Устройство для измерения напряжения в грунте Советский патент 1980 года по МПК E02D1/00 

1

Изобретение ОТноситсй к строительству, в Частности к свайному фундаментостроенИю, и может быть использовано для определения физико-механических свойств грунта.5

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для измерения деформаций и напряжений в основании фундамента, включающее механизм внедрения вдавливающий месдо- ю зы, состоящий из головной части, основным элементом которой является рычаг, навинченный на полую штаНгу с размещенным внутри неетросом, механизм натяжения троса с приводом и регистрирующую измери- 15 тельную аппаратуру.

Недостаток известного устройства состоит в том, что установка месдоз происходит в скважине, которая нарущает целостность массива основания и может служить дреНа- 20 жом, особенно в случае, если грунт находится в напряжённом состоянии.

Целью предлагаемого устройства является повыщение точности определения напряженного состояния околосвайного грунта в 25 нескольких точках.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения напряжений в грунте, содержащем механизм внедрения, соединенный с месдозом, механизм натяже- 30

ния троса, регистрирующую измерительную аппаратуру и привод, снабжено полой сваей с отверстиями, в которой размещен механизм внедрения, состоящий из клина с консолью и крыщкой, толкателя с тросом, продольных и поперечных направляющих, причем клин с консолью и крышкой установлен в продольных Направляющих и связан с приводом и тросом с толкателем для ввода его в полость сваи, а толкатель в поперечных направляющих с возможностью взаимодействия с клином для вывода месдоз из плоскости сваи.

Наличие в механизме внедрения толкателя с .тросом дает возможность полностью вывести месдозы из полости сваи и тем самым обеспечить независимое перемещение сваи.

Необходимое расположение частей механизма внедрения обеспечивается продольными направляющими, по которым перемещается клин с консолью и крыщкой, и поперечными, где установлен толкатель, связанный тросом с клином для ввода его в полость сваи.

Внедряющее устройство вдавливает сразу несколько месдоз, которые в момент внедрения жестко соединены между собой пальцами с пружинами, втягивающими эти пальцы внутрь корпуса месдоз и таким образом разъединяющими месдозы при установке в рабочее ноложение, для обеспечения независимости их неремещения при деформациях грунта. При этом провода, имеющие компенсационные участки, укладываемые в багажные полости корпуса месдоз, через ствол сваи выводятся на регистрирующую измерительную аппаратуру.

На фиг. 1 представлен общий вид сваи; на фиг. 2-5 - внедряющее устройство в свае на различных этапах процесса вдавливания месдоз в грунт, продольный разрез; на фиг. 6 - горизонтальный разрез Соединенный месдоз; на фиг. 7 - вид А фиг. 4; на фиг. 8 - поперечный разрез месдозы.

Внутри полой металлической сваи 1 установлен механизм внедрения, состоящий из клина 2, совершающего поступательное движение по направляющим 3 вдоль стенки сваи под действием усилия приложенного через трос 4 к лебедке 5. Для зарядки устройства в стенке сваи предусмотрен люк 6, который герметически закрывается.

Клин 2, представляющий собой в поперечном разрезе пластину, расположен между прикрепленными с помощью косынок 7 к стенке сваи горизонтальными направляющими 8 гарантирующими определенное положение обоймы месдоз 9. Месдозы фиксируются штырем 10, который входит в вертикальный паз горизонтальных направляющих и в отверстие одной месдозы, расположенной у выходного отверстия 11 в стенке сваи. Вынимается штырь 10 с помощью троса 12.

Каждая месдоза имеет прямоугольную форму корпуса 13, в центре которого находится мембрана 14, расположенная в одной плоскости с его поверхностью, закрытая с другой стороны крышкой. По двум сторонам в корпусе 13 месдозы находятся продольные пазы, в которых устанавливаются пальцы 15, имеющие возможность возвратно-поступательного движения. Пальцы имеют призматическую форму, сечение их соответствует внутренним габаритам пазов и обеспечивает плотное скольжение внутри последних. В средний части пальцев предусматривается утоньшенне, предназначенное для расположения пружин 16, фиксирующих их внутри корпуса месдозы. Размеры утоньшения определяют необходимые перемещения пальцев. От контакта с грунтом пальцы защищаются пластинами.

Месдозы в направляющих 8 располагаются друг около друга. Пальцы при вдавливании месдоз в грунт должны соединить их в обойму, обеспечив жесткую связь с целью повышения точности горизонтального внедрения. Это обеспечивается продвижением пальцев в пазы соседних месдоз с помощью толкателя 17. Поперечное сечение его идентично сечению месдоз. Выступы, имеющиеся по краям толкателя, соответствуют пазам в корпусе 13 месдоз. Толкатель

17 связан с клином 2 тросом 18, перекинутым через блок 19.

Провода 20 от наиболее удаленных месдоз внутри промежуточных месдоз по каналу 21, собираясь в общий пучок, проводятся в корпус сван. Канал 21 зак нчивается у торцов корпуса багажными полостями, где свободно укладываются компенсационные участки проводов, имеющие возможность беспрепятственного выхода из полостей. Длина этих участков принимается с учетом возможных вертикальных перемещений соседних месдоз друг относительно друга при проведении испытаний. Чтобы не

происходил срез проводов на контакте месдоз, в корпусах последних на участках багажных полостей предусматриваются выемки. Месдозы внедряются в грунт через отверстие И, которое закрывается плоской крышкой 22, закрепленной на клине 2 и перемещающейся по боковым вертикальным направляющим 23, оканчивающимся фиксирующей дугой 24, по которой крышка подводится к отверстию 11 и прижимается с помощью шатунного механизма 25.

Крышка 22 - это пластина, у которой сторона, прижимаемая к стенке сваи, покрыта вакуумной резиной, что позволяет

плотно закрывать отверстие после внедрения месдоз. Пружиной, укрепленной на консоли клина, крышка придерживается в верхнем положении. Шатунный механизм 25, расположенный

на нижней консоли клина 2, представляет собой шарнирно закрепленные стержни, попарно установленные с обеих сторон консоли клина, на которых крепится плоская крышка 22, получающая таким образом

возможность плоскопараллельного перемещения.

Крышка подводится на место откидывающихся частей 26 горизонтальных направляющих 8, убирающихся с помощью пружин 27 после того, как клин 2 поворачивает пары зубчатых колес 28 и отводит тем самым упоры 29, фиксирующие их положение. Провода 20, проходящие через отверстие 11 в полость сваи, зажимаются между прокладками, уложенными по поверхности крышки 22 и по участку стенки сваи 30.

В конечном положении клин 2 закрепляется пружинным фиксатором 31. Сигнал от месдозы 9, проходя через многоканальный

усилитель 32, фиксируется прибором 33.

Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.

Во время погружения сваи клин 2 и месдозы 9 находятся в фиксированном положении, что достигается установкой штыря 10. При этом выступы толкателя 17 заходят в пазы корпуса 13 месдозы, продвигая пальцы 15 в корпус следующей месдозы, расположенной рядом, пальцы которой, в

свою очередь, входят в пазы следующей

месдозы и т. д., соединяя их таким образом в обойму.

После забивки сваи на ее голову устанавливается платформа с лебедкой 5. Штырь 10 вынимается с помощью троса 12. Трос 4 механизма внедрения запасовывается в барабан лебедки, прикладываемое усилие посредством клина 2 через толкатель 17 передается на обойму месдоз, внедряя ее в грунт. Трос 18 в начале внедрения зафиксирован в направляющем блоке 19, а при подъеме, когда обойма полностью внедряется, трос натягивается. Толкатель 17 выталкивает месдозы за наружную грань сваи, что обеспечивает самостоятельное перемещение их при загружении сваи. Дальнейший подъем клина сопровождается втягиванием толкателя внутрь сваи тросом 18 по горизонтальным направляющим 8, при этом пальцы 15 под действием пружин 16 втягиваются внутрь корпуса месдоз, ликвидируя их жесткую взаимосвязь. По мере продвижения вверх клин поворачивает рычаги, связанные с парами зубчатых колес 28. В начальной стадии работы рычаги располагаются горизонтально и соединяются легко поднимаемой связью (скобой), которая препятствует изменению положения пар зубчатых колес при приложении ударных воздействий. Поворачиваясь, зубчатые колеса отводят связанные с ними упоры 29, фиксирующие откидывающиеся части 26 направляющих 8, которые поднимаются под действием пружин 27. Величина угла поворота зависит от толщины клина и составляет угол в 30°, что обеспечивает достаточный поворот упоров и освобождение участка стенки сваи 30, к которому будет подведена плоская крыщка 22.

На момент подъема откидывающихся частей 26 крышка подходит к концу боковых направляющих 23 и верхним своим краем входит в контакт с фиксирующей дугой 24, удерживаясь при этом в верхнем положении , укрепленной на консоли клина. Занимая более высокое положение, вследствие последующего подъема клина, крышка приблил ается направляющими к стенке сваи.. Совершая таким образом плоскопараллельное движение, крышка подводится к выходному отверстию 11 и прижимается с помощью щатунного механизма 25.

В этом положении клин закрепляется снизу пружинным фиксатором 31.

Провода 20, попадая через отверстие 11 в ствол сваи 1, обжимаются резиновыми прокладками и выводятся далее на измерительные приборы.

На..лебедке 5 крепится приводящий трос внедряющего устройства, установленного на другой отметке, и процесс внедрения повторяется.

После внедрения всех месдоз производится снятие их показаний.

С помощью устройства можно производить измерение напряжений в грунте месдозами, устанавливаемыми на необходимой отметке, непосредственно после забивки сваи без нарушения целостности массива, окружащего грунта основания и без влияния на последующий процесс консолидации, причем для определения закономерности изменения вертикальных нормальных напряжений при загружении сваи производится одновременная установка сразу нескольких месдоз.

Устройство позволяет устанавливать месдозы без бурения вспомогательных скважин, что не только нарушает однородность грунта, но при наличии больщого градиента напора в поровой воде, существующего после забивки сван, способствует интенсивной фильтрации воды, что ведет к искажению

происходящих в грунте процессов. Герметизация объема сваи осуществляется с помощью плоской крышки, которая закрывает выходное отверстие в стенке сваи. Предлагаемое устройство дает возможность устанавливать 4 месдозы на различном расстоянии от сваи на одном уровне, а не одну как в прототипе.

При необходимости измерения напряженного состояния грунта на различных глубинах, по длине сваи устанавливается несколько механизмов внедрения.

Основным элементом механизма внедрения предлагаемого устройства является

клин, который не только упрощает конструкцию механизма по сравнению с применением рычага, но и делает ее более падежной. Кроме этого, клин позволяет согласовать работу других узлов устройства.

Устройство обеспечивает независимые взаимные перемещения сваи и каждой месдозы при деформациях грунта посредством установки месдоз на некотором расстоянии от стенки сваи и конструктивным усоверщенствованием корпуса месдоз, в котором предусмотрены багажные полости для поковки компенсационных участков проводов.

Формула изобретения

50

Устройство для измерения напряжений в грунте, содержащее механизм внедрения, соединенный с месдозами, механизм натяжения троса, регистрирующую и измерительную аппаратуру и привод, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности определения напряженного состояния околосвайного грунта в нескольких точках, оно

снабл ;ено полой сваей с отверстиями, в которой размещен механизм внедрения, состоящий из клина с консолью и крыщкой, толкателя с тросом, продольных и поперечных направляющих, причем клин с консолью и крыщкой установлен в продольньтх

направляющих и связан с приводом и тросом с толкателями для ввода его в полость сваи, а толкатель - в поперечных направляющих с возможностью взаимодействия с клином для вывода месдоз из лопасти сваи.

8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 271849, кл. F 02D 33/00, 1969.

20

Фаг.З