Способ испытания мерзлых грунтов и устройство для его реализации Советский патент 1980 года по МПК G01N33/24 

1

Изобретение относится к области испытания при инженерных изысканиях в строительстве, в частности к способам и устройствам для определения сопротивляемости мерзлых грунтов сдвигу и растяжению в полевых условиях без проходки скважин.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ испытания мерзльтх грунтов, включающий погружение и вращение наконечника, измерение усилий вращения и определение прочностных характеристик грунта 1.

Недостатками данного способа являются необходимость пробуривания скважины и задавливания прибора в грунт, особенно мерзлый, что требует дополнительного оборудования и затрат, а также нарушение структуры в процессе бурения. Все это снижает эффективность и точность.измерения.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для испытания грунтов, включающее опору, приводную штангу со сменным наконечником, имеющим винтовую лопасть и динамометрическую рукоятку 2.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции и процесса задавливания двух крыльчаток в мерзлый грунт, а также значительный износ их лобоной поверхности, что снижает его эффективность.

Цель изобретения - по.выщение эффективности испытаний и точность измерения.

Поставленная цель достигается тем, ЧТОБ способе испытания мерзлых грунтов, включающем погружение и вращения наконечника, измерение усилий вращения и определение прочностных характеристик грунта, в процессе погружения ограничивают его перемещеиие и, продолжая вращать, производят отрыв или срез «пробки грунта с последующим измерением усилий и определением прочностных характеристик.

Устройство для реализации способа, включающее опору, приводную штангу со сменным наконечником, имеющим винтовую лопасть и динамометрическую рукоятку, снабжено концентрично установленными соединенными резьбой .внещним и внутренним трубчатыми упорами, причем внешний размещен на опоре, а через внутренний нропущена штанга.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа; на фиг. 2 - устройство, общий вид.

Способ реализуется следующим образом.

Устанавливают на поверхности грунта опору 1, через которую пропускают штангу 2, навинчивают на нижний конец винтовой наконечник 3, а на верхнем закрепляют динамометрнческую рукоятку 4. Начиная вращать дннамометрическую рукоятку 4, завинчивают винтовой наконечник 3. При касании рукояткой 4 опоры 1 винтовой наконечник 3 не сможет больше перемещаться, и при вращении произойдет отрыв пли срез грунта (в зависимости от типа винтового наконечника конусного или цилиндрического) в виде «пробки 5, при этом сиимается максимальное показание усилия с динамометрической рукоятки 4. Зная усилие среза илп отрыва и площадь боковой поверхности соответствующей «пробки, можно рассчитать сопротивление мерзлого грунта сдвигу и растяжению по формулам: . - Р где т - сопротнвление грунта сдвигу; Р -усилие среза на динамометрической рукоятке; -Fi - площадь боковой поверхности цилиндрической «пробки ; PZ усилие отрыва на динамометрической рукоятке; Fg - площадь боковой поверхности конической «пробки ; а - угол при вершине конусного винтового наконечника. Устройство для осуществления способа (фиг. 2) состоит из опоры 1, на которой закреплена обойма 2, соединенная резьбовым соединением с винтовым упором 3, с установленным- на нем упорным подшипником 4.Винтовой упор 3 стопорится контргайкой 5.Внутри винтового упора 3 и опоры 1 установлена приводная штанга 6 с цилиндрическим или коническим винтовым наконечником 7. На приводной штанге 6 закреплена, например, с помощью вилки 8 динамометрическая рукоятка 9 с индикатором часового типа 10. Устройство работает следующим образом. Навинчивают соответствующий винтовой наконечник 7 цилиндрический или конический на приводную штангу 6 и вставляют ее в опору 1 и винтовой упор 3. Расчищают площадку и устанавливают на нее опору 1 вместе со штангой 6 и винтовым наконечником 7. На штанге 6 закрепляют с помощью вилкн 8 динамометрическую рукоятку 9 с индикатором часового типа 10. Вращают винтовой упор 3, устанавливая тем самым соответствующую величину хода свободного завинчивания винтового наконечника 7 в мерзлый грунт. Последний будет ногружаться до тех пор, пока динамометрическая , рукоятка 9 не коснется подщипника 4 винтового упора 3. Продолжая вращать винтовой наконечник 7, который уже не имеет возможности завинчиваться, происходит отрыв или срез «пробки грунта. Усилие отрыва или среза при этом покажет индикатор часового типа 10 динамометрической рукоятки 9. Предлагаемый снособ и устройство для его реализации позволяет качественно упростить процесс испытания, как за счетбесскважинного его применения, так и за счет простоты его реализации, повысить точность измерения за счет сохранения структуры грунта, повысить эффективность испытаний за счет возможности определения двух механических характеристик и попутного отбора проб мерзлого грунта. Формула изобретения 1.Способ испытания мерзлых грунтов, включающий погружение и вращение наконечника, измерение усилий вращений и определение прочностных характеристик грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности испытаний н точности измерений, в процессе погружения ограничивают его перемещение и, продолжая вращать производят отрыв или срез «пробки грунта с последующим измерением усилий и определением прочностных характеристик. 2.Устройство для реализации способа по п. 1, включающее опору, приводную штангу со сменным наконечником, имеюшнм винтовую лопасть и динамометрическую рукоятку, отличающееся тем, что, оно снабжено концентрично установленными соединенными резьбой внешним и внутренним трубчатыми зпорами, причем внешний размещен на опоре, а через внутренний пропущена штанга. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Трофименков Ю. Г., Воробков Л. Н. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов, М., «Строъиздат, 1974, с. 62-69. 2.Авторское свидетельство СССР № 373582, кл. Е 02D 1/00, 1971.