Способ испытания грунта на сдвиг Советский патент 1991 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к инженерно- геологическим исследованиям для строительства и может быть использовано для исследования прочностных свойств грунта.

Цель изобретения - повышение точности и достоверности результатов испытания.

На чертеже дана схема прибора для осуществления предлагаемого способа.

Прибор содержит электродвигатель 1, редуктор 2, упругий элемент 3 с наклеенными на нем тензодатчиками 4, срезыватель 5 и самописец-графопостроитель 6. Прибор установлен на рабочем столе 7.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно подбирают площадь поперечного сечения упругого элемента для

передачи сдвигающего усилия на грунт исходя из условия возможности надежной и стабильной фиксации минимального значения силы и условия сохранения заданной скорости.

Из первого условия площадь поперечного сечения упругого элемента (А) подбирают исходя из величины минимальной силы (которую определяет точность эксперимента) и возможности фиксации этого значения с помощью тензорезисторов и измерительных приборов.

Например, если нужно измерить продельное значение сопротивления срезу грунта ( гп 50 кПа) с точностью 5% А г 2,5 кПа, при поперечной площади срезаемого образца 0,004 м2 величина минимального значения силы N0 ЮН. Минимальное знач

чение относительных деформаций упругого элемента с наклеенными тензорезисторэ- ми, которое может фиксироваться с помощью распространенных измерительных приборов, Ео . Модуль упругости стали, на которой наклеены тензорези- сторы, E 2-105 МПа. Длина упругого элемента исходя из конструктивных требований I 0,1 м.

Из зависимости «7 Е Ј , связывающей деформации и напряжения, и принимая ffo No/A и ЕО Al/f. где Д I- изменение длины упругого элемента, получают

от заданной скорости больше, чем допустимо. Поэтому можно записать

. NMBKC

г- Р

смаке с

Учитывая выражения для определения площади упругого элемента из первого и второго условий, можно записать

NwaKc -, « - No

0

или

Јмэкс

А

Е А

Јо Е

No Јо

Изобретение относится к инженерно-геологическим исследованиям для строительства и касается испытания грунтов на сдвиг. Цель изобретения - повышение точности и достоверности результатов испытаний. При испытании образца грунта, размещенного в срезывателе, к нему прикладывают непрерывное сдвигающее усилие через упругий элемент, являющийся силоизмерителем. Предварительно подбирают площадь А поперечного сечения упругого элемента в зависимости от максимальной сдвигающей силы NMBKC. максимальной относительной деформации упругого элемента емакс , его модуля упругости Е и точности измерения силы N0 и деформации ЕО измерительной аппаратурой из соотношения макс Е А ---. смакеЈо При передаче усилия через упругий элемент с подобранной таким образом площадью поперечного сечения обеспечивается постоянная скорость сдвига. 1 ил.

N

ЕЈо

о

10 10

2 10Ь 1 10

,5см2.

Таким образом, площадь поперечного сечения упругого элемента должна быть меньше 0,5 см2. Если А 0,5 см2, стабильно измерить силу с помощью тензорезистор- ного преобразователя невозможно. Поэтому принимают

No

А

ЕЈО

Из второго условия площадь поперечного сечения упругого элемента подбирают исходя из обеспечения (с заданной точностью) равенства скоростей толкателя и подвижной каретки срезывателя, так как упругий элемент находится между толкателями и подвижной кареткой срезывателя и передает на последние усилие. От действия усилия изменяется длина упругого элемента, поэтому скорости толкателя и подвижной каретки срезывателя различные. Чтобы обеспечить постоянную с заданной точностью скорость среза грунта, подбирают пло- щадь упругого элемента исходя из максимальной силы и допускаемой деформации упругого элемента.

Например, максимальная сила, которая можег быть передана на упругий элемент во время испытания, ММакс 10000 Н. Уменьшение длины упругого элемента не должно превышать 0,1 мм. Длина упругого элемента 0,1 м. Модуль упругости упругого элемента Е 2 105МПа.

Из зависимости а - е Е с учетом

О - Ммакс/А И Јмакс - ° §°1°1 1

получают

NN

1 10

--2

Јмакс

1 10

2 10Ь

0,5 скг.

Таким образом площадь упругого элемента должна быть больше 0,5 см . Если А 0,5 см2, скорость среза будет отличаться

Испытание образца грунта на сдвиг

производят в приборе следующим образом. После размещения образца в срезыва- теле 5 к его подвижной каретке прикладывают сдвигающее усилие от двигателя 1 через редуктор 2 л упругий элемент 3, Величина

сдвигающего усилия, преобразованная с помощью тензодатчиков А в электрический сигнал, поступает в графопостроитель 6. По ходу испытания сопротивление грунта сдвигу с какого-то момента уменьшается, но заданная скорость сдвига не изменяется и не дает обратных деформаций, искажающих заданную скорость сдвига, увеличение длины упругого элемента 3 влияет на результаты в пределах точности измерения.

Изобретение позволяет производить сдвиговые испытания грунтов любой структуры и консистенции при сохранении заданной скорости сдвига постоянной в процессе испытания.

Формула изобретения

Способ испытания грунта на сдвиг, включающий помещение образца грунта в срезыватель, приложение к нему непрерывного сдвигающего усилия через упругий элемент с тензодатчиками, измерение усилия и определение по полученным данным параметров сдвига грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности результатов испытания,

предварительно подбирают площадь поперечного сечения упругого элемента для передачи сдвигающего усилил в зависимости от максимальной сдвигающей силы и материала упругого элемента из соотношения

No

Мк

Е А

где NM3Kc - максимальная сила, передавае- мая упругим элементом, Н;

Јмакс - максимальная относительная деформация упругого элемента, обеспечивающая требуемую точность заданной постоянной скорости сдвига грунта;

Е - модуль упругости материала упругого элемента. МПа;

А - поперечная площадь упругого элемента, м2;

No сила, соответствующая одному делению шкалы измерительной аппаратуры, Н;

Јо минимальная относительная деформация, которую может зафиксировать измерительная аппаратура.

At

77

5

/77/7///////

ггрооооо

Л,