Лопастный прессиометр

Лопастный прессиометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(19) Я,Ц (11) (51) 5 Е6291 О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5031825/33 (22) 120392 (46) 30.1293 Бюп Na 47-48 (76) Хрусталев Евгений Николаевич (54) ЛОПАСТНЫЙ ПРЕССИОМЕ тР (57) Использование: в области инженерно-геологтт(еских изысканий в целях строительства методом прессиометрии. Сущность изобретения: лопастный прессиометр состоит из двутаврового корпуса рабочего наконечника, в боковых полках которого в. сквозных окнах с продольными перемычками затюдлицо встроены распорные штампы, поперечные направляющие которых с зубчатыми рейками свя1 11 заны через передаточный реечно-шестеренчатый механизм с центральной зубчатой рейкой, вращеощийся вместе с полым валом и тягой, связанными шпонкой, установленной в сквозных прорезях полого вала с возможностью относительного продольного перемещения вместе с рейкой. Колонна наружных штанг со шнековой навивкой связывает рабочий наконечник с нагрузочным и измерительным приспособлением и оснащена болтовым стопорным приспособлением Рабочий наконечник оснащен лидирующим шнеком, связанным через полый вал с колонной нару)кных штанг. 2 зл.ф-лы, 3 ил.

2005128

20

40

S5

Изобретение относится к области строительства, конкретно к устройствам для определения механических характеристик грунтов при инженерно-геологических изысканияхх.

Известен лопастный прессиометр, включающий двутавровый корпус рабочего наконечника, в боковых полках Которого эаподлицо установлены жесткие штампы распорного принципа действия, а в перемычке — передаточный механизм их выдвижения и возврата, совмещенную колонну наружных штанг и внутренних стержней и нагрузочное приспособление с измерителями перемещений (1). . Недостатком известного технического решения является низкая производительность исследования грунта, связанная с не-,, обходимостью предварительного бурения лидирующих скважин. при. этом снижается и точность определяемых параметров грунта из-эа его разуплотнения и обрушения стенок скважины. Надежность работы устройства низкая из-за низкой жесткости корпуса в поперечном сечении, так как концевые секции связаны только плоской перемычкой, которая при изгибе из-за искривления оси вдавливания корпуса вдоль скважины заклинивает весь передаточный механизм. В то же время в процессе вдавливания из à отпора грунта в межлопастном пространстве корпуса штампы могут самораскрываться, так как отсутствует стопорение относительного перемещения стержней в штангах. при этом происходит . поломка устройства или отрыв штампов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению является лопастный прессиометр, включающий рабочий наконечник с двутавровым корпусом, встроенные в корпус распорные штампы с передаточным реечно-шестеренчатым механизмом их выдвижения и возврата с центральной зубчатой:рейкой, колонну совмещенных наружных штанг и внутренних стержней, нагрузочное приспособление с измерителем перемещений f2);

Однако производительность известного технического решения резко снижается иэ-за необходимости предварительного бурения лидирующих скважин, устойчивость грунтовых стенок со временем или сразу при наличии воды падает и надежность проведения достоверных испытаний грунта также снижается. Обсадка скважин или бурение их под буровым раствором в данном случае трудоемкий и дорогостоящий процесс. Точность определения механических параметров грунта падает иэ-за невозможности опробывания грунта сразу после бурения скважины. Надежность конструкции устройства мала иэ-за низкой жесткости корпуса в поперечном сечении там, где одна плоская перемычка соединяет его концевые секции, и иэ-за низкой устойчивости в этом же сечении на изгиб при продольном вдавливании корпуса в скважину и малейшем отклонении его от оси скважины, в данном случае происходит необратимый изгиб корпуса и его увод от оси скважины. эаклиниваwe всего передаточного механизма.

При вдавливании корпуса в скважину из-эа отпора грунта, срезанного со стенок и продавливаемого в межлопастном пространстве, происходит самораскрытие штампов, их выдвижение за края боковых пластин и, как следствие, их поломка, так как отсутствует стопорное устройство о;гносительного перемещения внутренних стержней в штангах.

Технический результат в предлагаемом решении заключается а повышении производительности исследований эа счет. самозабуривания устройства в массив грунта, повышении точности за счет одновременного опробывания грунта на отметке испытания в только что образованной выработке, сохранность грунтовых стенок под штампами которой гарантирована, повышении надежности конструкции устройства эа счет увеличения жесткости в поперечном сечении корпуса на изгиб и увеличения его продольной устойчивости.

Технический результат в лопастном прессиометре, включающей двутавровый корпус рабочего наконечника с распорными штампами в боковых полках и передаточным реечно-шестеренчатым механизмом их выдвижейия и возврата с центральной зубчатой рейкой, колонну совмещенных наружных штанг и внутренних стержней, нагруэочное приспособление с измерителем перемещений, достигается тем, что прессиометр снабжен полым вращающимся валом с продольными сквозными прорезями и тягой, установленной в его полости, рабочий наконечник снабжен лидирующим шнеком, колонна наружных штанг выполнена со шнековой навивкой, а центральная зубчатая рейка — в виде вращающейся в корпусе цилиндрической втулки с круговыми зубьями и сквозным шпоночным пазом. при этом полый вал установлен вдоль оси корпуса на подшипниках и жестко связан верхним и нижним концами соответственно с колонной внутренних штанг и лидирую2005128 щим шнеком рабочего наконечника, s цилиндрическая втулка установлена на полом. валу а возможностью относительного -продольного перемещения, причем тяга.связана с колонной внутренних стержней и через 5 шпонку, установленную подвижно в продольных сквозных прорезях вала, с цилиндрической втулкой центральной зубчатой рейки, кроме того, колонна внутренних стержней снабжена стопорным приспособ- 10 лением ее относительного перемещения в

: колонне наружных штанг, а боковые полки корпуса выполнены со сквозными окнами, имеющими сквозные продольные перемыч. ки; в которых установлены распорные штампы, а вдоль перемычек каждого окна и всей . боковой полки с внешней стороны выполнены ребра жесткости с острой внешней заточкой боковых и лидирующих граней..

На фиг.1 показан общий вид лопастного прессиометра: на фиг.2 — вид по стрелке А на фиг,1; на фиг.3 — разрез Б-Б на фиг.1.

Лопастный прессиометр содержит двутавровый корпус 1 рабочего наконечника, 25 составленного из двух симметричных половин, связанных болтовым соединением 2 и образующих в боковых полках 3 сквозныеокна 4 с продольными перемычками 5, выполненными в виде ребер жесткости с острой 30 внешней заточкой боковых и лидйрующих граней. В сквозных окнах 4 боковых полок 3. заподлицо установлейы прямоугольные жесткие распорные штампы 6 с поперечными направляющими 7, выполненными с 35 . симметричными зубчатыми рейками, взаимодействующими с передаточным реечно-шестеренчатым механизмом их выдвижения и возврата, выполненным в виде трех пар зубча.тке,, о парами шестерен 8, 10 центральной зубчатой рейки 11 в виде вращающейся цилиндрической втулки с круговыми зубьями 12 и сквозным шпоночным пазом 13. Зубчатая рейка И установлена с B03Mo)KHocTblo oTH0GHTellbHofo 45 продольного перемещения на полом валу 14, вращающемся по оси симметрии корпуса,1 на подшипниках каченИя 15 и выполненным -., с двумя диаметрально противоположными сквозными прорезями 16. В полости вала 14 с воэможностью стносительного продоль, ного перемещения установлена тяга 17, связанная с колонной внутренних стержней 18 и через шпонку 19, установленную подвиж- 5, но в продольных сквозных прорезях 16 вала

14, с зубчатой рейкой 11. Вал 14 по концам посредством шлицевого соединения связан с одной стороны с лидирующим шнеком 20, зафиксированным на нем пальцем 21, а с другой стороны через переходник 22, зафиксированный на нем гайкой 23, с колонной

:наружных штанг 24 со шнековой навивкой

25. Накидные гайки 26 связывают симметричные половины корпуса 1 по концам рабочего наконечника и выполнены 6, манжетными уплотнениями 27. Шестигранные хвостовики 28 наружных штанг 24 выполнены с центральным реэьбовым отверстием, верхнее из которых свинчено с болтовым стопорным приспособлениеч 29 для фиксации относительного продольного перемещения внутренних стержней 18 в колонне наружных штанг 24. Устройство при испытании грунта на сжимаемость снабжено нагруэочным приспособлением и измерителем перемещений. внутренних стержней 18 (на чертежах не показаны).

Лопастный прессиометр работает следующим образом.

Траверсой вращателя бурового станка умпа УГБ-1ВС производят через шестигранный хвостовик 28 вращение колонны наружных штанг 24, передающей вращательный момент через полый вал 14 на лидирующий шнек 20 рабочего наконечника лопастного прессиометра, а погружение корпуса 1 в образующуюся шнеком 20 лидирующую скважину диаметром, меньшим его межлопастного пространства, путем среза боковых грунтовых стенок лидирующими острозаточенными кромками боковых полок

3 и ребер жесткости их продольных перемычек 5. При этом болтовое стопорное приспособление 29 ввернуто до упора в верхний торец колонны внутренних стержней 18 и предотвращает ее от перемещений. Грунтовый шлам при бурении выносится через межлопастное пространство в рабочем наконечнике и шнековой навивкой 25 наружных штанг 24 на дневную поверхность. На отметке испытания грунта процесс забуривания прессиометра прекращается, снимают болтовое створное приспособление 29 и свинчивают колонну наружных штанг 24 и внутреннихстержней 18с нагрузочным приспособлением. Задают на внутренние стержни 18 нагрузочным приспособлением ступени возрастаюшрюх нагрузок P1."Pn. которые выдерживают во времени до момента стабилиэацииперемещения S>...Sî внутренних стержней 18 при их извлечении из колонны наружных штанг 24, что фиксируется измерительным приспособлением, Каждая ступень нагрузки Р ...Рл Соответствует ступени давления P>...P> распорных штампов 6 на грунт, так как перемещение вверх внутренних стержней 18 вызывает вытяжку тяги

2005128

17 и через шпонку 19 перемещение центральной зубчатой рейки 11 и передачу крутящего момента одновременно на пары шестерен 8, 10 и,через пару параэитных зубчатых шестерен 9 на зубчатые рейки на"правляющих 7 распорных штампов 6, После испытания грунта на сжимаемость колонну внутренних стержней 18 опускают вниз относительно наружных штанг 24, распорные штампы 6 возвращают в сквозные окна 4. "0 боковых полок 3 корпуса 1 рабочего нако- нечника в исходное положение, до упора в верхний торец внутренних. стержней 18 в шестигранный хвостовик 28 ввинчивают болтовое стопорное .приспособление, траверсой вращателя бурового станка рабочий наконечник забуривают -на новую отметку испытания или извлекают на дневную по-|Ë верхность. 20

Испытания грунтов на сжимаемость требуют проведения тарировки передаточ- . ного реечно-шестеренчатого механизма лопастного прессиометра по передаваемому усилию и эамеряемому перемещению в эа- 25 висимости от истинных давлений и осадок грунта под распорными штампами.

По результатам испытаний строят график Sn= f (Рд, тд) зависимости осадки Зд

1рунта от давления Р> под штампом во аре- 30 мени t и определяют по стандартной методике механические характеристики грунта.

Предлагаемый лопастный прессиометр впервые выполнен в забуривающемся вари35

Формула, изобретения

ЛОПАСТНЫЙ ПРЕССИОМЕТР, включающий двутавровый корпус рабочего наконечника с распорными штампами в боковых полках и передаточным реечно- 40 шестеренчатым механизмом их выдвижения и возврата с центральной зубчатой рейкой, колонну совмещенных наружных штанг и внутренних стержней, нагрузочное приспособление с измерителем перемеще- 45 ний, отличающийся тем, что он снабжен полым вращающимся валом с продольными сквозными прорезями и тягой, установ- ленной в его полости, рабочий наконечник снабжен лидирующим шнеком, колонна 50 наружных штанг выполнена со шнековой навивкой; а центральная зубчатая рейка - в виде вращающейся в корпусе цилиндрической втулки с круговыми зубьями и сквозным шпоночным пазом, при этом полый 55 вал установлен вдоль оси корпуса на подшипниках и жестко связан верхним и нижним концами соответственно с колонной анте, что в 1.5-2,0 раза повышает производительность испытания грунтов на сжимаемость и позволяет успешно проводить инженерно-геологические изыскания в условиях морских акваторий, где гидрометеорологическая обстановка может измениться в течение нескольких часов. Глубина исследования грунтового массива возрастает до

50 ... 80 м, при этом исключается увод рабочего наконечника оТ оси лидирующей скважины и потеря его корпусом устойчивости в продольном направлении, что наблюдается у прототипа. Надежности работы предлагаемого устройства способствует наличие продольных перемычек с ребрами жесткости в окнах боковых полок корпуса рабочего наконечника, а также устранение возможности самовыдвижения распорных штампов при погружении рабочего наконечника путем стопорения относительного перемещения колонны внутренних стержней в наружных штантах. Боковые и лидирующие кромки продольных перемычек с внешней заточкой способствуют вытеснению срезанного грунта нарушенной структуры ие зоны испытания под распорными штампами при погружении рабочего наконечника. (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 1357496, кл. Е 02 0 1/00, 1985.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1065532, кл. Е 02 0 1/00, 1982. внутренних штанг и лидирующим шнеком рабочего наконечника, а цилиндрическая втулка установлена на полом валу с возможностьн1 относительного продолж ного; перемещения, причем тяга связана С колонной внутренних стержней и через -шпонку, установленную подвижно в продольных сквозных прорезях вала, - с цилиндрической втулкой центральной зубчатой рейки.

2. Прессиометр по п.1, отличающийся тем, что колонна. внутренних стержней снабжена стопорным приспособлением ее относительного перемещения в колонне наружных штанг. е

3. Прессиометр по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что боковые полки корпуса выполнены со сквозными окнами, имеющими сквозные продольные перемычки, в которых установлены распорные штампы, а вдоль перемычек каждого окна и всей боковой полки с внешней стороны выполнены ребра жесткости с острой внешней заточкой боковых и лидирующих граней.

2005128 г7

f6

fg

3 (о

6

Ц

8

Б-б

Сестааитель Е.Хрусталев

Техред М.Моргентал Корректор А,Обру ар

Редактор Н.Цалихина

Заказ 3423

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород. ул,Гагарин.з 101