Устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг в условиях плоской деформации Советский патент 1981 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к строительству дляисследования деформатияных и прочностных свойств грунтов и может быть использовано для получения исходных характеристик при оценке свойств и состояния грунтов в строительстве, в горном деле. По основному авт. св. 685759 известно устройство для испытания грунтов на компрессию и сдвиг в условиях плоской деформации, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленнымиднищем и боков{Л4и стенками, нагрузочное приспособление , включающее штамп и сдвигающее приспособление , измеряйте ль ные приборы 1. Устройство позволяет перекашивать образец только в одну сторону, при этом по условиям данного способа испы таний боковые деформации допускаю- ся в очень ограниченных пределах: угол перекашивания не должен превышать 7 в противном случае нарушается однородность напряженного состояния обра ца. При таких условиях устройство позволяет проводить испытания грунто на сдвиг и на сжимаемость с большей точностью, чём в известных одноплоскостных сдвиговых приборах и водометОднако такой точности -недостаточно, если требуется решать геотехнические задачи для природных склонов и откосов горных выработок (особенно откосов насыпей и отвалов), а также для грунтовых оснований сооружений, передвигающихся и работающих горнотранспортных мшиин, где создается сложное напряженное состояние. Объясняется это,тем, что в некоторой толще массива происходит сжатие и взаимное смещение слоев,что облегчает переупаковку час,тиц в более компактное их расположение.Указанное взаимное смещение слоев в образцах испытуемых в известных приборах и устройстве (в силу указанных ограничений), значительно меньше, чем в массиве, поэтому переупаковка частиц в них происходит только частично, приостанавливаясь одновременно с прекращением горизонтальных перемещений, в начальной стадии процесса, вследствие чего уплотнение грунта меньше, чем в натуре, а прочность (споротивление сдвигу) в условиях незавершенной консолидации также отличается от фактической в большую или меньшую сторону. Кроме того, устройство с односторонним

перекашиванием не позволяет управлять процессом сдвига и уплотнения, соизмеряя во времени вертикальные и горизонтальные деформации, так как продолжительность горизонтальных деформаций при одностороннем перекашивании образца значительно меньше вертикальных. Устройство не обеспечивает также более значительных горизонтальных смещений слоев в образце, в продрлжен ии всего времени консолидации, Нри определенных величинах нормального давлений с сохранением однородного напряженного состояния образца.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем обеспечения двухстороннего, возвратно-поступательного перекашивания образца.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для испытания грунто на компрессию ц сдвиг в условиях плоской деформации, содержащее станину, рабочую камеру для грунта с шарнирно закрепленными днищем и боковыми стенками, нагрузочное приспособление, включающее штамп и сдвигающее приспособление, измерительные приборы, снабжено П-образной скобой и дополнительным упором с отверстиями для нажимного винта, а также фланцем, причем дополнительный упор установлен на днище рабочей камеры, фланец - на нажимном винте, а П-образная скоба охватывает динамометр и фланец нажимного винта. На чертеже схематически изображено устройство-для испытания грунтов на компрессию и сдвиг.

Устройство содержит станину 1, выполненную заодно с винтовым прессом 2 для создания вертикальных нагрузок, корпус для исследуемого образца, состоящий из днища 3 с шарнирно прикрепленньами боковыми стенками 4, которые также шарнирно присоединены к сплошным,торцовым стенкам 5, прикрепленным к основанию каретки б. Последнее шарнирное соединение представляет собой цапфы, свободно перемещающиеся вверх и вниз в вертикальных прорезях торцовых стенок, не воспринимая нагрузки. Устройство содержит также верхние роликовые опоры 7, располоя енные между днищем корпуса и основанием каретки, и нижние роликовые опоры 8, расположенные между основанием каретки и станиной. Роликовые опоры 7 и 8 служат для передачи вертикального давления и уменьшения трения между основанием каретки 6, станиной 1 и днищем 3 корпуса. Штамп 9 воспринимает нагрузку от винтового пресса 2 и передает ее на образец, при этом между винтом и штгилпом установлен динамометр Ю с помощью двух шаровых опор, служащих для уменьшения трения при вращении винта и для центрирования нагрузки. Регулировоч-ный винт 11, служащий для корректировки положения каретки в горизонтальной плоскости, установлен в резьбовом отверстий стойки станины и, взаимодействуя своим фланцем с основанием каретки, обеспечивает ей возвратно-поступательные перемещения. К основанию каретки 6 и стенкам 5 прикреплены индикаторы часового типа 12 и 13, фиксируквдие перемещения днища 3 корпуса (перекашивание образца) и перемещение штампа 9 (уплотнение образца). Сдвигающее приспособление содержит нажимной винт 14, который, взаимодействуя своим фланцем 15 и наконечником 16 со скобой 17, динамометром 18, передней опорной 19 и задней опорной стойкой

20через упор 21, обеспечивает двухстороннее возвратно-поступательное перекашивание корпуса с образцом. При этом динамометр 18 установлен между опорными стойками 19 и 20, выполненными заодно с днищем корпуса, а скоба

17 охватывает динамометр 18 и переднюю стбйку 19. Нажимной винт, установленный в резьбовом отверстии стойки основания каретки, проходит через отверстие в передней щеке скобы 17 и через отверстие в стойке 19, а упор

21- через отверстие в задней щеке скобы 17.

Устройство работает следукхцим образом.

В корпус помещают исследуемый образец грунта и при помощи винтового npecsca 2, через штамп 9 к нему прикладывают вертикальную нагрузку, личина которой определяется по динамометру 10. После некоторого .уплотнения образца к нему при помощи сдвигающего приспособления прикладывают боковое усилие в одном из направлений, за счет которого корпус перемещается по верхним роликовым опорам 7 относительно основания каретки б и происходит перекашивание образца в соответствующую сторону. При этом одна из боковых стенок стремится по ходу сдвинуть штамп в сторону от центра приложения вертикальной нагрузки. Для предотвращения этого каретка вместе с основанием б и торцовыми стенками 5 при помощи регулировочного винта 11 перемещается по нижним роликовым опорам 8 относительно станины 1 в сторону, противоположную направлению движения корпуса, на величину смещения боковых стенок в плоскости штампа, вследствие этого штамп 9 удерживается в постоянном положении относительно точки приложения вертикальной нагрузкии и исключается его перекос. Положение штампа 9 относительно станины 1 контролируется нульиндикатором, закрепленным на штампе 9 и упирающимся в стойку станины. Если перекашивание образца производится при прямом вращении нажимного винта 14 (по часовой стрелке), то усилие передается от его наконечника 16 че