Устройство для определения прочностных свойств грунтов Советский патент 1992 года по МПК E02D1/02 

din

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств грунтов для инженерно-геологических изысканий в.строительстве и может быть использовано, в .частности, для определения прочностных свойств грунтов .

Известно устройство для определения прочностных свойств грунтов, содержащее гидравлическую камеру, низм создания давления и вертикального усилия и динамометр.

Недостатком устройства является большая трудоемкость и длительность производства лабораторных исследований грунта .

Наиболее близким по техническому ре- шению к предлагаемому является cnocob определения физико-механических свойств грунтов, который реализуется с помощью устройства, содержащего зонд, на котором установлен датчик сигнала, согласующий усилитель, квадраторы, интеграторы, вычигатели сигодним из .ходов первого делителя, другой выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу вычислительного блока,один из выходов которого через последовательно соединенные между собой квадратор и сумматор подключен к одному из входов умножителя, другой выход вычислительного блока

10 соединен с другим входом первого делителя, выход которого соединен с другим входом умножителя, выход которого под™ ключей к входам первого интегратора и распределителя, выход которого через

15 второй интегратор подключен к одному из входов второго делителя, а выход перртго интегратора подключен к другому входу sjfoporo делителя, выход кото-. рого подключен к регистратору.

20 Устройство для определения прочностных свойств грунтов представлено на чертеже.

Устройство содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектрическим

налов и регистратор. В этом устроист- 5 преобоазовптелем 2, согласующий уси- ве зонд представляет собой игольчатый литсль 3, фильтр Ц нижних частот, анаодним из .ходов первого делителя, другой выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу вычислительного блока,один из выходов которого через последовательно соединенные между собой квадратор и сумматор подключен к одному из входов умножителя, другой выход вычислительного блока

соединен с другим входом первого делителя, выход которого соединен с другим входом умножителя, выход которого под™ ключей к входам первого интегратора и распределителя, выход которого через

5 второй интегратор подключен к одному из входов второго делителя, а выход перртго интегратора подключен к другому входу sjfoporo делителя, выход кото-. рого подключен к регистратору.

0 Устройство для определения прочностных свойств грунтов представлено на чертеже.

Устройство содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектрическим

5 преобоазовптелем 2, согласующий уси- литсль 3, фильтр Ц нижних частот, ана

Использование: исследование зико-механических свойств грунтов для инженерно-геологических изысканий в строительстве. Сущность изобретения устройство дня определения прочности свойств грунтов содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектри ческим преобразователем 2, фильтр Ц нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 5 вычислительный блок 6, квадратор 7 сумматор 8, умножитель 3f делитель 10, интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13, делитель 1 и регистратор 15 1 ил.

звукопровоД-звукосниматель, который пре- оразуег акустические шумы, возни- Дающие при внедрении зонда в грунт, в электрический сигнал.30

Несмотря) на оперативность контроля недостатком этого устройства является невысокая достоверность при определении прочности грунта, поскольку обработка шумового сигнала с дат чика проводится путем субъективного анализа без учета временных и часто ных соотношений сигнала

лч

Целью изобретения является повышение точности определения прочностных

свойств. I

Поставленная цель достигается за счет того, что устройство для определения прочностных свойств грунтов, со держащее зонд, механически соединен-. ный с пьезоэлектрическим преобразователем, который подключен к входу согласующего усилителя, первый и второй , интеграторы и регистратор, снабжено фильтром низких частот-, анапого- цифровым преобразователем, вычислительным блоком, квадратором, сумматором, умножителем, распределителем, . первым и вторым делителями, причем выход согласующего усилителя через . фильтр низ ких частот подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. один из выходов которого соединен с

лоУо-цифровой преобразователь 5, вычислительный блок 6, квадратор 1 матор 8, умножитель 9, делитель

, сум- 10,

интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13, делитель Ik, регистратор 15 и объект 16 контроля.

При исследовании различных грунтов с помощью зондирования происходит ч локальный разрыв межструктурных связей, 8 зависимости от вида грунта, его физико-механических свойств характер образующегося при этом акустического сигна па меняется.

Для грунтов одинаковых видов, но различной прочности характерно очень схочее спектральное распределение сигнала. Однако доля энергии сигнала в полосе частот, на которую приходится максимум энергии, с увеличением прочности грунта возрастает. I

Для грунтов с одинаковой прочностью, но различных видов характерно наличие несхожести спектрального состава сигнала. Кроме того, энергии этих сигналов могут существенно отличаться. Однако относительная величина - энергия в полосе с максимумом ко всей энергии сигнала, принятая за критерий, оказывается одинаковой.

Устройство работает следующим образом.

1

Сигнал с объекта 16 контроля,возни-и- кающий в результате разрыва структурных связей между частицами грунта при внедрении зонда 1, воспринимается пьезоэлектрическим преобразователем 2 и усиливается согласующим усилителем 3. Этот сигнал поступает на вход фильтра Д нижних частот, с выхода которого сигнал подается на вход знало- JQ го-цифрового преобразователя (АЦП) 5„ Сигнал с одного выхода последнего, представляющий собой сигнал в цифро вом коде и пропорциональный уровню мгновенного значения аналогового сиг- $ -ности грунта. нала, поступает на вход вычислительного блока 6, который является блоком быстрого преобразования Фурье (БПФ), сигнал с выхода которого представляет собой два ряда (действительная и мнимая части) коэффициентов Фурье, записанных в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) блока 6 БПФ. Этот сигнал попарно поступает через квадратор 7 на входы сумматора 8, Сигнал с 5 другого выхода АЦП 5, представляющий собой значение шага квантования (дис кретизации)по времени, поступает на первый вход делителя 10, на второй

пает на вход второго интегратора 13, сигнал с выхода которого поступает на первый вход второго делителя . Сигнал с выхода делителя 1 представ ляет собой отношение участка спектральной плотности мощности с энергетическим максимумом к интегральному значению.

Сигнал с выхода делителя 14 поступает на вход регистратора 15.

Данное устройство позволяет повысить достоверность определения прочФормула изобретения

Ю

вторым делителями, причем выход согласующего усилителя через фильтр низких частот подключен к входу аналогоУстройство для определения прочностных свойств грунтов, содержащее зонд, механически соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, который подключен к входу согласующего усилителя, первый и второй интеграторы и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено фильт™ ром низких частот, аналого-цифровым преобразователем, вычислительным бло- вход которого поступает сигнал с вто 30 ком, квадратором, сумматором, умножи- рого выхода блока 6 БПФ, представляю- телем, распределителем,, первым и щий собой значение размерности преобразования Фурье (количество точек дискретного преобразования). Этот сигнал поступает на второй вход умножите- цифрового преобразователя, один из вы- ля 9 сигналов. Сигнал с выхода послед- ходов которого соединен с одним из него представляет собой амплитудное входов первого делителя, другой выход значение спектральной плотности мощ- аналого-цифрового преобразователя под- ности в полосе частот. Этот сигнал ключей к входу вычислительного блока, поступает на входы первого интегратораю один из выходов которого черезпосле- 11 и распределителя 12. Сигнал с выхо- довательно соединенные между собой да интегратора 11 представляет собой квадратор и сумматор подключен к одно- усредненное значение спектральной Му из входов умножителя, другой выход плотности мощности, отнесенной к выб- вычислительного блока соединен с дру- ранной ширине частотной полосы (октава гим входом первого делителя, выход ко- 1 1/3 октавы и т.п.). Этот сигнал пос- торого соединен с другим входом умно-, тупает на второй вход второго делите- жителя, выход которого подключен к ля 1.входам первого интегратора и распредеРаспределитель 12 представляет лителя, выход которого через второй собой стробирующее устройство с коэф- 50 интегратор подключен к одному из вхо- фициентом, равным единице, в выбран- дов второго делителя, а выход первоп ной полосе частот (с максимумом энер- интегратора подключен к другому входу гии) и коэффициентом, равным нулю, второго делителя, выход которого под- во всех остальных полосах частот. Сиг- ключей к регистратору, нал с выхода распределителя 12 посту- 55

I .

870

JQ$ -ности грунта. 5

пает на вход второго интегратора 13, сигнал с выхода которого поступает на первый вход второго делителя . Сигнал с выхода делителя 1 представ ляет собой отношение участка спектральной плотности мощности с энергетическим максимумом к интегральному значению.

ости грунта.

Сигнал с выхода делителя 14 пает на вход регистратора 15.

Данное устройство позволяет сить достоверность определения ности грунта.

Формула изобретения

JQ $ 5

Ю

30 ю

вторым делителями, причем выход согласующего усилителя через фильтр низких частот подключен к входу аналогоУстройство для определения прочностных свойств грунтов, содержащее зонд, механически соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем, который подключен к входу согласующего усилителя, первый и второй интеграторы и регистратор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено фильт™ ом низких частот, аналого-цифровым преобразователем, вычислительным бло- ком, квадратором, сумматором, умножи- телем, распределителем,, первым и цифрового преобразователя, один из вы- ходов которого соединен с одним из входов первого делителя, другой выход аналого-цифрового преобразователя под- ключей к входу вычислительного блока, один из выходов которого черезпосле- овательно соединенные между собой квадратор и сумматор подключен к одно- Му из входов умножителя, другой выход вычислительного блока соединен с дру- гим входом первого делителя, выход ко- орого соединен с другим входом умно-, ителя, выход которого подключен к входам первого интегратора и распреде