Прибор для измерения нормальногодАВлЕНия и Силы ТРЕНия гРуНТА Советский патент 1981 года по МПК G01L1/22 

изобретение относится к физике и может быть использовано для измерения давления и силы трения грунта по боковой поверхности набивных и забив ных свай, свай-оболочек, стен в гру те и т.п. фундаментных конструкций. Известен прибор для измерения нор мгшьной и касательных составляющих давления грунта, включающий корпус с мембраной, упругие измерительные стержни и тензопреобразователи f1. Недостатком данного прибора являе ся сложность конструкции и то, что, мембрана является одновременно корпусом и контактной поверхностью прибора с грунтом, и при. действии нормального давления грунта она перемещается по направлению этого давления. При этом в месте установки прибора возникает арочный эффект, соз дающий погрешность при измерении. Наиболее близким к предлагаемому является прибор, включающий составно корпус, мембрану, кольцо из пористой резины, упругие измерительные стержни и тензопреобразователи. Измерение нормального давления осущест вляется за счет прогиба мембраны, находящейся в контакте с грунтом, а силы трения - за счет растяжения уп ругого измерительного стержня с тензопреобразователями при смещении мембраны относительно корпуса 2}. Недостатком данного прибора является то, что конструкция его сложна в изготовлении, подготовке к работе (тарировке) и использовании. Этим прибором можно измерить силу трения грунта лишь в одном направлении, в , зависимости от ориентации измерительных стержней прибора. Кроме того, резиновое кольцо вокруг подвижной части прибора вносит погрешность в результаты измерения силы трения. Это обусловлено тем, что по мере износа резины, а так же при изменении температуры ее упругие свойства меняются, а следовательно, изменяется и сопротивление перемещению мембраны при действии на ее контактную поверхность силы трения. Цель изобретения - упрощение конструкции прибора и обеспечение измерения силы трения грунта одновременно в разных направлениях. Поставленнги цель достигается тем, что в приборе для измерения нормального давления и силы трения грунта, включгиоцак корпус с упругим кольцом, установленные в корпусе мембрану, упругие измерительные стержни, одни концы которых жестко соединены с кор пусом, и тензопреобразователи, измерительные стержни выполнены четырехгранными, а мембрана - со скошенными кромками, причем мембрана шарнирно соединена с другими концами измерительных стержней, на каждой грани которых установлен тензодатчик. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор на фиг. 2 - раз рез А-А на фиг. 1. Прибор содержит корпус 1, мембрану 2 и упругие измерительные стержни 3, установленные перпендикулярно мембране 2 и симметрично относительно оси прибора. Нижними концами стержни 3 жестко прикреплены к основанию корпуса 1, верхними - шарнирно, с помощью болтов 4, к мембране 2. Для обеспечения шарнирного сопряжения верхний конец каждого стержня 3 имеет заострение, которое входит в пазмембраны 2, и контакт стержня 3 с мембраной 2 осуществляется только по острой кромке стержня 3. На внутренней поверхности мембраны 2 и на каждой стороне стержней 3 в нижней их части приклеивают тензопреобразователи- 5. Между стенками корпуса 1 и мембраной 2 по всему периметру установлено кольцо б из пористой резины. Устройство работает следующим образом. Под действием нормального давления грунта мембрана 2 прогибается, при этом сопротивление тензопреобразователя увеличивается, что фиксируется регистрирующим прибором. Под действием силы трения мембрана 2 пе ремещается относительно корпуса, из гибая упругие измерительные стержни 3, при этом на каждом измеритель ном стержне 3 сопротивление одного тензопреобразователя увеличивается (на растянутом, волокне), другого, с противоположной стороны - уменьша ется (на сжатом волокне), что также фиксируется регистрируют прибором Если нагрузка на фундамент прило жена Одновременно в двух направлениях (например, вертикальная и гори зонтальная), то трение в другом направлении будет измеряться с помощью другой пары тензопреобразователей 5 на стержнях 3. Поскольку на мембрану 2 вместе с силой трения всегда действует нормальное давление, то показания тенз преобразователей 5 всегда содержат суммарное значение от изгиба стержней 3 при действии силы трения и от сжатия стержней 3 при действии нормального давления. Влияние сжатия стержня 3 от действия нормального давления исключается, если взять среднеарифметическое от значений показаний двух тензопреобразователей 5, приклеенных к противоположным сторонам стержня 3. Объясняется это тем, что величина показания, обусловленная сжатием стержня от действия нормального давления грунта, входит в суммарную величину показаний обоих тензопреобразователей с Одинаковым знаком, тогда как их показания от действия изгиба имеют разные знаки, а следовательно, с Одной стороны стержня 3 показания (от сжатия при действии нормгшьного давления и от сжатия при действии изгиба) складываются, а с другой стороны (от сжатия при действии нормального давления и от растяжения при действии изгиба) вычитаются. Таким образом, в среднеарифметическом значении величины показаний, обусловленные действием нормального давления, взаимоуничтожаются. Окончательное значение силы трения принимается как среднее от значений, полученных на каждом стержне 3. С помощью предлагаемого прибора можно измерить силу трения грунта в любом направлении. Для этого следует оттарировать прибор в любых требуемых направлениях. Как частный случай можно применять прибор прямоугольной формы в плане, а вместо стержней смонтировать пластины. Формула изобретения Прибор для измерения нормального давления и силы трения грунта, включакнций корпус с упругим кольцом, установленные в корпусе мембрану, упругие измерительные стержни, одни концы которых жестко соединены с корпусом, и тензопреобразователи, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения измерения силы трения грунта одновременно в разных направлениях, измерительные стержни выполнены четырехгранными, а мембрана - со скошенными кромками, причем мембрана шарнирно соединена с другими концами измерительных стержней, на каждой грани которых установлен тензодатчик. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 9 317926, кл. G 01 L 1/22, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР 580270, кл. Е 02 D 1/00, 1975.