Установка для испытания грунтов давлением в скважинах Советский патент 1976 года по МПК G01N3/10 E02D1/02 

(54)

УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ДАВЛЕНИЕМ В СКВАЖИНАХ

Изобретение относится к установкам дпя определения механических свойств грунтов в скважинах и используется в области инженерно-строительных изысканий.

Известно устройство для испытания грун- тон в скважинах, включающее цилиндрически штамп с раздвижными секторами, гидравлический домкрат и измерительные приспособления 1.

Недостатком устройства является то, что оно имеет большой вес, а клиновый механизм не обеспечивает параллельное перемещение секторов.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для исследования деформационных и прочностных грунтов, включаюшее телескопическую несу- Шую колонку со штампом, закрепленным на нижнем конце ее внутренней трубы, упорные ппиты, смонтированные на шарнирных рыча- гах, распорный домкрат, силовое и измерительное приспособление 2.

Недостатком устройства является то, что оно имеет сложную конструкцию, небольшую плошадь загружения грунта, что снижает надежность получаемых данных о механических свойствах грунтов.

Цель изобретения - повышение точности измерения и упрощение конструкции установки.

Поставленная цель достигается тем, что установка снабжена стабилизатором давления выполненным в виде пружины и расположенными между домкратом и цилиндрическим штампом.

На фиг. 1 показана предложенная установка, общий вид; на фиг. 2 и 3 - то же, в разрезе.

Установка состоит из двух основных узлов: А - цилиндрического штампа, Б - винтового домкрата.

Цилиндрический штамп А содержит раздвижные секторы 1 с фиксаторами 2 и 3. Раздвижные сегменты располагаются вокру корпуса 4 и охвачены эластичной рубашкой 5 (выполненной, например, из резины). Раздвижные секторы 1 удерживаются в проектном положении относительно корпуса 4 фиксаторами 2 и 3. Рычагами 6, 7 и 8 через шарниры 9, 10, 11, 12 и 13 раздвижные сек- торы 1 соединены с упорными фланцами 14 15, 16. Рубашка 5 на концах закреплена гай ками 17 и 18. К фпанцу 14 прикреплена жесткая труба 19, на которой с помощью винта 20 закреплен диск-фиксатор глубины 2 Винтовой домкрат Б имеет шток 22 и муфту 23 с внутренней резьбой и с рычагами 24. Шток 22 соединен шарниром 25 с фланцем 16 и имеет в верхней части винтовую упорную резьбу 26. На штоке 22 жест ко закреплен фланец 15. Домкрат снабжен динамометром 27 с шайбами 28 и 29 и стабилизатором давления 30, выпопнонным в виде пружины. К шайбе 29 на кронштейне 31 крепится прогибомер 32 ( устройство для измерения линейных перемещений), соединенный с кронштейном 33 гибкой нитью 34. На гибкой нити 34 закреп лена гиря 35. К шайбе 28 жестко прикреплен рычаг 36. Установка работает следуюш.им образом. Цилиндрический штамп Б опускается в за ранее пробуренную скважину и на заданной глубине фиксируется диском фиксатором глубины 21с помощью винта 2О. На кронштейне 31 устанавливается прогибомер 32, гибкая нить 34 соединяется с кронштейном 33 и на ней закрепляется гиря 35. Вращением муфты 23, с помощью рычагов 24, шток 22 перемещается вверх относительно трубы 19, при этом одновременно перемещаются шарнирно соединенный со штоком фланец 16 и жестко закрепленный на штоке фланец 15, и, следовательно, расстояние между фланцем 14, жестко закрепленном на трубе 19, и фланцами 15 и 16 сокращается, обуславливая поворот рычагов 6, 7, 8, на шарнирах 9, 10, 11, 12, 13, загставляя раздвижные сегменты 1 раздвигаться, перемешаясь в радиальном направлении. Муфта 23 вращается до полного прилегания к стенкам скважины эластичной рубашки 5, охватывающей раздвижные сегменты 1. Шайба 28, удерживаемая рычагом 36 в одном положении, пр-едотвращает передачу крутящего момента от муфты 23 на динамометр 27 и пружину 30. Ослаблением винта 2 О диск-фиксатор 21 глубины открепляется от трубы 19, давая возможность свободного перемещения трубы 19 вдоль оси скважины. При этом вся установка держится в заданном положении за счет трения между грунтом стенок скважины и эластичной рубашкой 5. Далее вращением муфты 23 через щток 2 систему рычагов 6, 7, 8 и раздвижные секторы 1, охваченные эластичной рубашкой 5, на стенки скважины передается давление заданными ступенями, величина которых кон- тролируется по динамометру 27. При этом растягивающие (составляющая) усилия от муфты 23, передаются через шток 22 на фланцы 16 и 15, а сжимающие (составляющая) через щайбы 28 и 29, дина тр 27, пружину 30 и трубу 19 на фланец 14. Под действием сжимающего усилия пружина ЗО сжимается, накапливая потенциальную энергию. Каждая ступень давления выдерживается до стабилизации радиальных деформаций стенок скважины, которые регистрируются через изменение расстояния между фланцами 15, 16, и 14 по прогибомеру 32. Радиальные деформации стенок скважины, обусловленные сжатием грунта, прилегающего к цилиндрическому штампу, не вызывают падения давления в установке, т. к. сжатая пружина-стабилизатор давления 30 через щток 22, жесткую трубу 19 и рычаги 6,7,8 постоянно давит на раздвижные секторы 1, перемешая их соответственно деформации грунта, на что расходует часть накопленной в ней (пружине) при сжатии потенциальной энергии, обеспечивая тем самым стабильность давления на стенки скважины. Система, передающая давление от домкрата Б на раздвижные секторы 1 и включающая шток 22, трубу 19, фланцы 14, 15, 16 и рычаги 6, 7, 8 обеспечивает параллельное перемещение (под действием домкрата) раздвижных секторов 1, что исключает конусообразность цилиндрического штампа и обеспечивает постоянное по длине секторов давление на стенки скважины. Это обусловлено тем, что рычаги 6, 7, 8 имеют равную длину и закреплены через шарниры на фланцах 14, 15, 16 таким образом, что рычаги 7 и 8 параллельны между собой, а рычаг 6 образует с рычагом 7 равносторонний треугольник, основанием которого является линия, соединяющая точки saKpeitления (щарниры 9 и 11) рычагов 6 и 7 на фланцах 14 и 15. Давление на стенку скважины передается возрастающими ступенями по заданной программе. По результатам опыта строят диаграмму давление-деформация, по которой вычисляют механические характеристики грунта. Установка нуждается в тарировке, в результате которой получают график зависимости показаний динамометра 27 от давления, передаваемого раздвижными секторами 1 на стенку скважины, и график зависимос™ показаний прогибомера 32 от радиаль перемещения раздвижных секторов 1. Формула изобретения Установка для испытания грунтов давлеием в скважинах, включающая цилиндричеокий штамп с раздвижными секторами и рычажной системой, домкрат и систему измерения деформаций, отличаюшаяс я тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения конструкции установки, она снабжена стабилизатором давления, выполненным в виде пружины и расположенным меж ду домкратом и цилиндрическим штампом. Источники информации, принятые во вни ие при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР 64349 кл. С( 01 в 13/02, 1948 г. 2. Авторское свидетельство СССР 394693, кл. Q 01 п 3/10, 1971 .