Способ определения напряженного состояния массива грунта и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, в частности к изучению напряженного состояния грунтов в массиве полевыми методами

Цель изобретения - повышение -точности и упрощение измерений за счет снижения объема исследований,,

На фиг о1 изображено устройство для реализации способа, общий вид; на фиго2 - то же, в момент надавливания в грунт; на фиг,3 - схема тарирования датчика инфракрасного (ИК) .излучения; на фиг.4 - график зависимости потока ИК-излучения от нагрузки,

Устройство содержит полый цилийдр 1, который имеет коническую заточку внешней поверхности 2, а внутренняя полость - два участка 3 и 4 разного диаметра, разделенных кольцевым ус- тупом 5о Участок 3 с меньшим диаметром расположен со стороны конической заточки 2. Длина участка 3 назначена в соответствии с соотношением:

h ,06 D, мм, где h - длина участка с меньшим диаметром, мм;

D - диаметр участка полости со стороны заточки, мм„

Устройство также содержит датчик

30

6 для определения напряженного состояния грунта, выполненный в виде приемника инфракрасного излучения и установленный на свободной поверхности отделяемого массива 7 внутри полого 35 Цилиндра 1 с возможностью перемеще- Цш вдоль его оси0 Провода от него выведены наружу через отверстие в цилиндре 1 о

Способ реализуют следующим обра- 40

ЗОМ0

На свободной поверхности грунта 7, например в забое скважины, устанавливают штамп 8 с германиевым окном 9 и датчиком 6 ИК-излученияо При помощи 45 задавливающего устройства (не пока- зано) создают на штамп известное дав- ление, регистрируя при этом соответствующее изменение потока ИК-излучения „ Но полученным данным строят гра- 50 фик тарировочной зависимости (фиг04)0

Полый цилиндр 1 задавливают в грунт при помощи домкрата (не-показаи) со свободной поверхности или со дна скважины. При этом отделяемый от массива 55 объем грунта 7 попадает во внутрь полого цилиндра 1, где вследствие увеличения диаметра верхнего участка 4

Q j

0

5

0

5

0

45 0

5

полого цилиндра 1 и возможности грунта свободно перемещаться, напряжения в нем падают до нуля0 При помощи датчика 6 измеряют это падение напряжений путем регистрации изменения величины потока инфракрасного излучения грунта, пропорционального падению напряжения в отделенном объеме грунта,,

Площадь центральной части торцовой поверхности отделяемого объема, на которой регистрируют инфракрасное излучение (площадь под датчиком), назначают в пределах 0,05-0,25 площади торцовой поверхности отделяемого массив а о

Напряжение, действующее в массиве грунта., оценивается по величине потока ИК-излучения, регистрируемой датчиком 6 ИК-излучения в момент - задавливания полого цилиндра 1 в грунт 7 и рассчитывается по формулам:

„ WB

- при вертикальном задавливании пологого цилиндра;

г W

U +Ь 7 ПРИ горизонтальном задавливании,

где GT, - вертикальная составляющая

тензора напряжений, МПа; Ug - горизонтальная составляющая тензора напряжений, МПа;

Wf, Wg - плотность потока ИК-излучения соответственно при горизонтальном и вертикальном задавливании,

UW

А -. - тарировочный коэффициент Л.П

термоупругостиj

UW - изменение плотности потока

ИК-излучения, Вт/м 2; изменение напряжения, действующего на грунт при та- - рировкео

Положительный эффект от использования изобретения заключается в уменьшении погрешности измерения фактических напряжений, действующих в массиве грунта

Способ и устройство пригодны для определения величины напряжений, действующих в массиве нескольких грунтов (за исключением пылевато-глинистых грунтов твердой консистенции) и Грунтов, имеющих частые включения крупных фракций щебня, галькиt горной породы, а также водонасыщенных грунтов

Формула изобретения

1 о Способ определения напряженного состояния массива грунта, включающий образование в нем полости, прложение нагрузки, измерение параметров состояния грунта и определение напряжений, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения измерений, предварительно производят приложение нагрузки к массиву грунта штампом с измерением инфракрасного излучения грунта и устанавливают зависимость величины это го излучения от нагрузки, а образование полости в массиве грунта производят путем внедрения в него полого цилиндра с образованием внутри цилиндра ограниченного объема грунта со свободной торцовой поверхностью, в .процессе которого измеряют инфракрасное излучение грунта путем установки датчика на центральной части торцовой поверхности ограниченного объема грунта, при этом отношение ее площади к площади всей торцовой поверхности составляет 0,05-0,25, после чего по величине измеренного инфракрасного излучения с помощью предварительно установленной зависимости его от нагрузки, определяют напряжение массива грунта,

20 Устройство для определения напряженного состояния массива грунта, включающее корпус с датчиком, отличающееся тем, что корпус выполнен в виде полого цилиндра с конической заточкой внешней поверхности на одном конце, а полость имеет два участка разного диаметра, разделенных между собой плоским кольцевым уступом причем участок с меньшим диаметром расположен со стороны конической заточки внешней поверхности, а длина этого участка назначена в соответствии с соотношением h 0,02-0,060, мм, где h - длина участка с меньшим диаметром, мм, D - диаметр участка полости со стороны заточки, мм, при этом датчик выполнен в виде приемника инфракрасного излучения и размещен внутри корпуса с возможностью перемещения вдоль центральной оси последнего.

Изобретение относится к строительству, в частности к изучению напряженного состояния грунтов в масси- ве полевыми методами Целью изобретения является повышение и упрощение измерений за счет снижения объема исследований о Полый цилиндр 1 задавли- вают в грунт со свободной поверхности или со дна скважины. При этом отделяемый от массива объем грунта 7 попадает внутрь полого цилиндра 1, где вследствие увеличения диаметра верхнего участка 4 полого цилиндра 1 и возможности грунта свободно перемещаться, напряжения в нем падают до нуляо При помощи датчика 6 измеряют это падение напряжений путем регистрации изменения величины потока инфракрасного излучения грунта, пропорционального падению напряжения в отделен- д ном объеме грунта0 Напряжение, действующее в массиве грунта, оценивается по величине потока ИК-излучения, регистрируемой датчиком 6 ИК-излучения в момент задавливания полого цилиндра 1в грунт и рассчитывается по формулам 2СоПоф-лы, 4 ило S8

Фи&1

Ш

0,Z«

0,20/0,6Ot& ultfltta

Фиг. 4.

Фиг.З

/

/