Устройство для исследования трения грунта преимущественно в оболочках Советский патент 1982 года по МПК E02D1/02 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств грунта при его взаимодействии с поверхностью искусственных материалов и оболочек, может быть использовано при разработке технологии погружения опускных колодцев, свайоболочек и кессоноя

По основному авт.св. № 815120 известно устройство для исследования трения грунта преимущественно в оболочках, включающее грунтовую кассету с моделью гидрокамеры, механизм для создания сдвигающей нагрузки и регистрирующую аппаратуру. В этом устройстве модель выполнена в форме оболочки, внутри которой установлены с возможностью осевого перемецения относительно модели гидрокс1меры, причем последние связаны между собой трубопроводом. Это устройство обладает достаточно высокими метрологическими и эксплуатационными данными .

Однако это устройство не может обеспечить достаточно точных данных при проведении исследований по изучению трения грунта в оболочках в вибрационном режиме, прляюгцимся одним из основных технологических спо собов погружения свай-оболочек и кессонов.

Целью изобретения является повышение точности исследований сил трения грунта с материалами малой жесткости при nepeNieHHOM во времени напряженном состоянии грунта.

Поставленная цель достигается

10 тем, что устройство для исследования трения грунта преимущественно в облочках снабжено золотником и соленоидным электромагнитом, соосно соединенными между собой муфтой, и

15 масляным резервуаром с регулятором давления, причем масляный резервуар соединен с полостями гидрокамер обцшд трубопроводом с подключенным к нему золотником.

20

Па ФИГ..1 показано устройство, общий вид; на фиг.2 - гидравлическая схема быстродействующего нагружающего устройства гидрокамер; на фиг.З общий йид золотника с электромагни25том.

Устройство состоит из грунтовой кассеты 1, механизма для создания сдвигающей на-грузки 2, установленных через кронитейны 3 и 4 на столе 5.

30 Кассета представляет собой гладкостенный полый цилиндр с отбортовкой одного края внутрь, в полости которого установлена исследуемая модель б, поджатая гайкой 7,и две одинаковые гидравлические камеры 8 и 9, вы полненные в виде поршней гидроцилиндров и направленные эластичньоми сторонами 10 навстречу друг к другу Штоки поршней камер 8 и 9 закреплен в стяжках 11 и 12, которые в свою очередь установлены на направляющих 13, имеющих резьбовые окончания с гайками 14. Механизм для создания сдвигающей нагрузки 2 представляет собой винтовую пару, соосную с грунтовой кас сетой 1. Передача сдвигающей нагруз ки производится через динамометр 15 и центрирующий шарик 16. Устройство снабжено быстродействующим нагружающим устройством грун та и включает двухпозиционный золот ник 17, соединенный соосно муфтой 1 с электромагнитом соленоидного типа 19, масляный резервуар 20 и регулятор давления 21. Золотник 17 тлеет притертый шток 22 с кольцевой прото кой и соединяется муфтой 18 с серде ником 23 электромагнита 19. Для воз вращения штока золотника 22 в исход ное положение электромагнит снабжен возвратной пружиной 24. Внутренние полости гидравлических камер 8 и 9 через штоки поршней соединены общим трубопроводом 25 с масляным резервуаром 20 через двухпозиционный золотник 17, Контроль за величиной давления в гидравлических камерах и в масляном резервуаре осуществляется электрическими датчиками давления 26 и 27. Для отключения гидравлических камер от резервуара в трубопроводе 25 установлен вентиль 28. Устройство работает следующим образом. Перед проведением исследований устройство собирают по частям. Для этого грунтовую кассету 1 с кронитей ном 3 устанавливают в вертикальное положение на предметном столе. В грунтовую кассету вставляют с натягом исследуемую модель 6 до упора в отбортованный конец и прижимают гайкой 7, затем внутрь модели заводят гидрокамеру 9, соединенную со ртяжкой 12 и направляющими 13. В образованный цилиндр с днищем в необходимом для исследования объеме засыпается грунт. Затем вставляется внутрь модели 6 гидрокамера 8, а стяжка 11 устанавливается на направляющих 13, после чего, поднимая гайки 14 в заданном объеме грунта, создается предварительное его поджатие, контролируемое электрическим датчи сом давления 23. При этом вентиль 28 трубопровода 25 перекрыт и отключает быстродействующее нагружающее устройство от гидрокамер 8 и 9. Собранный узел устанавливается на стол 5 и жестко закрепляется. Усилие, создаваемое винтовой парой механизма сдвигающей нагрузки 2, прикладывается через стяжку 11 и камеру 8 к грунту и смещают его относительно модели 6. Одновременно открывается вентиль 2У в трубопроводе 25 и гидрокамеры 8 и 9 соединяются с масляным резервуаром 20 через двухпозиционный золотник 17. Переменное во времени напряженное состояние грунта внутри модели создается путем периодической подачи избыточного давления в гидравлические камеры 8 и 9 от резервуара 20 и последующего сброса в атмосферу через золотник 17 с помощью электромагнита 19, который запитывается с заданной частотой включения через реле времени (на чертеже не представлено). Уровень давления в резервуаре 20 обеспечивается с помощью гидронасоса (на ертежах не указан). Усилие сдвига, определяемое по динамометру 15, расходуется на преодоление сил трения грунта о поверхность установленной модели и боковое трение гидрокамер/ при этом последняя составляющая определяется предварительно и вычитается от величины полного усилия. Величина коэффициента трения определяется как частное от деления составляющей силы трения грунта по модулю на силу нормального давления грунта на модель и поршни, которая определяется по показаниям датчика давления 26. Это устройство обеспечивает передачу пульсации напряжения грунта непосредственно на исследуемую модель через грунт и исключает изгибающие ее деформации при действии усилия сдвига, значительно повышая точность исследования. Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства заключаются в повышении точности исследования взаимодействия грунта с материалами малой жесткости в режиме переменного во времени напряженного состояния грунта; в значительном сокращении периода исследования вследствие удобства эксплуатации и компактности самого устройства по сравнению с существующими установками и устройствами. Формула изобретения Устройство для исследования трения грунта преимущественно в оболочках по авт.св. 815120, о т л и чающееся тем, что, с целью повышения точности исследования сил

трения грунта с материалами малой жесткости при переменном напряженном его состоянии, оно снабжено золотником и соленоидным электромагнитом, соосно соединенными между собой муфтой, и масляным резервуаром с регулятором давления, причем масляный резервуар соединен с полостями гидрокамер общим трубопроводом с подключенным к нему золотником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 815120 по заявке 2779556/29-33, 26.12.79.

6 10

A

I

f7 22 18 23 / Фиг.1

Нрезербуару

19