Устройство для определения прочностных характеристик грунта Советский патент 1980 года по МПК G01N3/24 

Изобретение относится к строительству, а именнок приборам для о ределения прочностных характеристик грунта. Известен прибор для определения модуля сдвига грунтов, включакяций обойму, состоящую из колец, на внут ренней поверхности которых образова ны шипы, служащие для сцепления гру та с кольцами при их вращении l -Кольца соединены гибкими тягами с вертикальными коромыслами для осуществления закручивания колец на за данный угол. Однако такой прибор не позволяет достигнуть высокой точности .определения сдвиговых характеристик, так как в процессе испытания не о.беспечи вается горизонтальности и взаимной параллельности гибких тяг, большие по размерам шипы .на внутренней поверхности колец создают неоднородное напряженное состояние образца, каса тельные напряжения в круговом сечении образца грунта распределяются неравномерно по треугольному закону невозможно учесть влияние больших . деформаций на сдвиговые характеристики из-за ограниченности угла поворота жестких коромысел, предназначенных для осуществления закручивания образца. Известно также устройство для испытания грунта на сдвиг, включающее вьщвижное срезное кольцо в виде оп.рокинутого стакана, на внутренней поверхности которого образованы продольные выступы, служащие для сцепления грунта с кольцом при его вращении 2 .. Указанное устройство не позволяет достигнуть высокой точности определения прочностных характеристик вследствие того, что сдвиг производится не по строго фиксированной поверхности, так как при сдвиге кручением по К15уговой плоскости образуется рваная раковистая поверхность, особенно при испытании глинистых грунтов твердойконсистенций; касательные напряжения в круговом сечении образца распределяются неравномерно по треугольному закону; выдвижное срезное кольцо не зафиксировано от случайных вертикальных и горизонтальных смещений; невозможно учесть влияние больших деформаций на прочностные характеристики грунта из-за отсутствия в устройстве механизма поворота, позволяющего осуществить

767615

(неограниченную деформацию сдвига по непрерывной поверхности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому Г езулыгату является устройство для определения прочностных .характеристик грунта, содержащее приспособление для создания вертикальной нагрузки, верхнюю и нижнюю секции грунтоприемной камеры с кольцевой вставкой между ними, механизм поворота и измерительные приспособления З.

Однако точность определения прочностных характеристик в данном прибо.ре невелика вследствие того, что сдвиг происходит не по строго фиксированной поверхности из-за большого расстояния между торцами ребер. смонтированных на внутренней поверхности грунтоприемной камеры; касательные напряжения в поперечном сечении образца распределяются неравномерно, по трапецйедальному закону; сложно приготовить однороднь й, ненарушенной структуры образец в виде полого цилиндра и, неповредив, установить его в грунтоприемную камеру; внутренйий цилиндр грунтоприемной камеры не разделен надве секции кольцёвьми вставками, вследствие чего возникает трение образца грунта о наружную поверхность внутреннего цилиндра,

Цель изобретения - повышение точности определения.

Пост авленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем приспособление для создания вертикальной нагрузки, верхнюю и нижнюю секции грунтоприемной камеры с кольцевой вставкой между ними,.механизм поворота и измерительн1ае приспособления, внутренняя поверхность кольцевой вставки снабжена зубьями высотой 0,02-0,04 и расстоянием между ними 0,04-0,06 диаметра образца, а механизм поворота связан с кольцевой вставкой. .

На фиг. 1 показано устройство, продольный вертикальный разрез; на фиг. 2 - то же, продольный горизонтальный разрез;

Грунтоприемная камера устройства выполнена :из верхней 1 и нижней 2 Закрё пленных от вращения секций с расположенной между ними кольцевой вставкой 3, имекадей возможность свободно вращаться, на внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены прямоугольные зубья 4. На сплошной цилиндрический образец грунта 5 через зафиксировгнньай .от вращения рифленый перфорированный- штамп 6 передается вертикальная нагрузка.

Сдвигающее усилие создается с помощью механизма поворота, состоящего из гибкой тяги 7 и оси 8, установленной на стойке 9 из материала с малым коэффициентом трения, на которой крепятся диск 10 с канавкой по наружному диаметру и жесткая тяга 11 Гибкая тяга 7, концы которой крепятся к кольцевой вставке 3 шпильками 12, перед навивкой на вставку 3 проходит через Лромежуточный ролик 13. Образец грунта 5 фиксируется от поворота рифлёными перфорированными штампом 6 и основанием 14. Вертикальные деформации образца грунта замеряются стрелочным индикатором 15, а горизонтальные - индикатором 16.

Работает устройство следующим образом. .. ,

На нижнюю, неподвижно закрепленну секцию 2 грунтоприемной .камеры с рифленым перфорированным основанием 14 устанавливается кольцевая вставка 3, на внутренней цилиндрической поверхности которой выполнены прямоугольны зубья 4 для зацепления образца грунта 5 вставкой 3 при .ее враще.нии. Затем устанавливается верхняя, крепящаяся от вращения секция 1 грунтоприемной камеры.

Заранее приготовленный сплошной цилиндрический образец исследуемого грунта 5 помещается в грунтоприем- . Ную камеру, при этом в него вреза--, ются прямоугольные зубья 4 кольцевой вставки 3. Сверху на образец грунта 5 устанавливается передающий вертикальную нагрузку и зафиксированный от вращения рифленый перфорированный штамп 6, который совместно с рифленым, перфорированным основанием 14 закрепляет образец грунт.а 5 от прокручивания.

Собранная. Грунтоприемная камера с образцом грунта 5 устанавливается под нагрузочное приспособление, после чего к кольцевой сдвигающей грунт вставке 3 с помощью гибкой тяги 7 присоединяется механизм поворота. Гибкая тяга 7, уложеннаяв канавку, огибает диск 10, проходит через Промежуточный ролик 13, навивается в несколько оборотов вокруг кольцеобразной вставки 3, к которой шпильками 12 крепятся концы -гибкой тяги 7.

К рифленому перфорированному штампу 6 прикладывается вертикальная нагрузка, а к жесткой тяге 11 приклгщываетсягоризонтальная нагрузка, которая посредством гибких тяг 7 соз дает .крутящий момент на кольцевой . уставке 3., .

По строгофиксированной цилиндрической поверхности образца грунта 5 происходит 1еограниченная деформация сдвига при равномерном, по прямоугольной эпюре, распределении сдвигающих касательный напряжений. Строгая фиксация поверхности сдвига обеспечивается расчленением общей площади сдвиговой поверхности на малые участки, высота которых равна высоте кольцеобразной вставки, а ширина