Устройство для определения физико-механических характеристик грунта Советский патент 1992 года по МПК G01N33/24 G01N7/10 

Изобретение относится к устройствам для определения физико-механических ха рактерстик образцов грунта, почв, строительных материалов, сырья для изготовления керамики, пищевых продуктов и может быть использовано в инженерно-строительных изысканиях, агротехнике, керамической и пищевой промышленно- стях.

Целью изобретения является повышение точности определения характеристик.

На фиг.1 изображен общий вид устройства с нагружающим приспособлением, выполненным в виде грузов; на фиг.2 - то же, с нагружающим приспособлением, выполненным в виде сйльфона; на фиг.З - то же с полупроницаемой мембраной выполненной вогунтой.

Устройство содержит корпус 1, размещенную в нем верхнюю рабочую камеру 2 дли образца грунта, перфорированное днище 3, полупроницаемую мембрану 4, нижнюю камеру 5 с приспособлением для измерения объема жидкости, выполненным в виде поршня 6, связанного с индикаторами его перемещения 7 и нагружающим приON

4 00 О

способлением, которое может быть выполнено в виде груза 8, размещенного на платформе 9, закрепленной на штоке 10 поршня 6, или в виде сильфона 11, размещенного в нижней камере 5. Полупроницаемая мемб- рана 4 установлена под перфорированным днищем Зс образованием воздушной камеры 1-2 между ними.

При этом с целью повышения скорости осушения образца полупроницаемая мемб- рана 4 выполнена выпуклой или вогнутой. Верхняя рабочая камера 2 снабжена измерительным капилляром 13.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый образец с известной начальной влажностью помещают в верхнюю рабочую камеру 2 и устанавливают его пло- ским торцом на перфорирбванное днище 3. Верхнюю рабочую камеру 2 и капилляр 13 .выполняют контрольной жидкостью. Нижнюю камеру 5 также заполняют контрольной жидкостью. Воздушную камеру 12 заполняют паровоздушной средой.

При испытании образца на обезвожива- ние и усадку, в качестве контрольной жидкости используют-поглотитель паров воды (например, концентрированный раствор хлористого лития), а при испытании образца на увлажнение и набухание следует приме- нять дистиллированную воду или слабые водные растворы.

На платформе 9 размещают груз 10, обеспечивающий избыточное (в данном случае ниже атмосферного) давление в интер- вале:

Рт Рг Рк,(1)

где Рг - вес груза;

Рт - сила трения поршня о стенки цилиндра;

РК - критический вес груза, создающий гидравлическое давление в нижней камере на пределе давления барботирования (т.е. давления воздуха через мениски полупроницаемой мембраны 4).

При использовании нагружающего приспособления, выполненного в виде сильфона 11, он должен быть сжат с силой, создающей давление в жидкости выше Ркр.

После создания избыточного давления и снятия исходных данных по капилляру 13 и индикаторам 7 в ходе влагообмена между образцом и контрольной жидкостью приступают к измерению изменения влажности образца при его сушке или увлажнении пу- тем измерения объема контрольной жидкости посредством контроля за перемещением поршня 6 нижней камеры 5,

Wi

Контроль за перемещением поршня легко автоматизировать существующими техни ческими средствами.

Влажность образца в каждый конкретный момент времени дол.ед/ определяют по формуле

PB±SAh 9

А где Рв - вес породы в исходном образце, г;

Ро - вес сухого образца, г;

S - площадь поршня, см2;

Ah - перемещение поршня на данный момент времени, см;

р- плотность воды в образце, г/см3.

При испытании некоторых видов грунтов (например, с высокой начальной влажностью) на усадку может возникнуть необходимость ускорения отбора влаги из образца. Для этой цели полупроницаемая мембрана 4 может быть выполнена вогнутой или выпуклой (фиг.З).

Влажность при этом не измеряют. По истечении некоторого времени, достаточного для отбора нужного количества влаги из образца, груз 8 укладывается на платформу 9 и поршень 6 опускается вниз, перегоняя жидкость из воздушной камеры 12 в нижнюю камеру 5. При остановке поршня 6 с помощью индикаторов 7 определяют приращение объема жидкости в нижней камере 5 и рассчитывают влажность образца по формуле (2).

Формула изобретения

1.Устройство для определения физико- механических характеристик грунта, содер- жащее корпус, размещенные в нем верхнюю рабочую камеру для образца грунта с перфорированным днищем и полупроницаемой мембраной, и нижнюю камеру с приспособлением для измерения объема жидкостей в ней, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения характеристик, полупроницаемая мембрана установлена под перфорированным днищем с образованием воздушной камеры между ними, а приспособление для измерения объема жидкости выполнено в виде поршня с индикаторами его перемещений и нагружающим приспособлением.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что нагружающее приспособление выполнено в виде сильфона.

3.Устройство по п.1, от л и ч а ю ще е- с я тем, что, с целью повышения скорости осушения образца, полупроницаемая мембрана выполнена с выпуклой или вогнутой поверхностью.

Фиг1

Щу//// //щ

S

I

Фиг.2

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определен .; ния физико-механических характеристик i образцов грунтов, почв, строительных мате- j риалов, и может быть использовано в инженерно-строительных изысканиях, агротехнической, керамической и пищевой промышленности. Цель изобретения - повышение точности определения характеристик. Устройство содержит корпус, размещенные в нем верхнюю герметичную камеру для образца грунта, среднюю воздушную камеру, образованную перфорированным днищем и полупроницаемой мембраной и нижнюю жидкостную камеру с приспособлением для измерения объема жидкости, выполненным в виде нагружающего приспособления с поршнем и индикатором его перемещения. Кроме того, с целью ускорения процесса сушки, полупроницаемая мембрана может быть выполнена выпуклой или вогнутой. Во время испытаний образца полупроницаемая мембрана отделяет отжимаемую из образца жидкость от воздуха, что исключает погрешности, обусловленные этим фактором. 3 з.п. ф-лы, Зил. ч ё