(54) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ
I
Изобретение относится к строительству, к технике для исследования напряжений и деформаций в грунтах, и может быть использовано для определения напряжеяно-деформируемого состояния массива при решении различных инженерных задач в горной, строительной и гидротехнической практике.
.Известен прибор для компрессионных испытаний, включающий емкйсть для исследуемогоматериала, нагрузочное устройство в виде поршня и винтового пресса, измеритель деформации и динамометрическое приспособление. В данном приборе фиксируются сжимающие напряжения и деформации, позволяющие также, вычислять плотт ность (объемную массу) грунта 1.
Недостатком известного прибора для компрессионных испытаний является то, что он не позволяет совмещать компрессионные испытания со статическим зондированием напряженного образца потому, что в нем отсутствует зондировочное устройство, а также отсутствует доступ к образцу для зондирования в процессе его нагружения.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство, содержащее станину, контейнер для грунта с кольцевым штампом, вертикальный зондирующий стержень с наконичником, расположенный соосно
10 с контейнером, измерительные и силовые приспособления и механизм поворо та контейнера в вертикальной плоскости 2.
В известном устройстве, целью
15 которого является проведение испытаний грунта на вращательный срез при сложном нессиметричном напряженном состоянии, возможно повторение опытов на одном образце (поворот крыль20чатки) при разных нагрузках на секторные штампы, при условии внедрения наконечника (крыльчатки) на некоторую постоянную глубину. Статическое 38 же зондирование, требующее определения усилия внедрения наконечника по всей глубине образца в известном приборе, можно выполнить на одном о разце лишь один раз, при какой-то одной плотности и сжимающей нагрузк на кольцевой штамп, так как последу щие зондирования при других нагрузках не могут осуществляться по нарушенной части образца. Это не позв |Ляет испытывать один и тот же образец грунта статическим зондирование при разной его плотности и разном напряженном состоянии. Повторение ж испытаний на различных образцах, пр разных нагрузках нежелательно, так как это вносит неопределимые погреш ности за счет возможного отличия структурно-текстурных особенностей влажности, количественного и качест венного состава породных компонентов (в породных смесях отобранных и насыпей и отвалов) разных образцов. Если при испытании на вращательный срез, когда нагрузка на плоскость среза обеспечивается прежде всего дополнительными секторными штампами, указанный недостаток не имеетсущественного значения, то при испы тании методом статического зондиров ния, требующем равномерного напряже ного состояния образца по глубине, это вызывает значительные погрешности. Цель изобретения - обеспечение возможности испытания грунта статическим зондированием при различном напряженном состоянии грунта. Поставленная цель достигается тем, что в приборе для испытания грунтов, включающем рабочий цилиндр установленное в нем нагрузочное приспособление со штампом, выполненным с отверстием, через которое пропущен стержень с наконечником, связанным с нажимным винтом и измерительным приспособлением, штамп снабжен размещенным на нижней его поверхности диском, причем отверсти штампа выполнено радиальным и расположено несоосно по отношению к оси рабочего цилиндра, а диск выполнен с отверстиями по размеру наконечника, расположенными при повороте диска с возможностью совпадения с радиальным отверстием штам па, при этом рабочий цилиндр выпол нен поворотным вокруг своей оси в горизонтальной плоскости, а стержень с наконечником, нажимным винтом и измерительным приспособлением установлены с возможностью радиального перемещения. На фиг. 1 изображен прибор для испытания грунтов, общий вид, на фиг. 2 - схема расположения зондировочных отверстий в штампе. Прибор состоит из двух скрепленных между ссэбой взаимодействующих узлов: компрессионного и зондировочного. Компрессионный узел содержит сплошную емкость (рабочий цилиндр) для исследуемого образца, нагрузочное устройство, включающее станину 2, выполненную заодно с винтовым прессом 3, служащим для создания вертикальной нагрузки на штамп 4 через динамометр 5, и два индикатора 6 для измерения деформации, Зондировочный узел содержит основание 7, к которому прикреплены направляющие стойки 8, скрепленные в верхней части фланцем ходовой гайки 9, каретку 10, передвигающуюся по направляющим стойкам 8, вместе с прикрепленной к её нижней планке зондирующим стержнем 11, с помощью нажимного винта 12, нижний конец которого свободно проходит через отверстие каретки 10 и при движении вниз передает усилие на зондирующий стержень 11 через динамометр 13J а при движении вверх - винт 12, взаимодействуя фланцем своего наконечника 1 с кареткой 10, обеспечивает подъем указанных подвижных частей. Зондировочный узел установлен на верхней поперечине станины 2, в которой выполнена щель для прохода зондирующего стержня и направляющих стоек, обеспечивающая крепление и перемещение узла от центра к периферии-. Штамп выполнен из двух дисков верхнего (основного) 4 и нижнего 15 скрепленных осью 1б. В верхнем диске- выполнено щелевое радиальное отверстие 17 (см.фиг.2), а в нижнем несколько круглых 18 (по размеру зондирующего наконечника), расположенных по спирали, положение которой определяется размерами отверстий и шагом изменения расстояния их от центра штампа. При взаимном повороте дисков одно из круглых отверстий поочередно совмещается со щелевым, чем достигается изменение расстояния зондировочного отверстия штампа от центра. В некотором положении нижний дис полностью закрывает щелевое отверстие, что необходимо на период компрессионного уплотнения грунта. К днищу рабочего цилиндра прикре лена полуось 19, которая.при устано ке цилиндра на станину заходит в ее центральное отверстие. Для поворота цилиндра вокруг полуоси 19 служа вставленные в отверстия цилиндра ру коятки 20. Прибор работает следующим образо В цилиндр 1 помещается исследуемый образец грунта и при пoмou и вин тового пресса 3, через штамп k при закрытом щелевом отверстии 17, к не му прикладывается первая ступень вертикальной нагрузки, величина кот рой определяется по динамометру 5, осадка штампа фиксируется по индика торам 6. После стабилизации осадка освобождается штамп и поворотом нижне го диска 15 совмещается одно из отверстий 18 со щелевым отверстием 17. устанавливая таким образом зондировочное отверстие в нужном положении относительно оси прибора. Согласовывается положение штампа и зондирующего стержня, прикладывается давление на образец и производится зондирование через отверстие в штампе . по глубине образца с помощью нажимного винта 12. Усилия зондирования фиксируются по динамометру 13, подъе стержня производится обратным вращением винта 12. Эксперимент повторяется несколько раз на одном образце при других ступенях давления, предварительно поворачивая цилиндр с образцом на некоторый угол, величина которого выбирается в зависимости от соотношенияразмеров образца и наконечника (поршень не поворачивается). Угол поворота фиксируется по шкале, нанесенной на поверхности цилиндра. По результатам опытов строятся графики зависимостей удельного сопро тивления зондированию от давления на 04 образец, от объемной массы и относительной осадки грунта. Прибор для испытания грунтов позволяет проводить комплексные компрессионно-зондировочные испытания грунта, получая зависимости усилия зондирования от сжимающих напряжений и плотности грунта, позволяет использовать простой и доступный способ статического зондирования грунта в массиве для получения основных расчетных показателей - напряжений, плотности и деформированных характеристик грунтов для решения ряда инженерных задач по осадкам сооружений. Формула изобретения Прибор для испытания грунтов, включающий рабочий цилиндр, установленное в нем нагрузочное приспособление со штампом, выполненным с отверстием, через которое пропущен стержень с наконечником, связанным с нажимным винтом и измерительным приспособлением,.о тличающийс я тем, что, с целью обеспечения возможности испытания грунта статическим зондированием при различном напряженном состоянии грунта, штамп снабжен-, размещенным на нижней его поверхности диском, причем отверстие штампа выполнено радиальным и расположено несоосно по отношению к оси рабочего цилиндра, а диск выполнен с отверстиями по размеру наконечника, расположенными при повороте диска с возможностью совпадения с радиальным отверстием штампа, при этом рабочий цилиндр выполнен поворотным вокруг своей оси в горизонтальной плоскости, а стержень с наконечником, нажимным винтом и измерительным приспособлением установлены с возможностью радиального перемещения. Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № i 8l670, кл. Е 02 D 1/00, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 633977, кл. Е 02 D 1/00, 1977.
20
