Способ определения прочностных параметров материальной среды методом ее вращательного среза и устройство для его осуществления

Способ определения прочностных параметров материальной среды методом ее вращательного среза и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретения относятся к области «Физики материального контактного взаимодействия» и позволяют определить параметры прочности материальной среды методом ее вращательного среза.

1. Известен способ определения прочностных параметров материальной упруго-вязко-пластичной (грунтовой и нарушенной торфяной) среды методом ее вращательного среза, заключающийся в том, что производят погружение на глубину h (см) массива материальной среды рабочего лопастного наконечника путем его вдавливания через наращиваемую по высоте из секций колонну штанг и отключающее штанги от рабочего наконечника с возможностью свободного вращения приспособление, на глубине h рабочий наконечник отключают от колонны штанг путем поддергивания последней на высоту кулачков зацепления отключающего приспособления и производят свободное вращение колонны штанг с замером крутящего момента М₀ (кГ·см) от бокового трения штанг со средой, далее колонну штанг опускают до момента сцепления кулачков отключающего приспособления и ее соединения с рабочим наконечником, через колонну штанг вращают лопастной наконечник со скоростью 2…3 град/с с регистрацией максимального крутящего момента M_max (кГ·см) до полной стабилизации его значений в процессе 2…3 полных оборотов лопастного наконечника и фиксируют установившееся показание измерительного устройства - крутящий момент среза среды М_уст (кГ·см), отличающийся тем, что максимальное сопротивление среды срезу вычисляют по зависимости , установившееся сопротивление среды срезу - по зависимости , где постоянная крыльчатки (статический момент), d - диаметр наконечника (см), Н - высота

крыльчатки (см); для материальной среды с числом пластичности J_L>1 в нестабилизированном состоянии определяют удельное сцепление при принятом значении угла внутреннего трения φ_стр=0°, определяют модуль общей деформации , где М_н - начальный крутящий момент на начальном линейном участке кривой , - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту М_н, рассчитывают показатель структурной прочности среды при срезе по зависимости . [1,2,3].

Недостатком известного способа определения прочностных параметров материальной среды является низкая точность регистрации крутящего момента до наступления максимального значения M_max на лопастном наконечнике (в момент среза окружающей его среды), что оправдано для напластованных отложений торфяной среды, когда ее структурное разрушение и потеря упругости наступает в момент достижения значения M_max. Однако для дисперсных связных грунтов нарушение их структурной прочности происходит при давлении р_стр=р_б, где р_б - гравитационное (бытовое) давление, еще до наступления значения M_max на лопастном наконечнике, что при испытаниях грунтов вращательным срезом в известном способе во внимание не принимается, и величину максимального момента M_max ошибочно принимают для материальной грунтовой среды в момент достижения, по сложившемуся мнению, ее структурной прочности, а при считающейся потере структурной прочности величину крутящего момента ошибочно принимают за показатель М_уст. В действительности опыты свидетельствуют, что структурная прочность грунтовой среды при вращении лопастного наконечника теряется еще до момента достижения среза среды при M_max, когда на краях лопастей лопастного наконечника контактное разрушающее давление достигает величины предельно критического давления , преодолевающего гравитационное (бытовое) давление на глубине h, а именно , где р_стр - давление структурной прочности среды. Это положение доказывается следующим известным способом определения прочностных параметров материальной среды.

Известен способ определения прочностных параметров материальной среды методом ее вращательного среза, заключающийся в том, что производят погружение на глубину h (см) исследования массива материальной среды лопастного наконечника путем вдавливания через наращиваемую из секций колонну штанг и отключающее их от лопастного наконечника с возможностью свободного вращения приспособление, колонну штанг отключают от лопастного наконечника и вращают вокруг своей оси с замером крутящего момента М₀ на преодоление трения с окружающей средой, далее колонну штанг через отключающее устройство соединяют с лопастным наконечником и производят вращение последнего вокруг своей оси со скоростью, позволяющий регистрировать угол поворота наконечника вокруг свой оси и величины: М_с (кГ·см) - крутящего момента на преодоление начального сопротивления среды, M_max (кГ·см) - на преодоление максимального сопротивления среды вращательному срезу и М_уст (кГ·см) - на преодоление установившегося сопротивления среды вращательному срезу , где - постоянная лопастного наконечника, d - диаметр и Н - высота лопастного наконечника (см), для материальной среды с числом пластичности J_L>1 в нестабилизированном состоянии определяют удельное структурное сцепление с_стр=τ_max(кГ/см²) при принятом угле внутреннего трения φ_стр=0°, модуль общей деформации , где М_н - начальный крутящий момент на начальном линейном участке кривой ,α_н (рад) - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту М_н, рассчитывают показатель структурной прочности среды при срезе по зависимости . [4].

Недостатком известного способа определения прочностных параметров материальной среды является неопределенность показателя τ_с - сопротивления среды и ошибочность принятия показателя τ_max за сопротивление среды вращательному срезу при потере ею структурной прочности. Низкая информативность и точность метода вращательного среза определяет ограниченный объем его использования, тем более, что удельное сцепление и показатель структурной прочности известным способом получают только для слабых, водонасыщенных сред, в которых принято значение c_cmp=τ_max при ф_стр=0° для идеализированных материальных сред. В теоретических расчетах показателей прочности материальной среды в массиве по прежнему бытовое гравитационное давление на глубине h ошибочно принято рассчитывать по выражению p₆-γh, соответствующему тангенциальному напряжению τ_стр=γh, где γ - удельный вес структурированной среды.

Модуль материальной среды при ее испытании методом вращательного среза по предложенной в известном способе расчетной зависимости относится прежде всего к модулю упругости среды Е_упр, т.к. определяется в интервале углов α° упругого деформирования среды при сохранении ею своей структурной прочности, полностью характеризующему деформационные свойства ненарушенной торфяной среды и частично - грунтовой среды в упругом состоянии. При этом модуль общей деформации Е₀ материальной среды при испытании лопастным наконечником методом вращательного среза ошибочно рассчитывают для ее нестабилизированного состояния при задаваемой скорости ее загрузки ω=const, крутящим моментом (М - varir) в режиме, неприемлемом для испытания статическими нагрузками по стандартной методике.

Технический результат по способу определения прочностных параметров грунтовой и нарушенной торфяной материальной среды методом ее вращательного среза, заключающемуся в том, что погружают на глубину h (см) исследования массива материальной среды посредством наращиваемой из секций колонну штанг с ее отключающим приспособлением для свободного вращения относительно лопастного наконечника, колонну штанг отключают от лопастного наконечника и медленно со скоростью 2…3 град/с, вращают в массиве с замером крутящего момента М₀ (кГ·см)на преодоление трения с окружающей средой, колонну штанг через отключающее приспособление соединяют с лопастным наконечником и их одновременно вращают вокруг своей оси, регистрируют параметры текущего крутящего момента M_i (кГ·см) на оси вращения штанг с лопастным наконечником при соответствующих регистрируемых углах их поворота, строят график испытания , где - постоянная лопастного наконечника (см³), d - диаметр и Н - высота лопастного наконечника (см), на график испытания наносят отсечки, соответствующие крутящим моментам на оси лопастного наконечника на преодоление: М_с (кГ·см) - начального сопротивления упруго-вязко-пластичной структурированной среды сдвигу , M_max (кГ·см) - максимального сопротивления материальной среды вращательному срезу , М_уст(кГ·см) -установившегося сопротивления среды медленному вращательному срезу , определяют удельное сопротивление с (кГ/см²) и угол φ° внутреннего трения среды, ее модуль общей деформации E₀(кГ/см²) и показатель структурной прочности - П_стр=τ_max/τ_уст, достигается тем, что лопастной наконечник вращают вокруг своей оси возрастающими ступенями крутящего момента M_t=τ_iB≤M_max(кГ/см), соответствующего тангенциальному напряжению τ_i(кГ/см²) согласно таблице

каждую ступень крутящего момента M_i≤M_max выдерживают во времени t_i до стабилизации угла α_i поворота лопастного наконечника вокруг своей оси или задают возрастающие ступени углов поворота лопастного наконечника до момента стабилизации величины соответствующего крутящего момента M_i≤M_max на оси наконечника и окончания релаксации напряжений в среде под его лопастями, по результатам испытания среды вращательным срезом строят график , где - стабилизированный во времени t угол поворота лопастного наконечника при заданной ступени крутящего момента M_i, назначаемого в соответствии с таблицей, или график α_i=ƒ(τ_icт), где τ_icт=М_iст/В - стабилизированное во времени t значение тангенциального напряжения при заданных ступенях угла α_i поворота лопастного наконечника, график τ₁=F(α₁) или α₁=F(τ₁) совмещают с графиком τ₁=f(p₁) предельного состояния материальной среды, для связной упруго-вязко-пластичной грунтовой среды угол φ_стр внутреннего трения ее ненарушенной структуры определяют по зависимости φ с т р = arccos M c / M max , где τ_ху=τ_ycm - установившееся сопротивление грунта вращательному срезу или принимают φ с т р = α max 0 соответствующим углу α max 0 поворота лопастного наконечника в момент среза грунта при крутящем моменте M_max, а угол внутреннего трения грунтовой среды в нарушенном под лопастью наконечника состоянии рассчитывают по зависимости φ_н=arcsin[2sinφ_стр/(1+sin²φ_стр)]-φ_стр, для структурированной грунтовой среды удельное сцепление определяют по зависимости с_стр=(M_max-M_c)/B=(М_уст-M₀)/B - при удельном сцеплении грунтовой среды в нарушенном состоянии с_н=с_стр[12-tgφ_н/tgφ_стр], для структурированной грунтовой среды ее удельный вес на глубине h рассчитывают по зависимости γ_стр=с_н/(hcos²φ_стр) (кГ/см³), гравитационное (бытовое) давление на глубине h материальной среды рассчитывают по зависимости p_б=(γ_стрh-с_стр)ctgφ_стр, коэффициент общего бокового давления структурированной и нарушенной грунтовой среды при вращательном срезе на глубине h рассчитывают по зависимостям ζ_стр=sinφ_стр·cos³φ_стр=0,5sin2φ_стр·cos²φ_стр,

ζ_н=sinφ_н·cos³φ_н=0,5sin2φ_н·cos²φ_н при соответствующих коэффициентах общей относительной поперечной деформации ν_стр=ζ_стр/(1+ζ_стр)=sinφ_стр·cos³φ_стр/(1+sinφ_стр· cos³φ_стр),

ν_н=ζ_н/(1+ζ_н)=sinφ_стр·cos³φ_н/(1+sinφ_н·cos³φ_н), вертикальный модуль упругости грунтовой и нарушенной торфяной среды (модуль Юнга) при вращательном срезе определяют по зависимости , где α⁰ _б - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту графика τ_xy=f(α⁰ _б) на преодоление гравитационного (бытового) давления р_б, а модуль общей деформации упруго-вязко-пластичной грунтовой среды определяют по зависимости , где моменты , М_б=τ_б·В=γ_стр ^·h·B, α⁰ _кр1 - угол поворота лопасти при соответствующем первом (начальном) критическом давлении

.Впервые методом вращательного среза материальной среды в массиве в режиме возрастающих статических ступеней прикладываемой нагрузки или ступеней ее угловой деформации, как при штамповых испытаниях, получают истинные значения ее вертикального модуля деформации в требуемых диапазонах давления .

Определение физических параметров среды φ_стр и с_стр, φ_н и с_н в структурированном и нарушенном состоянии в натурных условиях (без эмпирических зависимостей) методом вращательного среза позволяет впервые с высокой точностью определять удельный вес среды, коэффициенты ее общей относительной деформации ν_стр и ν_н и общего бокового давления ζ_стр и ζ_н.

2. Известен способ определения прочностных параметров материальной упруго-эластичной в структурированном состоянии торфяной среды, заключающийся в том, что лопастной наконечник погружают на глубину h(см) исследования массива торфа ненарушенной структуры посредством наращиваемой из секций колонных штанг с ее отключающим приспособлением для свободного вращения относительно лопастного наконечника, колонну штанг отключают от лопастного наконечника и вращают со скоростью 2…3(град./с) в массиве торфа с замером крутящего момента на преодоления трения с торфом, колонну штанг через отключающее приспособление соединяют с лопастным наконечником и их одновременно вращают вокруг своей оси со скоростью 0,1…0,2(град./с) в пределах угла поворота 90°…120° для 4-х лопастного наконечника и 60°…90° - для 6-ти лопастного наконечника, а далее вращают с повышенной скоростью 3…5(град./с), регистрируют параметры текущего крутящего момента M_i (кГ·см) на оси вращения штанг с лопастным наконечником при соответствующих регистрируемых углах их поворота, строят график испытания среды лопастным наконечником, где - постоянная лопастного наконечника, d - диаметр и Н - высота лопастного наконечника (см), на график испытания наносят отсечки, соответствующие крутящим моментам на оси лопастного наконечника на преодоление: максимального сопротивления торфа вращательному срезу , - установившегося сопротивления торфа вращательному срезу , определяют удельное сопротивление торфа срезу 4-х лопастного наконечника по зависимости , где а=3 - при сдвиге на дне скважины или на поверхности торфа, а=6 - при сдвиге в толще торфа, и удельное сцепление торфа как при принятом значении угла внутреннего трения , определяют модуль общей деформации , где - начальный крутящий момент на линейном участке кривой , где α_н(рад.) - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту , и рассчитывают показатель структурной прочности торфа при срезе как [2, 3, 5].

Недостатком известного способа определения прочностных параметров торфяной среды с ненарушенной структурой является его низкая информативность. Удельное сцепление с^Т определяют только для сильно разложившегося торфа с . Модуль деформации получают для неустановившегося режима испытания торфа при непрерывном вращении лопастного наконечника и он имеет приближенные значения.

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения прочностных параметров торфяной среды методом ее вращательного среза, заключающийся в том, что производят погружение на глубину h (см) исследования массива торфяной среды лопастного наконечника путем вдавливания через наращиваемую по высоте из секций колонну штанг и отключающее их от лопастного наконечника с возможностью свободного вращения приспособление, на глубине h колонну штанг отключают от лопастного наконечника и вращают вокруг своей оси с замером крутящего момента М₀ на преодоление трения с торфом, далее колонну штанг через отключающее устройство соединяют с лопастным наконечником и производят вращение последнего вокруг своей оси со скоростью, позволяющий регистрировать угол поворота наконечника вокруг своей оси и величины: - на преодоление максимального сопротивления торфа вращательному срезу и - на преодоление установившегося сопротивления торфа вращательному срезу , где - постоянная лопастного наконечника, d - диаметр и Н - высота лопастного наконечника (см), для торфа в нестабилизированном состоянии определяют удельное структурное сцепление при принятом угле внутреннего трения , модуль деформации , где - начальный крутящий момент на начальном линейном участке кривой , α_н (рад) - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту , рассчитывают показатель структурной прочности торфа при срезе по зависимости [4].

Недостатком известного способа определения прочностных параметров торфа является неопределенность показателя τ_с - сопротивления торфа и ошибочность принятия показателя τ_max за сопротивление торфа вращательному срезу при потере им структурной прочности. Низкая информативность и точность метода вращательного среза определяет ограниченный объем его использования, тем более, что удельное сцепление и показатель структурной прочности известным способом получают только для сильно разложившегося водонасыщенного торфа, в которых принято значение при (для идеализированных материальных сред). В теоретических расчетах показателей прочности торфа в массиве по прежнему бытовое гравитационное давление на глубине h ошибочно принято рассчитывать по выражению p₆=γh, соответствующему тангенциальному напряжению τ_стр=γh, где γ - удельный вес структурированного торфа.

Модуль деформации торфа при его испытании методом вращательного среза по предложенной в известном способе расчетной зависимости относится к модулю упругости торфа Е_упр, т.к. определяется в интервале углов α° упругого деформирования при сохранении торфом своей структурной прочности, полностью характеризующему деформационные свойства ненарушенной торфяной среды. При этом модуль общей деформации Е₀ торфа ненарушенной структуры, который не существует, при испытании лопастным наконечником методом вращательного среза ошибочно рассчитывают для нестабилизированного состояния торфа при задаваемой скорости его загрузки ω=const, крутящим моментом (М - varir) в режиме, неприемлемом для испытания статическими нагрузками по стандартной методике.

Технический результат по способу определения прочностных параметров материальной упруго-эластичной структурированной торфяной среды методом ее вращательного среза, заключающемуся в том, что погружают на глубину h (см) исследования массива торфа посредством наращиваемой из секций колонну штанг с ее отключающим приспособлением для свободного вращения относительно лопастного наконечника, колонну штанг отключают от лопастного наконечника и медленно со скоростью 2…3 град/с, вращают в массиве с замером крутящего момента на преодоление трения с торфом, колонну штанг через отключающее приспособление соединяют с лопастным наконечником и их одновременно вращают вокруг своей оси, регистрируют параметры текущего крутящего момента на оси вращения штанг с лопастным наконечником при соответствующих регистрируемых углах их поворота, строят график испытания , где - постоянная лопастного наконечника (см³), d - диаметр и Н - высота лопастного наконечника (см), на график испытания наносят отсечки, соответствующие крутящим моментам на оси лопастного наконечника на преодоление: - максимального сопротивления торфа вращательному срезу , - установившегося сопротивления торфа медленному вращательному срезу , определяют удельное сопротивление с^Т (кГ/см²) и угол φ° внутреннего трения торфа, его модуль Е^Т(кГ/см²) и показатель структурной прочности - , достигается тем, что лопастной наконечник вращают вокруг своей оси возрастающими ступенями крутящего момента , соответствующего тангенциальному напряжению τ_i(кГ/см²) согласно таблице

и __,

каждую ступень крутящего момента выдерживают во времени t_i до стабилизации угла α_i поворота лопастного наконечника вокруг своей оси или задают возрастающие ступени углов поворота лопастного наконечника до момента стабилизации величины соответствующего крутящего момента на оси наконечника и окончания релаксации напряжений в торфе под его лопастями, по результатам испытания торфа вращательным срезом строят график , где - стабилизированный во времени t угол поворота лопастного наконечника при заданной ступени крутящего момента , назначаемого в соответствии с таблицей, или график , где - стабилизированное во времени t значение тангенциального напряжения при заданных ступенях угла α_i поворота лопастного наконечника, график или совмещают с графиком предельного состояния торфяной среды, для ненарушенной торфяной среды угол внутреннего трения ее ненарушенной структуры определяют по зависимости , где - установившееся сопротивление торфа вращательному срезу или принимают соответствующим углу поворота лопастного наконечника в момент среза торфа при крутящем моменте , а угол внутреннего трения торфа в нарушенном под лопастью наконечника состоянии рассчитывают по зависимости , для структурированного торфа удельное сцепление определяют по зависимости - при удельном сцеплении торфа в нарушенном состоянии , для структурированного торфа его удельный вес на глубине h рассчитывают по зависимости , гравитационное (бытовое) давление торфа на глубине h рассчитывают по зависимости , коэффициент общего бокового давления структурированного и нарушенного торфа при вращательном срезе на глубине h рассчитывают по зависимостям при соответствующих коэффициентах общей относительной поперечной деформации , вертикальный модуль упругости (модуль Юнга) торфа при вращательном срезе определяют по зависимости где - угол поворота лопастного наконечника, соответствующий моменту графика на преодоление гравитационного (бытового) давления р_б.

Предлагаемый способ повышает информативность и точность тспытания структурированного торфа методом вращательного среза в массиве.

3. Известно устройство сдвигомера-крыльчатки СК-8 для полевого определения параметров прочности среды в массиве методом вращательного среза, состоящее из четырехлопастного наконечника, связанного с наращиваемой колонной штанг через отключающее кулачковое приспособление, рукоятки вращения и поддергивания колонны штанг с отключающим приспособлением относительно лопастного наконечника, динамометрической пластины, связанной через вилку со штангами, и с деформометром ее прогиба от воздействия упора на рукоятке вращения [6].

Недостатком известного устройства вращательного среза среды в массиве является отсутствие приспособлений для 1) непрерывной регистрации параметров среза среды лопастным наконечником и 2) задания ступеней поддерживаемого по величине во времени крутящего момента M_i на лопастном наконечнике или ступеней поддерживаемого по времени и задаваемого по величине угла а, поворота лопастного наконечника вокруг своей оси. Определяемый прямым методом вращательного среза параметр τ_ср сдвига среды в массиве лопастным наконечником позволяет судить только о величине ее сопротивления сдвигу, о чем в своих трудах отмечает проф. Л.С. Амарян, все остальные параметры - угол внутреннего трения, удельное сцепление, модуль деформации или упругости среды определяют через полуэмпирические зависимости [7].

Известно устройство полевого сдвигомера конструкции ГПИ «Фундаментпроект» СП-52 и ВСЕГИНГЕО для определения параметров прочности среды в массиве методом вращательного среза, состоящее из четырехлопастного наконечника, связанного с наращиваемой колонной штанг, механизма вращения лопастного наконечника, выполненного, например, в виде самотормозящегося червячного редуктора со съемной рукояткой ручного привода, механизма непрерывной регистрации крутящего момента M_i на оси штанг и угла α_i поворота лопастного наконечника при заданной скорости ω=const вращения лопастного наконечника [8].

Существенным недостатком известных устройств для вращательного среза среды в массиве лопастным наконечником является отсутствие возможности задания и стабилизации величины ступени крутящего момента на лопастном наконечнике или ступени задаваемого угла поворота лопастного наконечника с регистрацией стабилизированной во времени величины установившегося соответствующего крутящего момента, что определяет невозможность точного установления прочностных и деформационных показателей исследуемой среды.

Технический результат по устройству для определения прочностных параметров материальной среды в массиве методом ее вращательного среза, состоящему из четырехлопастного наконечника высотой H(см)и диаметром d(см)при постоянной величине В=(πd²12)(Н+d/3) (см³), связанного с наращиваемой колонной штанг через отключающее кулачковое приспособление с возможностью относительного продольного перемещения и вращательного движения, механизма вращения штанг с лопастным наконечником в виде самотормозящегося червячного редуктора со съемной рукояткой вращения на червяке и стопорной вилки замыкания штанг на червячном колесе, механизма непрерывной регистрации крутящего момента M_i на оси штанг и угла α_i поворота лопастного наконечника, достигается тем, что червяк механизма вращения штанг с лопастным наконечником оснащен нагрузочным приспособлением, выполненным в виде дискового колеса со съемным подвесом с тарированным грузом для задания возрастающих постоянных ступеней угла α_i=const поворота лопастного наконечника при регистрируемых параметрах ступеней крутящего момента M_i или задания возрастающих постоянных ступеней крутящего момента M_i=const на лопастном наконечнике при регистрируемых параметрах угла α_i поворота лопастного наконечника.

Предлагаемое устройство для вращательного среза материальной среды в массиве впервые позволяет в режиме стабилизированных значений параметров крутящего момента M_i=const или угла поворота α_i лопастного наконечника определять с высокой точностью ее прочностные и деформационные характеристики.

Предлагаемые изобретения поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 представлено устройство для испытания материальной среды в массиве методом вращательного среза, на фиг. 2 - диаграмма испытания среды в массиве методом вращательного среза; на фиг. 3 - диаграмма α_i=f(M_i-const,t) испытания среды в массиве и установления стабилизированных во времени t значений угла α_i=const поворота лопасти наконечника при окончании релаксаций под ней контактных напряжений; на фиг. 5 - график τ_i=f(α_i) испытания связной вязко-упруго-пластичной грунтовой среды методом вращательного среза; на фиг. 6 - график р=f(τ) предельного состояния вязкой упруго-пластичной среды при испытании методом вращательного среза, совмещенный с графиком τ_i=f(α⁰ _i); на фиг. 7 - график S=f(p) осадки среды от ступеней возрастающего давления под лопастью рабочего наконечника предлагаемого устройства для ее испытания методом вращательного среза, совмещенный с графиком τ=f(р) предельного состояния среды при вращательном срезе; на фиг. 8 представлены эпюры контактного напряжения связной упруго-вязко-пластичной среды с жесткой лопастью наконечника в фазе ее начального критического состояния; на фиг. 9 представлен график испытания упругоэластичной торфяной среды предлагаемым методом вращательного среза, на фиг. 10 - эпюра предельного состояния Ш. Кулона упругоэластичной торфяной среды под лопастью рабочего наконечника для вращательного среза среды, совмещенная с графиком испытания ; на фиг. 11 - представлен график S=ƒ(р) осадки упругоэластичной среды от ступеней возрастающего давления под лопастью рабочего наконечника, совмещенный с графиком τ=ƒ(р) предельного состояния упругоэластичной среды при вращательном срезе, на фиг. 12 представлены эпюры контактного напряжения упругоэластичной среды с жесткой лопастью наконечника в фазе ее предельно упругого состояния.

Предлагаемое устройство для вращательного среза материальной среды в массиве состоит (фиг. 1) из четырехлопастного наконечника 1, связанного с наращиваемой колонной штанг 2 через отключающее кулачковое приспособление 3 с возможностью относительного продольного перемещения и вращательного движения, механизма вращения штанг 2 с лопастным наконечником 1 в виде самотормозящегося червячного редуктора 4 со съемной рукояткой 5 ручного вращения червячного колеса 6 на червяке 7 и стопорной вилки 8 замыкания штанг 2 на червячном колесе 6, размещенного в корпусе 9 червячного редуктора 4, установленного на жесткой треноге 10, крепящейся к массиву среды винтовыми анкерными сваями 11, механизма непрерывной регистрации крутящего момента M_i на оси штанг 2 и угла α_i поворота лопастного наконечника 1, выполненного в виде плоского диска 12, установленного посредством шлицевого соединения (не показано) на полой ступице червячного колеса 6, вращающегося в корпусе 13, жестко связанного с корпусом 9 червячного редуктора 4, закрепленной на диске 12 сетки (не показана) круговой диаграммы 14 (фиг. 2, 3, 4) с угловыми значениями крутящего момента M_i по их радиусам r_i самописца 15 величины крутящего момента M_i в масштабе на круговой диаграмме 14, связанного с червячным колесом 6 через передаточный механизм, выполненный в виде, например, тензоаппаратуры с датчиками напряжения (не показаны), механизма вращения штанг 2 и регистрации крутящего момента на оси рабочего наконечника, установленного в совмещенных корпусах 9 и 13, нагрузочного приспособления лопастного наконечника 1 (фиг. 1) выполненного в виде рычжно-штурвального дискового колеса 16 с рукояткой 5 вращения, связанного посредством шлицевого соединени