Устройство для определения показателей механических свойств грунта Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к инженерно- геологическим изысканиям в строительстве, в частности к устройствам для определения прочностных и деформационных показателей механических свойств грунтов.

Известно устройство для испытания грунта на срез, включающее штангу, соосно установленные на ней кольца и крыльчатку, жестко закрепленную во внутреннем кольце, нагрузочное и измерительное приспособления.

Недостатками известного устройства является большая трудоемкость производства испытаний из-за большого объема буровых работ и спуско-подъемных операций, а также невозможность определения параметров анизотропии грунта.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения параметров механических свойств грунта, включающее крыльчатку, выполненную из плоских пластин, попарно соединенных между собой шарнирно, полую штангу привода крыльчатки и размещенный в ней соосно шток, соединенный с конусным наконечником, причем одни свободные концы каждой пары пластин крыльчатки соединены шарнирно с полой штангой привода крыльчатки, а другие - со штоком, измерительные приспособления и привод.

Недостатком известного устройства является невозможность- непосредственного определения прочностных параметров грунтов (угла внутреннего трения и удельноСП

о ел ел

го сцепления) и низкая точность результатов исследований.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для определения показателей механических свойств грунта, включающее крыльчатку, выполненную из плоских пластин, попарно соединенных между собой шарнирно, полую штангу привода крыльчатки и размещенный в ней соосно шток, соединенный с конусным наконечником, причем одни свободные концы каждой пары пластин крыльчатки соединены шарнирно с полой штангой привода крыльчатки, а другие - со штоком, и измерительные приспособления, снабжено дополнительной полой штангой с жестко закрепленной на ее нижнем конце винтовой лопастью и приводом на верхнем конце, а полая штанга привода крыльчатки размещена внутри дополнительной полой штанги соосно с ней и с возможностью осевых перемещений и вращения, шток снабжен винтовым механизмом, фиксатором взаимного положения штока и полой штанги привода крыльчатки и лимбом угла раскрытия плоских пластин крыльчатки.

На фиг, 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид рабочего органа для выполнения среза в вертикальной плоскости; на фиг. 3 - вид рабочего органа для выполнения среза в горизонтальной плоскости; на фиг. 4 - вид рабочего органа для среза грунта по наклонным плоскостям.

Устройство включает внутренний шток 1 с конусным наконечником и крыльчатку 2, выполненную из плоских пластин, попарно соединенных между собой шарнирно. Соосно со штоком 1 и выше крыльчатки 2 размещена полая штанга 3 привода крыльчатки, которая имеет рукоятку 4 с измерительными приспособлениями. Верхние свободные концы каждой пары пластин крыльчатки соединены шарнирно с торцом полой штанги 3, а нижние - со штоком 1. Наружная дополнительная полая штанга 5 установлена соосно со штоком 1, снабжена рукояткой 5 и грузовым приспособлением 7 на верхнем конце и винтовой попастью 8 на нижнем конце.

Шток 1 и полая штанга 3 связаны между собой через фиксатор 9 их взаимного положения и винтовой механизм 10 поступательного перемещения штока, который состоит из гайки 11, прикрепленной к полой штанге 3, и винта 12, снабженного рукояткой 13. Винт 12 взаимодействует со штоком 1 посредством шарового подпятника 14. На рукоятке 13 установлен лимб 15 угла раскрытия плоских пластин крыльчатки. С внутренней стороны дополнительной полой штанги 5 на уровне рукоятки 6 запрессован упорный подшипник 16, а на внутренней полой штанге 3 закреплен упор-ограничитель 17.

Устройство работает следующим образом.

0 Перед погружением устройства в грунт плоские пластины крыльчатки 2 устанавливают с помощью винтового механизма 10 в положение, при котором выполняется срез в вертикальной плоскости. Устройство уста5 навливают наконечником на поверхность основания и вдавливают до глубины, позволяющей включить в работу винтовую лопасть. 8. Затем вращением рукоятки 6 с приложением осевого усилия погружают ус0 тройство на заданную глубину. Необходимое расстояние между винтовой лопастью 8 и крыльчаткой 2 устанавливают с помощью рукоятки 4 путем поступательного перемещения внутренней полой штанги 3 и непод5 вижного относительно ее штока 1.

Плоские пластины крыльчатки устанавливают в необходимое положение винтовым механизмом 10.

Испытание грунта для определения па0 раметров механических свойств начинают с приложения вертикального давления на грунт под винтовой лопастью путем установки грузов на грузовые приспособления 7. На каждой ступени нагружения произ5 водят замеры осадок винтовой лопасти по перемещениям верха наружной полой штанги,- строят зависимость давления-перемещения и определяют модуль деформации грунта.

0 Для определения параметров прочности грунта производят вращательный срез грунта крыльчаткой 2 приложением усилия вращения на рукоятку 4. При этом измеряют крутящие моменты, углы поворота крыль5 чатки и определяют предельное сопротивление срезу при действующих от винтовой лопасти компонентах нормального давления.

Для проведения следующих испытаний

0 устройство погружают в ненарушенный грунт путем вращения рукоятки б с приложением осевого усилия. Испытания можно проводить при других величинах нормального давления от винтовой лопасти на грунт,

5 что позволяет определить непосредственно значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. Устанавливая плоские пластины крыльчатки под различными углами, возможно оценить анизотропию грунта по прочностным показателям.

Формула изобретения 1. Устройство для определения показателей механических свойств грунта, включающее крыльчатку, выполненную из плоских пластин, попарно соединенных между собой шарнирно, полую штангу привода крыльчатки и размещенный в ней соосно шток, соединенный с конусным наконечником, причем верхние свободные концы каждой пары пластин крыльчатки соединены шарнирно с торцом полой штанги привода крыльчатки, а нижние - со штоком, и измерительные приспособления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, устройство снабжено допол0

5

нительной полой штангой с жестко закрепленной на ее нижнем конце винтовой лопастью и приводом на верхнем конце, а полая штанга привода крыльчатки размещена внутри дополнительной полой штанги соосно с ней и с возможностью осевых перемещений и вращения.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что шток снабжен винтовым механизмом и фиксатором взаимного положения штока и полой штанги привода крыльчатки.

3.Устройство по пп. 1и 2, отличающее с я тем, что оно снабжено лимбом угла раскрытия плоских пластин крыльчатки.

Фиг.2

фиг.З