Устройство для испытания связного грунта Советский патент 1981 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к строитель ству и предназначено для исследований прочностных и деформационных характеристик глинистых материалов яде каменно-земляных плотин. Известно устройство для испытания образцов горных пород в условиях тре осного динамического сжатия, состоящее из нижней опорной плиты, в которую ввинчивается упор для опирания вертикального динамометра нижней час ти корпуса с кольцевой камерой. 6 ка ре помещается образец горной породы линдрической формы. В нижней части корпуса размещаются динакюметры с удерживающими их пустотелыми болтами В верхней части корпуса размещаются поршень со штоком, плунжер, камера для жидкости и шток. Нижняя часть корпуса соединяется с верхней стйЖ ными болтами через верхнюю плиту. Фиксация положения камер обеспемивается штифтами. Устройство Ьозвоцяет независимо от формы образца проводит испытания на трехосное динамическое fсжатие l. Однако недостатком этой конструкции является то, что она не позволяет создавать растяжения по одной из главных осей. Кроме того, тензодатчики не обладают достаточной точностью для измерения радиальных напряжений и деформация при испытании грун товых образцов. Наиболее близким техническим решением является устройство для испытания связного грунта, включающее камеру из оргстёкла, внутри которойустановлен образец, штамп-захваты, стяжные болты, нагрузочный шток, винтовой домкрат и станину. Образец за крыт резиновой оболочкой и на него одеты два латунных кольца. Это устройство позволяет испытывать цилиндрические образцы в условиях, давления на их боковую поверхность и растяжения по одной из главных осей 2. Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет од новременно создавать растяжение и сжатие по всем трем главным осям, кр ме одного полного гидростатического обжатия образца. Кроме того пневмоги равлическая система может поддерживать давление постоянным внутри камеры только при наличии аккумулятора давления, что усложняет условия проведения опыта. Цель изобретения - расширение области использования путем обеспечения одновременного создания растягивающих и сжимающих усилий по трем главным направлениям. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для испытания связ ного грунта, включающем установленную на станине камеру давления из оргстекла, размещенную в ней рабочую с эластичной оболочкой, верхним и нижним штампами-захватами со штоками, нагрузочное приспособление и источник давления, штоки верхнего и нижнего штампов-захватов выполнены, телескопическими. На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 - график, отра жающий разныесхемы нагружения. Устройство состоит из камеры 1, выполненной в виде прозрачного цилиндра, установленной на опоре 2. Внутри цилиндра расположен образец из связного грунта, закрепленный в штампах-захватах А. Нижний захват соединен со штоком 5, выполненным телескопическим. Верхний захват кре пится к штоку 6, который также ВЫПО нен телескопическим. Причем оба штока п

расположены соответственно, в верхней 7 и нижней 8 крышках. На корпусе камеры находится стойка 9 к которой прикреплен нагрузочный рычаг 10. К последнему подвешен трос 11 с грузом 12, а нагрузочный рычаг упирается в шток 6. В камеру подается жидкость, а именно дистилированная вода. Образец одет в резиновую оболочку и на него также одеты пояски 13, служащие для измерения поперечных и продольных деформаций на выбранной в его средней части базе. Измерителем деформаций является катетометр КМ-8, образованный переходной оптической насадкой, служащий для измерения поперечных деформаций. Сама камера прикреплена к нижней крышке стяжными болтами и соединена с манометром

ти базе. Измерителем деформаций является катетометр КМ-8, оборудованный переходной оптической насадкой, служащей для измерения поперечных деформаций. На нижнюю крышку опускается цилиндр 1 с прикрепленной к нему верхней крышкой 7 в свою очередь соединенной к подвижному рычагу 10.

Цилиндр 1 с помощью стяжных болтов прикрепляется к нижней крышке устройства. Тяга-трос 11 отсоединяется от рычага. Рычаг поднимается вверх В отверстие верхнего телескопического штока 6 вводится шток, который нижним своим концом ввс5рачивается в шаровой шарнир верхнего захвата 7 образца. Фиксируется положение этого штока на поршне 6. Через отверстие ТЕ. Верхний захват связан со штоком 6 посредством шарового шарнира. Предлагаемое устройство позволяет проводить испытания по схеме простого нагружения (вертикальная и горизонтальная нагрузки на образец возрастают пропорционально общему параметру К). ., Обозначим К Ё , где б вертикальное усилие, кг/см J ; 6х горизонтальное усилие кг/см . Для принятой схемы нагружения возможны два варианта загрузки образца (фиг. 2): 1)(Эх бэ(( -по одной главной оси действует растяжение, а по другой сжатие; 2)( (.K (| -по всем трем главным осям действует сжатие. Работа прибора по 1-ой схеме нагружения (к ) . Образец грунта 3 с приклеенными захватами t и одетый в резиновую оболочку фиксируется на телескопическом штоке 5, расположенном в нижней крышке устройства 8. Выдвигается определенный расчет (и Г) (l-Klutoffp, где Ш)я - площадь телескопического поршня, o5P площадь поперечного сечения образца), участок нижнего телескопического штока шарнирно прикрепляется к нижнему захвату. .Остальная часть штока прикрепляется к крышке 8 с помощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измерения попереченых и продольных деформаций на выбранной в его средней час8 камере подается дистиллированная вода. Краны закрываются. На сферическую поверхность верхне го торца штока в поршне опускается подвижная стрела рычага 10. Снимаются нулевые отсчеты по катетометру цифровому вольметру, регистрирующему изменение осевых усилий на образец через специальный датчик, связанный с измерительным комплексом через пе реходной электроразъем и манометр k Нагружение образца осуществляется следующим образом. На подвеску рычага укладываются грузы 12. Рычаг 10 передает усилие на шток 6, который, в свою очередь, передает нагрузку на воду в камере 1 В камере создается давление, фиксируемое по манометру 14, соответствующее внешней нагрузке и полностью обжимающее образец. Одновременно это же давление начинает выталкивать нижний шток 5, тем самым создавая растягивающее усилие на образец. Coi- -ласно графику нагрузки (фиг. 2), рас тягивающее усилие на образец определяется как (5 2 - ()(х где бх „ боковое давление на образе в кг/см . Испытания можно проводить до величины К 4- 1 - гидростатическое обиатие В процессе опыта идет постепенное нагружение образца с применением методики как кратковременных, так и длительных испытаний. Одновременно фиксируются продольные и поперечные деформации образца. Устройство особенно удобно для длительных испытаний, так как обе разнозначные нагруз ки, благодаря верхнему штоку 6 под-. держиваются автоматически. Работа прибора по 1-ой схеме может быть также реализована путем при жения внешней нагрузки непосредствен через шток 6 к образцу. На графике нагрузок (фиг.2) эта область для К - 1. Данная схема нагружения имеет ограниченные возможности и прибли жается к известной. Работа устройства по 2-ой схеме нагружения (К -Ы) . Образец грунта 3 с приклеенными захватами и одетый в резиновую оболочку фиксируется на нижнем поршне 6, укрепленном на крышке 7 с помощью упора. На образец устанавливаются пояски 13, служащие для измерения продольных и поперечных деформаций образца с помощью катетометра КМ-8. На нижнюю крышку опускается цилиндр 1 с прикрепленной к нему верхней крышкой, подвешенные на тягах 11 к подвижной стреле рычага 10. Цилиндр с помощью стяжных болтов прикрепляется к нижней крышке устройства. Тяги 11 отсоединяются от стрелы рычага. Рычаг поднимается вверх. В отверстие верхнего телескопического штока вводится шток (площадь которого определяется (jJ (1 - K)ijJ{jjp). Нижним концом шток вворачивается в шарнир вернего захвата. Фиксируется положение введенного штока и одновременно образец выводится в рабочее положение. В камеру подается дистиллированная вода на 3/ ее высоты. Закрываются краны. Рычаг 10 вводится в соприкосновение с шаровой опорой штока. Отсоединяются тяги 11. Снимаются нулевые отсчеты по всем измерительным системам. Дальшейшие испытания могут проводиться как по методике быстрого, так и длительного нагружения. На подвеску рычага укладываются грузы. Через рычаг нагрузка передается на шток 6 (площадь штока,см. выше, определяется принятой величиной к). Шток сжимает воздушный зазор в камере и тем самым создает гидростатическое обжатие на образце. Величина этого давления фиксируется манометром . Одновременно шток передает сжимающее усилие на образец. Величина силы сжатия фиксируется датчиком силы, расположенном в нижнем захвате. Согласно графику нагрузок (фиг. 2)б2.()Х где (5х - боковое давление в кг/см . Нагружение по двум осям продолжается до разрушения образца . Формула изобретения Устройство для испытания связного грунта, включающее установленную на станине камеру давления из оргстекла, размещенную в ней рабочую камеру с эластичной оболочкой, верхним и нижним штампами-заватами со штоками, нагрузочное приспособление и источник давления,отличающееся тем, что с целью расширения области использования путем обеспечения одновременного создания растягиваюих и сжимающих усилий по трем главным направлениям, штоки верхнего и

нижнего штампов-захватов выполнены телескопическими. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

891839

. Авторское свидетельство СССР W 337687, кл, G 01 N 3/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР. W «91080, кл, Е 02 D 1/02, 197.3. Вода

Фиг.1 ffoff аблемиеп -4 -2,5 -2,0 -1,5 К 1,0 2,0 2,6 г,0