Устройство для испытания грунтов Советский патент 1980 года по МПК E02D1/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ

1

Изобретение относится к строительству и, в частности, к механическим испытаниям, грунтов, может быть использовано для определения характеристик их деформируемости и прочности.

Известно устройство для определения деформируемости массивных сред, включающее гибкий штамп, распорные стойки, распорную раму с измерительными приборами и гидравлическую систему, причем гибкий штамп Выполнен составным, из соедйненнь1Х между собой кольцевых герметических отсеков, в каждом из которых установлена мембрана 1.

Наиболее близким техническим решением является устройство для испытания грунтов, включающее секционный штамп и связанные с каждой секцией нагрузочиое и измерительное приспособления 2.

Недостатками известных устройств являются ограниченность возможных комбинаций нагружения поверхности грунта и невозможность приложения касательиых напряжений в плоскости подошвы штампа.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет расширения диапазона нагружения.

Достигается это тем, что устройство, включаюнхее секционный штамп н связанные с каждой секцией измерительное и нагрузочное приспособление, последнее выполнено в виде опорной рамы и силовых цилиндров, смонтированных на раме под углом друг к другу, причем свободные концы штоков каждых двух силовых цилиндров шарнирно соединены с каждой секцией штампа.

На фиг. I дан общий вид устройства; на фиг. 2 - аксонометрическая проекция

10 узла соединения секции штампа; на фиг. 3 - диаграмма поворота направления равиодействующей (R) нагрузок PI и Рг (Pi, Р2 - до поворота; Pt, Рг - после поворота); на фиг. 4 - пример эпюры распределения

15 иормальных контактных напряжений по подошве секции при закреплении шарнирной опоры к ней центрально к с эксцентрисите-. том; на фиг. 5 - пример распределения нормальйых конта(кт1йых напряжений в плоскости подошвы штампа.

Устройство для испытания грунтов включает опорный контур 1, на котором укреплены закрепленные под углом друг к другу гидроцилиндры 2, штамп, состояший из отдельных секций 3, к каждой из которых шарнирно на опорах 4 закреплены два расположенных под углом друг к другу штока 5 и 6, передающие на секцию независимые сжимающие или растягивающие нагрузки от гидроцилиндров двойного действия.

Устройство для испытания грунтов работает следующим образом.

Гидроцилиндры 2 подключаются к источнику давления (например, к пневмбгидравлической системе) посредством отдельных, не связанных между собой трубопроводов. Индивидуальное создание и регулирование давления в камерах гидроцилиндров обеспечивает независимое нагружение отдельных секций 3 штампа. В зависимости от величин и Нйправлення нагрузок PI и Рг (см. фиг. 3), создаваемых парой домкратов на секцию штампа, возможно создавать любую величину и любое направление их равнодействующей и, следовательно, любую комбинацию по величинам и направлениям нормальных и касательных контактных напряжений в плоскости подошвы секции.

Распределение контактных напряжений в пределах ширины в секции штампа регулируется в зависимости от величины эксцентриситета е шарнирной опоры 4 (см. фис Величина е определяется по известной формуле внецентренного сжатия:

бмлке б„(.).1€1 мино 1 - )

контактные нормальные нагдебпряжения в крайних точках подошвы секции;

б„ - средние контактные нормальные напряжения в плоскости подошвы секции; Ь-ширина секции штампа; е - эксцентриситет шарнирной

опоры 4.

Возможность индивидуального загружения секций позволяет, в конечном итоге, получать распределение контактных напряжений в плоскости подошвы штампа по любому заданному закону (см. фиг. 5).

Заданное распределение контактных (например, нормальных) напряжений (линия 1) при е О воспроизводится ступенчатой эпюрой напряжений (линия II), а при е # О - линией III. Из этих графиков видно, 4to при регулировании величины эксцентриситета е заданное распределение напряжений воспроизводится более точно.

Устройство позволяет экспериментально оценивать несущую способность системы «фундамент-основание при различных распределениях контактных напряжений, что является одной из центральных задач механики грунтов и фундаментостроения. Кроме этого, устройство позволяет определять распределение контактных напряжений в зависимости от жесткости фундамента (т. е. от прогиба подошвы). Это достигается регулированием осадок и горизонтальных смещений отдельных секций штампа и регистрацией создаваемых при этом нагрузок на секции.

Формула изобретения

Устройство для испытания грунтов, включающее секционный штамп и связанные с каждой секцией нагрузочное и измерительное приспособление, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет расширения диапазона нагружения, нагрузочное приспособление выполнено в виде опорной рамы и силовых цилиндров, смонтированйых на раме под углом друг к другу, причем свободные концы штоков каждых двух силовых цилиндров шарнирно соединены с каждой секцией штампа.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

Зпюрсг о

макс

Фиг.