Устройство для определения меха-НичЕСКиХ СВОйСТВ гРуНТА Советский патент 1981 года по МПК E02D1/00 

(54) УСТТОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГРУНТА

Изобретение относится к инженерным изыск ниям в строительстве, а именно к устройствам для определения механических свойств грунтов в полевых условиях. Известны устрюйства для определения сжимаемости и прочности грунтов в скважинах и шурфах {1 . Наиболее близким к предлагаемому является устройство для определения механических свойств грунтов в полевых условиях, включаю щее корпус с гидроцилиндрами и перфорироваю1ыми распорными штампами, с;;язанными с нагрузочным, измерительным и замачивающим приспособлениями 2. Недостатком известных устройств является наяичие резиновой камеры, ограничивающей пртменеиме высоких давлений, а получаемые результаты не строго соответствуют реальной работе жестких систем в грунте. Цель изобретения - расширение области при менения путем обеспечения приложения статической и сдвигающей нагрузок в скважине. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для опрелеле1шя механических СВОЙСТВ грунтов в полевых условиях, включающем корпус с гидроцилиндрами и перфорированными распорными штампами, связанными с нагрузочным, измерительным и замачивающим приспособлениями, оно снабжено механизмом сдвига и установленными по обонм концам корпуса центраторами с ножами, причем вьшолнены с зубчатой рабочей поверхностью и связаны с механизмом сдвига. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство с гладкими штампами для испьггания грунтов на сжимаемость; на фиг. 2 - то же, с зубчатыми штампами для сдвиговых испытаний; иа фиг, 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. 4 - полые штампы для испытания грунтов с предварительным замачиванием. Устройство состоит из корпуса 1 с гидроцнлиндрами 2 и перфорированными распорными штампами 3, связанными с нагрузочным устройством, состоящие из гидроцилиндра 4, рейки 5, шкива 6, груза 7, измерительного приспособления, состоящего из тросовой петли 8, ролика 9, троса 10, измерителя П, замачивающего приспособления, состоящего

из емкости 12, трубопровода 13, механизма сдвета, состоящего из груза 14, шкива 15, соединенного со штангами 16, ueHTpaTOpaivm с кожами 18. причем штампы 3 оснащены Зубчатой поверхностью 19.

Устройство работает следующим образомРабочий орган прибора со штампами 3, прижатыми к корпусу 1 (фиг. 1 и 3) погружают 8 сквалошу через штанги 16, Так как корпус оснащен спереди подвижными зачистными рожами 18 (фиг. 1 и 2), являющимися однойременно направляющими центраторами, то при этом они срезают стенки скважины по форме рабочего органа (фиг. 3) и исключают уход в сторону устройства от оси сква кны. Внедрив рабочий орган в скважину до з;адз1-шой глубины, тросик 10 прикрепляют к фмерителю 11 и с помощью грузов 7 диска 6 Ц рейки 5 прикладывают первую ступень нагрузки на пздроцилиндр 4, поддерживая ее постоянной до стабилизации перемещения штампов 3, устанавливаемого по измерителю. Давление жидкости от гидроцилиндра 4 передается встроенным цилиндрам 2, штоки которых перемещают штампы 3, втягивая внутрь корпуса тросовую петлю 8, присоединенную обоими Концами к штампам и накинутую на родик 9, что автоматически осредняёт значения перемещений двух штампов через тросик 10 и измеритель П.

После первой прикладывают вторую и последующие ступени нагрузки, устанавливая при каждой ступени величину. стабилизированного перемещения штампов, используемого для: Подсчета величины модуля деформации грунта. По окончании опыта снимают грузы 7, обратным вращением диска 6 перемещают рейку вверх, возвращая в исходное положение штампы 3. При необходимости проведения испытаний на другой глубине перемещают KopnjC 1 и прозйзодят опыт в указанной выше последовательности.

Испытания на сдвиг осуществляют шта1«паivGj 3, оснаще}шыми зубьями (фиг. 2). Нагружеггие зубчатых штампов при сдвиге ocyuiecxвляют так же, как в предыдущем случае. После стабилизации перемещений зубчатых штампов 3 при постоянном на них давлении осуществляют сдвиг путем перемещения рабочего органа вверх посредством штанг 16 и блочного мехЗнизма сдвига. Этот процесс осуществляют медленным приложением, грузов 14 до возникновения прогрессирующего перемещения рабочего органа. Зная величину давления на зубчаTbis штампы 3, их площадь и ма1ссимальное усилие при сдвиге, определяют общее сопротивление сдвигу. С целью исключения трения зачистных ножей 18 о грунт последние имеют поданжноеть в осевом направлении. При погруженрй устройства в скважину они за счет сопротивления грунта занимают верхнее положение по отношению к корпусу 1, а в процессе сдвига остаются на месте, обеспечивая перемещение штампов 3 с зубьями без влияния дополнительного трения. Для определения угла внутреннего трения и сцепления проводят сдвиговые испытания при трех-четырех ступенях давлений (после предварительной зачистки

зубьев и стенки скважины) путем графического построения зависимости сопротивления сдвигу от давления.

При испытаниях просадочных грунтов на сжимаемость и прочность устройство имеет приспособления, состоящие из емкости 12 и трубопроводов 13, обеспечивающие предварительное замачивание зоны взаимодействия штампов 3 с грунтом водой через полые штампы с отверстиями (фиг. 4). В этом случае после погружения устройства на заданную глубину осуществляют нагружение по изложенной выше программе (сжатие или сдвиг), фиксируют величину стабилизированного перемещения штампов, после чего открывают краник емкости 12 воды,

обеспечивая доступ ее к штампам 3 и в зону испытаний. При |1асыщении просадочного грунта водой происходит дополнительная просадка, фиксируемая измерителем 11 или снижение прочности, устанавливаемое при сдвиге через

диск 15, Эти процессы в достаточной мере обеспечивают определение показателей просадочности и снижения прочности грунта после замачивания. Характерными представителями просадочных грунтов являются лессовые грунты.

Формула изобретения

Устройство для определения механических свойств грунта в полевых условиях; включающе корпус с гидроцилиндрами и перфорированными распорными штампами, связанными с нагрузочным, измерительным и замачивающим приспособлениями, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения приложения статической и сдвигающих нагрузок в скважине, оно снабжено механизмом сдвига и установленными по обоим концам корпуса центраторами с ножами, примем штампы выполнены с зубчатой рабочей поЬерхностью и связаны с механизмом сдвига.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

//

(pu.f

/5 --Г

/V

V

фиг. 2

(риг.