Стенд для исследования деформативно-напряженного состояния грунта при образовании скважин Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и предназначено для исследования дефор- мативно-напряженного состояния массива грунта и определения его компрессионных характеристик при образовании скважин. что необходимо для проектирования и расчета фундаментов из набивных свай.

На фиг. 1 изображен стенд, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Стенд содержит станину 1, на которой устанавливается корпус для образюв грунта 2, выполненный в виде набора металлических обойм 3, разного диаметра последовательно и соосно соединенных между собой посредством соединительных дисков 4 состоящих из металлических дисков и жестко прикрепленных к ним монтажных пластин 5. Для облегчения набора проб естественного

грунта нижние торцы обойм 3 заострены. Основные обоймы 3 ступенчатого корпуса 2 могут быть выполнены из двух или нескольких секций одинакового диаметра, что позволяет получить большое количество результатов и исследовать поведение грунтового массива под подошвой мелкоззглуб- ленного фундамента, премыкающего к заглубленной строительной конструкции Во избежание эффекта открытой поверхности к верхней и нижней обоймам прикреплены верхняя 6 и нижняя 7 крышки В верхней крышке 6 предусмотрено отверстие для прохождения рабочего органа 8 (например, пневмопробойника) образующего скважину Для точного движения предусмотрены направляющие стоики 9 Монтажные пластины 5 жестко прикреплен ч

со о

00

ел со

ные к дискам 4 на их внешнем и внутреннем диаметрах несут следующие функции.

Во-первых обеспечение соосности и соединения обойм между собой. В тех случаях когда имитация бытового давления грунта или нагрузки от существующего фундамента осуществляется, например, посредством грузов 10 между верхним торцом обоймы 3 и нижней поверхностью диска 4 имеется слой грунта (фиг. 2), толщина которого больше величины возможной деформации грунта.

Во-вторых, имитация бытового давления или давления от существующих фундаментов с помощью соединительных дисков может осуществляться, например, посредством пневмо- или гидрокамер. Тогда соединительные диски 4 через монтажные пластины 5 жестко соединяются с обоймами 3, например, болтами 11.

В этом случае к нижней поверхности соединительного диска 4 прикреплена пневмо- или гидрокамера 12, а на верхней поверхности установлен манометр 13 для фиксации давления в камере 12, или давления на поверхность пробы грунта.

В третьих на внешней стороне соединительного диска в верхней части монтажной пластины установлена, например втулка 14, для монтажа с помощью зажимного винта 15 индикатора часового типа 16.

Шток индикатора 16 жестко соединен с соединительной тягой 17, прикрепленной другим концом к датчику напряжения 18. Провода отдатчика напряжения 18 помещены внутри соединительной тяги 17 и через отверстие во втулке 14 соединены с регистрирующей аппаратурой (на фиг. не показано). Тяга 17 расположена в пазе диска 4 и на контакте проб грунта 2, что снижает трение тяги о грунт и повышает точность измерений.

Исследование деформативно-напря- женного состояния массива грунта и определение его прочных характеристик на стенде производится следующим образом.

На полигоне в обоймы 3 отбираются пробы естественного грунта 2. Обойма 3 (на фиг. 1 - нижняя) может состоять из двух или нескольких секций одинакового диаметра, что позволяет получить большое количество результатов измерений и исследовать поведение грунтового массива под подошвой мелкозаглубленного фундамента, примыкающего к заглубленной строительной конструкции. На станину 1 устанавливается нижняя крышка 7, а которой крепится нижняя секция обоймы 3. Для сборки секций и установки датчиков давления на нижнюю секцию монтируется соединительный диск

4, монтажные пластины 5 которого обеспечивают соосность соединения секций. Затем на необходимом расстоянии от оси обоймы в грунт устанавливаются датчики

напряжений 18, которые через соединительные тяги 17 крепятся к штокам индикаторов часового типа 16. Неподвижная часть индикаторов 16, фиксируется, например, во втулке 14 прижимным винтом 15, при этом

0 втулка 14 крепится посредством монтажных пластин 5 к соединительным дискам 4. Установка индикаторов 16 на дисках 4 позволяет повысить точность получаемых результатов, так как диски имеют большую жесткость в

5 радиальном направлении, чем обоймы. Датчики напряжений 18 подсоединяются к регистрирующей аппаратуре. Затем на соединительный диск 4 устанавливается следующая секция с грунтом.

0Порядок установки датчиков напряжения, индикаторов и соединительных дисков повторяется. На верхнюю секцию обоймы 3 устанавливается соединительный диск 4, позволяющий соединить соосно обоймы

5 разного диаметра. В тех случаях когда имитация бытового давления грунта или нагрузки от существующего фундамента осуществляется посредством грузов 10 (фиг. 1 - нижняя секция, фиг. 2) между верхним

0 торцом обоймы 3 и нижней поверхностью диска 4 образуют слой грунта, толщина которого больше величины возможной деформации грунта в этой обойме. Операции по монтажу датчиков 18, индикаторов 16 тяг 17

5 и дисков 4 повторяются. На соединительный диск 4 устанавливаются например, грузы 10, выполненные в виде колец, внешний диаметр которых не превышает диаметра нижней монтируемой обоймы, а внутренний

0 больше верхней монтируемой обоймы.

Грузы 10 позволяют имитировать различные бытовые давления в грунте или давления от существующих фундаментов, что значительно расширяет диапазон возмож5 ных исследований. После этого во внутреннюю часть соединительного диска 4 устанавливается следующая обойма с пробой грунта. Обойма устанавливается с возможностью плотного контакта проб между

0 собой и с датчиками напряжений. При таком (ступенчатом) соединении обойм значительная часть длины тяг 17, находится в пазах дисков 4. Это уменьшает длину тяг в грунте и сокращает силы трения между грунтом и

5 соединительными тягами, что повышает точность измерений.

В случаях, когда необходима более равномерная нагрузка на массив грунта, имитирующая бытовое давление или давление от существующих фундаментов используется

пневмо- или гидрокамеры монтирующиеся к нижней поверхности диска 4 (фиг. 1 - средняя обойма).

В этих случаях обоймы жестко соединяются между собой через монтажные пластины 5, например, болтами 11. При этом проба грунта отбирается так, чтобы между верхним торцом обоймы и верхней поверхностью пробы оставался зазор для размещения пневмр- или гидрокамеры 12. Через предусмотренное в диске отверстие камера 12 соединена с монометром 13, позволяющим фиксировать давления на поверхности грунтового массива. В камере 12 создается необходимое давление, имитирующее бытовое давление от существующего фундамента, контролируемое посредством манометра 13. Затем операции по монтажу стенда продолжаются в той же последовательности.

На верхнюю обойму с грунтом для избежания влияния открытой поверхности на проводимые исследования монтируется верхняя крышка 6 с направляющими стойками 9, По оси образованного блока грунта рабочим органом 8 (например, пневмопро- бойником) вытрамбовывается скважина. Регистрирующей аппаратурой определяются напряжения в грунте на соответствующих расстояниях от оси скважины и фиксируются индикаторами часового типа 16 перемещения датчиков напряжения 18, Датчики напряжений изготовляются таким образом, чтобы их средняя плотность была близка к плотности грунта.

По результатам измерений перемещений датчиков напряжения строится график зависимости объемного уплотнения грунта от расстояния до оси скважины.

Затем строится график изменения напряжений G в зависимости от расстояния до оси скважины.

По этим графикам определяется компрессионная зависимость и строится компрессионная диаграмма 0 f/a

Возможность моделировать влияние подземных сооружений и имитировать давление от существующих фундаментов позволяет существенно расширить диапазон исследований.

Повышение точности измерения пои определении компресионных характеристик грунта позволяет повышать расчетную несущую способность свай, за счет чего на 10-15% уменьшить расход материалов и трудозатрат при образовании свайных фундаментов сооружений.

15

Формула изобретения

1. Стенд для исследования деформатив- но-напряженного состояния грунта при образовании скважин, включающий корпус для размещения образца грунта, выполненный в виде набора цилиндрических обойм последовательно и соосно размещенных по высоте корпуса, верхнюю и нижнюю крышки и измерительную аппаратуру в виде датчиков напряжения и соединенных с ними

индикаторов перемещений, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона исследований и повышения точности определения напряжений и дефор- - мация в грунте, обоймы выполнены с

диаметрами, увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками, на которых установлены индикаторы.

2. Стенд по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен съемными грузами, размещенными на соединительных дисках, установленных с зазором относительно верхнего торца нижележащей обоймы.

3. Стенд по п. 1, отличающийся

тем, что он снабжен пневмо- или гидрокамерами, прикрепленными к нижней поверхности соединительных дисков, которые жестко соединены с обоймами.

К регистрирую- 3 щей аппарату 73 NS

ре

/// /// /// /// /// /// /// //

Ккоппрессору 8

Изобретение относится к строительству и может использоваться для определения компрессионных характеристик при образовании скважин. Цель изобретения - расширение диапазона исследований и повышение точности определения напряжений и деформаций грунта. В стенде содержащем корпус в виде набора последовательно и соосно установленных по его высоте метал лических обойм 3, последние выполнены с диаметрами, увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками (СКД) 4. Для имитации давления СКД 4 снабжены пневмо- или гидрокамерами 12. прикрепленными к их нижней поверхности, или грузами 10 установленными сверху. Между МО 3 установлены индикаторы перемещений 16 (ИП) закрепленные на СКД 4. На концах штоков ИП 16 размещены датчики напряжений 18 на разном расстоянии от оси скважины, образуемой, пневмопробойником 8 2 з п ф- лы, 2 ил. (Л С

1

/

Фиг. 2

Фи.1