Устройство для исследования трения грунта Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

( УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕНИЯ ГРУНТА

1

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств грунта при его взаимодействии с поверхностью искусственных материалов и оболочек, и может быть использовано при погружении свай-оболочек, сооружении коррозионно-стойких труб неглубокого заложения, обсадных труб термальных скважин и пр.(ц

Из вестно. устройство для исследования трения, включающее грунтовую кассету с моделью сооружения, выполненую с подвижными пуансонами, соединенными с гидравлической камерой давления Г1 3Недостатками этого устройства является то, что оно имеет сложную систему испытания грунта и ограниченную 20 область.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для исследования трения грунта, включающее

стол со скобой, грунтовую кассету с моделью, гидрокамеры со штоками, механизм для создания сдвигающей нагрузки и регистрирующую аппаратуру 2. Однако устройство не позволяет провести исследование сил трения образца грунта с моделью при продольно-вращательном перемещении трения образца грунта, например, при некоторых режимах вибропогружения трубчатых элементов, облицованных материалами из высокомолекулярных соединений.

Цель изобретения - повышение точности исследования сил трения грунта с материалами малой жесткости.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для исследования трения грунта, включающее стол со скобой, грунтовую кассету с моделью, гидрокамеры со штоками, механизм для создания сдвигающей нагрузки и регистрирующую аппаратуру, снабжено орпусом и редуктором с криво1иипом. на котором закреплен палец, а грунто вая кассета снабжена вертикальным кронштейном с пазом, в котором разме щен палец кривошипа , и установлена с возможностью вращения в корпусе. Причем штоки гидрокамер жестко зак(эеплены на скобе. На чертеже представлено предлагаемое устройство. Устройство состоит из жесткого корпуса 1 , в котором на подшипниках 2размещены грунтовая кассета 3, снабженная в нижней части вертикальн кронштейном 4 с пазом 5. Кассета 3представляет собой полый цилиндр, внутренняя поверхность которого снабжена продольными пазами (не показаны), нижний конец его имеет отбортовку внутрь. Исследуемая модел устанав-ливается во внутрь цилиндра таким образом, чтобы ее продольные наружные ребра (не показаны) были совмещены с пазами кассеты 3, являющ мися направляющими для модели. В сво очередь в модели б устанавливаются две одинаковые гидравлические камеры 7и 8, выполненные в виде поршней и направленные эластичными сторонами 9 навстречу друг другу. Штоки поршней гидрокамер 7 и 8 жестко закреплены на скобе 10, состоящей из двух частей, внутренние ребра которых уст новлены в продольных направляющих 1 корпуса 1. Гидравлические камеры 7 и 8через штоки поршней соединены общи трубопроводом с системой давления .(соединение трубопроводов не показано). Нагружающий механизм 12 предста .ляет собой винтовую пару соосную с осью штоков грунтовой кассеты 3. Кронштейн 13 нагружающего механизма 12 размещается на стойке 14, на которой крепится корпус 1. В паз 5 кронштейна k входит палец 15 кривоши па 16 приводимого во вращение через редуктор 17 регулируемым электроприводом ( не показан ). Передача сдвигающей нагрузки производится через силоизмерительный динамоментр 18, Стойки 14 со скобой 10 и редукто 17 установлены на столе 19. Устройство работает следующим образом.. В грунтовую .кассету 3 вставляют С натягом исследуемую модель 6 до ра в нижний отбортованный конец. Внутрь модели 6 заводят гидрокамеру 8, соединенную с нижней половиной 74 скобы 10, установленной своим внутренним ребром в направляющей 11 корпуса 1. В образовавшийся цилиндр с днищем засыпают грунт в таком объеме, чтобы длина образующей цилиндра с грунтом не превышала внутреннего диаметра исследуемой модели ( для создания однородного поля напряженного грунта). Затем внутрь модели б вставляется гидрокамера 7, соединенная с верхней половиной скобы 10, внутреннее ребро которой устанавливается в верхнюю часть направляющей 11 корпуса 1. Обе половины скобы 10 жестко соединены фланцем. Гидравлической системой в объеме грунта создается необходимое давление, контролируемое образцовым манометром. Смонтированный грунтовой узел от развиваемого нагружающим механизмом 12 усилия получает продольное смещение относительно поверхности модели 6, Одновременно с этим усилие, передаваемое на вертикальный кронштейн пальцем 15 от привошипа 16 регулируемым электроприводом через редуктор 17, сообщает грунтовой кассете 3 с моделью-6 горизонтальное возвратное угловое перемещение относительно вертикальной оси, причем усилия угловых перемещений воспринимаются грунтом и боковыми поверхностями поршней. Усилие трения для последних является величиной постоянной для данной модели. Таким образом, величина горизонтального возвратнопоступательного усилия воспринимаемая грунтом является разностью между усилием на валу редуктора и потерями на трение при горизонтальном перемещении модели относительно боковых поверхностей поршней гидрокамер. Конструкцией предусмотрено жесткое закрепление штоков поршней в скобе, не допускающее их вращения в горизонтальной плоскости. Вращение скобы 10 вместе с поршнями исключено тем, что ее ребра находятся в направляющих 11 корпуса 1. Устройство V может быть использовано в трех режимах исследования сил треЯия модели о грунт: определение сил трения при продольном перемещении грунта в оболочке, определение сил трения при возвратном угловом перемещении грунта относительно оболочки и определение сил трения при одновременном продольном и возвратном угловом перемещении грунта относительно оболочки. 5 . в любом из режимов исследования сила нормального давления определяется как( произведение давления грунта на боковую площадь той, постоянной для данного опыта, .части модели,5 которая контактирует с грунтом и ввиду равномерности распределения давления в объеме грунта измеряются не.посредственно образцовым манометром. Texн tko экoнoмичecJ иe преимущества ю сета устройства заключаются в повышении точности исследования материалов ма жесткости в оболочках при определен сил трения при продольно-вращательном движении образца грунта и возможности сокращении количества экспериментов. Формула изобретения i. Устройство для исследования трения грунта, включающее стол со скобой, грунтовую кассету с моделью гидрокамеры со штоками, механизм для создания сдвигающей нагрузки и реги- стрирую1чую аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, исследования сил трения грунта с материалами малой жесткости, устройство снабжено.корпусом и редуктором с кривошипом, на кото ром закреплен палец, а грунтовая касснабжена вертикальным кронштейном с пазом, в котором размещен палец кривошипа, и установлена с возможностью вращения в корпусе. 2. Устройство по п. 1, 6тличающееся тем, что штоки гидрокамер жестко закреплены на ско бе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Авторское свидетельство СССР № 321716, кл. G 01 N 3/10, 1970. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке № 2775556/29-33, кл. Е 02 D 1/00, 1979 (прототип).

Я

16

/