Устройство для определения прочностных свойств грунтов

Устройство для определения прочностных свойств грунтов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение касается инженерно-строительных изысканий, предназначено, о частности , для определения прочностных характеристик грунтов и позволяет повысить точность определения. Устройство содержит механизм 3 приложения нормальной нагрузки, механизм А приложения касательной нагрузки, блок 5 управления , задатчик 6 и счетчик 7 величины нормальной и касательной нагрузок, задзтчик 8 режима среза, таймер 9, блок 10 контроля , датчик 11 деформации среза, блок 12 регистрации.8 ил.

сОюэ советских

СОЦИ<"<ЛИСТИ IFCVVIX

РЕСПУБЛИК (sI>s G 01 N 3/00

ГОСУДАРС1 BEHHbIA KC МИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01КРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

70 27 27 7Л

О

4 (Я

С)

С>

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4600152/33 (22) 31.10,88 (46) 23.01,92. Бюл. й. 3 (71) Северо-Кавказский трест инженерностроительных изысканий (72) В.В.Денисенко и Ю.А.Литвинов (53) 620, 175.22(088.8) (56) Тофанюк О.С. Опыт автоматизации компрессионных испытаний. — Сб. статей: Инженерно-строительные изыскания", вып. 4, 1975, с. 10-15.

Авторское свидетель тво СССР

N. 779855, кл. C 01 N 3/00, 1978.

5Ы 1707500 А1

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ (57) Изобретение касается инженерно-строительных изысканий, пр дназначено, в частности, для определения прочностных характеристик грунтов и позволяет повысить точность определения. Устройство содержит механизм 3 приложен ия нормальной нагрузки, механизм 4 приложения касательной нагрузки, блок 5 управления, задатчик 6 и счетчик 7 величины нормальной и касательной нагрузок, задатчик 8 режима среза, таймер 9, блок 10 контроля, датчик 11 деформации среза, блок 12 регистрации. 8 ил.

1707500

Изобретение относится к технике инженерно-строительных изысканий и предназначено, в частности, для определения прочностных характери тик грунтов.

Целью изобретения является повышение точности определения.

На фиг. 1 приведена кинематическая и функциональная блок-схема устройства; на фиг. 2 — схема датчиков величины нормальной и касательной нагрузок; на фиг. 3— функциональная схема блока управления; на фиг. 4 — функциональная схема счетчика и задатчика величины нормальной и касательной нагрузок; на фиг. 5 — функциональная схема задатчика режима среза и таймера (выдержки ступеней касательной нагрузки); на фиг. 6 — функциональная схема блока контроля окончания среза; на фиг, 7— функциональная схема блока регистрации; на фиг. 8 — функциональная схема блока регистрации результатов с элементом цифровой памяти.

Устройство для определения прочностных свойств грунтов состоит из основания

1 (фиг. 1), рабочей камеры 2, механизма 3 приложения нормальной нагрузки, механизма 4 приложения касате> ьной нагрузки, блока 5 управлени, задатч;1ка б v. счетчика

7 величины нормо.-ьно и касательной нагрузок задатчика 8 режйма среза, таймера

9 выдержки ступеней касательной нагрузки, ° блока 10 контроля окончания среза, датчика

11 деформации среза и блока 12 регистрации результатов.

Рабочая камера 2 состоит из подвижной и неподвижной обойм. Неподвижная обойма закреплена на основании 1. а подвижная соединена гибкой тягой с механизмом 4 приложения касательной нагрузки.

Механизм 3 приложения нормальной нагрузки состоит из рычага 13 (фиг. 1) в виде трубы с ходовым винтом 14, сопряженным с подвеской 15 груза 16 постоянной массы.

Ходовой винт 14 имеет электропривод 17 и датчик 18 величины нормальной нагрузки.

Механизм 3 приложения нормальной на.грузки с помощью оси-держателя 19 шарнирно закреплен на основании 1.

Механизм 4 приложения касательной нагрузки имеет аналогичную механизму 3 конструкцию и состоит из рычага 20 (фиг. 1) в виде трубы с ходовым винтом 21, сопряженным с попвеской 22 груза 23 постоянной мас ы, Ходовой о. нт 21;1меет эпектроприоод 24 и датчл«25 оспи ины касатепьн",é нагрузки. Механизм 4 приложения касательной нагрузки с гомощью оси держателя

26 шарнирно закреплен на основании 1.

Датчик 18 величины нормальной нав груэки и да!Чик cd Ва1и-1нi1ы 1со, Jrt.llbttvri нагрузки имеют одинаковую конструкцию и выполнены в виде бесконтактного фотоэлектронного преобразователя. состоящего из светоизлучающего 27 и светоприемного

5 28 элементов (фиг. 2), установленных в П-образном кронштейне 29, и светонепроницаемого фиска 30 с просветами 31. Диск 30 размещен между элементами 27 и 28.

Кронштейнт 29 и механизм 3 приложе10 ния нормап ной нагрузки закреплен на рычаге 13, а в механизме 4 приложения касательной нагрузки — на рычаге 20. Диск

30 в механизме 3 приложения нормальной нагрузки закреплен на ходовом винте 14, а

15 в механизмс 4 приложения касательной нагрузки — на ходовом винте 21. Число просветов 31 диска 30 в каждом механизме 3 и 4 принимается и согласовыоается с шагом ходового винта соответствующего механизма так, чтобы при повороте ходового винта на

20 угол между двумя соседними просветами диска подвеска груза перемещалась на ойредепенный шаг, соответствующий определенной ступени нагрузки.

Блок 5 управления (фиг. 3) выполнен в

25 виде электронной схемы с элементами комбинационной и последовательной логики, состоящей иэ, епи включения электроппивода 17 механизма приложения нормальной нагрузки, включающей кнопку 32, триггер

30 33, усилитель 34, элемент И 35, кнопку 36, элемент ИЛИ 37, триггер 38, усилитель 39, элемент И 40, элементы И-НЕ 41 и 42, триггер 43, усилитель 44 и реле 45; цепи включения электропривода 24 механизма

35 приложения касательной нагрузки, окпючающей элементы 36 — 42, и цепи направления работы эпектроприводов 17 и 24, включающей элементы 43 — 45.

Счетчи . 7 величины нормальной и каса40 тельной нагрузок (фиг. 4) выполнен о виде электронной схемы и состоит из счетчикадешифратора 46, электронного ключа 47 и счетчика-делителя 48.

Задатчик 6 величины нормальной и ка45 сательной нагрузок (фиг, 4) может быть выполнен в виде сдвоенного многопозициг>нного переключателя 49, у которого переключатель 49.2 (А 1.2) предназначен для задания величины нормальной

50 нагрузки, а переключатель 49,1 (А 1.1) — для задания величины ступеней касательной нагрузки.

Тайм; 9 (фиг. 5) выполнен в виде гсн .ратсра 50 импупьсоо и депитслч-счстч«ка

55 51.

Задатчик 8 режима среза (фиг, 5) предназначен для задания консопидирооанного (с выдержкой каждой ст>пени касательной л -. i 6 i в Ф есугаю ° ° ° < ° r лЛ

1707500 эа) или неконсолидированного (приложение ступеней касательной нагрузки через равные промежутки времени беэ выдержки до стабилизации деформации среза) методов среза и может быть выполнен в виде сдвоенного двухпозиционного переключателя

52.

Блок 10 контроля окончания среза (фиг. б) предназначен для у тета общей величины деформации среза и выдачи сигнала в блок

5 управления для разгрузки мех",низмов 3 и

4 после достижения предельно допустимой деформации и состоит иэ счетчика 53 и схемы 54 совпадения.

Блок 12 регистрации предназначен для регистрации величины деформации среза в зависимости от величины при10. .",енной касательной нагрузки и выполнен и виде счетчика 55, схемы 56 cop!1эдения, цифроаналогового преобразователя 57, самописца 58, элементов памяти 59 и цифровой индикации 60.

Устройство работает следующим образом.

Испытываемый образец грунта по,"лещэют в рабочую камеру 2, устанавливают на осноьэние 1 и подсоединяют к ней механизм 3 прило><ñ»::я нормэлы ой нагрузки и механизм 4 приложе -ия касательной нагрузки.

С помощью зэдэтчика б величины нормальной и касательной нагрузок зэдэю1 HQобходимую величину норм".ëüíoé (сжимающей) нагрузки, при этом величина ступеней касательной нагрузки задается автоматически.

С помощью задатчика 8 режима среза задают консолидирс»анный или неконсолидированный рс>ким среза.

После задания программы испытания нажимают на бло <е управления 5 кнопку 32 (В1), которзя включает электропривод 17 механизма 3 приложения нормальной нагрузки. Ходовой винт 14 механизма 3 начинает вращаться и перемещать подвеску 15 с грузом 16 вдоль рычага 13. Одновременно с вращением ходового винта 14 вращается диск 30 датчика 18 величины нормальной нагрузки. В момент, когда просветы 31 диска 30 занимают положение, соосное с осью элементов 27 и 28, фор;лирую1ся сигналы, которые поступают в счетчик 7 величины нормальной и касательной нагрузок, где суммируются в по."иционный ксд l1 передаются нэ вхз; : и .—.аключатсля "9 2 I>i 1. >) зэдэтчика 6 вел.."..»1.. норм-.льнов, касательной нагрузок. Этот код содержит информацию о величит с нормальной нагрузки с момента начала ее приложения. };эк только счетчик 7 ве/lê÷èêû íîpiëàëükîé и кэсательной нагрузок отсчитает определсннг": число импульсов, пос1упэющих с дэтч гка 18 величины нормальной нэгруэки, ссответствующее заданной величине нормальной нагрузки, через соответствующий заданный программой контакт переключателя 19.2 (A

1.2) задатчика б величины нормальной и касательной нагрузок в блок 5 упрэвлсния поступит сигнал о завершении пр.;ложсния нормальной нагрузки заданной величины и блок 5 управления откr»o iëò элсктропривод

17 механизма 3 приложения нормэльнои нагрузки и обнулит счстчик 7 величины нормальной и касательной нагрузки.

После приложения нормальной (с><и ающей) нагрузки, устанэьливают между подви>кной и неподвижной обоймами сразной

15 коробки 2 необходимый зазор 0,5-1 тлм, к подвижной обойме подводят датчик 11 деформации среза и нажи.;эют кнопку . 36 (8 2), Ходовой винт 21 механизма 4 начин".åò т>рэщаться и перемещать подвеску 22 с грузом

23 вдоль рь;чэгэ 20.

При это л датчик 25 величины касательной нагрузки аналогично датчику 18 величины нормальной нагрузки формирует сигналы о вели гине кэ".отельной í".ãðóçi:è, которые поступают в счетчик 7 в:, ли i i:è нормэлы-,ой и касательной нагрузок и через соответствующий контакт переключателя

49,1 (А 1.1) зэдэтчика 6 величины нормальной и касательной нагрузок сигнал о завершении приложения ступени касэгсльной

35 нагрузки заданной велич,;ны поступит в блок 5 управления. Последний отключает злектропривод 24 механизма 4 приложения касательной нагрузки и обнуляет счетчик 7 величины нормальной и касательной нагрузок.

Сигналы о величине приложенной касательной нагрузки с выхода да1чика 25 величины касательной нагрузки поступают и в блок 12 регистрации результатов.

45

Под действием приложенной стуг:ени касательной нагрузки образец грунта деформируется. Деформация грунта измеряется датчиком 11 деформации среза.

Информацию о величине деформации грунта датчик 11 деформации среза выдаст в виде отдельных сигналов, каждому из которых содействует определенная величина дел оомэции грунта в з.ii3 ."си;. Ioc i т то", с: ти дэ1 чика, Сит) элы с дат ..:э i t среза одновременно поступают в блок 12 регистрации результатов, в блок 10 контроля окончания среза и в зэдатчик 8 р">кима среза.

20 которая вкл.очает электропривод 24 механизма 4 приложения касательной нагрузки.

1707500

В блок 12 регистрации результатов про- ления сигнал о необходимости разгрузки усизводится регистрация величины деформа- тройства. Блок 5 управления включает оба ции среза образца грунта в зависимосги от электропривода 17 и 24в режим непрерыввеличины приложенной касательной на- ной разгрузки.

5 После р згрузки устройства среэную коЕсли был задан режим консолидирован- робку 2 перезагружают очередным образного среза (со стабилизацией деформации цом грунта, задают соответствующую среза, как показано на фиг. 5); каждый сиг- программу испытания и устройство вновь нал с датчика 11 деформации среза прохо- включают в работу. дит через задатчик 8 режима среза в таймер 10 Работа электронных блоков устройства

9 выдержки ступеней касательной нагрузки заключается в следующем. и сбрасывает его содержимое в нуль, а тай- При включении кнопки 32 (В 1) в блоке мер 9 начинает отсчет времени условной 5 управления (фиг. 3) сигнал с триггера 33 стабилизации деформации среза с начала.. через усилитель 34 поступает на электроСкорость деформации среза постепенно 15 привод 17 механизма 3 приложения норуменьшается, а вместе с этим увеличивают- мальной нагрузки и включает его в ся интервалы времени поступления в тай- направлении нагружения. Возникающие мер Q сигналов с датчика 11 и сбрасывания при этом сигналы с датчика 18 величины егосодержимоговнуль. Если втечение вре- нормальной нагрузки поступают на вход мени выдержки ступени касательной на- 20 счетчикадешифратора46счетчика7.величигрузки в таймер 9 не поступит с датчика 11 ны.нормальной и касательной нагрузок(фиг. очередной сигнал, таймер 9 дает через эа- 4) и через электронный ключ 47 поступают датчик 8 режима среза в блок 5 управления на входы эадатчика 6 величины нормальной сигнал о необходимости приложения оче- и касательной нагрузок, который выбирает редной ступени касательной нагрузки и 25 соответствующийвыходсчетчика7,задавая блок 5 управления включает электропривод тем самым коэффициент пересчета счетчика

24 механизма 4 приложения касательнсй 7, соответствующий необходимой величине нагрузки для приложения очередной ступе- нормальной на рузки. ни касательной нагрузки. К; K талькo на выбранном выходе счетЕсли был задан режим неконсолидиро- 30 чика 7 появится сигнал логической единицы, ванного среза, сигналы с датчика 11 дефор- он через задатчик 6 пройдет в блок 5 управмации среза в таймер 9 выдержки ступеней ления (фиг. 3), через элемечт 35 на вход R касательной нагрузки не проходят и не установки "0" трлггера 33. Триггер ЗЗ пересбрасывают его содержимое в нуль. В этом бросится в нулевое состояние, обеспечит случае после отсчета определенного време- 35 электропривод 17 и таким образом останони выдержки ступени касательной нагрузки вит дальнейшее нагружение образца гру. га таймер 9 дает через эадатчик 8 режима сре- нормальной нагрузкой. Сигнал остановки за в блок 5 управления сигнал о необходи- электропривода 17 с триггера ЗЗ через элемости приложения очередной ступени менты 41 и 42 обнулит счетчик 7. касательной нагрузки и бгок 5 управления 40 При включении кнопки 36 (В 2) в блоке включает электропривод 24 механизма 4 5управлени (фиг. 3) работа цепи включенля приложения касательной нагрузки для при- электропривада 24 механизма 4 приложеложения очередной ступени касательной ния касательной нагрузки аналогична цепи нагрузки. включения электропривода 17 механизма 3

Аналогичным образом автоматически 45 приложения нормальной нагрузки. После последовательно прикладываются и выдер- приложения ступени касательной нагрузки живаются в заданном режиме среза одина- она выдерживается до стабилизации дефорковые ступени касательной нагрузки.. мации среза образца грунта, если задан

Приложение ступеней касательной на- консолидированный режим среза, или в тегруэки производится до тех пор, пока общая 50 чение определенного времени, если задан величина деформации среза образца грунта режим неконсолидированного среза. При недостигн т предельно допусти(лой величи- консолидированном срезе каждый импульс ны, равной согласно действующим норма- сдатчика 11деформации срезачерез задаттивн ° м ",оч ° е,»»x»r +> t м чик 8 режим;.. среза подвегся на вход R с .ег

До этого момен а в 5пок 10 контpc13 55 чика 51 таймера 9 выдержки сt) окончания среза поступает с датчика 11 де- касательной нагрузки (фиг. 5), обнуляя его формации ссеза определенное число им- содержимое. При неконсолидированном пульсов, в зависимости от точности датчика срезе таймер 9 не обнуляется. Как только

11 деформации среза, и тогда блок 10 конт- таймер 9 отсчитает в любом иэ режимов роля окончьнил . а выд o С.,, „.. - "„"б"т . э"д . -1 интор л времени. он че17 07500

10 рез задатчик 8 и элемент 37 блока 5 управления (фиг. 3) даст на вход С триггера 38 сигнал. Триггер 38 перебросится в единичное состояние и своим сигналом с единичного выхода вновь включит электропривод

24 для приложения очередной ступени касател ь ной на груэ к и.

Как только деформация среза образца грунта достигнет прсдельно допустимой величины, блок 10 кон1роля окончания среза (фиг. 6) даст сигнал в блок 5упргвлсния (фиг.

3) на вход С триггера 33, через элемент 37 на вход С триггера 38 и на вход S триггера

43, При этом одновременно включаются электроприводы 17 и 24, а триггер 43 обнуляет счетчик 7 и через реле 45 переключает направление их работы на режим разгрузки.

После полной разгрузки (возвращения подвесок 15 и 22 грузов 16 и 23 механизмов 3 и

4 в исходное положение) устройство готово к испытанию очередного образца грунта.

Данное устройство позволяе автоматизировать приложение нормальной и касательной нагрузок, расширить диапазон величин нормальной и касательной нагрузок, создавать лю",ые по величине нормальные нагрузки и ст.пени касательной нагрузки, производить испытания образцов грунтов в режимах консолидированных и неконсолидированных срезов, автоматизировать разгрузку устройства по достижении предельно допустимой деформации среза, повысить надежность работы нагрузочных меха измов и срок службьt устройства, упрости ь конструкцию устройства за счет использования одних и тех же блоков для управления разными нагрузо гнь,ми механизмами, Формула изобретении устройство для определения прочностных свойств грунтов, содержащее рабочую камеру с датчиком деформации, 5 механизмы приложения нормальной и ка"ательной нагрузок с соответствующими электроприводами, счетчик и блок регисграции, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности опрpäåëåíêÿ, оно

10 снабжено задатчиком величины нормальной и касательной нагрузок, задатчиком режима среза, таймером, блоком контроля окончания среза, блоком управления и датчиками величины нормальной и касатель15 ной нагрузок, расположенными соответственно на механизмах приложения нормальной и касательной нагрузок, причем первый выход блока управления и выходы датчиков величины нормальной и

20 касательной нагрузок соединены с соответствующими входами с стчика, выходи которого подключены к соответствуюц, .м входам задатчика величины нормальней и касательной нагрузок, еь ходы которого ..25 сдинены соответственно с первым и вто„-ым входами блока управления, датчик деформации подключен к входу блока контроля, первому входу задатчика режима сре.-а v псрвому входу блока регистрации, второй

30 вход которого соединен с датчиком величины касательной нагрузки, первый выход задатчика режима среза соединен с входом таймера, первый и второй выходы которого соединены соответственно с вторым и

35 третьим входами задатчика режима среза, второй выход которого подключен к третьему входу блока управления, четвертый вход которого соединен с выходом блока контроля.

3707500

1707500

Составитель Л.шарова

Редактор H.Ëàçàðåíêo Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 26" Тираж Годi".ìñr:îå

ВНИ ПИ

И 1ПИ Государственного комитета по изобретениям и огкрытиям при ГКПТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, уп.Гагарина, 101