Прибор стандартного уплотнения грунта Советский патент 1993 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано в качестве лабораторных средств при определении максимальной плотности и оптимальной влажности грунтов при,инженерно-геологических изысканиях под строительство зданий, сооружений, автомобильных дорог, аэродромов и др.

Целью изобретения является повышение производительности и точности при определении максимальной плотности и оптимальной влажности грунта за счет увеличения продолжительности ударного импульса и обеспечения регистрации момента начала отжатия поровой жидкости из грунта.

На фиг.1 изображен общий вид прибора стандартного уплотнения; на фиг.2 - узел А на фиг.1; на фиг.З - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг,4 - узел Б на фиг.1; на фиг.5 - вид по стрелке Б1 на фиг.4; на фиг.6 - сечение А-А на фиг.4; на фиг.7 - сечение Б-Б на фиг.4; на фиг.8 - сечение В-В на фиг.4; на фиг.9 - сечение Г-Г на фиг.4; на фиг. 10 - сечение Д-Д на фиг.4; на фиг. 11 - сечение Е-Е на фиг.4; на фиг. 12.- график для определения максимальной плотности и соответствующей оптимальной влажности грунта.

Прибор стандартного уплотнения грунта состоит из основания 1 с закрепленными по его краям посредством элементов 2 направляющих стоек .3 с ограничительными упорами 4, зафиксированными к стойкам 3 при помощи винтов 5. На стойки 3 с возможностью вертикального перемещения относительно основания 1 при помощи втулок 6, установленных по скользящей посадке на стойки 3, одета горизонтальная планка 7, на верхнюю поверхность которой по ее центру на шпильке 8 установлен разновес 9. зафиксированный к планке 7 при помощи прижимного устройства в виде гайки 10. К нижней поверхности горизонтальной планки 7, обращенной к основанию 1, жестко закреплено стыковочное приспособление 11, в которое неподвижно установлена верхняя пресс-форма 12 с плунжером 13. На основание 1 соосно с пресс-формой 12 в стыковочном приспособлении 14 неподвижно установлена с плунжером 15 пресс-форма 16. Верхняя пресс-форма 12, установленная в стыковочном приспособлении 11, закрепленном к горизонтальной планке 7, размещена относительно нижней пресс-формы 16, установленной в стыковочном приспособлении 14, закрепленном кос- нованию 1, таким образом, что плунжеры .15 и 13 установлены на одной оси напротив друг друга. Каждая из пресс-форм 12 и 16 состоит (фиг.2, 3,4 и 5) из обоймы 7, перфорированного вкладыша 18 и фильтрующей прокладки 19.

Обойма 17 имеет в торцевой части, обращенной к стыковочным приспособлениям 11 и 14 наружные выступы 20(фиг.4 и 11)для

установки пресс-форм 12 и 16 в пазы 21 (фиг.10) стыковочных приспособлений 11 и 14 с образованием при повороте обойм 17 в стыковочных приспособлениях 11 и 14 байонетного закрепления пресс-форм 12 и 16 соответственно к горизонтальной планке 7 и основанию 1. Плунжеры 13 и 15 по скользящей посадке установлены в обоймах 17 пресс-форм 12 и 16 до упора торцевыми

частями в перфорированные вкладыши 18. По вертикальной оси плунжеров 13 и 15 со стороны контакта их торцов с перфорированными вкладышами 18 выполнены вертикальные каналы 22, переходящие в

5 середине плунжеров 13 и 15 в горизонтальные каналы 23 (фиг.4. 6 и 7). Перфорированные вкладыши 18, как и плунжеры 13 и 15, по скользящей посадке установлены в обоймах 17, а на торцах перфорированных вкла0 дышей 18, контактирующих с плунжерами 13 и 15, выполнены радиальные 24 и окружные 25 проточки и вертикальные сквозные о1верстия 26, которые размещены в площади радиальных 24 и окружных 25 проточек

5 (фиг.4, 8 и 9). Фильтрующие прокладки 19 установлены в сквозных обоймах 17 между перфорированными вкладышами 18 и образцами грунта 27, которые в верхней пресс-форме 12 оперты на поверхность го0 ризонтальной планки 7, а в нижней пресс- форме 16 - на поверхность основания 1.

Пресс-формы 12 и 16 снабжены мерными индикаторами для измерения высоты образцов грунта 27 в процессе уплотнения в

5 виде мерных шкал 28, установленных на плунжерах 13 и 15, с указателями 29, закрепленными на обоймах 17 (фиг.2. 4, 6 и 7). Для удобства регистрации отсчетов в обоймах 17 выполнены вырезы 30 (фиг.4 и 7). Верхняя

0 пресс-форма 12 снабжена предварительно растянутыми упругими элементами 31, один конец которых закреплен к винту 32 обоймы 17, а другой - к винту 33 плунжера 13. Ограничительный, упор 4, содержащий винт 5,

5 обеспечивает фиксацию стандартного груза на направляющих стойках 3 на различных расстояниях от основания 1, а также предохраняет его от динамических ударов при подъеме верхней пресс-формы 12 при ломо0 щи амортизирующих прокладок 34.

Прибор стандартного уплотнения груза приготавливают к работе при соблюдении следующих операций.

После ослабления винтов 5 и гайки 10

5 прижимного устройства осуществляют демонтаж упоров 4 и разновеса 9. Снимают упругие элементы 31 с винтов 32 и 33 верхней пресс-формы 12. Вынимают из обоймы 17 перфорированный вкладыш 18 и фильтрующую прокладку 19. Снимают с направляющих стоек 3 горизонтальную планку 7 с втулками б, стыковочным приспособлением 11 и обоймой 17. Переворачивают горизон- тальну(б планку 7 таким образом, чтобы обойма 17 была вверху. Заполняют обойму

17грунтом 27. Вставляют в обойму 17 фильтрующую прокладку 19, перфорированный вкладыш 18 и плунжер 13. Закрепляют упругие элементы 31 на обойму 17 и плунжер 13. Затем из нижней пресс-формы 16 удаляют плунжер 15, перфорированный вкладыш

18и фильтрующую прокладку 19. Заполняют обойму 17 нижней пресс-формы 16 грунтом. Вставляют в обойму 17 фильтрующую прокладку 19, перфорированный вкладыш 18 и плунжер 15. Втулки в горизонтальной планке 7 с собранной на ней верхней пресс- формой 12 и плунжером 13 одевают на направляющие стойки 3. Монтируют упоры 4 и разновес 9 таким образом, чтобы стандартный груз имел требуемую массу Рг. которую определяют по формуле

Рг Рз - Рп.ф. - Рпр..(1)

где Рз - заданная масса стандартного груза;

Рп.ф - суммарная масса верхней пресс- формы {без грунта), плунжера, горизонтальной планки, втулок, шпильки и гайки;

Рпр. масса пробы грунта, загруженной в верхнюю пресс-форму.

Прибор готов для проведения испытаний.

Прибор стайдартного уплотнения грунта работает следующим образом.

Подвижную часть прибора (стандартный груз) вручную или при помощи привода (на фиг. не показан) поднимают до касания втулок 6 амортизаторов 34 упора 4, опускают ее с обеспечением возможности свободного падения и соударения плунжеров 13 и 15 пресс-форм 12 и 16 друг с другом. В результате воздействия динамической нагрузки происходит уплотнение груза, при этом воздух, а затем и вода, содержащиеся в порах грунта, вытесняются из обоймы 17 через фильтрующую прокладку 19 по отверстиям 26, проточкам 24 и 25 перфорированных вкладышей 18 к вертикальному 22 и горизонтальному 23 каналам в плунжерах 13 и 15 наружу. При этом фильтрующая прокладка 19 предотвращает засорение отверстий 26 и каналов 22 и 23 мелкими частицами грунта. Опыт может быть прекращен при появлении поровой жидкости на выходе каналов 23 из плунжеров 13 и 15 одной из пресс-форм 12 или 16. После окончания уплотнения со шкалы 28 по указателям 29 каждой пресс-формы 12 и 16 производят считывание отсчета, соответствующего высоте .образца НПр, уплотненного грунта, Стандартную плотность грунта вычисляют по формуле

пр

0

0

я. Нпр R06 где у- стандартная плотность грунта;

Рпр - масса пробы грунта, загруженной в пресс-форму;

Нпр - высота образца уплотненного грунта;

Роб - внутренний радиус обоймы пресс- формы.

Выемку образцов уплотненного грунта 27 из обоймы 17 пресс-форм 12 и 18 осуществляют по вышеуказанным операциям подготовки прибора к работе. В этом случае добавляются лишь операции, при которых осуществляют поворот сначала верхней пресс-формы 12, а затем нижней пресс-формы 16 до совмещения выступов 20 обойм 17 с пазами 21 стыковочных приспособлений

11и 14 с последующей выемкой пресс-форм

12и 16 из стыковочных приспособлений 11 и 14 и выдавливанием специальным приспособлением (на фиг. не показано) образцов грунта 27 из обойм 17. При определении стандартной плотности следующих образцов грунта цикл вышеперечисленных операций повторяют.

Влажность образцов грунта (W) определяют на других приборах (не описаны).

По результатам определения стандартной плотности угрунта и влажности W грунта, взятого за одного и того же места строительства объекта, строят график зависимости стандартной плотности у грунта от его влажности W, по которому определяют максимальную плотность утах грунта и соответствующую ей оптимальную влажность 0 Worn грунта (фиг. 12).

Технико-экономическая эффективность заявленного технического решения по сравнению с базовым объектом (прототипом) заключается в том, что производительность при определении максимальной плотности и оптимальной влажности грунта повышается в 3-5 раз, а точность - на 60-70%.

Формула изобретения

1. Прибор стандартного уплотнения гру- нта, содержащий основание, установленную на нем с помощью стыковочного приспособления пресс-форму, направляющую и стандартный груз, установленный на ней с возможностью вертикального перемещения, отличающийся тем, что, с целью

5

0

5

повышения производительности и точности при определении максимальной плотности и оптимальной влажности грунта за счет увеличения продолжительности ударного импульса и обеспечения регистрации момента начала отжатия поровой жидкости из грунта, направляющая выполнена в виде двух стоек, прикрепленных по краям к основанию, и снабжена горизонтальной планкой, соединенной со стойками по скользящей посадке с помощью втулок, а стандартный груз выполнен в виде пресс- формы, закрепленной в центре нижней поверхности горизонтальной планки посредством стыковочного приспособления и составных разновесов, размещенных навстречу горизонтальной планки соосно с пресс-формой, при этом пресс-формы установлены соосно одна другой и каждая выполнена из сквозной обоймы для размещения грунта, перфорированного вкладыша, фильтрующей прокладки и плунжера, установленного в нижней пресс форме над, а в верхней - под перфорированным вкладышем с возможностью вертикального перемещения в обойме, закрепленной в стыковочном приспособлении при помощи

байонетного соединения, причем в торцах плунжеров, обращенных к перфорированным вкладышам, выполнены по их оси вертикальные каналы,переходящие в середине

плунжеров в горизонтальные, на торцах перфорированных вкладышей, контактирующих с плунжерами, выполнены радиаль- ные и окружные проточки, а сквозные отверстия перфорированных вкладышей

размещены в площади радиальных и окружных проточек.

2.Прибор по п.1.отличающийся тем, что верхняя пресс-форма снабжена предварительно растянутыми упругими элементами, один конец которых прикреплен к обойме, а другой - к плунжеру.

3.Прибор по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что он снабжен ограничительными упорами, установленными в верхних частях

направляющих стоек, и мерными шкалами с указателями, закрепленными на плунжерах и обоймах соответственно.

Использование: в строительстве для определения плотности грунтов. Сущность: прибор стандартного уплотнения грунта содержит основание, установленную на нем с помощью стыковочного приспособления пресс-форму, направляющую и стандартный груз, установленный на направляющей с возможностью вертикального перемещения. Направляющая выполнена в виде двух стоек, закрепленных по краям к основанию, с горизонтальной планкой, соединенной со стойками по скользящей посадке с помощью втулок, закрепленных по краям планки. Стандартный груз выполнен в виде пресс-формы, закрепленной в центре нижней поверхности горизонтальной планки посредством стыковочного приспособления, и составных разновесов, размещенных наверху горизонтальной планки соосно с пресс-формой. Верхняя и нижняя прессформы установлены соосно друг другу и каждая выполнена из сквозной обоймы для размещения грунта, перфорированного вкладыша, фильтрующей прокладки и плунжера. Последний установлен в нижней пресс-форме над, а в верхней - под перфорированным вкладышем с возможностью вертикального перемещения в обойме, которая закреплена в стыковочном приспособлении при помощи байонетного соединения. В торцах плунжеров, обращенных к перфорированным вкладышам, выполнены по их оси вертикальные каналы, переходящие в середине плунжеров в горизонтальные. На торцах перфорированных вкладышей, контактирующих с плунжерами, выполнены радиальные и окружные проточки, а сквозные отверстия перфорированных вкладышей размещены в площади радиальных и окружных проточек. Кроме того, верхняя пресс-форма снабжена предварительно растянутыми упругими элементами, один конец которых прикреплен к обойме, а другой - к плунжеру. При этом прибор снабжен ограничительными упорами, установленными в верхних частях направляющих стоек, и мерными шкалами с указателями, закрепленными на плунжерах и обоймах соответственно. При определении в приборе максимальной плотности и оптимальной влажности повышается точность и производительность, вследствие увеличения продол-: жительности ударного импульса и обеспечения регистрации момента отжатия поровОй жидкости из грунта. 2 з.п,ф-лы, 12 ил. (Л С 00 N3 00 Ь XI 00 U)

/ i

л

/

//в

t

8ifr828l

2

2

/4 2/7

Фиг. 5

ff-ff

Фм. Ю

&esЈ w-°

Редактор

Составитель Ю.Матвеев

Техред М.МоргенталКорректор С.Лисина

S-Я

/

22

&е/г#