Устройство для определения сдвиговых характеристик снега Советский патент 1981 года по МПК G01N3/24 E02D1/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СНЕГА

I

Изобретение относится к технике для исследования механических свойств снега преимущественно естественного сложения.

Известно устройство - бевометр - для исследования прочностных свойств грунта, состоящее из двух или трех штампов различного размера и одного диска для определения напряжений сдвига. Штампы и диск приводятся в вертикальное перемещение и вращение моторами, при этом определяются зависимость осадки грунта от приложенной нормальной нагрузки, а также зависимость горизонтальных деформаций от приложенных сдвигающих (тангенциальных усилий 1.

При взаимодействии дисков беваметров со снегом приводится в движение область подилтампового слоя ввиду существенности бокового выпора элементарных частиц снега, неопределенности напряженного состояния, а также малых удельных сопротивлений и больших перемещений щтампа, полученные количественные данные не могут служить характеристиками ни деформативных, ни сдвиговых свойств снега.

Наиболее близким к предлагаемому является лабораторный прибор, включающий

неподвижную и подвижную кольцевые обоймы, измерительные приспособления и штамп, расположенный в неподвижной кольцевой обойме и связанный с измерительным приспособлением 2.

В данном приборе исключен эффект бокового выпора, однако при отборе пробы снега нарушаются структурные связи, в результате чего образцы, доставленные в лабораторию, будут иметь другие физические характеристики по плотности, температуре и структурному состоянию, чем в условиях естественного сложения.

Многолетний опыт исследования проходимости гусеничных машин показывает, что использование устройств аналогичного типа

S не обеспечивает экспресс-оценки свойств снега. Последнее требует создания специальной лабораторной базы (холодильные камеры, специальные наборы цилиндровпробозаборников, нагружающих механизмов и т. д.), что экономически не подлежит

20 обоснованию.

Цель изобретения - определение структурного сцепления снега при различной степени его уплотненности. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения сдвиговых характеристик, включающем неподвижную и подвижную обоймы, измерительные приспособления и штамп, установленный в неподвижной кольцевой обойме и связанный с измерительным приспособлением, неподвижная кольцевая обойма выполнена в виде мерного цилиндра с запорной крышкой, а подвижная кольцевая обойма установлена с возможностью поворота и снабжена силоизмерительным приспособлением, при этом подвижная и неподвижная об.оймы связаны между собой, подвижная обойма снабжена съемными дисками с различными по форме и размерам выступами, а в качестве силоизмерительного устройства использован тарированный пучковый торсионный вал. одновременно являющийся узлом крепления подвижной и неподвижной обоймы. На чертеже изображено предлагаемое устройство с частичным вырезом его стенки. Устройство состоит из цилиндра 1, предназначенного для отбора пробы снега и выполненного из тонкостенной трубы, на наружной поверхности которого вдоль оси нанесены мерные линейные деления, а в верхней части смонтированы упорные ручки 2 для облегчения внедрения цилиндра 1 в снежный покров. Верхний конец цилиндра 1 закрывается крышкой 3, на которой смонтирован тросовый механизм 4 для привода перемещения штока 5 со штампом 6 и создания предварительного уплотнения снега. Для его определения в верхней части штока 5 размещено контрольное измерительное устройство 7 с индикатором 8. На наружных поверхностях штока 5 и цилиндра 1 нанесены мерные линейные отметки для контроля величины взятой пробы снега и его уплотненности. Цилиндр 1 закрыт крышкой 9, которая после подготовки пробы снега снимается, а на конце мерного неподвижного цилиндра 1 устанавливается радиально подвижная обойма. Она состоит из съемного „ „ ,, диска 10 кольцевой обоймы П, устанавливаемои консольно на конце мерного цилиндра неподвижно посредством шайбы 12. Детали 11 и 12 поворотно связаны через тросион 13, который через ручку 14 связан „ ,..., со стрелкой 15, которая фиксирует свое положение на шкале 16, отградуированной ЛПЖРНИР НЯ ПГКЯ.ГТР In ПТГПЯ ПУИПОКЯНЧПИ в масштабе, например, размерности момента. Устройство работает следующим образом. Корпус цилиндра 1 с предварительно поднятым штампом 3 внедряют в снежный покров до упора в грунтовый массив. После этого цилиндр 1 с пробой снега извлекают из снега и на свободный конец цилиндра I устанавливают запорную крЫшку 9, а вращением диска 10 создается необходимая плотность снега. Выполнив подготовительные операции, на конец мерного цилиндра 1 устанавливают сдвиговое приспособление, в кольцо которого перемешается проба снега. Перемещением рукоятки 14 обеспечивается срез пробы снега, а по показаниям шкалы 16 судят о величине структурного сцепления снега данного состояния. В случае, когда необходимо определение коэффициента внешнего трения, на обойму 11 устанавливают диск 10 заданной степени шероховатости, и цикл испытаний повторяется. Устройство для определения сдвиговых характеристик снегаможет быть выполнено в виде ручного прибора, что исключает трудоемкие и длительные лабораторные исследования, а его применение позволяет определить сдвиговые характеристики снега в условиях, когда известные методы неэффективны; осуществить массовые исследования до полного решения задачи, в том числе оценить изменчивость выявленных закономерностей методами математической статистики, а также обеспечить высокую точность результатов исследования и на этой основе выявить закономерности механических характеристик снега во взаимосвязи с его физическим состоянием. Формула изобретения 1. Устройство для определения сдвиговых характеристик снега, содержащее неподвижную и подвижную кольцевые обоймы, измерительные приспособления и штамп, расположенный в неподвижной кольцевой обойме и связанный с измерительным приспособление.м, отличающееся тем, что, с целью определения структурного сцепления снега при- различной степени уплотненности неподвижная кольцевая обойма выполнена в виде мерного цилиндра с запорной крышкой, а подвижная кольцевая обойма установлена с возможностью поворота и снабжена силоизмерительным приспособлением, при этом подвижная и неподвижная обоймы связаны между собой. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью определения коэффициента внешнего трения при различной степени уплотненности снега и шероховатости поверхностей, подвижная кольцеобразная обойма снабжена съемными дисками с различными по форме и размерам выступами. о 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в качестве силоизмерительного устройства использован тарированный пучковый торсионный вал, одновременно являющийся узлом крепления подвижной обоймы и мерного цилиндра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Беккер М. Г. Введение в теорию систем местность-машина. М., «Машиностроение, 1973, с. 14-15. 2.Сидоров Н. Н. и др. Современные методы определения характеристик механических свойств грунтов. Л., Стройиздат, 1972, с. 52-63 (прототип).

ю

10

II

,