Устройство для определения прочностных и деформативных характеристик грунта Советский патент 1979 года по МПК G01N33/24 

Изобретение охноонтся к области строительства, а именно к приборам, используемым для определения прочностных и деформативных характеристик грунта.

Известен прибор для определения сдвиговых характеристик грунта, снабженный гидра-влическим устройством для прилож ения нагрузки к испытуемому образцу, выпол,нен1ный в виде помещенного в заполняемый водой бак цилиндрического поплавка заданного водоизмещения и связанного тросом с обоймой испытуемого образца 1.

Основным недостатком этого прибора является отсутствие механизма, изменяющего уровень воды в баке в строго заданном режиме, что не позволяет осуществить плавное или ступенчатое нагружение, изменяющееся в ЩИроких, строго заданных пределах, с различными строго выдержи ваемыми Скоростями, что приводит к снижению точности определения прочностных я деформативных характеристик грунта при значительной трудоемкости процесса нагружения, требующего постоянного контроля за количеством и скоростью подачи воды в бак.

Наиболее близким по технической сущ ности и достигаемому результату является устройство для определения прочностных и деформативных характеристик грунта, содержащее опорную раму, цилиндр со щтоком, соединенным с противовесом в виде сегментного рычага с подвешенным к нему грузом, измерительные приборы 2.

Однако известное устройство не позво ляет осуществить плавное, без рывков приложение к исследуемому образцу грунт л постоянной нагрузки, обеспечить плавное или ступенчатое ее изменение в широких, строго заданных пределах, с различными строго выдерживаемыми скоростями, что приводит к снижению точности определения прочностных и деформативных характеристик грунта при значительной трудоемкости процесса нагружения, производящегося вручную, и постоянном контроле за характером нагружения. Кроме того, устройство не позволяет моделировать фильтрационные процессы в грунтовых массивах, например при изучении влияния режима грунтовых вод на устойчивость оползневых склонов.

Целью изобретения является расширение области применения устройства и повыщение ТОЧНОСТ1И измерений.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее опорную раму, цилиндр со штоком, соединенным с противовесом в виде сегментного рычага с подвешенным к нему грузом, измерительные приборы, снаб3

жается стойкой и смонтированным на ней зубчатым приводным колесом, выполнен НЫМ с радиальными нрорезями, переливным сосудом € 1гибкими трубопроводами, свободно подвешенным посредством оси .на зубчатом колесе, прич-ем ось установлена с возможностью перемещения в прорези зубчатого колеса, а противовес выполнен в виде резервуара с жидкостью, соединенного трубопроводом с переливным сосудом.

На чертеже изображено предложенное устройство.

В цилиндр /, закрепленный на опорной раме 2, помещен щток 5, соединенный с помощью траверсы 4 и троса 5, передающих нагрузку на щток 3 через щарннр 6, с противовесом, состоящим из сегментного рычага 7 с подвещенным к яему грузом в виде резервуара 8 с жидкостью и сообщающегося гибким трубопроводом 9 с переливным сосудом 10, снабженным гибким трубопроводом // для подачи жидкости и гибким трубопроводом 12 для ее сброса и свободно подвешенным на оси 13, закрепленной с возможностью перемещения в прорези 14, выполненной по диаметру зубчатого колеса 15. Зубчатое колесо 15 смонтировано на стойке 16 с возможностью перемещения по вертикали и приводится во вращение электродвигателем 17 с коробкой скоростей. Beличина передаваемой на образец нагрузки фиксируется манометром 1-8. Через трубопровод 19 и кран 20 устройство подключается к насосу, а через трубопровод 21 и кран 22 - к домкрату.

Устройство работает следующим образом.

При открытом кране 20 насосом подается масло по трубопроводу 19 в цилиндр / я заполняет его полностью. Давление в цилиндре .1 уравновещивается противовесом в виде сегментного рычага 7 с подвещенным к нему резервуаром 8 с жидкостью, сообщающимся гибким трубопроводом 9 с перелив,ным сосудом 10 и заполненным жидкостью настолько, чтобы уравновесить давление в цилиндре /, передающееся но трубопроводу 21 при открытом кране 2 домкрату, что достигается выбором соответствующего положения переливного сосуда 10 по высоте. Таким образом осуществляется загружение образца грунта постоянной нагрузкой.

При необходимости приложения к образцу грунта нагрузки, изменяющейся в щироких, но строго заданных пределах, с различными, но строго выдерживаемыми скоростями, зубчатое колесо 15 монтируется на стойке 16 и ось -13, на которой свободно крепится переливной сос)д 10, закренляется в прорези -14 зубчатого колеса /5 так, чтОбы уровень жидкости в сообщающихся резервуаре 8 с жидкостью н переливном сосуде 10 при крайних верхнем и нижнем положениях переливного сосуда 10 соотвег4

ствовал заданным максимальной и минимальной нагрузкам. После этого включается электродвигатель 17 с коробкой скоростей, вращающий зубчатое колесо 15 с заданной скоростью. В переливной сосуд 10 по подающему трубопроводу 11 непрерывно подается жидкость для поддержания ее постоянного уровня в переливном сосуде 10. Излищки воды удаляются через трубку 12 для сброса жидкости. По принципу сообщающихся сосудов уровень жидкости в резервуаре 8 и переливном сосуде 10 будёодинаков, причем объем жидкости в переливном сосуде 10 поддерживается постоянным, а в резервуаре ;S меняется е заданной скоростью в зависимости от перемещения переливного сосуда 10. Таким образом, объем ЖИДКОСТИ в резервуаре 8, а следовательно, и нагрузка на образец грунта будут уменьщаться при опускании переливного сосуда 10 в крайнее нижнее положение и соответственно увеличиваться при поднятии переливного сосуда 10 в крайнее верхнее положение.

При ступенчатом нагружении электродвигатель 17 с коробкой скоростей поворачивает с заданной скоростью зубчатое колесо 15 со свободно закрепленным на нем переливным сосудом 10. Электродвигатель с коробкой скоростей выключается при достижении заданной величины нагрузки, которая выдерживается требуемое время, после чего процесс нагружения может быть продолжен до следующей ступени нагрузки.

При необходимости моделирования фильтрационных процессов устройство через трубопровод 21 и кран 2,2 подключается к прибору с установленным в нем образцом грунта, к торцу которого с необходимым давлением, изменяющимся в заданном режиме, подается вода.

Устройство позволяет с высокой точностью определять прочностные и деформатквные характеристики грунта при щироком диапазоне изменения прикладываемых по различным законам нагрузок, а также моделировать фильтрадионные процессы в грунтовых массивах.

Формула изобретения

Устройство для определения прочностных и деформативных характеристик грунта, содержащее опорную раму, цилиН(Д;р со штоком, соединенным с противовесом в виде сегментного рычага с подвещенным к нему грузом, измерительные приборы, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения и повыщения точности измерений, оно снабжено стойкой и смонтированным на ней зубчатым приводным колесом, выполненным с радиальными прорезями, переливным сосудом с гибкими трубопроводами, свободно подвешенным посредством оси на зубчатом колесе, прлчем ось установлена с возможностью перемещения в прорези зубчатого колеса, а противовес выполнен в виде резервуара с жидкостью, соединенного трубопроводом с переливным -сосудом.

Источники информации, принятые во внимавие при экспертизе:

1. Авторское -свидетельство СССР № М1292, кл. G 01 N , 1956.

i2. Авторское свидетельство СССР № 276470, кл. G 01 N ,3/110, 1969.

8х. 1

-IS

ц,