Устройство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта

Устройство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<н998648

Союз Советских

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 070581 (2>) 3289019/29-33 с присоединением заявки ¹(23) Приоритет(И)м Кп.з

Е 02 D 1/00

G 01 N 3/24

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 620.1.05:

:539.385 (08&.8) Опубликовано 2302.83. Бюллетень №7

Дата опубликования описания 230283 (72) Авторы изобретения

Н.A Öûòoâè÷, З.Г.Тер-Мартиросян, Ю.С.Г и В.А.Тищенко

Московский ордена Трудового Красного 3 строительный институт им.B.Â.Êóéáûøåâà (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ

И ДЕФОРМАЦИОННЫХ XAPAKTEPHCTHK ГРУНТА

Из обре те нне отн осится к строительству, в частности к инженерной геологии

Известна установка для определения прочностных и деформационных характеристик грунта в условиях пространственного напряженного состояния, включающая корпус, внешнюю и внутреннюю . рабочие камеры, приспособление для создания гидростатического давления,эластичную. внешнюю и внутреннюю обо-: лочки для образца грунта, матрицу, штамп и подставку (1l.

Недостатком данной установки является невысокая точность определения прочностных и деформационных характе ристик грунта, обусловленная тем, что пустотелый образец не остается строго цилиндрическим в течение испытания из-эа сжимаемости воды, заполняющей рабочую камеру, а также трения торцов образца о поверхность пористых штампов, возникающего при развитии его боковых деформаций под нагрузкой. Боковые деформации грунта в большей степени, чем н торцах, развиваются в средней по высоте части образца, при" чем при вертикальном сжатии возникает так называемый эффект бочкообраэования, обратный эффект которому наблюдается при обжатии образца внешним и внутренним -боковым давлением

A также небольшой диапазон ее применения, так как она позволяет испытывать образцы грунта различной высоты вследствие *того, что корпус и камеры установки приспособлены для испытания образцов только одной строго определенной высоты.

Кроме того, установка не позволяет измерять величины бокового и порогового давлений и деформации сдвига диф" . ференцированно, в нескольких уровнях по высоте Образца. Этим исключается возможность исследования в данной установке аиизотропных по высоте образцов грунта и проведение в ней испытаний,моделирующих, изменение нап-ряженно-деформированного состояния в грунтовых массивах, например в оползневых склонах при переменном режиме грунтовых вод.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устрой ство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта, содержащее кольцевую грунтоприемную камеру с наружной эластичной оболочкой и штампами, нагрузочное, сдвигающее и измерительные приспособления (2), Известное устройство из-за неравномерного развития боковых деформаций по высоте образца, что обусловлено сжимаемостью воды в рабочей камере и трением торцов образца о поверхность верхнего и нижнего ребристых пористых S штампов, также не обе спечи вает достаточно высокой точности определения прочностных и деформационных характеристик грунтов.

Невелик и диапазон применения из- !О вестного устройства. Так как оно не позволяет измерять величины бокового и порогового давлений, а также деформаций сдвига в нескольких уровнях по высоте образца, исключается возмож- 15 ность исследования в известном устройстве анизотропных и различных по высоте образцов грунта, а также проведение в нем испытаний, моделирующих нестационарное напряженно-деформи- о рованное состояние грунтовых массивов, например оползневых склонов при переменном режиме грунтовых вод.

Цель изобретения — повышение точности исследований и расширение функ- 25 циональных возможностей.

Цель достигается тем, что устройство для определения прочностных и деформационных характеристик грунта, содержащее кольцевую грунтоприемную камеру с наружной эластичной оболочкой и штампами, нагрузочное, сдвигаю. щее и измерительные приспособления, снабжено кольцами с гидравлическими камерами, кольцами с радиальными каналами, дисками и низкомодульными прокладками, при этом кольца с гидравлическими камерами и кольца с радиальными каналами установлены в порядке чередования на наружной эластичной оболочке, а диски размещены в полости40 грунтоприеглной камеры попарно с низко.модульными прокладками между ними.

° На фиг. 1 показано устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 — то же, горизонтальный разрез. 45

Устройство содержит основание 1, крепящуюся в нем прижимным кольцом 2 наружную эластичную оболочку 3, в которую помещается полый цилиндрическийй образ ец грунта 4, устанавливаемый 5О на нижний ребристый пористый штамп 5.

Внутренняя полость образца грунта 4 заполенна покрытыми тонким слоем густого машинного масла цилиндрическими элементами б, каждый из которых состоит иэ двух жестких дисков 7 с низкомодульной прокладкой 8 между ними.

На наружную эластичную оболочку 3 устанавливаются с зазором между собой кольца 9 с гидравлическими камерами

10 и бескамерные кольца 11 с проточками 12 по наружным цилиндрическим поверхностям с прокладками из эластичной резины 13, приклеенными к внутренним цилиндрическим поверхностям, и радиальными каналами 14. После этого 65 эластичная оболочка 3 крепится в верхнем зажимном приспособлении 15. Устойчивость собранной рабочей камеры обеспечивается составными по высоте стойками 16, крепящими с я в основании

1, и жестко закрепленной от перемещений пластиной 17. Количество колец 9 и 11 рабочей камеры, а также длина составных по высоте стоек 16 выбирается в зависимости от высоты испыту— емого образца 4.

К гидравлическим камерам 10 колец 9, заполненным дистиллированной, дегазированной водой, через каналы

18 присоединены манометры 19 гидроаэро статического типа. К бескамерным" кольцам 11 с проточками 12 крепятся инварные проволоки 20 прогибомеров

21. Радиальные каналы 14 предназначены для введения в образец грунта 4 иглодатчиков, 22 манометров 23, измерявших паровое давление. Герметизация контакта иглодатчиков 22 с оболочкой

3 обеспечивается за счет того, что эластичная оболочка 3 и резиновая прокладка 13, зажатые между образ— цом.4 и внутренней цилиндрической поверхностью бескамерного кольца 11, деформируясь под воздействием бокового давления грунта, возникающего при передаче вертикальной нагрузки на образец 4, плотно обжимают корпус 24 иглодатчиков 22.

Вертикальная нагрузка на образ.ец грунта 4 передается через верхйий ребристый пористый штамп 25 и центри. руемый пластиной 17 шток 26 с шариком 27. Через систему 28 тросов тягового устройства и шкив 29 на образец грунта 4 передается крутящий момент. Отверстие 30 с резьбой в основании 1 устройства предназначено для присоединения, в случае необходимости системы, создающей граничный гидравлический напор. Индикатор

31 измеряет вертикальную деформацию образца.

Устройство работает следующим образом.

Через шарик 27, шток 26 и штамп 25 к образцу грунта 4 прикладывается первая ступень вертикальной нагрузки.

Кольца 9 и 11, между которыми для создания зазора устанавливаются прокладки за счет трения по цилиндрической поверхности, возникающего вследствие поперечного распора грунта, повисают на образце 4, дальнейшее загружение которого вертикальной нагрузкой производится после удаления прокладок. жесткие в поперечном направлении гидравлические кольца 9, бескамерные кольца 11 и цилиндрические элементы б не препятствуют свободной вертикальной деформации образца грун. та 4 за счет выбирания зазора между кольцами 9 и 11 и деформирова«ия

998648 низкомодульной прокладки 8, модуль деформации которой на порядок и. более ниже, чем у грунтов.

После стабилизации вертикальной деформации, фиксируемой индикатором

31, к образцу грунта посредством 5 тросов 28 тягового устройства, шкива 29 штока 26 и верхнего ребристого штампа 25 прикладывается крутящий момент требуемой величины. Кольца 9 и 11, установленные с зазором, и сос-10 тавные, смазанные машинным маслом, цилиндрические элементы 6 не препятствуют .свободному развитию деформации сдвига,. величина которой дифференцированно по всей высоте образца 4 из- 15 меряется прогибомерами 21. С момента приложения вертикальной нагрузки манометры 19 гидравлических колец 9 также дифференцированно ио всей высоте образца измеряют величину бокового давления, а манометры 23 посредством иглодатчиков 22, введенных в образец грунта 4 через радиальные каналы 14 колец 11, измеряют величину парового давления. 25

Использование предлагаемого изобретения. за счет сохранения цилиндрической формы образца в течение всего испытания позволяет повысить точность определения прочностных и деформационных характеристик грунтов.

Кроме того, устройство позволяет испытывать анизотропные и различные по высоте образцы грунта и измерять величину бокового и парового давления, а также деформации сдвига дифференцированно, в нескольких уровнях по высоте образца. В устройстве могут выполняться исследования, моделируЬщие нестационарное напряженно-деформированное состояние грунтовых массивов, например природных оползневых склонов при переменном режиме грунтовых вод.

Формула изобретения

Устройство для определения прочно::тных и деформационных характеристик грунта, содержащее кольцевую грунтоприемную камеру с наружной эластичной оболочкой и штампами, нагрузочное, сдвигающее и измерительные приспособления, о т л и ч à. lo щ е е с я тем, что, с целью повышения точности исследований и расширения функциональных возможностей, оно снабжено кольцами с гидравлическими камерами, кольцами с радиальными -каналами, дисками и низкомодульными прокладками, при этом кольца с гидравлическими камерамии кольца с радиальными каналами установлены в порядке чередования на наружной эластичной оболочке, а диски размещены в полости грунтоприемной камеры попар но с низкомодульными прокладками между ними.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 319873, кл. G 01 N 3/08, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 99613, кл. 6 01 и 3/10, 1953 (прототип).