Лопастной прессиометр Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/24 

(54) ЛОПАСТНОЙ ПРЕССИОМЕТР

Изобретение относится к области строигельства и предназначено для определения деформационных и прочностных характеристик грунтов в массиве при инженерно-геологических взысканиях. Известно устройство для измерения деформаций грунта, содержащее разрезной корпус по (юрме скважины с внутрен ним конусом. Разрезные части корпуса распирают в стенки скважины с помощью клина и гидродомкрата. Деформацию грун та определяют по перемещению клина, а нагрузку - по усилию задавливания кли . Недостатком устройства является слож ность интерпретации получаемых результатов из-за цилиндрической поверхности рабочих органов (полуцилиндров), а такж отсутствие возможности испытания водонасыщенных грунтов в неустойчивых грунт Наиболее близким техническим решени ем к предлагаемому является лопастной прессиометр, включающий наружную непо вйжную и внутреннюю подвижную колонны щтанг, нагрузочное и измерительное приспособления, смонтированные на верхнем конце неподвижной щтанги, рабочий наконечник с лопастями, выполненный в виде корпуса двутаврового сечения с режущими лезвиями и закрепленный на нижнем конш иеподвижной штанги, щток, одним торьцом закрепленный к лопасти, реечно-шестеренчатый редуктор и вертикальную зубчатую рейку, установленные внутри рабочего наконечника и взаимодействующие с подвижной штангой |Г 2 . Недостатки устройства следующие: необходимость в тяжелом оборудовании для задавливания в средние и плотные грунты при погружении более 10 м, так как npir минимально необходимом ходе лопастей 40 - 50 мм на сторону констр тстивно не .удается уменьшить габариты сечения без ухудшения получаемой информации; при забивке резко снижается срок службы уст ройства; устройство не позволяет прово- дитъ испытание грунтов ниже грунтовых вод, так как габариты сечения не вписываются в просвет обсадных труб, которые можно устанавливать с помощью применяе мого стандартного оборудования. Цель изобретения - повышение производительности испытаний. Цель достигается тем, что в лопастном лрессиометре, включающем наружную неподвижную и внутреннюю подвижную колон ны штанг, нагрузочное и измерительное приспособления, смонтированные на верхнем конце неподвижной штанги, рабочий наконечник с лопастями, выполненный в виде корпуса двутаврового сечения с режущими лезвиями и зшсрепленный на нижнем конце неподвижной, штанги, шток, одним торцом закрепленный к лопасти, рееч- но-шестеренчатый редуктор и вертикальную зубчатую рейку, установленные внутри рабочего наконечншса и взаимодействующие с подвижной штангой, одна из лопастей выполнена неподвижной относительно рабочего наконечника, вертикальная зубчатая рейка выполнена в форме вилки с.возможностью зацепления с шестернями редуктора, причем площадь неподвиж шй лопасти превьпиает площадь подвижной.. На фиг. 1 изображен лопастной прессио метр, общий вид; на фиг, 2 - ншсонечник, поперечное сечение; на фиг, 3 - торец наконечника со стороны подвижной лопасти. На верхнем конце наружной неподвижной КОПОН1Ш1 штанг 1 смонтировано нагрузочное приспособление, состоящее из корtiyca 2, шестерен 3, взаимодействующих с секторами 4 посредством шпонки 5. Нагрузку осуществляют с помощью грузов 6, навешиваемых на тросы 7, закрепленные на верхние части секторов. Шестерни 3 входят в зацепление с двухсторонней зубчатой рейкой 8, закрепленной на верхнем конце подвижной колонны 9. Измерение перемещения рейки осуществляют пригибомером 10. Рабочий наконечн1пс, смонтированный на нижней части неподвижной колонны 1, выполнен в виде двутаврового корпуса 11 одна из боковых лопастей 12 которого выполнена в виде неподвилшой относитель но корпуса 11 боковой стенки. В средней полке двутаврового корпуса 11 размещена верт1жальная зубчатая рейка 13, взаимодействующая с шестернями 14, выдвигающими горизонтальную зубчатую рейку 15 подвнлшой лопасти 16, которая выпол нена заподлицо с другой неподвижной боковой стенкой 17 корпуса 11 в виде плос кого распорного штампа площадью в 5 раз , чем площадь противоположной боковой стенки. Наконечник снабжен лезвиями 18. Устройство работает следующим образом. После погружения устройства монтируют на неподвижной колонне штанг 1 нагрузочное и измерительные приспособления и соединяют последние с подвижной колонной 9 путем свинчивания зубчатой рейки 8 корпуса 2 нагрузочного приспособления с колонной 9. Секторы4 выводят в верхнее положение и фиксируют шпонкой 5. Навешивают грузы 6 на тросы 7 принятыми ступенями по известной методике испытания грунтов статически- ми нагрузками. Усилие от веса грузов 6 через секторы 4 и шестерни 3 передается на зубчатую рейку 8, далее через подвиж1{ую колонну 9 на рейку 13 и шестерни 14, выдвигающие упорной рейкой 15 подвижнюю лопасть 16 из корпуса 11 рабоче- о наконечника. Перемещение лопасти 16 через описанную взаимодействующую, механическую систему фиксируется прогибомером измерительного приспособления 10, связанного гибкой проволокой с перемещающейся вертикально зубчатой рейкой 8, Так как рабочий наконечн1ж работает в массиве грунта, то конструкция предусматривает унлотнительные системы, исключающие попадание в него влаги и частиц грунта. Это достигается герметичностью его и малыми зазорами между рейкой 15 лопасти 16 и корпусом 11, а также резьбовых соединений штанг 1, кроме того, перед работой внутреннюю полость корпуса 11 набивают солидолом, также исключающим попацание частиц грунта Расчет модуля деформации грунта по результатам испытаний ведут с учетом поправочного коэффициента, учитывающего неравномерность осадки подвижной и неподвижной лопастей, обратно пропорциональной отношению их площадей, , Устройство позволяет испытывать грунты ниже уровня грунтовых вод в скважинах малого диаметра при минимальных усилиях задавливания, так как сечение рабочих наконечников мало и позволяет получать надежную информацию при использовании стандартного оборудования. Исполнение одной лопасти рабочего наконечника подвижной, а другой неподвижной и значительно большей площадью позволяет расширить диапазон сжимающего давления на грунт. Ф ормула изобретения Лопастной прессиометрг включающий наружную неподвижную и внутреннюю подвижную колонны штанг, нагрузочное и измерительное приспособления, смонтированные на верхнем конце неподвижной штанги рабочий наконечник с лопастями, вьшолнен ный в виде корпуса двутаврового сечения с режущими лезвиями и закрепленный на нижнем конце неподвижной штанги, шток, одним торцом прикрепленный к лопасти, реечно-шестеренчатый редуктор и вертикальную зубчатую рейку, установленные внутри рабочего наконечника и взаимодействующие с подвижной штангой, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности испытаний, одна из лопастей вьшолнена неподвижной относительно рабочего наконечника, вертикальная зубчатая рейка выполнена в форме вилки с возможностью зацепления с шестернями редуктора, причем площадь неподвижной лопасти превышает площадь подвижной. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3349610, кл, 73-84, 1967. 2.Рекомендации по применению портативной полевой лаборатории ПЛГ-1РМ для исследования слабых грунтов, М., изд-БО ПНИИИС Госстроя СССР, 1979, с, 27,

Ш

i «%55i

Йл.Л

.