Пенетрометр Советский патент 1983 года по МПК E02D1/00 G01N3/24 

(54) ПЕНЕТРОМЕТР

Изобретение относится к строитель ству, в частности к инженерно-геологическим исследованиям. Известен пенетрометр, содержащий основание,: конусный наконечник и при способление для внедрения конусного наконечника в грунт I. Недостаток прибора заключается в том, что он не позволяет измерять со противление вращательному срезу грун та. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению является пенетрометр, содержащий-основание, кронштей соединенный с основанием через систе му рычагов с шарнирами/ шток, соединенный с.кронштейном, конусный наконечник с крышкой и лопастями, приспо собления для внедрения, вращения и фиксации конусного наконечника и измерительные приспособления 2. Недостаток известного пенетрометра заключается в невысокой точности, ввиду того что он осуществляет поворот конусного наконечника с лопастями после его заглубления без снятия усилия вдавливания, и в стяжной конструкции. . Цель изобретения - повышение точности исследований и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что а пенетрометре, содержащем основание, кронштейн, соединенный с основанием через систему рычсагов с шарнирами, шток, соедине|1ный с кронштейном, конусный накоклчник с крьшкой и лопастями, приспособления для внедре-; ния, вращения и фиксации конусного наконечника и измерительные приспособления, приспйсобленйя для внедрения и вращения конусного наконечника выполнены в виде пружин, а приспособ.пе-ние для фиксации конусного наконечни- х, ка - в виде выступа на штоке, подпружиненных- упоров, шарнирно закрепленных на конусном наконечнике и кронштейне, замкового соединения кронштейна с основанием, копира и стойки, закрепленных на основании, при этом конусный наконечник установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль его оси. На фиг. 1 изображен пенетрометр в транспортном положении, общий вид; на фиг, 2 - то же, положение при внедрении конусного наконечника в грунт;

на фиг. 3 - то же, положение при повороте конусного наконечника.

Пенетрометр состоит из двух рычагов; неподвижного 1 и подвижного 2, связанных шарнирно между собой, при этом в шарнирном соединении рычагов . установлена пружина 3 кручения. Неподвижный рычаг связан с основанием 4, служащим для закрепления прибора, а конец подвижного рычага соединен жестко с кронштейном 5,. на котором -« закреплен шток-6. На штоке установлен подвижно конусный наконечник 7 с возможностью возвратно-поступательного и вращательног-о движения, например, на направляющих втулках 8. Конусный

: 15 наконечник 7 представляет собой пус тотелый конус с четырьмя лопастями по наружной стороне. Между штоком б и корпусом конусного .наконечника 7 установлены пружина 9 кручения и сто.порный механизм, служащий для удержа-20 ния конусного наконечника 7 от поворота при внедрении в грунт и освобождения его (для поворота) при ум.еньшении реакции от грунта на конусный .наконечник 7 доопределенной величи--25 ны и состоящий из выступа 10, закреп.ленного жестко на штоке 6, и двух упоров : неподвижного11, закрепленного . на корпусе конусного наконечника 7.и подвижного 12 подпружиненного с возмОЗО жностью вращательного движения, установленного шарнирно на неподвижном 11 упоре. Пружина 13 подвижного 12 упора, одним концом контактирует с ним,а дру-. гим упирается в крышку 14 конусного . 35 наконечника 7 и закреплена на.ней. Фиксирование прибора в транспортном (сложенном) положении осуществляется ;замком 15, который удерживает, кронштейн. 5 при транспортировке прибора. .Q Для предотвращения случайного срабатывания стопорного механизма на основании прибора жестко закреплена стойка16, которая контактирует с крышкой 14 конусного наконечника 7 для предотвращения его поступательного движения, а45 на кронштейне 5 установлен шарнирно подпружиненный упор 17 с возможностьй вращательного движения и взаимодействует одним концом с помощью регулировочного винта 18 с копиром 19, а дру-50 гим через пружину 20 - с подвижным 12 упором стопорного механизма для предотвращения его поворота. Регулировочный винт для поджатня пружин 20 и 13. 55

Пенетрометр работает автоматически. .

Определение физико-механических свойств поверхностного слоя грунта основано на методе динамического пе- нетрирования и вращательного среза. При подаче команды на работу пенетрометра срабатывает замок 15 и освобождает кронштейн 5. Под действием энергии предварительно закрученной пружи- д

ны 3 начинается разворот подвижного 2 рычага из транспортного в рабочее положение. При этомкрышка 14 конусно-лопастного штампа отходит от стойки 16, тем самым снимается первая ступень предохранения от случайного срабатывания стопорного механизма (фиг. 2). Регулировочный винт 18 сходит с копира 19, и под действием энергии поджатой пружины 20 упор 17 поворачивается вокруг своей оси крепления и освобождает упор 12, т.е. снимается вторая ступень предохранения от случайного срабатывания стопорного ме.ханизма. Упор 12 при этом удерживает-ся в исходном положении за счет трения между данным упором и выступом 10, закрепленным на штоке. В конце разворота подвижного рыу:ага начинается внедрение конусного наконечника 7 в грунт (ударным способом), величина погружения которого зависит от величины кинетической энергии, сообщаемой конусному наконечнику 7 пружиной 3 и силами тяготения, а также от. прочностных свойств грунта. Под действием реакции от грунта конусный наконечник 7 начинает перемещаться вдоль штока, сжимая пружину 9. При этом выступ 10 находящийся в контакте с подвижным упором 12 и не дающий ему возможности за счет сил трения развернуться вокруг: своей оси крепления, сходит с него и перемещается на неподвижный 11 упор. Упор 12 под действием предварительно поджатой п ружины 13 поворачивается вокруг своей оси на определенный угол, величина которого определяется ходом пружины и размерами паза в крышке 14 конусного наконечника 7.

Уменьшение реакции от грунта на конусный наконечник 7 после его окончательного внедрения ( за счет подвижности рычага 2 и отсутствия усилия на него от пружины 3) происходит до определенной величины, значение которой зав-исит от составляющей веса подвижного 2 рычага, кронштейна 5 и штока б, приходящейся на конусный наконечник 7. При уг-1еньшении реакции от грунта на конусный наконечник 7 шток б с помощью пружины 9 перемещается относительно конусного наконечника 7 вверх (вдоль оси конусного наконечника 7 в обратном направлении). При этом выступ 10 сходит с неподвижного 11 упора, и под действием энергии предйарительно закрученной пружины 9 конусный наконечник 7 поворачивается на определенный угол вокруг штока 6 в направляющих втулках 8. Угол поворота конус.ного наконечника 7 зависит от.характеристики пружины 9 и прочностных свойств грунта.

По величине и характеру погружения конусного наконечника 7 в грунт (ударным способом с помощью пружины 3) определяется несущая способность и уплотняемость грунта, а по величине угла поворота, конусного наконечни ка 7 с лопастями вокруг своей оси (пружиной 9) - сопротивление вращательному срезу грунта. Использование изобретения позволя ет повысить точность исследований и снизить их стоимость за счет упрощения конструкции пенетрометра и сниже ния его стоимости. Формула изобретения Пенетрометр, содержащий основание кронштейн, соединенный с основанием через систему рычагов с шарнирами, шток, соединенный с кронштейном, конусный наконечник с крышкой и лопастями, приспособления для внедрения, рращения и фиксации конусного наконе вика и измерительгуе приспособления. отличающийся тем, что, с :целью повышения точности исследований и упрощения конструкции, приспособления для внедрения и вращения конусного наконечника выполнены в виде пружин, а приспособление для фиксации конусного наконечника - в виде выступа на штоке, подпружиненных упоров, шарнирно закрепленных на KO.-VCном наконечнике и кронштейне, замке,вого соединения кронштейна с основанием, копира и стойки, закрепленных на основании, при этом конусный наконечник установлен на штоке с возможностью перемещения вдоль его оси. Источники, информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Кемурджиан А.Л. и др. Автоматические станции для изучения поверхностного покрова Луны. М., 1976, с. 1325.. . 2.То же, с. 181-193. f V R -Н-1-rl-i- //////A i Фаг. 2