Прибор для испытания грунтов вращательным срезом Советский патент 1982 года по МПК E02D1/02 G01N3/24 

(54) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ВРАЩАТЕЛЬНЫМ СРЕЗОМ

1

Изобретение относится к строительству, а именно к технике для исследования физико-механических свойств грунтов в лабораторных условиях, и может быть использовано в моделировании напряжений и деформаций грунта при его вращательном срезе. Ивестен прибор для определения сопротивления грунта сдвигу, содержащий корпус с рабочим кольцом, нагружающее устройство и приспособление для передачи сдвигающего усилия со штоком, -а для осуществления вращательного срез.а - цилиндрический стакан с острыми кромками, разделенный внутренними перегородками и соединенный со штоком 1.

Недостатком этого прибора является то, что указанный цилиндрический стакан позволяет производить срез грунта в образце только по одной круговой поверхности и не обеспечивает вращательного среза одновременно по двум круговым и по цилиндрической поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому является прибор для испытания грунтов вращательным срезом, содержащий станину, контейнер для грунтов со штампом и лопастным наконечником.

связанными соответственно с нагружающим и сдвигающим приспособлениями 2 .

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности создания равномерно напряженного состояния в нижней и верхней круговой плоскости среза крыльчатки, а также равномерного бокового давления (бо10кового распора) в образце грунта.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается . тем, что прибор для испытания грунтов вращательным срезом, содержащий станину, контейнер для грунтов с размещенными в нем штампом и лопастным наконечником со штоком, связанными соответственно с иагружакидим и 20 сдвигающим приспособлениями, измерительные приборы, контейнер снабжен монтированными в его стенках датчиками давления, штамп выполнен сплошным, шток лопастного наконечника пропущен через днище контейнера, уста25новленного с возможностью поворота вместе с лопастным наконечником.

На фиг.1 схематически изображен предлагаемый прибор для испытания грунтов вращательным срезом в первом.

30 рабочем положении, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-Л на фиг.1 на фиг.3 - узел I на фиг,1 (датчик давления в корпусе); на фиг.4 - прибор во втором рабочем положении при повернутом на 180 корпусе с нагружающим устройством и прикрепленной срезной головкой; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.4. Прибор содержит цилиндрический корпус 1 с днищем, в котором помещается исследуемый образец, нагружающее устройство 2 в виде винтового пресса, служащее для создания вер- тикальной нагрузки на поршень 3 через динамометр 4, два индикатора 5 для измерения вертикальных деформаций, лопастной наконечник 6 (крыльчатка), шток которого встроеч в днище корпуса, установочная втулка 7 со штифтом 8, фиксирующим положение лопастного наконечника по вертикали, датчик 9 давления в виде пластин на двух опорах, встро енных в щелевые прорези стенок корпуса, с наклеенными тензодатчиками 10 с наружной стороны, станина 11 с двумя стойками 12, в подшипниках которых закреплены цапфы 13 нагружающе го устройства 2, стопорное устройство, включающее фиксатор 14, скрепленный со стойкой 12, и диск 15 с отверстиями, скрепленный с нагружающим устройством, для установки корпуса в разных рабочих положениях. Прибор содержит также срезную головку, содержащую рукоятку 16,рычаг 1 центральную втулку 18, две динамомет рические пружины 19 с кронштейнами 20, стакан 21, скрепляющий срезную голо1вку с нагружающим устройством и со штокомлопастного наконечника б, барабан 22 самописца с осью и парой конических шестерен 23, отметчик 24 ползунок 25 отметчика, поводок 26 рукоятки, скрепленный тросом 27 с ползуном отметчика. Последовательность рабочих операций и взаимодействие частей прибора следующие. В первом рабочем положении (фиг. и 2) лопастной наконечник 6 закрепляется с помощью втулки 7 и штифта в одном из отверстий штока на такой высоте, чтобы после уплотнения грунта лопасти оказались в центральной части образца. Затем следует заполне ние рабочей камеры грунтом, установка поршня 3, динамометра 4 и индикаторов 5, после чего прикладывается первая ступень сжимающей нагрузки винтовым прессом, замеряются осадки грунта индикаторами 5 и боковой распор датчиками у и 10 (с- помощью тензоизмерительной аппаратуры). После стабилизации осадок грунта прибор переводят во второе рабочее положение (фиг.4) поворотом нагружающего устройства с корпусом на 180°. При этом фиксатор 14 заходит в одно из отверстий диска 15, закрепляя корпус в новом положении. Для осуществления вращательного среза в этом положении к нагружающему устройству 2 со стороны днища корпуса 1 прикрепляется срезная головка (фиг.4). При повороте рукоятки 16 усилие передается через две пары кронштейнов 20 и динамометрические пружины 19 (фиг.4 и 5) на рычаг 17, скрепленную с ним центральную втулку 18 и через шпоночное соедйне ние на шток лопастного наконечника 6. Растяжение пружин -19 вызывает поворот рукоятки 16 на некоторый угол относительно рычага 17, при этом прикрепленный к рукоятке поводок 26 с помощью тросика 27 перемещает в канале рычага .17 ползунок 25 с отметчиком 24, который фиксирует на бумажной ленте барабана 22 линейную величину, пропорциональную крутящему моменту, на лопастях наконечника. По мере среза грунта лопастной наконечник вместе с втулкой 18 и рычагом 17 начинает поворачиваться, при этом барабан 22 движется по окружности в горизонтальной плоскости (вместе с рычагом 17), а так как его малая коническая шестерня обкатывается по большой неподвижной шестерне 23, то барабан одновременно поворачивается вокруг своей оси на угол, пропорциональный углу Поворота наконечника в грунте. Д нный угол фиксируется отметчиком на бумажной ленте барабана. ОдновремеН но движение отметчика и поворот барабана позволяет получать на ленте самописца график зависимости сопротивления грунта срезу от его деформации. Масштаб отмечаемого крутящего момента на барабане изменяется путем установки кронштейнов 20 с пружинами 19 в разных положениях вдоль щелевых прорезей рукоятки 16 и рычага 17 относительно вертикальной оси вращения. Пружины тарируются в определенных положениях относительно оси прибора. В процессе среза грунта в приборе фиксируются также величины бокового и вертикального давления и вертикальной деформации. Прибор для испытания грунта вращательным срезом позволяет проводить испытания на образцах грунта, что дает возможность экономить на одном опьате по. сравнению с аналогичными испытаниями в массиве через скважиныобщепринятым прибором УИГС (в шестикратном повторении) 85,7 руб. При сравнительно .небольшой занятости одного прибора испытания грунта вцащательным срезом (100 опытов в год) экономический эффект составит 8570 руб (по выполненному расчету). Кроме .этого, благодаря измерениям напряже.ний и деформаций при вращательном срезе становится возможным более точно и обоснованно устанавливать прочностные характеристики грунтов, а благодаря сравнению результатов лабораторных и полевых опытов закономерности в изменениях напряжен но-деформируемого состояния массива. Формула изобретения Прибор для испытания грунтов вращательньгм срезом, содержащий станину, контейнер для грунтов с размещен ными в нем штампом и лопастным наконечником со штоком и связанными соот ветственно с нагружающим и сдвигающим приспособлениями, измерительные приборы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, контейнер снабжен смонтированными в его стенках датчиками давления, штамп выполнен сплошным шток лопастного наконечника пропущен через днище контейнера, установленного с возможностью поворота вместе с лопастным наконечником. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 459708, кл. G 01 N 3/24, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 633977, кл. G 01 N 3/24, 1977.