Устройство для испытания грунтов в условиях трехосного сжатия Советский патент 1982 года по МПК E02D1/02 

1

Изобретение относится к строительству, в частности к технике для определения физико-механических свойств грунтов, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях.

Известно устройство для определения прочности и деформируемости грунтов в условиях трехосного сжатия, включающее корпус, с помещенной внут-,о ри эластичной оболочкой, с испытуемым образцом, гидроприводом и измерительными приспособлениями П .

Недостатками известного прибора являются невозможность доведения is образца до разрушения в замкнутом объеме куба, низкая точность измерения деформаций из-за трудности учета формы искривления граней образца, трудность учета концентраций, напря- 20 жений на ребрах образца при данной системе нагряжения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для испытания .

грунтов, включающий корпус с эластичной оболочкой и штампами, образующими рабочую камеру, соединенную с источником давления, нагрузочное приспособление и оптическую систему 2.

Недостатками устройства являются отсутствие возможности создания однородного напряженного состояния в средней части образца и недостаточная точность его измерений.

Цель изобретения -.повышение точности измерения деформаций в средней части образца грунта по трем главным направлениям.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для испытания грунтов, включающем корпус с эластичной оболочкой и штампами,.образующими рабочую камеруj соединенную с источником давления, нагрузочное приспо- собление и оптическую систему, стенки Kopnj ca выполнены из прозрачного материала, а рабочая камера снабжена дополнительным нагрузочным приспосо лением, выполненным в виде опорной скобы и установленных на боковых противоположных сторонах рабочей камеры штампов и сильфона, связанно одним концом со штампом, а другим с источником давления, причем опорная скоба обхватывает дополнительно нагрузочное приспособление. Плоские, прзрачные стенки рабоче камеры позволяют вести без искажени оптичесг ие измерения деформаций сре ней, наиболее удаленной от штампов части образца по всем главным осям деформаций и наблюдать процесс дефо мирования и разрушения. На фиг, 1 и 2 схематически изобр Жено общий вид,устройство при произвольном виде напряженного состоян соответственно в вертикальной и гор зонтальной проекциях, общий вид; на фиг. 3 5 проекция образца грунта в резиновой оболочке с нагру зочными штампами, опорной скобой, с сильфоном и датчиками деформаций. Устройство состоит из корпуса 1 плоскими, прозрачными стенками, в который помещается испытуемый образец в форме прямоугольного параллелепипеда 2, нижнего и верхнего днищ 3 и i, стянутых болтами 5, пн вмогидравлическойсистемой 6 с образцо выми манометрами для создания и замера давления в рабочей камере 7 и сильфоне, нагрузочного устройства в виде рычажного пресса 8 для созда ния сжимающей либо растягивающей вертикальной нагрузки на образец, катетометра 9 с призмой Пехана 10 и зеркалом 11 для измерения всех трех главных деформаций образца, датчиков деформаций в виде меток 12 и 13, нанесенных на резиновую оболочку образца несмываемой тушью, датчиков деформаций в виде приклеенных к резиновой оболочке образ ца марок, например из резины, опорной скобы 15 с сильфоном 1б и боковыми штампами 17, приклеиваемыми к оболочке образца. Для уменьшения сил трения между боковыми штампами и грунтом при вертикальном деформировании образца на соприкасаемые с образцом поверхности штампов 17 натягивается резиновая тонкая оболочка 18, под которой укладывается в консистентной смазке слой откалиброванной стальной дроби 19. Вертикальная нагрузка на образец пеоедается от рычажного пресса через шток 20 и штамп 21 специальной конструкции. В рабочей камере образец устанавливается на неподвижный нижний штамп 22. Для удержания опорной скобы 15 в проектном положении при зарядке прибора имеются регулируемые по высоте полочки 23 из эластичного материала, например резины. Устройство работает следующим образом. Образец грунта заданной плотности в резиновой оболочке устанавливают между .нижним 22-и.верхним 21 штампами. На поверхность образца наносят метки 12 и 13 и приклеивают марки k. Устанавливается в проектное положение опорная скоба 15. Оболочки 18, удерживающие стальную дробь 19, приклеиваются при этом к оболочке образца. Рабочая камера 7 заполняется жидкостью, например водой Катетометром 9 измеряют расстояние между метками 12 и, -после поворота при помощи призмы Пехана 10 изображения датчиков на 90° расстояние между метками 13. Расстояние между марками. 1Ц измеряется также kaTeTOMeTpOM при визировании через призму Пехана 10 и зеркало 11 на концы этих марок. При помощи пневмогидросистемы 6 в рабочей камере 7 и сильфоне 16 создается одинаковое гидростатическое давление начального обжатия. Вновь производится измерение расстояний между парами меток 12 и 13 и марок Ц, Прикладывается дополнительная вертикальная нагрузка на образец с помощью пресса 8 через шток 20 и штамп 21. Давление в рабочей камере повышается. Давление в сильфоне остается постоянным, либо-может понижаться. Таким образом, вертикальное давление по плоскости симметрии образца наибольшее, горизонтальное давление на свободной боковой поверхности образца - среднее и давление под боковыми штампами разгрузочной скобы - наименьшее. После стабилизации деформаций от нагрузок вновь измеряются расстояния между метками и марками и т.д. Образец доводится до разрушения. Эффективность устройства заключается в существенном повышении точности измерений всех трех главных деформаций образцов оптическим прямым способом в средней, наиболее удаленной от штампов, его части, в значительном упрощении обработки результатов измерений, а также в более однородном напряженном состоянии грунта в средней, находящейся между датчиками деформаций, части образца. Последнее достигается уменьшением сил трения по контакту боковы штампов с грунтом при помощи стальной дроби и удаления исследуемой средней части образца от всех штампов, передающих большее вертикальное и меньшее боковое давление на образец. Среднее давление передается на образец водой через резиновую тонкую оболочку по свободной от штампов поверхности, по которой не могут действовать силы трения. Из-за удаленности исследуемой части образца от передающих нагрузку.штампов практически отсутствует концентрация напряжений в ребрах этой части. Как следствие этого, достоверность результатов исследований на предлагаемом приборе по сравнению с существующими значительно увеличивается.

Формула изобретения Устройство для испытания грунтов в условиях трехосного сжатия, содержа

щее корпус с эластичной оболочкой и штампами, образующими рабочую камеру, соединенную с источником давлени нагрузочное приспособление и оптическую систему, отлич.ающее с я тем, что, с целью повышения точности измерений деформаций а средней части образца по трем главным направлениям, стенки корпуса выполнены и-з прозрачного материала, а рабочая камера снабжена дополнительным нагрузочным приспособлением, выполненным в виде опорной скобы и установленных на боковых противоположных сторонах рабочей камеры двух штампов и сильфона, связанного одним концом со штампом, а другим с источником давления, причем опорная скоба обхватывает дополнительное нагрузочное приспособление.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

. 1. Авторское свидетельство СССР № , кл. Е 02 О 1/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР . 5715 4, кл. Е 02 D 1/00,

1975.