УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТА НА ДЕФОРМИРУЕМОСТЬ Советский патент 1968 года по МПК G01B5/30 

Известны устройства для испытания грунта на деформируемость, включающие опорную плиту, расположенный на ней корпус с крышкой, силовую пружину с обоймами, соединенную со штампом, нагрузочное и измерительное приспособления.

Предложенный прибор отличается от известных тем, что нижняя обойма силовой пружины жестко соединена с внутренним вкладышем, смонтированным в корпусе с возможностью его вертикального перемещения.

Это позволяет исключить влияние деформаций под опорной плитой на результаты измерений.

Причем, для создания возможности испытания динамической нагрузкой вкладыш может быть выполнен с гнездом, взаимодействующим со стопорной чекой, которая расположена в стенке корпуса и связана с закрепленным на нем подпружиненным рычагом.

Для осуществления в процессе испытания записи хода деформаций вкладыш устройства может быть выполнен с наружным выступом, расположенным в прорези корпуса и воздействующим на карандаш закрепленного на корпусе записывающего приспособления.

В качестве записывающего приспособления может быть использован «Виброграф ручной» типа ВР-1.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - то же, продольный разрез; на фиг. 3 - приставка к устройству; на фиг. 4 - электрическая схема устройства.

Устройство включает корпус 1, выполненный с вертикальной прорезью 2, крышку 3, опорную плиту 4, силовой винт 5 для обжатия пружины 6, обеспечивающей необходимую величину передаваемого на грунт усилия через штамп 7. Направляющей силового винта 5 служит упорная гайка 8, воспринимающая реакцию отпора сжатой пружины.

Верхняя обойма 9 свободно посажена на силовую пружину и ограничивает вертикальный перекос ее, а нижняя обойма 10 жестко соединена с внутренним вкладышем 11, смонтированным в корпусе 1 с возможностью вертикального перемещения.

Вкладыш 11 выполнен с гнездом 12, взаимодействующим со стопорной чекой 13, фиксирующей начальное взаимное положение вкладыша и штампа при обжатии пружины до требуемой нагрузки. Чека расположена в стенке корпуса 1 и связана с подпружиненным рычагом 14, служащим для ее выдергивания.

Кроме того, вкладыш имеет наружный выступ 15, укрепленный на резьбе и расположенный в прорези 2 корпуса, и сквозную направляющую вертикальную прорезь 16. Направление движения вкладыша определяет ограничитель 17.

Стрелочный указатель 18 укреплен на выступе 19 вкладыша.

Кроме того, устройство включает футляр 20, в корпусе которого смонтированы две электрические лампочки 21 с питанием от батареи карманного фонаря. Для включения лампочек на корпусе смонтированы два тумблера 22 и 23.

Для наблюдения за ходом деформируемости грунта и измерения ее величины служит записывающее приспособление 24 (в качестве которого использован ручной виброграф типа ВР-1), закрепленное на корпусе устройства, на карандаш 25 которого воздействует вкладыш 11. Счетчик 26 целых оборотов силового винта представляет собой шестеренчатое колесо 27, посаженное на ось. Подшипником оси является отверстие (гнездо) в упорной гайке 8. Шестеренчатое колесо 27 перемещается за один оборот силового винта на одно положение зуба кольца 28, свободно посаженного в вертикальные канавки 29 силового винта.

Деления на лицевой стороне счетчика выражены как в целых оборотах силового винта, так и в линейных единицах. (Один полный оборот силового винта соответствует деформации грунта, равной шагу винта).

В скользящую шайбу 30, выполняющую роль кругового непрерывного контакта, вмонтирован круговой лимб 31, который служит для определения долей оборота силового винта. Деления на лимбе выражены как в долях оборота силового винта, так и в линейных единицах. Скользящая шайба фиксирована на силовом винте винтом 32.

Стрелочный указатель 18 служит для отсчета величины возникшей деформации грунта на линейке 33 с помощью стрелки или по счетчику 26 целых оборотов и круговому лимбу 31 в момент контакта скользящей шайбы 30 с контактной пластинкой 34. Для этой цели головка 35 стрелочного указателя изготовлена из диэлектрического материала. К контактной пластине 34 подведено электрическое питание. Стрелка указателя 36 изолирована от упорной гайки диэлектрической втулкой 37.

Диэлектрическая прокладка 38 служит для разъединения электроцепи в положении, когда отсутствует соприкосновение силового винта 5 с пружиной 6.

Таблица 39 служит для определения количества оборотов силового винта, необходимых для обеспечения заданного удельного давления на грунт.

Для крепления прибора к емкости 40 с грунтом служит приставка 41.

Принцип действия прибора в режиме мгновенного загружения постоянной нагрузкой заключается в следующем.

Нагрузка от штампа 7 на грунт создается за счет потенциальной энергии сжатой пружины 6, помещенной во вкладыше 11 в момент выдергивания чеки 13. Сжатие пружины производят ввинчиванием винта 5 до требуемой величины при фиксированном положении вкладыша 11, осуществляемом стопорной чекой. Безударный режим загружения грунта достигается осуществлением предварительного контакта грунта со штампом перед испытанием. Обратная реакция отпора пружины после выдергивания чеки и передачи нагрузки на грунт устанавливается весом оператора, стоящего на опорной плите 4.

В момент срыва вкладыша со стопорной чеки происходит деформирование грунта штампом 7, который жестко связан с вкладышем 11 через нижнюю обойму 10 пружины.

В процессе вдавливания штампа в грунт происходит некоторый спад величины установленного обжатия пружины на величину, равную деформации грунта.

Возникающее при этом небольшое уменьшение нагрузки на штамп за счет удлинения пружины на величину деформации грунта восстанавливается на заданный уровень путем согласованного со скоростью деформации доворота силового винта. Момент начала сжатия пружины 6 силовым винтом 5 совпадает с моментом контакта К₁ между ними и зрительно фиксируется по загоранию красной сигнальной лампочки.

Контроль заданного уровня обжатия пружины, а следовательно, и заданного уровня нагружения штампа и грунта осуществляется с помощью счетного устройства оборотов силового винта.

В момент передачи нагрузки от сжатой пружины на грунт через штамп, а также в процессе деформирования грунта во времени происходит периодический разрыв предварительно установленного перед выдергиванием стопорной чеки, электрического контакта К₂ между стрелочным указателем 18 и скользящей шайбой 30, что свидетельствует о некотором уменьшении величины заданного уровня нагружения. Восстановление требуемого уровня нагружения осуществляют доворотом силового винта, начиная с момента разрыва контакта (выключения зеленой лампочки) до его восстановления (включения зеленой лампочки).

Величину мгновенной деформации грунта, возникающей в момент срыва вкладыша 11 со стопорной чеки, а также ее развитие во времени определяют по величине хода силового винта до момента восстанавливания заданного обжатия пружины. Ход винта регистрируют счетным устройством в момент включения сигнальной лампочки зеленого цвета.

Счетное устройство совместно с электросветовой сигнализацией позволяет не только устанавливать до испытания и поддерживать в процессе испытания на определенном уровне величину нагрузки, но и определять величину возникающей при этом деформации грунта. С этой целью на счетчике 26 целых оборотов силового винта и на круговом лимбе 31 скользящей шайбы 30, отмечающей доли его оборота, имеются деления, выраженные как в оборотах, так и в линейных единицах.

Величину остаточной (восстанавливающейся) деформации грунта определяют после полной разгрузки силовой пружины по линейке 33.

Более равномерный ход деформации грунта в процессе его загружения и разгружения может регистрироваться по ручному вибрографу типа ВР-1.

Принцип действия прибора в режиме загружения нагрузкой, возрастающей постепенно, в основном тот же, что и в режиме мгновенного нагружения постоянной нагрузкой.

Отличие заключается в следующем:

- перед испытанием не создают предварительного обжатия пружины 6;

- требуемую величину постепенно возрастающей на грунт нагрузки создают плавным обжатием пружины с помощью силового винта 5.

Заданный уровень нагрузки в процессе испытания определяют по величине обжатия пружины, равной разности между ходом силового винта и осадкой штампа.

Порядок работы с устройством.

а) При режиме мгновенного загружения постоянной нагрузкой.

Вкладыш 11 устанавливают на стопорную чеку. Для этого его подают со стороны штампа 7 в верхнее крайнее положение до входа стопорной чеки в отверстие вкладыша.

Подводят подошву штампа на уровень нижней плоскости опорной плиты 4.

Ставят устройство на выровненную поверхность грунта и встают на опорную плиту или же закрепляют устройство с помощью приставки 41 на емкости 40 с грунтом. При этом подошва штампа должна контактировать с грунтом.

При необходимости более точного замера деформации устанавливают ручной виброграф типа ВР-1.

Включают тумблер 23 электрической лампочки красного цвета.

Вращая силовой винт 5 за штурвал, определяют начало сжатия пружины. В момент контакта силового винта с пружиной загорится сигнальная лампочка красного цвета.

Выключают тумблер 23.

Устанавливают переводом вручную нуль счетчика 26 целых оборотов на нуль. Нуль кругового лимба 31 скользящей шайбы совмещают с риской на головке стрелочного указателя 18.

Определяют по таблице 39, помещенной на корпусе устройства, количество оборотов силового винта, необходимых для получения требуемой величины удельной нагрузки на штамп (силы сжатия пружины).

Включают тумблер 22 сигнальной лампочки зеленого цвета.

Подводят (опускают) скользящую шайбу 30 до контактной пластинки 34 стрелочного указателя. В момент контакта загорится сигнальная лампочка зеленого цвета. Скользящую шайбу крепят стопорным винтом 32.

Устанавливают счетное устройство на нуль.

С помощью рычага 14 выдергивают стопорную чеку и быстрым вращением силового винта за штурвал подводят скользящую шайбу до контакта стрелочного указателя, т.е. до момента загорания сигнальной лампочки зеленого цвета. Момент загорания лампочки будет соответствовать восстановлению полной величины первоначальной нагрузки на штамп при полученной величине мгновенной деформации грунта. Величину деформации отсчитывают по счетному устройству или по ВР-1.

В дальнейшем по мере нарастания деформаций грунта необходимо поддерживать постоянство нагрузки на него доворотом силового винта до контакта скользящей шайбы с пластинкой стрелочного указателя.

Промежуточные и конечная величины деформаций определяют по счетному устройству или по ВР-1.

После окончания процесса испытания грунта под нагрузкой определяют остаточную (не восстанавливающуюся) деформацию. Для этого снимают нагрузку путем быстрого обратного хода силового винта.

Величину остаточной (не восстанавливающейся) деформации грунта после разгрузки штампа определяют по линейке 33 или по ВР-1. По окончании испытаний отключают тумблер сигнальной лампочки зеленого цвета.

Устройство рассчитано на работу двух операторов.

б) При режиме загружения нагрузкой, возрастающей постепенно.

Порядок работы такой же, как и в режиме мгновенного загружения постоянной нагрузкой.

Отличие заключается в следующем.

Вкладыш 11 на стопорную чеку 13 не устанавливают. Постепенным вращением силового винта достигают заданной нагрузки, которую поддерживают постоянной в процессе испытания с помощью периодического доворота силового винта до контакта между скользящей шайбой 30 и контактной пластинкой 34 стрелочного указателя, контролируемого по электросветовой сигнализации.

1. Устройство для испытания грунта на деформируемость, включающее опорную плиту, расположенный на ней корпус с крышкой, силовую пружину с обоймами, соединенную со штампом, нагрузочное и измерительное приспособления, отличающееся тем, что, с целью исключения влияния деформаций под опорной плитой на результаты измерений, нижняя обойма силовой пружины жестко соединена с внутренним вкладышем, смонтированным в корпусе с возможностью его вертикального перемещения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью создания возможности испытания динамической нагрузкой, вкладыш выполнен с гнездом, взаимодействующим со стопорной чекой, расположенной в стенке корпуса и связанной с закрепленным на нем подпружиненным рычагом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью осуществления в процессе испытания записи хода деформаций, вкладыш устройства выполнен с наружным выступом, расположенным в прорези корпуса и воздействующим на карандаш, закрепленный на корпусе записывающего приспособления.

4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что в качестве записывающего приспособления использован «Виброграф ручной» типа BP-1.