При разрешении вопросов устойчивости гидротехнических сооружений, частично или полностью погруженных в воду, необходимо учитывать явление взвешивания сооружения под действием окружающей его воды, в результате, чего возникают дополнительные усилия, для уравновешивания которых приходится увеличивать вес проектируемых сооружений. Для этой цели предварительно производят испытание образцов грунта, на котором возводится сооружение, состоящее в том, что образец исследуемого материала, заключенный в герметически закрытый сосуд с подачей в него жидкости под давлением, подвергается нагрузке при помощи штампа. Особенность предложенного устройства, предназначенного для указанных выше целей, заключается в том, что создающий нагрузку на образец пуансон выполнен вращающимся и снабжен выведенным наружу сосуда валом со шкивом с целью определения коэфициента взвешивания по величине подвешенных к окружности шкива грузов, необходимых для вращения штампа при различных значениях нагрузки на штамп и величинах давления нагнетаемой в толщу образца жидкости.
На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. Оно состоит из камеры 1, куда помещается испытываемый образец грунта 2. На грунт устанавливается пуансон 3, после чего камера герметически закрывается крышкой 4 и завинчивается гайками 5. На вал пуансона насаживается диск 6, который вместе со штампом приводится во вращение.
На грунт через ось пуансона действует вертикальная нагрузка Q. Практически эта нагрузка может создаваться при помощи балласта или поршня со штоком, выдвигаемым из цилиндра сжатым воздухом и не приведенным на схеме.
Штамп приводится во вращательное движение постепенно увеличивающейся нагрузкой, приложенной к диску 6 посредством шнуров 7, идущих через блоки 8.
В зависимости от условий опыта в толщу испытываемого грунта и в пространство над пуансоном по трубкам 9 подается вода или иная жидкость, также под давлением, величина которого контролируется манометром 10.
При нагнетании воды в камеру под давлением Р на штамп будут действовать гидростатические силы:
а) сверху штампа - равная Рω, где ω - площадь штампа;
б) снизу штампа - равная Рωα, где α - коэфициент взвешивания, меньший или равный единице.
Разность этих сил N1=Р(1-α) ω будет являться дополнительной силой к нагрузке Q, вертикально сжимающей грунт. Таким образом сжимающая грунт сила будет равна:
Сила сопротивления сдвига:
где ƒ - коэфициент трения штампа о грунт.
Процесс определения коэфициента взвешивания посредством вращения штампа основан на зависимости сдвигающего момента М - qR от величины сжимающей силы на скелет грунта N.
Из формулы (1), выражающей силу N видно, что сдвигающий момент, пропорциональный силе трения T-Nƒ, зависит от величины давления в камере Р.
Испытание заключается в том, что при различных значениях давления Р в камере определяется сдвигающий момент, или нагрузка q, при которой диск 6 вместе с пуансоном приходит во вращение. Для этого в сосуды, подвешенные к шнурам 7, идущим к диску 6 через блоки 8, постепенно присыпается дробь до тех пор, пока пуансон под действием силы веса q не начнет поворачиваться.
Коэфициент взвешивания может быть определен из равенства
Методика испытания может быть видоизменена следующим образом.
При постоянном значении нагрузки Q и изменении гидростатического давления в камере Р1, Р2, Р3 определяются соответственно вращающие силы q1, q2, q3 и т.д. После этого, оставляя давление в камере неизменным Р=const, определяются вращающие нагрузки q1 q2, q3 при различных значениях нагрузок Q1 Q2, Q3 и т.д.
Построив графики q=ƒ(Р) и q′=ƒ1(Q), сопоставлением их определяется величина нагрузки Q на единицу площади пуансона, эквивалентная рассматриваемому значению давления в камере Р, из условия равенства вращающего момента (усилия).
Коэфициент взвешивания определяется из равенства:
где 
- удельная нагрузка, эквивалентная гидравлическому давлению Р, т.е. вызывающая одинаковые силы сопротивления вращению q1.
Устройство для измерения коэфициента взвешивания гидротехнических сооружений с использованием пуансона для давления на образец исследуемого материала, заключенный в герметически закрытом сосуде с подачей в последний жидкости под давлением, отличающееся тем, что создающий нагрузку на образец пуансон выполнен вращающимся и снабжен выведенным наружу сосуда валом со шкивом с целью определения коэфициента взвешивания по величине подвешенных к окружности шкива грузов, необходимых для вращения штампа при различных значениях нагрузки на штамп и величинах давления нагнетаемой в толщу образца жидкости.
