Способ испытания мерзлого грунта и устройство для его осуществления Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

(54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при инженерногеологических исследованиях при испытании оттаивающих грунтов на просадочность и сжимаемость в полевых условиях.

Известен способ испытания мерзлого грунта, включающий бурение скважин, одновременное оттаивание грунта в забое скважины и приложение нагрузки на оттаивающий грунт, измерение температуры и деформации грунта под штампом и определение физико-механических свойств мерзлых и оттаявщих грунтов 1.

Недостатком этого способа является ограниченный диапазон исследований.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ испытания мерзлого грунта, включающий одновременное оттаивание мерзлого грунта вокруг стенки скважины и приложение нагрузки на грунт, измерение его перемещения и размеров зоны талого массива грунта и определение физико-механических свойств грунта 2.

Недостатком этого способа является то, что требуется предварительное определение теплофизических характеристик исследуемых грунтов, что связано с отбором образцов и испытанием их в лабораторных условиях.

Известно также устройство для испытания мерзлого грунта при его оттаивании на 5 сжимаемость, включающее полый корпус с наружной эластичной оболочкой и фланцы на его торцах, нагреватели и измерительные приспособления 3.

Недостатком этого устройства является то, что в процессе оттаивания невозможно фиксировать глубины оттаивания грунта и зоны талого массива грунта вокруг скважины.

Цель изобретения - повышение производительности труда путем уточнения положения границы зоны оттаивания при различных ступенях давления, повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе испытания мерзлого грунта, вклю - чающем одновременное оттаивание мерзлого грунта вокруг стенки скважины и приложение нагрузки на грунт, измерение его перемещения и размеров зоны талого масйива грунта и определение физико-механических свойств грунта одновременно с оттаиванием грунта вокруг стенки скважины, равномерно оттаивают грунт ниже забоя скважины с возможностью получения талых зон массива грунта вокруг скважины в форме эллипсоида, а измерение размеров зон талого массива грунта производят ниже забоя скважины вдоль ее оси.

Кроме того, устройство для испытания мерзлого грунта, включающее полый корпус с наружной эластичной оболочкой и фланцы на его торцах, нагреватели и измерительное приспособление, снабжено установленной внутри полого корпуса трубой, а измерительное приспособление выполнено в виде щупа со щкалой, размещенного в трубе с возможностью вертикального перемещения, при этом нагреватели установлены в зазоре между трубой и корпусом.

На чертеже показана конструкция устройства и размеры зоны оттаивания в различJ ыe моменты времени.

Устройство содержит корпус 1 с эластичной оболочкой 2, верхним 3 и нижним 4 фланцами. Внутри корпуса размещены нагреватели 5, датчики 6 линейных перемещений и датчик 7 температуры. Верхний фланец 3 имеет щтуцер 8, на котором крепится щланг 9. Нагреватели 5 и датчики 6 и 7 соединены с наземными устройствами источником тока, измерителем перемещений и температуры (на чертеже не показаны) соединительными проводами, размещенными внутри щланга 9. Корпус 1 снабжен трубой 10, через которую пропущен щуп 11 с наконечником 12 из теплоизоляционного материала, например эбонита. На верхнюю часть щупа 11 нанесена щкала 13.

Положение границы зоны оттаивания в различные моменты времени tj, t, и t, показано позициями соответственно 14, 15 и 16.

Способ реализуется следующим образом.

Производят бурение скважины и установку устройства в забое скважины. В эластичную оболочку 2 через шланг 9 подают сжатый воздух, а нагреватели 5 подключают к источнику питания. Причем нагреватели обеспечивают одновременное оттаивание грунта вокруг стенок и забоя скважины с возможностью получения талых зон массива грунта в форме эллипсоида. Измеряют радиальные перемещения талых зон массива грунта диаметром D|, Dj, Dj и т. д, находящихся под давлением эластичной оболочки 5 и одновременно фиксируют глубину (hj, hj hj и т. д.) погружения наконечника 12 в оттаявщем слое грунта ниже забоя скважины посредством щкалы 13 щупа П.

После испытания на сжимаемость оттаявшей зоны талого массива грунта устройство извлекают из скважины и производят дополнительное измерение диаметра талого массива грунта вокруг скважины горизонтальным щупом. По конечному значению диаметра DI талого массива грунта и

глубины оттаивания h определяют коээфициент их соотнощения К , который вводят к ранее полученным значениям глубины hi, 2,... для определения значений зон талого массива грунта D) , D2.... Оц , соответствующих заданному времени испытания.

Использование предлагаемых способа и устройства позволяет повысить производительность труда и точность определения характеристик грунта за счет уточнения параметров расчетной схемы, в данном случае изменяющегося в процессе опыта размера сжимаемого оттаявшего слоя, а также дает возможность простого перехода от глубины проникания щупа в грунт в вертикальном направлении в величине зоны оттаивания вокруг камеры устройства в горизонтальном направлении, что в конечном итоге ведет к повыщению достоверности определения деформационных характеристик.

Формула изобретения

размещенного в трубе с возможностью вертикального перемещения, при этом нагреватели установлены в зазоре между трубой и корпусом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 775221, кл. Е 02 D 1/00, 1979 (прототип по способу).

№ 286308, кл. G 01 N 3/10, (прототип по устройству).

1

J2