Способ исследования прочностных свойств грунта и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК E02D1/02 G01N3/24 

Изобретение относится к строительству, в частности к методам исследо- вания прочностных свойств грунтов оснований.

Цель изобретения - повышение точ- ности исследований.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность грунта устанавливают штамп с грунтозацепами, прикладывают к штампу вертикальное усилие Р, поддерживаемое постоянным на протяжении всего опыта. Величина Р при этом не должна превышать несущую способность основания штампа. После стабилизации осадок к штампу прикладывают дополнительную силу Т, со- рсную Р, но обратную по направлению составляющую, например, Т(1/ЗР. После стабилизации деформаций наклоном силы Т вокруг горизонтальной оси, проходящей в плоскости подошвы штампа (грунтозацепов), производят на- гружение основания штамп касательной нагрузкой, измеряя при этом угол Cfoтклoнeния Т от вертикали и горизонтальные смещения штампа. Определяют значение угла (Р , при котором происходит сдвиг штампа. Затем опыт повторяют при других значениях силы Т, например 1 -2/ЗР, и определяют угол С .

При необходимости опыт повторяют п раз, определяя для Т (,2,..., соответствующие cf; .

По полученным данным определяют значения нормальных (У; и касательны С , напряжений при сдвигах штампа:

р.. Р-Т; собУ; .

/V TjsinCp;

о; --рГ-

где П - площадь штампа, и известными способами определяют и условия прочности Кулона величины удельного сцепления С и угла внутреннего трения 0.

Устройство для исследования прочностных свойств грунта состоит из плоского основания 1, выполненного в виде стола с жестко закрепленной кареткой 2, связанной с подвижной плитой 3 посредством регулировочных винтов 4, и с трапециевидной рамой выполненной в виде двух параллельны зубчатых мелкомодульных реек 6, расположенных параллельно основанию, а также из механизма создания наклонной нагрузки, выполненного в виде прямоугольной жесткой поворотной скбы 7, связанной шарнирно с осями 8 подвижной каретки штампа 9, лежащим на одной прямой плоскости среза и

5

0

5

5 Q

0

5

0

5

перпендикулярно направлению среза образца 10 исследуемого грунта, и снязанной посредством гибкой тяги 11 (тросика), перекинутой через блоки 12 и 13, с тарированным грузом 14. При этом блок 12 установлен неподвижно на упоре, а блок 13 выполнен в виде втулки, свободно вращающейся на валу с рукояткой 15 и шестернями 16, взаимодействующими с зубчатыми рейками 6 рамы, причем штамп 9 с верхней стороны оснащен горизонтальными направляющими 17, взаимодействующими через шариковые сепараторы 18 с направляющими плиты 3, и шариковым упором 19, взаимодействующим через динамометр 20, проходящий через сквозную продольную прорезь 21 плиты 3, с дополнительным нагрузочным приспособлением создания вертикального постоянного усилия на штамп 9, ас нижней стороны оснащен грунтозацепами 22.

Приспособление создания вертикального постоянного усилия выполнено из Т-образной опоры 23, взаимодействующей с динамометром 20 и посредством жестких тяг 24 и перемычки 25 с тросиком 26, перекинутьм через блок 27, жестко связанньш с секторным рычагом 28, и подвешенным на нем тарированным грузом 29.

Измерительные приспособления представляют собой деформометр.ЗО.выпол- ненньш, например, в виде индикатора часового типа с измерительной ножкой 31, упирающейся в торцовую поверх- | ность штампа 9 навстречу направлению ., среза грунта и параллельно плоскости среза, и угломера (не показан) с делениями и стрелкой замера угла отклонения скобы рамы 7 от вертикали к плоскости среза.

Устройство работает следующим образом о

На основании Г в каретку 2 устанавливают по дготовленньш образец 10 (монолит) грунта с верхней поверхностью, параллельной основанию, или жесткую обойму (ванну) с водонасы- щенным песчано-глинистым или слабым илистым грунтом (не показано)., На поверхность грунта устанавливают подвижную каретку-штамп 9 с грунтозацепами 21 и шариковыми сепараторами 18. На штамп 9 через шириковьш упор 19 и динамометр 20, проходящий через прорезь 21 плиты 3, прикладывают постоянное заданное для данной

разновидности грунта вертикальное усилие Р путем наложения тарированных грузов 29. Плиту 3 посредством регулировочных винтов 4 прижимают направляющими к шариковым сепаратррам 18 штампа 9 и жестко фиксируют относительно каретки 2 основания. Скобу 7 механизма создания наклонного усилия устанавливают в вертикальное положение и на навеску гибкой тяги 11 устанавливают тарированные грузы 14. Далее путем вращения рукоятки 15 с валом и шестерни 16 блок 13 перемекость труда по испытанию грунта методом поступательного среза повышает ся в 1,5 раза за счет двукратного проведения опыта на одном монолите грунта.

Формула изобретения

10

1. Способ исследования прочностных свойств грунта, включающий предварительное уплотнение грунта нормальной к плоскости среза уплотняющей силой до условной стабилизации щают по зубчатьм рейкам 6 рамы 5. При ,5 осадок, частичную разгрузку и после- этом скоба 7 отклоняется от вертика- дующий срез путем приложения каса- ли на замеряемый угломером (не показан) уголС .

Поворот скобы 7 осуществляют до угла Cf,, при котором происходит сдвиг грунта грунтозацепами 22 штампа 9, контролируемый деформометром 30, Угол CjJ, и усилие Т,, при котором произошел сдвиг грунта, фиксируют и опреде25

20

ляют параметры грунта: сопротивление грунта срезу

л TLSinCPi р

при давлении

f p-T.cosq. п

где П - площадь штампа.

Далее после среза на монолит грунта создают снова постоянное вертикальное усилие Р и прикладывают после стабилизации осадки грунта под штампом в плоскости среза усилие То, вектор которого поворачивают на угол Ср ДО среза грунта штампом в проектируемой плоскости. При фиксированном угле Ср. определяют расчетом параметры прочности грунтов:

30

при

л . Iis in Ч г 4п

ГГ P l2CosCpj и

п

тельной к плоскости среза нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований, разгрузку осуществляют приложением разгружающей силы в направлении, противоположном уплотняющей силе, а касательную нагрузку при срезе создают путем наклона разгружающей силы относительно уплотняющей силы при сохранении их величин.

2. Устройство для исследования прочностных свойств грунта, включающее механизмы создания нормальной к плоскости среза и касательной силы, подвижную и неподвижную каретки, размещенные на основании, измерительные приспособления, о тличающе- е с я тем, что, с целью повышения 35 точности исследований, механизм создания касательной силы выполнен в виде трапециевидной рамы, закрепленной на основании, верхний ригель которой снабжен двумя блоками и выпол- 40 нен в виде двух зубчатых реек с прорезью между ними, причем один из блоков выполнен с шестернями на торцах, связанными с зубьями реек, а другой установлен неподвижно, через блоки 45 пропущена гибкая тяга, на одном конце имеющая грузовую площадку, а другим концом через скобу шарнирио связанная с подвижной кареткой.

и по графику

Л

СГ; tg0 + С

определяют удельное сцепление грунта С(МПа) и угол его внутреннего трения 0 (град).

Изобретение позволяет определить прочностные характеристики грунта с высокой точностью. Производитель6098586

кость труда по испытанию грунта методом поступательного среза повышается в 1,5 раза за счет двукратного проведения опыта на одном монолите грунта.

Формула изобретения

10

,5

1. Способ исследования прочностных свойств грунта, включающий предварительное уплотнение грунта нормальной к плоскости среза уплотняющей силой до условной стабилизации ,5 осадок, частичную разгрузку и после- дующий срез путем приложения каса-

25

20

30

тельной к плоскости среза нагрузки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований, разгрузку осуществляют приложением разгружающей силы в направлении, противоположном уплотняющей силе, а касательную нагрузку при срезе создают путем наклона разгружающей силы относительно уплотняющей силы при сохранении их величин.

2. Устройство для исследования прочностных свойств грунта, включающее механизмы создания нормальной к плоскости среза и касательной силы, подвижную и неподвижную каретки, размещенные на основании, измерительные приспособления, о тличающе- е с я тем, что, с целью повышения 5 точности исследований, механизм создания касательной силы выполнен в виде трапециевидной рамы, закрепленной на основании, верхний ригель которой снабжен двумя блоками и выпол- 0 нен в виде двух зубчатых реек с прорезью между ними, причем один из блоков выполнен с шестернями на торцах, связанными с зубьями реек, а другой установлен неподвижно, через блоки 5 пропущена гибкая тяга, на одном конце имеющая грузовую площадку, а другим концом через скобу шарнирио связанная с подвижной кареткой.

3. Устройство по п. 2, о т л и- чающее ся тем, что, с целью повышения равномерности распределения касательных напряжений в плоскости среза, подвижная каретка выполнена в виде штампа с грунтозаце- пами, а неподвижная каретка - в виде ло тка.

0

5

Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерно-геологическим исследованиям грунтов на стройплощадке. Цель изобретения - повышение точности исследований прочностных свойств грунтов. Способ заключается в том, что при испытаниях на плоский срез срезающую нагрузку первоначально прикладывают соосно нормальной, но с противоположным знаком. Затем срезающую нагрузку отклоняют от вертикали до тех пор, пока не произойдет срез. В момент среза замеряют угол отклонения срезающей нагрузки от вертикали и выполняют характеристики прочности грунта. Для реализации способа известное устройство, включающее подвижную 9 и неподвижную 10 каретки, снабжают трапециевидной рамой 5, имеющей зубчатый венец 6 на верхнем ригеле. На конце рамы установлен неподвижный блок 12, а на зубчатом венце - подвижный блок 16 с шестернями, взаимодействующими с зубчатым венцом верхнего ригеля. Через блоки пропущена гибкая тяга 11, которая соединена посредством скобы 7 с подвижной кареткой 9. При испытаниях образец нагружают сначала вертикальной нормальной к плоскости среза нагрузкой, а затем, при вертикальном положении скобы 7, нагрузкой, противоположной уже приложенной нормальной. Затем, перемещая блок 16 по зубчатому ригелю, отклоняют скобу 7 от вертикали и фиксируют угол отклонения скобы от вертикали в момент среза. Меняя от опыта к опыту соотношение нормальной и сдвигающей нагрузок, определяют зависимость срезающей нагрузки от нормальной, а по ней - характеристики прочности по известным способам. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.