1
(21)4752008/33
(22)24.10.89
(46) 07.09.92. Бюл. № 33
(75) Е.В.Лебедев, В.В.Шелихов и Е.Л.Пылаев
(56)Авторское свидетельство СССР Me 467363, кл. G 01 N 3/24.
ГОСТ 20276-85 Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости, с. 3. 20.
(54) ВИНТОВОЙ ШТАМП ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ РЫХЛОГО ГРУНТА
(57)Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в ходе строительства. Целью изобретения является повышение точности и надежности испытаний. Винтовой штамп для испытания рыхлого грунта содержит остроконечный ствол с винтовой лопастью, снабженной датчиком для измерения давления грунта, приспособление для создания вращения ствола, приспособление для создания на ствол регулируемых усилий с приводом, которое соединено электрической связью с датчиком для измерения давления грунта.
Электрическая связь выполнена в виде блока сравнения текущего значения давления грунта с заданным и задатчиком значения давления грунта, электрически соединенными между собой, при ьтом выход блока сравнения текущего значения давления грунта с заданным электрически связан через усилитель с приводом приспособления для создания на ствол регулируемых осевых усилий. Приспособление для созданич на ствол регулируемых осевых усилий выполнено в виде коаксиально размещенных/ пуг в друге и соединенных между собой посредством резьбы внешней, средней и внутренней кольцевых втулок, при этом внешняя втулка кинематически соединена с приводом приспособления дл,™ создания н ствот регулируемых осевых усилий, средняя и внутренняя втулки соединены между собой посредством разрезного кольца, средняя втулка коаксиально установлена на нижнем резьбовом участке остроконечного ствола, а внутренняя - на верхнем резьбовом участке ствола, который имеет шаг резьбы, равный шагу винтовой лопасти 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
-
b 
Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в ходе строительства, в частности, к устройствам для испытания рыхлого грунта.
Целью изобретения является повышение точности и надежности испытаний.
На фиг. изображена принципиальная схема винтового штампа для испытания рыхлого грунта; на фиг.2 изображен общий вид винтового штампа для испытания рыхлого грунта; на фиг.З изображено приспособление для создания регулируемых осевых усилий - общий вид; на фиг.4 изображен винтовой штамп для испытания рыхлого грунта, в работе.
Винтовой штамп для испытания рыхлого грунта содержит ствол t остроконечный, на конце которого закреплена винтовая лопасть 2. Винтовая лопасть 2 выполнена одновитковой, на ее обращенной к испытуемому слою грунта поверхности установлен датчик 3 для измерения давления грунтя на
09
С
нижнюю поверхность лопасти 2. Датчик 3 для измерения давления грунта связан с одним из входов А блока 5 сравнения текущего значения давления грунта с заданным. Другой вход 6 блока 5 сравнения текущего значения давления грунта с заданным соединен с выходом 7 задатчика 8 значения давления грунта. Выход 9 блока 5 сравнения соединен с входом 10 усилителя 11, выход 12 котооого соединен с приводом 13, состо- ящим из электромагнитного исполнительного механизма 14 и редуктора 15, выходной вал 16 которого кинематически соединен с приспособлением 17 для создания на ствол 1 регулируемых осевых усилий при достижении лонастью 2 глубины L грунта, которая меньше глубины La залегания испытуемого слоя 2 на величину La, превышающую шаг t винтовой лопасти 2, Другой конец ствола 1 кинематически соединен с приспособлением для его вращения 18, состоящим из электромагнитного исполнительного механизма 19 и редуктора 20.
Винтовой штамп для испытания рыхлого грунта установлен в раме, состоящей из стоек 21 (фиг.2), перемычек 22, 23 и платформы 24. Платформу 24 устанавливают на грунте посредством шнеков 25. Ствол 1 имеет осевой канал 26, в котором размещен кабель, соединяющий датчик 3 для измере- ния давления грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 с входом 4 блока 5 сравнения текущего значения давления грунта с заданным. Кинематически связанный с устройством для создания регулируе- мых осевых усилий 17 привод 13 установлен на перемычке 22 рамы. Выходной вал 27 (фиг.З) редуктора 15 находится в зубчатом зацеплении с внешней втулкой 28, установленной во внутренних кольцах подшипни- ков 29, наружные кольца которых закреплены в перемычке 22. На внутренней поверхности внешней втулки 28 выполнена резьба, находящаяся в зацеплении с резьбой, выполненной на наружной поверхно- сти средней втулки 30, установленной с зазором относительно ствола 1.
Средняя втулка 30 соединена посредством разрезного кольца 31 с внутренней втулкой 32. Внутренняя втулка 32 находится в зацеплении с верхним резьбовым участком 33 ствола 1, выполненным с шагом резьбы, равным шагу винтовой лопасти 2. Средняя втулка 30 находится в зацеплении с нижним резьбовым участком 34 ствола 1. Внутреннюю втулку 32 соединяют со средней втулкой 30 разрезным кольцом 31 при достижении винтовой лопастью 2 глубины LI грунта, которая меньше глубины La залегания испытуемого слоя грунта на величину
, превышающую шаг t винтовой лопасти 2. На перемычке 23 рамы установлен привод 35 приспособления для создания вращения ствола, выходной вал 36 которого находится в зубчатом зацеплении с втулкой-шестерней 37. На втулке-шестерне 37 установлены роликовые обоймы 38, каждая из которых имеет три ролика 39, находящихся в углублениях шлицев 40, выполненных на наружной поверхности ствола 1.
Винтовой штамп для испытания рыхлого грунта работает следующим образом.
Испытуемый грунт представляет собой, например глину. На этом грунте строят сооружение, имеющее ширину фундамента 20 м. Как правило, глубину La залегания испытуемого слоя грунта принимают приблизительно равной ширине фундамента строящегося сооружения, то есть La 20 м.
Для проведения испытания применяют ствол 1 с винтовой лопастью 2. Ствол 1 имеет следующие характеристики: длина ствола 1 равна 23 м, его диаметр di равен 11,4 см. Лопасть 2 имеет следующие характеристики: диаметр Di лопасти 2 равен 27,7 см, ее шаг t равен 8 см.
Давление столба Pi (фиг.4) грунта над лопастью 2 в недеформируемом состоянии на глубине La равно 0,4 МПа (эту величину определяют расчетным путем).
Ствол устанавливают вертикально на поверхности грунта лопастью 2 вниз. Далее снимают разрезное кольцо 31 и внутреннюю втулку 32 перемещают по резьбе на стволе 1 в верхнее крайнее положение. Тем самым отключают приспособление 17 для создания на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Подвергая деформации слой грунта, лежащий выше его испытуемого слоя, погружают путем ввинчивания в этот грунт ствол 1. Ввинчивание осуществляют путем прикладывания к стволу 1 крутящего момента Mi, величина которого равна 0,5 тм, и осевого направленного вниз усилия Ра, величина которого равна 1 т. Крутящий момент Mi создают с помощью приспособления для создания вращения, которое через привод 35, его выходной вал Зб.втулку-шестерню 37, роликовые обоймы 38, их ролики 39, шлицы 40 передают вращение стволу 1.
Осевое усилие г создают устройством для создания осевых переменных нагрузок (на чертеже не показано). Осевое усилие Ра снимают после начального внедрения ствола 1 в грунт и дальнейшее погружение ствола 1 в грунт осуществляют за счет взаимодействия винтовой лопасти 2 с грунтом.
На глубине LI (фиг.4) грунта, которая меньше глубины La залегания испытуемого слоя грунта на величину 1з, превышающую
шаг лопасти 2, внутреннюю втулку 32 перемещают по резьбе на стволе 1 вниз и соединяют ее со средней втулкой 30 посредством разрезного кольца 31. Тем самым включают приспособление 17 для создания на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Далее измеряют давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2. Измерение производят установленным на поверхности винтовой лопасти 2 датчиком 3 для измерения давле- ния грунта. Датчик 3 вырабатывает сигнал, характеризующий взличину давления Рз на нижнюю поверхность лопасти 2. Сигнал с датчика 3 поступает на вход 4 блока 5 сравнения текущего значения давления грунта с заданным, где сравнивается с сигналом с задатчика 8 значения давления грунта, выход 7 которого подсоединен ко второму входу 6 блока 5 сравнения. Сигналы с задатчика 8 и датчика 3 сравниваются и сигнал, характеризующий разность этих сигналов, подается с выхода 9 блока 5 сравнения на вход 10 усилителя 11, где этот сигнал усиливается и подается с выхода 12 усилителя 11 на привод 13 приспо- собления 17 для создания действующих на ствол 1 регулируемых осевых усилий. Электромагнитный исполнительный механизм 14 создает крутящий момент, величина которого зависит от величин поступающего с усилителя 11 сигнала и направление которого зависит от знака этого сигнала. Крутящий момент от электромагнитного исполнительного механизма 14 по кинематической цепи: редуктор 15, его выходной вал 16, внешняя втулка 28, средняя втулка 30, передается на внутреннюю втулку 32 и далее в кинематической паре втулка 32 - ствол 1 крутящий момент преобразуется в осевое усилие РА, обеспечивающее равенство дав- лений Pi и Рз. Так как глубина 20 м и шаг t 8 см, то измерение давления Рз начинают на глубине Li, равной, например, 18,5 м. Давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 оказалось равным 0,48 МПа, Так как давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 больше давления Pi столба грунта над лопастью 2 в недеформированном его состоянии, то к лопасти 2 через ствол 1 прикладывают на- правленное вверх осевое усилие P/i, уменьшающее давление Рз грунта на нижнюю поверхность лопасти 2 с 0,48 МПа до 0,4 МПа. Поддерживая равенство давления PI и Рз, ствол 1 с лопастью 2 погружают до момента достижения лопастью 2 глубины залегания испытуемого слоя грунта. При достижении лопастью 2 (фиг.4) глубины залегания испытуемого слоя грунта ввинчивание прекращают и ствол 1 подвергают
воздействию осевых направленных вниз испытательных переменных нагрузок, в данном варианте воздействию четырех нагрузок PS, Рб, РУ, Ре. величина каждой последующей из которых превышает предыдущую, и измеряют вызванные этими нагрузками PS, Рб, Р, PS перемещения Ls, Le, L.7, Le ствола 1. Перемещения Ls, Le. Ly, Le на чертежах не показаны. Под нагрузкой PS 0,1 МПа ствол 1 переместился на расстояние L5 1,8мм. Под нагрузкой Рб 0,2 МП а ствол 1 переместился на расстояние LG 2,1 мм, Под нагрузкой Р 0,3 МПа ствол 1 переме- стился на расстояние L 2,0 мм. Под нагрузкой Ре О,4 МПа ствол 1 переместился на расстояние La 2,4 мм. По полученным результатам определяют модуль деформации грунта.
Формула изобретения
посредством разрезного кольца, средняя внутренняя-на верхнем резьбовом участке втулка коаксиально установлена на нижнем ствола, который имеет шаг резьбы, равный резьбовом участке остроконечного ствола, а шагу винтовой лопасти.
еф&--.
2Я(Ь
88609Z.I
Редактор
%1.4
Составитель Л Тронйна
Техред М.МоргенталКорректор н. Гунько
