Устройство для определения механических характеристик грунтов Советский патент 1992 года по МПК E02D1/00 

Фие.1 , MN

г

Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использовано для определения штам- пового модуля и сопротивления грунта зондированию конусом.

Известно устройство для определения сжимаемости дисперсных грунтов, включающее многосекционную штангу с однолопа- стным наконечником, нагрузочное приспособление и анкерующее устройство в виде винтовой лопасти, закрепленной на одной из секций штанги (1).

Известно устройство для испытания грунта статической нагрузкой, включающее трубу с нажимной плитой - штампом, домк- рат для нагружения и штангу для замера осадки грунта (2).

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для исследования механических свойств грунтов,содержащее основание, анкерную винтовую сваю, поворотную стойку, колонну штанг с зондом, силовой упор, и измерительное и нагрузочное приспособление, последнее из которых выполнено в виде шарнирно связанных звеньев образующих параллелограмм (3).

Известное устройство предназначено для определения прочностных свойств грунта и не позволяет определять их дефор- мационные характеристики и, кроме того, сложно в эксплуатации.

Цель изобретения - расширение диапазона определяемых характеристик и снижения трудоемкости испытаний.

Цель достигается тем что, в устройстве для определения механических характеристик грунтов, включающем штангу с зондом, установленную соосно с ней полую анкерную сваю с лопастью в нижней части и завинчивающим приспособлением, измерительное и нагрузочное приспособления, согласно изобретению штанга в верхней части снабжена зубчатой рейкой, а анкерная свая в верхней части-радиально располо- женными патрубками для завинчивающего приспособления в виде съемных рычагов и опорами для взаимодействия с нагрузочным приспособлением, выполненным в виде рычага с грузовой подвеской с одной стороны и захватом для взаимодействия с зубчатой рейкой - с другой, при этом анкерная свая имеет тефлоновое напыление на наружной поверхности, ее лопасть выполнена в виде винтового штампа, а измери тельное приспособление связано с рычагом нагрузочного приспособления.

На фиг, 1 представлено устройство в процессе вдавливания штэнги с зондом; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - устройство в процессе нэгружения штампа.

Устройство для определения механических характеристик грунтов включает штангу 1, наращиваемую с помощью резьбового соединения трубчатыми элементами, снабженную на конце зондовым конусом 2, соосно установленную со штангой 1 полую анкерную сваю 3, наращиваемую также трубчатыми элементами, снабженную на конце лопастью в виде винтового штампа 4, рычаг 5, соединяемый с анкерной сваей 3 посредством опор 6, жестко закрепленных на верхней элементе анкерной сваи 3 и снабженный захватом 7, находящимся во взаимодействии с зубчатой рейкой 8, соединяемой резьбовым соединением соосно со штангой 1, подвеску 9 с набором грузов 10,2-х патрубков 11, жестко закрепленных на верхнем элементе анкерной сваи 3, систему измерения усилия вдавливания штанги, выношенную в виде кронштейна 12, жестко закрепленного на рычаге 5, снабженного держателем 13 для индикатора перемещения 14 и систему измерения усилия вдавливания конуса и перемещения штампа (не показаны).

Захват 7 выполнен в виде прямоугольной рамы, снабженной прорезями, в которые установлены два ползуна 15, подпружиненные пружинами 16, установленными в гнезда захвата 7 и ползунов 15. Ползуны 15 периодически входят во взаимодействие с зубцами рейки 8. Рычаг 5 соединяют с опорами 6 пальцем 17.

Устройство работает следующим образом.

На точке зондирования устанавливают винтовой штамп 4 с полой анкерной сваей 3. В анкерную сваю устанавливают трубчатый элемент штанги 1 с конусом 2 таким. образом, чтобы конус 2 замыкал отверстие в анкерной свае. В патрубки 11 устанавливают рычаги 5. Поворот рычагов 5 вызывает вращение анкерной сваи, 3, а вместе с ней вращение и поступательное перемещение винтового штампа 4. По мере погружения винтового штампа 4 наращивают трубчатыми элементами штангу 1 и анкерную сваю 3. После погружения винтового штампа на заданную глубину к одной из опор 6, как показано на фиг. 1, присоединяют с помощью пальца 17 рычаг 5. Затем присоединяют к штанге 1 с помощью резьбового соединения зубчатую рейку 8. Для этого раздвигают ползуны 15.

Для погружения штанги 1 в грунт производят возвратно-поступательное перемещение рычага 5. Подъем рычага 5 вызывает перемещение вверх захвата 7. При этом

ползуны 15 скользят по рейке 8 и, приходя в соприкосновение с зубьями рейки, отжимают ползуны до тех пор, пока основание ползуна не достигнет верха зуба. Ползуны 15, проскочив зуб, прижимаются пружинами 16 непосредственно к рейке и опираются на пяту зуба. После этого перемещают рычаг 5 вниз. Вместе с рычагом 5 перемещаются вниз захват 7 и ползуны 15. Ползуны 15, упираясь в зубья рейки 3, вызывают перемещение вниз рейки 8, а вместе с ней штанги 1. При этом винтовой штамп 4 работает как анкер. Усилие вдавливания штанги 1 с конусом 2 измеряют, пользуясь тариро- вочным графиком, по прогибу рычага 5, фиксируемому индикатором 14 на базе кронштейна 12. Разделение сопротивлений грунта по острию конуса 2 и боковой поверхности штанги 1 может быть выполнено одним из известных способов.

После вдавливания штанги 1 на требуемую глубину и измерения сопротивления зондирования производят испытания грунта винтовым штампом. С этой целью отсоединяют конец рычага 5 от опоры 6 и присоединяют рычаг 5 пальцем 17 к другой опоре 6, как показано на фиг. 4. Раздвигают в стороны ползуны 15 и выворачивают зубчатую рейку 8 из штанги 1. Затем переворачивают зубчатую рейку 8 и при отжатых ползунах 15 вновь вворачивают в штангу 1.

На подвеску 9 рычага 5 ступенчато устанавливают грузы 10. Рычаг 5 опирается на опору 6, ползуны 15 захвата 7 упираясь в зубцы рейки 8 стремятся выдернуть из грунта штангу 1. При этом сам рычаг 5 давит на опору 6, а вместе с ней на анкерную сваю 3 и винтовой штамп 4. Роль анкера в этом случае уже играет штанга 1. Осадку винтового штампа 4 определяют известным способом, фиксируя перемещение анкерной сваи 3 относительно штанги 1 (не показано). По осадке штампа и усилие определяют модуль деформации.

Нагружение штампа 4 грузами 10 производят до начала перемещения вверх штанги 1 , после чего вытаскивание штанги 1 выполняют возвратно-поступательными перемещениями рычага 5 без грузов 10. После изъятия из грунта штанги 1 с конусом 2,

рычаги 5 устанавливают в патрубки 11 и вращением анкерной сваи 3 выворачивают винтовой штамп 4 и переходят на новую точку зондирования.

Устройство обладает следующими преимуществами по сравнению с известными. Погружение в грунт без отрывки шурфа и бурения скважины винтового штампа и конусного зонда вручную с помощью портативной установки, что имеет очень важное значение в стесненных условиях реконструкции или на очень слабых грунтах, где невозможно использование техники; нагру- жение штампа и внедрение конусного зонда

в грунт без применения тяжелых нагрузочных платформ, домкратов и пр., что ведет к существенному сокращению трудоемкости испытаний. Непрерывное определение по глубине в одной точке зондирования одновременно деформационных (модуля деформации) и прочностных (сопротивление грунта по боковой поверхности штанг и по лобовой поверхности конуса) характеристик, что дает расширение диапазона определяемых характеристик грунта.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для определения механических характеристик грунтов, включающее штангу с зондом, установленную соосно с

ней полую анкерную сваю с лопастью в нижней части и завинчивающим приспособлением, измерительное и нагрузочное приспособления, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона определяемых характеристик и снижения трудоемкости испытаний, штанга в верхней части снабжена зубчатой рейкой, а анкерная свая в верхней части - радиально расположенными патрубками для завинчивающего приспособления в виде съемных рычагов и опорами для взаимодействия с нагрузочным приспособлением, выполненным в виде рычага с грузовой подвеской с одной стороны и захватом для взаимодействия с

зубчатой рейкой с другой, при этом анкерная свая имеет тефлоновое напыление на наружной поверхности, ее лопасть выполнена в виде винтового штампа а измерительное приспособление связано с рычагом

нагрузочного приспособления.

SI

Использование: в области строительства для определения параметров зондирования и деформационных характеристик при штамповых испытаниях. Сущность: устройство содержит илтангу 1 с зондом 2 на конце И соосную ей полую анкерную сваю 3 с лопастью в нижней части, выполненную в виде бинтового штампа 4. В верхней части штанги установлена зубчатая рейка 8 с патрубками 11 и опорами 6. На внешней поверхности анкерной сваи имеется тефлоновое напыление. Для завинчивания анкерной сваи служат стьемнУе 5, устанавливаемые в патрубки 11. Нагрузку на штангуТс зондом 2 осуществляют с помощью рычага 5, на одном конце которбго имеется грузовая подвеска, а на другом- аахват 7 для взаимодействия с зубцами зубчатой рейки 8. Рычаг 5 связан с силризмерителем. При испытаний в качестве анкера для рычаги попеременно используют вййтЬвой штамп или штангу. 4 ил.

699C9il

ФигЛ