Прибор для компрессионных испытаний Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 E02D1/00 

Изобретение относится к области строительства, конкретно к технике исследований физико-механических свойств грунта и может быть использовано при инженерно- геологических изысканиях и геотехническом контроле.

Целью изобретения является обеспечение измерения вертикальных давлений в объеме образца грунта.

На фиг. 1 приведена конструктивная схема прибора; на фиг. 2 - схема размещения электродов на штампе (от 1 до п).

Основание прибора из корпуса 1, верхней 2 и нижней 3 крышки, а также подставки 4, стянутых шпильками 5 и 6 и зафиксированных серьгами 7 и 8. Цилиндрическая обойма 9, штамп 10 и вкладыш 11 образуют пространство для образца грунта. Поршень 12 перемещается мембраной 13, на которую действует давление воздуха. Нагрузка на образец грунта передается через штамп 10. Вертикальные деформации измеряются индикатором 14. Перфорированный штамп 10 и вкладыш 11 (фиг. 2) выполнены из диэлектрического материала с укрепленными на них со стороны образца грунта 15 электрически изолированными между собой электродами.

Прибор для компрессионных испытаний грунта работает следующим образом, При сжатии образца грунта поршнем 12 происходит процесс уплотнение грунта, который не является равномерным по всему объему: ближе к штампу 10 грунт более уплотнен и плотность уменьшается ближе к вкладышу 11, Происходит процесс передачи волны давления от штампа 10 к вкладышу 11 через образец грунта 15. Изобретение позволяет измерять вертикальное давление в объеме образца грунта. Осуществляется это следующим образом. Чем плотнее грунт - (чем больше вертикальное давление) тем меньше влаги в грунте. Любая пара электродов in-in штампа 10 и вкладыша 11 образуС/

с

а м а а

4 ОС

ОС

ют своеобразный электрический конденсатор, между обкладками которого расположен диэлектрик (грунт) переменной плотности и, соответственно переменной величины диэлектрической проницаемости. В процессе сжатия образца грунта меняется плотность грунтового мостика между электродами Н1, меняется и диэлектрическая проницаемость межэлектродного мостика. При измерениях электрод in вкладыша 11 поочередно опрашивается с электродами in ...in штампа 10. При этом величины емкостей межэлектродных промежутков будут функциями расстояний между электродами (что заранее известно) и функциями плотности грунтовых мостиков (т.е. функциями степени поляризации грунтовых мостиков). При таком поочередном опросе электродов вкладыша 11 со всеми электродами штампа 10 весь объем образца грунта будет протестирован на предмет поляризации грунта между опрашиваемыми парами электродов, значит и по степени влагосодержания, и, наконец, по степени сжатия грунта, т.е. величинам вертикальных давлений. Подобный перебор (например, с помощью автоматического коммутатора и ЭВМ) позволит построить корреляторные зависимости плотности образца грунта (вертикальных давлений) от величин емкостей опрашиваемых пар электродов.

Особенностью прибора является то обстоятельство, что вкладыш 11 может быть абсолютно жестким и точность измерения никак не зависит от степени его деформации, что характерно для известного решения. Деформационные характеристики грунта в предлагаемом приборе определяются исключительно по плотности самого образца грунта, а не по физико-химическим параметрами вкладыша 11.

Технико-экономические преимущества заявленного технического решения по сравнению с известным (3) заключаются в следующем:

- повышается точность определения деформационных показателей грунта, поскольку имеется объемный характер распределения вертикальных давлений в грунте;

-автоматический опрос пар электродов позволяет с помощью управляющей ЭВМ

получить распечатку вертикальных перемещений по объему образца грунта; появляется возможность построения динамической картины распределения вертикальных давлений (напряжений) в грунте при любом виде нагружения, поскольку процессы поляризации являются сверхбыстродействующими ( с); появляется простая возможность определения зон разрыва в грунте при динамических (например, сейсмических волн) периодических нагружени- ях; одновременно с определением деформационных характеристик грунта (модуля деформации, коэффициента сжимаемости) в данном приборе возможно

определение характеристик: плотности и влажности грунта, что существенным образом расширяет пределы его использования и снижает затраты инженерно-геологических исследований.

Формула изобретения Прибор для компрессионных испытаний грунта, содержащий цилиндрическую обойму, перфорированные штамп и вкладыш, размещенные по торцам обоймы, отличающийся тем, что, целью обеспечения измерения вертикальных давлений в объеме образца грунта, штамп и вкладыш выполнены из диэлектрического

материала с укрепленными на них по всей поверхности со стороны, обращенной во внутрь обоймы лектродами, электрически изолированными друг от друга.

е- CM

-Л -Xi . -o

I

/7 Ч i-г h t. is (6

Использование: в строительстве для исследования физико-механических свойств грунта. Сущность: прибор содержит корпус с цилиндрической обоймой для образца грунта, перфорированные штамп и вкладыш. Последние выполнены из диэлектрического материала, а по всей их поверхности, контактирующей с торцами образца грунта, закреплены электроды i,i , электрически изолированные друг от друга. В процессе сжатия образца меняется его плотность, что вызывает изменение диэлектрической проницаемости межэлектродного мостика. Поочередным опросом электрода вкладыша с электродами штампа получается информация о плотности всего обьема грунта. 2 ил.

I I

I I I

I I I

I

Г

I

I I i

I I I

I I I

I