Прибор для испытания грунта в условиях трехсосного сжатия Советский патент 1982 года по МПК E02D1/02 

1

Изобретение относится к строительству, в частности к технике для исследования физико-механических свойств грунтов у и может быть использовано в строительстве и горном деле.

Известен прибор простого сдвига, содержащий корпус, упругую оболочку, нагрузочное и сдвигающее устройства, подвижный и неподвижный диски с динамометрическим приспособлением, между которыми размещена коробкадеформации сдвига, охватыващая испытуемый образец и выполненная из набора плоских колец, взаимное смещение которых в горизонтальной плоскости обеспечивает скашивание образца П .

Однако прибор не обеспечивает трехосного сжатия, равномерного распределения напряжений в образце и,следовательно, не моделирует условий работы грунта в массиве.

Наиболее близким к изобретению по техническому решению является

прибор для испытания образцов грунта, содержащий корпус с гидравлической камерой, упругую оболочку, покрывающую боковую поверхность образца, установленного между пористыми дисками, поршень, нагружающее устройство, регулятор бокового давления и измерительные приборы. В процессе испытаний к образцу прикладываются разные ступени вертикального и бокового

10 давления 2.

При определенном соотношении продольных и поперечных напряжений происходит деформация образца, выражающаяся в том, что он приобретает боч15кообразную форму, растягивая упругую оболочку и вытесняя часть жидкости из гидравлической камеры в объемомер. Поэтому данному прибору трехосного сжатия, как и другим извест20ным стабилометрам, присущ тот недостаток, что деформация сдвига в обрлзце происходит не по определенном строго ориентированной плоскости. 38 Ка1 Э.ТО наблюдается в натуре или в вышеупомянутых приборах простого сдвига. Цель изобретения - повышение точности определения прочностных и деформативных характеристик грунта путем создания более однородного напряженного состояния испь1туемого образца при простом сдвиге о Поставленная цель достигается тем, что прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия, включающий корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной уп ругой оболочкой, верхним и нижним пористыми дисками, нагрузочное с по нем и измерительные приспособления, источник давления, снабжен сдвигающим приспособлением и установленной в гидравлической камере подвижной обоймой, причем последняя выполнена в виде шарнирно связанных стержней и ряда пластин, имеющих центральное и боковые отверстия, при этом пластины установлены друг над другом с возможностью перемещения, в центральном отверстии размещена упругая оболочка, в боковых - шарнирносвязанные стержни,причем одна сторо на подвижной обоймы связана со сдви гающим приспособлением, а другая с измерительным прибором. На фиг. схематически изображен прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия после скашивания образца, вертикальный разрезJ на фиг. 2 - подвижная обойма с.сечением по одному из скользящих стер ней, аксонометрическая проекция (в скошенном состоянии). Прибор содержит скрепленные между собой основание 1, корпус 2 и щилиндр 3. Испытуемый породный обра зец размещается в цилиндрической рабочей камере, ограниченной снизу и св.ерху двумя пористыми дисками k и 5. Упругая оболочка 6 плотно покрывает боковую поверхность образца и зак{}еплена своими закраинами между корпусом 2, основанием 1 и цилиндром 3. Кольцевое пространство между корпусом и упругой оболочкой образу гидравлическую камеру, заполняемую жидкостью (например, водой или маши ным маслом). Вертикальное давление на образец от нагружающего устройства (не пока зано) передается через поршень 7 и пористый диск ц, при этом вертикальные деформации фиксируются индикатором 8. Скользящая посадка поршня 7 в цилиндре 3 или применение уплотнителей обеспечивает герметичность рабочей камеры. В гидравлической камере установлена подвижная обойма (фиг.1 и 2), охватывающая упругую оболочку 6, выполненную в виде ряда пластин 9, из которых средняя по высоте соединена со штоком 10 сдвигающего динамометрического устройства 11, ас другой стороны - со штоком 12 измерителя боковой деформации 13. Оба штока 10 и 12 установлены соосно, проходят через отверстия в корпусе с уплотнителями 1 и имеют одинаковую тол.щину с целью предотвращения вытеснения или подсоса жидкости из гидравлической камеры. Пластины 9, также как и корпус 2, имеют в плане прямоугольную форму. Кроме основного центрального отверстия для образца они имеют по углам соосные отверстия для прохода скользящих стержней, каждый из которых выполнен в виде двух стержней 15, шарнирно соединенных между собой на уровне средней пластины с закреплением в ней осей шарниров 1б. При этом свободные концы стержней утоплены в гнездах корпуса 2, что обеспечивает их свободное шарнирное сочленение. Пластины 9 установлены с зазорами между собой. Для фиксирования зазоров и положения каждой пластины по высоте, а также для уменьшения трения между пластинами и между корпусом установлены роликовые (шариковые) опоры 17. В основании прибора 1 под пористым диском 5 а также над диском k в поршне 7 имеются уравнительные резервуары, которые соединяются через каналы и приемные трубки 18 и 19 с атмосферой или с измерительными приборами. Корпус прибора 2 имеет клапан 20 для заполнения гидравлической камеры жидкостью (насосам) и сливное отверстие, закрываемое пробкой 21. Жидкость, заполняющая гидравлическую камеру, создает через зазоры между пластинами давление на упругую оболочку и боковую поверхность образца. D результате на той стороне образца, где отсутствует сдвигающая нагрузка от подвижной обоймы, боковое давление 589 не падает до нуля, как в обычных приборах простого или прямого сдвига, а поддерживается равным давлению жидкости в гидравлической камере. Бла годаря этому при простом сдвиге (скашивании) в образце создается более однородное напряженное состояние, отвечающее условиям работы грунта в массиве. Заданное давление в гидравлической камере поддерживается постоянным или и.зменяется по мере необходимости с помощью регулятора давления 22. Боковое расширение образца (в пределах подвижной обоймы) замеряется по объему вытесненной жидкости объемомером 23. Испытания состоят в TOMj что посл обжатия образца вертикальной нагрузкой прикладывают через шток 10 сдви- 20 гающее усилие. При этом средняя плас тина подвижной обоймы и вместе с нею шарнирные соединения 1б скользящих стержней 15 перемещаются, а так как верхние концы штанг остаются 25

неподвижными, то стержни, изгибаясь в шарнирах 16, вызывают взаимное смещение пластин 9, изгиб обоймы и горизонтальное смещение элементарных слоев грунта в образце, при этом верхняя и нижняя симметричные части образца скашиваются в разные стороны.

Прибор позволяет определять прочг ностные характеристики грунтов в условиях более близких к напряженнодеформируемому состоянию массива, а следовательно, более точно отражающих его свойства и состояние в разных точках массива и в разные периоды. Кроме общепринятых показателей прочности, прибЪр позволяет изучать влияние явления дилатансии на изменение деформативных характеристик, напряжений,прочностных и фильтрационзанных стержней и ряда пластин, имещих центральное и боковые отверстия при этом пластины установлены друг над другом с возможностью перемещения, в центральном отверстии размещена упругая оболочка, а в боковых шарнирно-связанные -стержни, причем одна сторона подвижной обоймы связана со сдвигающим приспособлением, а другая сторона - с измерительным

прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гольдштейн М.И. Механические свойства грунтов. М., Стройиздат, 1979.

2.Троицкая М.И. Пособие к лабораторным работам по механике грунтов. Издательство МГУ, 19б1,

с. 185. 9 ных свойств грунтов во времени, что особенно ва(кно для насыпей (породных отвалов, плотин, оснований дорог и сооружений). Формула изобретения Прибор для испытания грунта в условиях трехосного сжатия, включающий корпус с гидравлической и рабочей камерой, образованной упругой оболочкой, верхним и нижним пористыми дисками, нагрузочное с поршнем и измерительные приспособления, источник давления, отличающийся тем, что,с целью повышения точности определения прочностных и деформативных характеристик грунта путем создания однородного напряженного состояния испытуемого образца грунта, он снабжен сдвигающим приспособлением и установленной в гидравлической камере подвижной обоймой, причем последняя выполнена в виде шарнирно-свяt CSDv у.... «- tl.ij-fitrf.,уьгх- 7 х. fj7 Фаг f