Устройство для определения давления в грунте Советский патент 1993 года по МПК G01L7/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для определения давлений преимущественно в сыпучих средах и грунтах.

Известен датчик, содержащий корпус, воспринимающий давление среды, в котором размещены упругие элементы и тензо- резисторы. К недостаткам этого датчика следует отнести то, что он имеет сравнительно высокую деформативность и, внося за счет этого искажения в напряженное состояние окружающего грунта, не может обеспечить необходимую достоверность измерений.

Известно также устройство для измерения давления в грунте, включающее две пла- стины, воспринимающие давление, выполненные из материала, например фторопласта, имеющего низкий коэффициент трения, металлическую пластину, установленную между ними с возможностью перемещения при помощи штока.размещенного в подводящей трубе и связанного с датчиком силы. Давление грунта G, нормальное к

поверхности корпуса устройства, вычисляется по формуле

G--E- ° ..

где F - зафиксированное усилие сдвига стальной пластины;

f.i - коэффициент трения стали по фторопласту.

Деформативность этого датчика достаточно низкая, но его корпус, подводящая труба, элементсоединения корпуса с трубой имеют сравнительно большую толщину и, как инородные включения, также вносят искажения в напряженное состояние грунта. К недостатку этих датчиков следует отнести то, что они фиксируют точечное давление на ограниченном участке, и не могут оценить значение и характер распределения давления в заданной плоскости тела сооружения, например, грунтовой насыпи, имеющей определенную протяженность.

Цель изобретения - повышение точности измерений, а также обеспечение возел

С

vi

00

о

00

00

о

можности определения характера распределения давления по длине грунта.

Поставленная цель достигается тем, что корпус устройства - чувствительный элемент - выполнен в виде гибкой оболочки, а подвижный элемент - в виде гибкой ленты; причем в устройство введены барабан с приводом, датчик перемещения ленты и за- к р е п л е нн ы и в ТруHfе дёржатель, а гибкая лента с Ьдного к&нца намотана на барабан, при этом барабай соЗДинен с датчиком силы, который связан с держателем. Кроме того, дополнительный держатель размещен со стороны,противоположной расположению барабана, к которому прикреплена гибкая оболочка. Поверхность гибкой ленты выполнена из материала с малым коэффициентом трения.

На чертеже представлена схема предложенного устройства, установленного для измерения давления в теле грунтовой насыпи: 1 - грунтовая насыпь, 2 - корпус устройства - продольная гибкая оболочка, 3 - гибкая лента, 4 - барабан с приводом, 5 - датчик силы с датчиком перемещения ленты, 6 - держатели.

Устройство используют следующим образом. При отсыпке грунтовой насыпи 1 в заданном уровне готовят площадку, под прямым углом к ее оси, укладывают продольную гибкую оболочку 2 с вложенной в нее гибкой лентой 3, таким образом, чтобы концы продольной оболочки 2 и ленты 3 выходили за пределы откосов отсыпаемой насыпи 1. Насыпь отсыпается до необходимой- отметки. Перед проведением измерений с Двух сторон насыпи устанавливают держатели 6. К одному из держателей 6 закрепляют продольную оболочку 2, к другому держателю закрепляют датчик силы с датчиком перемещения ленты 5, барана с приводом 4. На барабане закрепляют конец гибкой ленты 3. Включают привод барабана 4 и лента 3 постепенно вытягивается из оболочки 2, по датчику силы с датчиком перемещения 5 определяют усилие протяжки ленты и положение конца ленты в теле насыпи. Конец ленты перемещается с одного откоса

насыпи к другому откосу до полной вытяжки ее из продольной оболочки 2. В начале перемещения ленты значение фиксируемого усилия будет максимальным, по мере натягивания ленты значение этого усилия F будет падать. Затем строится график падения усилия перемещения ленты: на оси X откладывают значение усилия вытягивания ленты F, на оси Y - путь перемещения ее конца, длина которого L равна ширине насыпи в

месте расположения продольной оболочки. Среднее значение усилия перемещения ленты на любом из участков этого пути определяется, как разница значений усилий в начале FI и конце F2 элементарного участка

Д|, Равнодействующая давления на этом участке вычисляется по формуле Fi - F2

G

2/

а удельное давление по формуле Fi - F2

где Fi - значение усилия протяжки ленты в начале элементарного участка Д1;

Fa - то же, в конце элементарного участ- каД|;

JA - коэффициент трения поверхности гибкой ленты по внутренней поверхности продольной оболочки;

b - ширина гибкой ленты. Устройство для измерения давления в грунте имеет небольшую толщину, слагаемую из толщины двух стенок продольной оболочки и толщины ленты. Общая толщина устройства будет иметь значение около 3-5 мм, ширина 50-100 мм. При соотношении толщины к ширине от 1:10 до 1:30, устройство, как инородное включение, будет вносить минимальное искажение в напряженное состояние грунта.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение для определения давления с повышенной точностью и его характера распределения прё- имущественно в сыпучих средах и грунтах. Сущность изобретения состоит в том, что в качестве датчика использована гибкая оболочка 2, имеющая внутреннюю поверхность с низким коэффициентом трения и вложенная в него гибкая стальная лента 3. Давление в теле сооружения определяется по падению усилия протяжки ленты 3 через оболочку 2 с фиксацией положения перемещающегося конца ленты. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ф б р м у л а изобретения

ЭлёМ ёйт, воспринимающий дав л енйетрунта с1йимй внешними поверхностями, подвижный элемент, расположенный между внут- р ейкймй; поверхностями чувствительного

э Я е мё йта с Ъбз Шжн остью перемещения и связанный с да тчШШ Мы, причем внутренние поверхности чувствительного элемента выполнены из материала с малым коэффициентом трения, о т л и ч а ю щё ее я

тем, что, с целью повышения точности и возможности определения характера распределения давления по длине грунта, в нем чувствительный элемент выполнен в виде продольной гибкой оболочки, а подвижный элемент - в виде гибкой ленты, причем в устройство введены барабан с приводом, Датчик перемещения ленты и закрепленный в грунте держатель, а гибкая лента: с одного конца намотана на барабан, при этом барабан соединен с датчиком силы, который связан с держателем.

3. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что в нем поверхность гибкой ленты выполнена из материала с малым коэффициентом трения.