Прибор для испытания грунтов Советский патент 1993 года по МПК G01N3/08 E02D1/00 

сая жидкость 7 заполняет всю систему из

Изобретение относится к исследованию эочностных и деформационных свойств грунтов. .

Цель изобретения - повышение точно- и определения прочностных и деформа- ц онных свойств грунтов.

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого прибора; на фиг. 2 - сечение А-А на ф/ir. 1.

Прибор содержит корпус, состоящий из съемных плит 1, связанных друг с другом в умах болтами (не показаны), подвижных ш тампов-электродов 2 с укрепленными в центральных полостях-отверстиях полыми штоками 3, соединенными между собой посредством трубопровода 4 с выходом нагне- т;1тельного насоса 5 и входом редукционного клапана 6 постоянного дав- л$ния. Электропроводящий раствор 7являсл

с

ется антифрикционной смазкой-покрытием и заполняет всю гидросистему из полых штоков 3, трубопровода 4 и &лока 8. Оболочка в виде поролоновой рубашки 9 предотвращаетизлишйиепротечкиантифрикционной смазки в моменты ее наибольшей текучести при нагружений образца грунта 10. Штампы 2 являются одновременно электродами, они электрически соединены между собой.и-с первым выходом управляющего высоковольтного усилителя (УВВУМ) 11. Второй выход УВ- ВУМ 11 соединен электрически с электродами 12, в качестве которых используются верхние слои образцов грунта, пропитанные электропроводящим раствором. Измерители 13 и 14 предназначены для измерения боковых деформаций образца грунта при нагружений, а 15, 16 -для изме00 CJ

VI

«Wb

ю

ения вертикальных деформаций. Выход змерителя 14 соединен со входом блока асштабирования (БМ) 17, выход которого оединен со входом УВВУМ 11. В качестве лектропроводящего раствора используют лектрореологическую жидкость.

Прибор работает следующим образом. Через полые штоки 3 электрореологичекая жидкость 7 подается по трубопроводу насосом 5 из бака 8. Редукционный клапан 6 поддерживает в гидросистеме давление питания, обеспечивающее растекание анти- рикционной смазки-покрытия по всей поверхности штампа, соответствующей поверхности ненагруженного образца (поожение I границы образца на фиг. 2). Верние слои образца грунта 10 пропитаны электропроводящим раствором и вместе с электродами-штампами 2 образуют межэлектродный промежуток (МЭП), который до нагружения заполняется электрореологической жидкостью 7. Давление от насоса 5 незначительно превышает атмосферное, что устанавливается настройкой редукционного клапана 6. Именно поэтому для герметичности достаточно поролоновой рубашки 9, Перед нагружением на электроды 2 и 12 подается высокое напряжение в несколько кВ от УВВУМ, что задается сигналом Уз на прямом входе. В силу специфики работы электрореологических жидкостей в электростатическом поле антифрикционная смазка- покрытие в МЭП затвердевает и становится частью штампов 2 с площадью сечения, соответствующей испытуемому образцу 10. В трубопроводе 4 давление жидкости остается первоначальным, что создает более стабильное твердое состояниеэлектровязкой жидкости в МЭП. Описанное состояние является перед нагружением исходным.

Второй этап работы прибора начинается с момента нагружения, когда к штокам 3 прикладывается статическое усилие Рст. С ростом нагружения форма образца 10 видоизменяется: из цилиндрической становится бочкообразной. Боковые деформации измеряются измерителями 13 и 14, установленными на корпусе 1, чувствительные элементы измерителей контактируют с образцом 10. Перемещение измерительного чувствительного элемента измерителя 14 преобразуется БМ 17 в напряжение, пропорциональное величине боковой деформации. Измеритель 14 может быть установлен на любой высоте образца 10, однако середина высоты является оптимальной: боковая деформация, максимальна, что способствует увеличению чувствительности.

Рост боковых деформаций при нагруже- нии приводит к росту выходного напряжения на выходе БМ 17, которое подается на инверсный вход УВУМ 11. При этом выход5 ное напряжение УВВУМ 11 уменьшается, что ведет к снижению напряженности электростатического поля в МЭП. Электрореологическая жидкость 7 в МЭП становится из твердой более мягкой и начинает течь.

0 в силу симметрии подачи жидкости под штампы 2 наблюдается строго симметричное радиальное течение жидкой смазки-покрытия под штампами 2 (фиг. 2), которое создает идеальное условие для эффекта

5 расширяющегося штампа. Это создает условия при которых касательные напряжения на поверхности образца грунта будут полностью отсутствовать: каждая точка поверхности образца грунта будет смещаться

0 в радиальном направлении не вдоль отстающих по фазе перемещения резиновых прокладок или смазок (в известных решениях), а вместе с точками, как бы расширяющегося полужидкого штампа - электрореоло5 гичес кой жидкости 7. Поэтому точность измерения продольных смещений образца (измеритель 15 и 16), а вместе с ними и прочностных деформационных характеристик грунта возрастут. Режимы нагружения

0 и диапазоны нагрузок выбираются таким образом, что вязкость электрореологической жидкости 7 снизится от снижения напряжения от УВВУМ 11 незначительно, вполне достаточно, чтобы потечь под но5 вый размер образца для сохранения его ци- линдричности, но недостаточно, чтобы протечь совсем из поролоновой рубашки 9. В любом случае насос 5 обеспечит подпитку достаточного количества жидкости в тру0 бопровод из бака 8.

Преимущества изобретения по сравнению с известным (3) заключаются в следующем: повышается точность и достоверность измерения прочностных и деформационных

5 характеристик грунта, а также облегчается начальная юстировка прибора за счет некритичности к перекосам штампов и настройка жесткости смазок-покрытий в зависимости от типа электрореологических

0 жидкостей 7 в МЭП: нужно всего лишь подобрать правильно начальное напряжение Уз УВВУМ 11. Кроме того, упрощается обработка полученной информации. Формула изобретения

Ьертикальной деформации образца грунта , (отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения прочно- стных и деформационных свойств грунтов, |прибор снабжен управляющим высоковольтным усилителем мощности, и емкостью для (реологической жидкости с гидравлическим насосом и редукционным клапаном, а штам- |пы выполнены,в виде электродов и имеют то центру сквозные отверстия, в которых {установлены полые штоки, соединенные по- |средством трубопроводов между собой и с входом редукционного клапана и выходом гидравлического насоса для нагнетания iэлектрореологической жидкости, служащей антифрикционным покрытием штампов, три этом управляющий высоковольтный усилитель мощности имеет два выхода для

з

соединения соответственно со штампами- электродами и примыкающим к ним слоем испытуемого грунта, пропитанного электропроводящим раствором.

тем, что он снабжен блоком масштабирования, причем выход измерителя боковой деформации образца грунта соединен с входом блока масштабирования, выход которого соединен с инверсным входом управляющего высоковольтного усилителя мощности, прямой вход которого является задающим.

тем, что он снабжен оболочкой для образца в виде поролоновой рубашки, контактирующем торцами со штампами-электродами.

Фиг; Z

в

7