Устройство для определения деформативных характеристик грунтов в скважине Советский патент 1982 года по МПК E02D1/00 G01N3/10 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов и может быть использовано при пр9ектировании и расчете фундаментов под машины с динамическшли нагрузками.

Известно устройство ппя испытаний грунтов, включающее жесткий кор -пус-штамп с гибкой оболочкой, и измерительный блок С Ij .

Недостатком устройства является сложная конструкция штакта и приспособлений для замера дефос 4аций.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для опре еления деформативных характеристик грунтов в скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредством трубопровода с имеющим гибкую оболочку, заполненным жидкостью прессиометрическим зондом, измерители давления и объема жидкости 2.

Однако с помощью его можно определять только статические деформа- . ционные свойства грунта в скважине.

Цель изобретения - обеспечение возможности одновременного измере|Ния параметров статической и дингшической деформативности грунтов.

Поставленная цель достигается тем, что устрс ство для определения деформативных характеристик грунтов в скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредством трубопровода с имекицим гкбкую оболочку,.заполненным жидкостью прессиометрическим зондом, измерите ли давления и объема жидкости, снаб10жено 1 кщиал вибратор гидропульсатором,вмонтированным в трубопровод и состбящим из двух последоват ёльно соединенных через гидравлический дроссель сильфона, открытый конец

15 верхнего из которых подключен к измерителю объема. При зтом дроссель может быть снабжен вентилем, а трубопровод - датчикгши расхода и давления жидкости.

20

На чертеже показано устройство, общий вид.

Описываемое устройство включает прессиометрический зонд 1 с эластичной оболочкой 2, установленный в

25 пробуренную скважину 3. Полость зонда 1 заполнена жидкостью 4.

Верхняя часть зонда 1 жестким трубопроводом 5 соединена с узлом для создания динамического давления

30 в жидкости - гидропульсатором 6, а

также через гидравлический дроссель 7 соединена с нижней частью измерителя объема водомерного сосуда 8. Водомерный сосуд 8 соединен с накопительным сосудом 9 в нижней части вентилем 10, а в верхней части шлангом 11. Верхняя часть сосуда 8 соединена также с манометром 12 и воздушной магистрс1лью 13. Впускной вентиль 14 и выпускной 15 служат для регулирования давления воздуха, подаваемого в магистраль 13 от источника сжатого воздуха 16. Накопительный 9 и водомерный 8 сосуды заполнены частично жидкостью 4 и воздухом. Гидропульсатор б состоит из вибратора 17 и двух сильфонов 18 и 19 с жестко соединенными между собой донышками 20 и 21. Донышки соединены также с подвижной частью (якорем) вибратора 17 и производятся ift в вертикальное возвратно-поступательное движение. Открытая нижняя часть сильфона 18 соединена с жестким трубопроводом 5, а открытая верхняя часть сильфона 19 - с нижней частью сосуда 8, т.е. гидропульсатор оказывается вмонтированным в трубопровод. Оба сильфона заполнены жидкостью. Наполнение система жидкостью производят через отверстие в сосуде 9, закрываемое пробкой 22. Вентиль 23 перекрывает доступ жидкости из сосуда.8 в зонд 1, а вентиль 24 служит для выпуска (откачки) избытка жидкости. Динамическое давление в жидкости измеряется датчиками 25 и 26, а динамическое перемещение колебаний жидкости - датчиками 27 и 28. Шкала 29 служит для измерения объема жидкости, переходящей в зонд из сосуда 8. Гидропульсатор 6, сосуды 8 и 9 и трубопровод 5 жестко закреплены на станине 30.

Работа устройства при статических испытаниях заключается в следующем. Открывают вентиль 14, повышают давление .воздуха в системе до требуемой величины, контролируемой по манометру 12. Жидкость 4 перетекает из сосуда 8 через вентиль 23, дроссель 7 и трубопровод 5 в зонд 1 и под давлением оболочки 2 расширяет стенки скважины 3. Опускание уровня жидкости контролируется по шкале 29 При необходимости количество жидкости в сосуде 8 можно пополнять за счет сосуда 9, открыв на короткое время вентиль 10 и закралв вентиль 23. После стабилизации уровня жидкости в сосуде 8 по шкале 29 измеряют количество дополнительно вошедшей в зонд жидкости ЛУ, а по манометру 12 определяют давление Р. Эти данные служат для расчета статической деформативности грунта.

Работу по определению динамической деформативности грунта производят следующим образом.

Включают вибратор 17, сообщающий вертикальное колебательное усилие

донышкам 20 и 21 сильфонов 18 и 19.. В жидкости внутри сильфона 18 помимо статического появляется также идинамическое давление, частота рого равна частоте колебаний вибратора. Под действием колебаний давление жидкости, передающихся по жесткому трубопроводу 5 внутрь зонда 1 на оболочку 2, последняя начинает периодически расширять скважину на величину, зависящую от динамической деформативности грунта. При 3.3foM некоторый объем жидкости дУл. периодически подается внутрь штампа, а затем откачивается из него. Датчики 25, 26,

27 и 28 служат для измерения амплиту(Ды, частоты и фазы динамического давления Рк, и динамического перемещения AV(j.. Эти данные используют для расчета динамической деформативности

5 и демпфирования грунта.

Изменяя рабочую частоту вибратора, можно измерить амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики системы датчик-грунт, апо ним

0 определить динамическую деформативность и демпфирование грунта на различных частотах. Дроссель 7, благодаря своему высокому гидравлическому сопротивлению, предотвращает периодическое перетекание жидкости из зонда 1 в сосуд 8. В то же время он не препятствует передаче статического давления внутрь зонда и на стенки скважины и поддерживает это

0 давление неизменным, если даже стенки скважины получают за время вибрации дополнительное перемещение.

Применение предлагаемого устройства, содержащего гидропульсатор,

5 состоящий из вибратора и двух последовательно включенных сильфонов, соединенных гидравлическим дросселем, позволяет создавать внутри зонда 1 динамическое давление, не изменяя величины статического давления. Это создает возможность одновременно проводить статические и динамические испытания грунтов в скважине для определения статического и динамического коэффициентов жесткости и коэффициента демпфирования.

Формула изобретения

60 Устройство для определения дефор.мативных характеристик грунтов в скважине, содержащее источник сжатого воздуха, соединенный посредством трубопровода .с имеющим гибкую оболочку заполненным жидкостью прессио