Способ определения прочностных характеристик грунта и устройство для его осуществления Советский патент 1989 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов при инженерных изысканиях в строительстве.

Цель изобретения повышение информативности и точности испытаний.

На фиг. 1 изображено устройсгво. общий вид; на фиг. 2 - вид кольцевого при- 1 руза снизу; на фиг. 3 - фрагмент номограммы для определения показателей прочности грунта по известным значениям усилий отрыва со срезом грунтовых пробок.

Устройство для определения прочностных характеристик грунтов содержит винто/ю- пастной конусный наконечник I, соединенный со штангой 2, снабженной рукояткой вращения 3, кольцевую опору 4, жестко соединенную посредством стоек 5 со втулкой 6, концентрично и подвижно установленной на трубчатом элементе 7 с рукояткой вращения 8 и прижимной гайкой 9, вращающейся на резьбовом участке трубчатого элемента 7 с возможностью взаимодействия с верхним торцом втулки 6.

с трубчатым элементом 7 посредством стоек 10 жестко соединен кольевой при- груз 11 с калиброванным центральным отверстием.

Между прижимной гайкой 12 с рукояткой вращения 13, установленной на резьбовом участке щтанги 2, и верхним торцом трубчатого элемента 7 установлен пружинный динамометр 14 с пружиной сжатия 15 и опорным шарикоподшипником 16, а также

СП

to

сх

СХ) О5

to

деформометр 17 к виде индикатора часового типа, ползун 18 которого снабжен пластинчатым тормозком 9 и взаимодействует с упором 20 динамометра. Деформометр установлен на крон1птейне 21 трубчатого элемента 7. Нижняя рабочая плоскость пригру- за 11 снабжена дугообразными зачистны- ми ножами 22.

Способ реализуется с помощью устройства, изображенного на фиг. 1, следующим образом.

На подготовленную поверхность грунтового массива вертикально устанавливают устройство с приподнятым с помощью прижимной гайки 9 кольцевым приг рузо.м 11. При вывинченной гайке 12 рукояткой 3 вращают штангу 2 с винтолопастным наконечником 1, ввинчивая его в предварительно пробуренную скважину диаметром, равным диаметру ствола наконечника, на глубину, равную его высоте. После этого навинчивают с помощью рукоятки вращения 13 прижимную гайку

упора в щарикоподщипник 16 и, продолжая ее дальнейп1ее вращение, осуществляют осевое перемещение винтолопастного наконечника 1 ввер.х с после дующим отрывом со срезом от поверхности массива грунтовой пробки. При этом усилие отрыва передается через опорный nia- рикоподщипник 16 на пружинный динамометр 14, пружину сжатия 15, трубч гый элемент 7, прижимную гайку 9, втулку 6 и через стойки 5 на кольцевую опору 4, находящуюся вне зоны отрыва грунтовой пробки и не влияюп1ую на напряженно-дефор- .мированное состояние грунта в зоне отрыва. Деформация пружины сжатия 15 динамсз- метра в мо.мент отрыва грунтовой пробки регистрируется деформометром 17 и фиксируется с помощью пластинчатого тормозка 19, взаимодействующего с ползуном 18 де- формометра.

С учетом тарировочной зависимости по показанию деформометра определяют усилие отрыва грунтовой пробки от поверхности, ненагруженной нормальным давлением - Рэ|.

Очищают наконечник 1 от грунта п приводят элементы устройства в исходное положение. Устанавливают устройство рядом на новой точке грунтового массива и с помощью прижимной гайки 9 опускают кольцевой упор 9 на поверхность грунта между наконечником 1 и кольцевой опорой 4. Действиями, аналогичными вып еуказанным, ввинчивают наконечник 1 на заданную глубину. Вращением рукоятки 8 с помощью за- чистных ножей 22 выравнивают поверхность грунта под кольцевым пригрузом II.

С помощью рукоятки вращения 13 навинчивают прижимную гайку 12 до упора в щарикоподщипник 16 и, продолжая ее дальнейшее вращение, осуществляют осевое пере0

5

0

мещение винтолопастного наконечника 1 вверх с последующим отрывом со срезом грунтовой пробки через калиброванное отверстие в кольцевом пригрузе 11, который, воспринимая реактивное усилие отрыва, обеспечивает иное напряженно-деформированное состояние грунтового массива в зоне отрыва. Деформация пружины сжатия 15 динамометра в момент отрыва грунтовой пробки регистрируется деформометром 17 и фиксируется с помощью пластинчатого тормозка 19, взаимодействующего с ползуном 18 деформометра.

С учетом тарировочной зависимости по показанию деформометра определяют усилие отрыва грунтовой пробки от поверхности, нагруженной нормальным давлением - Р,. По предварительно построенной номограмме (фиг. 3), с учетом числовых коэффициентов, зависящих от геометрии винтолопастного наконечника, определяют значения угла внутреннего трения (( и удельного сцепления С, либо вычисляют указанные параметры по системе уравнения: Pi(A,C+B|Ctg) 10- P, (A2C+B2ag4)05 где PI и р2 - усилия отрыва со срезом грунтовой пробки при ненагруженной и нагруженной нормальным давлением поверхности, Н: А, Av, числовые коэффициенты, зани- В, , Вг сящие от геометрии винтолопастного наконечника, см ; (| - угол внутреннего трения грунта, град;

( - удельное сцепление грунта, МПа.

Формула изобретения

1. Способ определения прочностных характеристик грунта, включающий погружение в грунтовый массив путем ввинчивания винтолопастного наконечника на глубину, равную его высоте, отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки с од- новременны.м измерением усилия среза, определение прочностных характеристик грунта по полученным результатам, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности и точности испытаний, отрыв со срезом грунтовой пробки от поверхности массива производя путем осевого перемещения нинтолопастного наконечника раздельно при нагруженной и ненагруженной нормальным давлением поверхности массива, вычисляют угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта по системе уравнений P, (A:C+B,Ctg4)10 p., (A.C-f BoCtgi lO- ,

где PI и Р - усилия отрыва со срезом грун-. товой пробки при ненагруженной и нагруженной нормальным давлением поверхности, Н;

0

5

0

5

0

AI, A2 - числовые коэффициенты, за- В| Вз висящие от геометрии винто- лопастного наконечника, (( - угол внутреннего трения грунта, град.; С - удельное сцепление грунта,

МПа,

по которым определяют прочностные характеристики грунта.

2. Устройство для определения прочностных характеристик грунта, включающее опору с втулкой, трубчатый элемент с прижимной гайкой и опорным подшипником, концентрично установленный в опоре, штангу с винтолопастным наконечником и рукояткой вращения, пропущенную внутри трубчатого элемента, и измерительное при

способление, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности и точности испытаний, устройство снабжено кольцевым пригрузом, трубчатый элемент - рукояткой вращения, штанга - прижимной гайкой с рукояткой вращения, а измерительное приспособление выполнено в виде динамометра сжатия со сквозным центральным, отверстием под штангу и размещено между верхним торцом трубчатого элемента и опорным подшипником, а кольцевой пригруз жестко связан с трубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от перемещения с помощью прижимной гайки.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что кольцевой пригруз со стороны рабочей плоскости снабжен зачистными ножами.

Изобретение относится к исследованиям физико-механических свойств грунтов при инженерных изысканиях в строительстве. Целью изобретения является повышение информативности и точности испытаний. Способ включает погружение путем ввинчивания в грунтовый массив винтолопастного наконечника, отрыв со срезом от поверхности массива грунтовой пробки раздельно при нагруженной и ненагруженной нормальным давлением поверхности грунтового массива с одновременным измерением усилия среза. По полученным результатам вычисляют угол внутреннего трения грунта и удельное сцепление грунта, по которым судят о его прочностных характеристиках. Способ осуществляют с помощью устройства, которое содержит опору, взаимодействующую посредством стоек с втулкой, кольцевой пригруз, взаимодействующий посредством стоек с трубчатым элементом, подвижно установленным во втулке опоры с возможностью фиксации от осевого перемещения. Внутри трубчатого элемента концентрично установлена штанга с винтолопастным наконечником, прижимной гайкой и рукояткой вращения. Измерительное приспособление в виде динамометра сжатия размещено между верхним торцом трубчатого элемента и опорным подшипником прижимной гайки штанги. 2 с.и. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

..

й // /7// /7у,

Фиг.1

р.,

,Р„С,М

7/

/7

/V

/////

//777/

JJJJL

Г/7///V

ZZ

1/2.2

,Р„С,Ма у,г;д|

7/

/7

/V

////

/777/

JJL

/

///V

-Г5 0,Р35 1-20

-ге

-27 - 30 -20

-25

-20

ClffJfl

s,(;i

0,(n (,OW

a,

0,010 00 5

-)5