Установка для исследования физико- механических свойств грунта Советский патент 1980 года по МПК E02D1/00 

I

Изобретение относится к области строительства, точнее к исследованию грунтов основания под фундаменты и может быть использовано для определения деформативных и прочностных характеристик грунтов в шурфах в полевых условиях при выполнении инженерно-геологических изысканий на строительных площадках.

Известно устройство для определения прочностных свойств грунта, содержащее горизонтальные и вертикальные нагрузочные агрегаты, силовые, и измерительные приспособления 1 . При помощи данного устройства можно определить усилие среза под некоторым углод к горизонту и в одном направлении по азимуту.

Наиболее близким техническим решением является установка для исследования деформатиБных и прочностных свойств грунта, содержащая, соединенные между собой горизонтальные и вертикальный телескопические домкраты со щтампом, а также источник давления и измерительные приспособления 2. Недостатком установки является то, что при исследовании грунта в щурфе на стройплощадке для получения показателей его механических свойств

ВО всех направлениях, необходимо последовательно применить две или три различные установки. При этом полученные результаты не всегда достоверны и требуют коррекции сравнительных испытаний.

Кроме того, смена различных установок при исследовании грунта на стройплощадке потребует затрат значительного времени и средств, связанных с необходимостью проходки нескольких горных выработок.

Цель изобретения - увеличение производительности работ и унификации установки.

Она достигается тем, что в установке для исследования физико-механических свойств грунта, содержащей соединенные между собой горизонтальные и вертикальный телескопический домкраты со штампами, а также источник давления и измерительные приспособления, штоки горизонтальных домкратов выполнены из телескопически установленных элементов, а штамп каждого домкрата - составным из концентрически расположенных секций и снабжен упорами, причем один конец каждого упора соединен с парой концентрических секций, а другой -

с соответствующим элементом телескопического штока.

На ,фиг. 1 изображен обидай вид установки без передаего нагрузочного агрегата; на фкг. 2то же в плане без перекрытия; на фиг. 3 - нагрузочный агрегат в разрезе.

Установка для исследования физико-механических свойств грунта включает в себя радиальные и осевой нагрузочные агрегаты 1 со штампом 2 на каждом, силовые и измеритель ные приспособления.

Все нагрузочные агрегаты 1 смонтированы на жесткой пространственной ферме 3 выполнены абсолютно одинаковыми и являются взаимозаменяемыми.

Силовая часть нагрузочного агрегата 1 представляет собой телескопический домкрат, а штамп 2 состоит из трех концентр№1еских секций 4, 5 и 6. При этом площади секций 4 и 5 составляют по 2500 см каждая, а площадь секции 6 равна 5000 см. Секция 4 скреплена со штоком 7, в котором выполнен канал .8 перепуска жидкости под поршень 9. Секщга 5 и 6 с помощью подкосов 10 и 11 скреплень соответственно со своими штоками 12 и 13 плунжерного типа.

К ферме 3 нагрузочный агрегат 1 крепится с помощью наружного 1далиндра 14, передняя часть которого зажата закрепленной на ферме обоймой 15, а задняя его часть крепится к

центральному каркасу 16 кубической формы. Полости штока 7, 12, 3 и наружного цилиндра 14 могут быть соединены с помощью крана 17 (18, 19 или 20) либо с магистралью 2 высокого давления, либо с магистралью 22 низкого давления. Давление подаваемой в полость жидкости регулируется редуктором 23, а контроль давления осуще-. ствляется манометром 24.

На подкосах 10 и 11 пяты 2S и 26 вьшолйены удлиненными так, что otiii nepeKpiiearoT соседние секияи. Это позволяет выдвигать вес штамп 2 (секции 4, 5 и 6) площадью 10000 см при подаче давлеш ш только в полость наружнго цилиндра 14 и отдельно штамп площадью в 5000 см (секции 4 и 5) при подаче давления только в полость штока 13 штамп площадью 2500 см (секции 4) при подаче даления только в полость штока 9. Удлиненные питы 25 и 26 подкосов 10 и 11 увеличивают общую жесткость штампа 2.

Для поддержки штампа 2 при транспортироке и очистке стенок шурфа при опускании в него установки на ферме 3 ,закреплены пластины 27. С целью исключения попадания груН та на установку при ее извлечении из шурфа, на верхней части установки смонтировано перекрьггае 28. Подвеска установки к кольцу

При ее опускании и извлечении из шурфа осуществляется с помощью тросов 29, закре,ш1енных на ферме 3.

Установка работает следующим образом.

На все наружные агрегаты устанавливают прогибомеры для измерения осадки штампов 4, 5 и 6 и подсоединяют насосную станцию. Подготовленную к работе установку при помощи крана опускают в предварительно выполненный

3грунте шурф. Исследования начинают с замеров параметров в горизонтальной плоскости, а затем, используя горизонтальные нагрузочные агрегаты 1 в качестве распорных домкратов, проводят испытание грунта вертикальным нагрузочным агрегатом.

В зависимости от прочностных свойств грунта выбирается штамп соответствующей площади. Рассмотрим подробнее работу каждого штампа.

В исходном положении краны 18, 19, 20 и 21 подключены к обратной магистрали 22. При подключении крана 18 к рабочей магистрали 17 жидкость под высоким (расчетным) давлением через канал 8 в штоке 7 посгупает под поршень 9 и секции 4 площадью 2500 см вдавливаются в стенки шурфа. Для возврата штампов-секций

4в исходное положение кран 18 подключают

к обратной магистрали 22, а кран 19 - к рабочей магистрали 17, т. е, давление подается в надпоршневую полость штока 12. При необходимости применить штамп гшошадью 5000 см к рабочей магистрали 17 подключают кран 20. В этом случае шток 12 плунжерного типа под высоким давлением перемещает секцию 5 и при помош,и удлинеьшой пяты 25 подкоса 10 увлекает секцию 4.

Суммарная площадь секций 4 и 5 равна 5000 см. Для возврата секций 4 и 5 в исходное положение включают кран 20 на низкое дав.чение, а кран 18 - на высокое и после возврата штока 12 в исход} ое положение переключают кран 18 на низкое давление, а кран 19 - на высокое. Таким же образом поступают при возврате в исходное положение всех трех секчций 4, 5 и 6. В этом случае секция 5 при помощи удлиненной пяты 26 подкоса 11 увлекает за собой в исходное положение секцию 6.

Включением крана 21 на высокое давление задействуют весь штамп 2 площадью 100(Ю см Под высоким давлением шток 13 плунжерного типа перемещает секцию 6 площадью 5000 см. Секция 6 через удлиненную пяту 26 подкоса 11 увлекает за собой секцию 5, а секция 5 - через удлиненную пяту 25 подкоса 10 увлекает за собой секцию 4.

.Аналогично производится исследование несущей способности грунта с помощью вертикаль57112но закрепленного на ферме 3 нагрузочного агрегата 1 со штампом 2. Применение установки позволит значительно ускорить и сократить расходы при исследовании мсханических свойств грунтов на строительной площадке в любых районах СССР. Установка для исследования механических свойств грунтов предлагаемой конструкции яв ляется универсальной, проста в изготовлении и эксплуатации. Универсальность установки заключается в том, что с ее помощью можно определить все деформативные и прочностные характеристики любых грунтов при одном погружении установки в шурф, так как она снабжена нагрузочными агрегатами в горизонтальной и вертикальной плоскостях и комплектом ипампов различной величины. Предлагаемая установка позволяет проводить испытания и на срез. В этом случае на горизонтальных нагрузочньи агрегатах вместо обычных штампов ус- 20 танавливаются штампы для производства испытаний на срез. Кроме того идентичность конструктивного выполнения нагрузочных агрегатов позволяет оперативно заменить любой неисправный из25 5 1C 15 9 Формула изобретения Установка для исследования физико-механических свойств грунта содержащая соединенные между собой горизонтальные и вертикальный телескогшческий домкраты со штампами, а также источник давления и измерительные приспособления, отличающаяся тем, что, с целью увеличения прюизводительности работ и унификации установки, штоки горизонтальных домкратов выполнены из телескопически установленных элементов, аштамп каждого домкрата - составным КЗ концентрически распеложегшых секций и снабжен упорами, причем один конец каждого упора соединен с парой концентрических секций, а другой - с соответствующим элементом телескопического штока. Источш{ки информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N 348916, cл. Е 02 D 1/00, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР ff 394693, кл. Е 02 D J/00, 971.