Устройство для измерения послойных деформаций грунта Советский патент 1978 года по МПК G01B7/16 E02D1/00 

1

Изобретение относится к измерительной технике для нроведения в полевых условиях измерений и наблюдений за послойными деформациями грунта, нреимущественно в основании гидротехнического сооружения.

Известно устройство для измерения послойных деформаций грунта но глубине, например индикатор деформаций грунта (ИДГ-1), включающее трубу из диэлектрического материала, марки, датчики, размещенные на специальной мерной ленте 1.

Недостатком устройства является то, что ему необходим непосредственный достун к устью скважины механизма, обеспечивающего подачу мерной ленты в скважину, и получение сведений о высотном положения датчика.

Наиболее близки1М техническим рещением является устройство для измерения послойных деформаций грунта, включающее заполненную жндким агентом эластичную оболочку, а также марки и тягу, размещенные в эластичной оболочке, и измерительное приспособление 2. Недостаток устройства - низкая точность измерений.

Цель нредлагаемого изобретения - повышение точностн измерения.

Достигается это тем, что в описываемом устройстве для измерения послойных деформаций грунта, включающем заполненную

жидким агентом эластичную оболочку, марки и тягу, размещенные в эластичной оболочке, и измерительное нриспособлепне, марки снабжены электрическпмн контактамн, взанмодействующнми с тягой, выполненной в виде направляющего стержня с контактными элемептамн на концах, и мерными проволоками, соединенными с источником тока, причем из контактных э.тементов подпружинен и размещен в смонтированной на конце направляющего стержня обойме.

На фнг. 1 нзображено предложенное устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - мерка грунтовая, внд спередн; на фнг. 3 - то же,

вид сверху; на фиг. 4 - нрипцнпнальная схема регистрпрующего устройства.

Устройство для измерения послойных деформаций грунта содержит мерные проволоки 1, выполненные пз материала с высоким

удельным электрическим сопротивлением, например из нихрома, диаметром 0,1 мм, зак.тюченные между марками в гибкой оболочке 2 с антикоррозийным материалом, нанрнмер техннческим вазелииом.

Для повыщения надежностн и точности измерений в сложных гидрогеологических условиях в устройстве установле о две одинаковые проволоки.

Концы мерных проволок 1 неподвижно закренлены в верхней 3 и нижней 4 опорных

контактных груннах на направляющем стержне 5.

Скользящие контакты 6, установленные на марках 7, обеснечнвают непрерывный электрнческнй контакт с каждой мерной нроволокой 1 нри относительном перемещении ироволоки н марки, и соединены гибкими проводами с регистрирующим устройством фнг. 4.

Марка 7 грунтовая (см. фиг. 2 и 3j состоит из корпуса, изготовленного из диэлектрического материала, например стеклотекстолита или гетннакса.

Нижний конец направляющего стержня 5 с нижней 4 онорной контактной групной помещен в стакан-обойму 8 и поддерживается пружипой 9, а верхний конец снабжен шаровым шарниром 10, который предназначен для уменьшения влияния нерекосов вышележащей конструкции.

Пружины 11 закренляют марку на уровне исследуемого слоя и способствуют ее синхронному перемещению.

Установка устройства производится с учетом непосредственного контакта шарового шарнира 10 с сооружением, в основании которого измеряют деформации, а стержень 5 в стакане-обойме 8 вводится в крайнее верхнее положение.

Марки устанав.тивают в массиве грунта на заданном уровне и перемещаются вместе с исследуемым слоем грунта.

Пружины 11 н 12 фиксируют марку па уровпе исследуемого слоя и способствуют их синхронному неремещенню вместе с подв 1жным стержне 5 через отверстне 13, образованное в марках. Па фиг. 4 показано регнстрирующее устройство, включающее сопротнвле шя 14 и 15, га.тьвапометр 16 и компенсирующее сопротивление 17, источпик тока 18. Работа устройства заключается в следующем.

Пространство между марками заполняется ранее извлечеппым грунтом с доведением его плотности до близкой к естественной.

Провода от скользящих контактов 6 марки 7 выводятся на новерхность к регнстрирующему устройству.

Первоначальное положение марок устанавлнвается по нулевому показанию индикатора 16.

В нроцессе развития вертикальных деформаций, сооружепие оседая, подвигает стержень 5 и опорные контакты грунны 3 п 4, связанные с каждой мерной проволокой 1, протягивая ее через контакты 6 марок 7.

Слои грунта, паходящиеся между подошвой соорул енпя н маркой, деформируются, изменяя тем самым соотношение д.аин, а значиг и сопротивлений, верхнего и нижиего отрезков каждой мерной проволоки по отношению к марке.

При деформированнн вышелел ащих слоев грунта, нанравляющий стержень 5 и нижняя опорная контактная группа 4 постепенно заходят в полость стакана-обоймы 8 с пружипой

9, которая препятствует самопроизвольному погружению нанравляющего стержня.

11зменепием соотношения сопрогивлений в компенсирующих плечах 1/ и i моста дооиваются устранения тока в цени гальванометра 16. 110 шкале у комиенсирующе о сопротивления, отградуироваииои в линейных велнчнпах, определяют велпчипу с.мещения или величину послойных деформации основания

сооружения, наиример в миллиметрах каждой.

Полное сопротивление каждой мерной проволокн складывается из сонротивлепий Ii и It).

при изменении соотношения сопротив.тений (14 верхнего и 15 нижнего) отрезков каждой мерной нроволоки в плечах мостика нарушается равновесие и через гальванометр 16 с центральным положением указательной стрелки протекает ток, вызывая отклонение стрелки, что и фиксируется визуально или автоматически через самонисец.

изменяя сонротивления ко.мпенсирующего сопротивления i /, добиваются восстановления

равновесия, т. е. отсутствия электрического тока в цени гальванометра i6. По заранее отградуированной шкале у комненсирующего сопротивлеиия 17 определяют стенспь рассогласования плеч мостика, т. е. ве.чичнн} перемещения скользящего контакта грунтово марки вдоль каждой мерной проволоки.

С помощью предлагаемого устройства можпо получить картину деформирования основания, нанример развитие иросадочных деформаций в основаниях гидротехнических сооружений под снлошным сооружением без непосредственного доступа к .месту измерения.

Это нзбавляет от устройства Сдмотровых скважин, создания значительного количества

армированных скважпп (в случае с глубпппымп марками и устройством механических тяг).

Предлол енное устройство нозволяет производить детальные нзмерения в труднодоступпых местах, например под бетонным сооруженнем, и обеспечивает дистанционную регистрацию деформаций и безоиасность при измерениях, так как измерительный иульт удален от исследуемого сооружения.

В предлолсенном устройстве возмол но создание автоматического соноставления величин иослойных деформаций с величиной общей деформацнн исследуемой активной зоны в основании сооружения путем соноставления

нзмерения сонротивлений соответствующих участков каждой мерной проволоки.

Опытпый образец устройства изготовлен н проходит пснытания.

Технико-экономический эффект от нрнмепения предлагаемого устройства по сравнению с сетью глубинных реперов с механическими тягами для наблюдения за послойными деформациЯлМи грунта через один метр на глубину 15 м выражается в размере около 1 тыс.

рублей (при разовом применении).

Формула изобретения

Устройство для измерения послойных деформаций грунта, включающее заполненную жидким агентом эластичную оболочку, а также марки и тягу, размещенные в эластичной оболочке, и измерительное приспособление, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, марки снабжены электрическими контактами, взаимодействующими с тягой, выполненной в виде направляющего стержня с контактными элементами на концах, и мерными проволоками, соединенными с источником тока, причем один из контактных элементов подпружинен и размещен в смонтированной на конце направляющего стержня обойме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Мельников Б. Н. и др. Прибор для измерения послойных деформаций грунта. Ж. «Основания, фундаменты и механика грунтов. Серия I, 1968, с. 10.

2.Авторское свидетельство СССР №414479, кл. G 01В 5/30, 1971.

-W

iff

Щ-

lflUi.2

}