаний и снизить до мини.мума трение на его боковой поверхности.

0

Формула изобретения

Q примыкает к наружным углам корпуса.

фигА