Наконечник для пенетрации грунтов

 

i-; НАКОНЕЧНИК ДЛЯ ПБНЕТРАЦИИ ГРУНТШГ соцёрзкащий сердечник и закрепленные на нем кфпус, iviy- фты грения лоследовагепьво возрастакяцего диаметра, дистанционные муфты расположенные по обе стороны кагщой муфты трения, конические переходные муфты размещенные меяау дистанционными муфтами, и датчики сжатия, связашлю с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами, о т п и чающийся тем, что, с цепью расширения функциональных вооможностей наконечник снабжен дополнительными датчиками схжатия и четырекпопастной крыльчаткой при этом трения выполнены с ребрами на наружной поверхности и возможностью вращения вокруг оси, дополнительньш датчики соединены с муфтами трения, а четырехпопаотная крыльчатка размещена на дистанционной муфте, расположенной на конце, противоПОЛСШ1ОМ конусу. 2.Наконечник по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что каядая из муфт (Л трення выполнена в виде прулиняцей втулки со скБознь1м пазом для размещения дополнительного датчика 3.Наконечник но п. 1, о т л и ч а ю щи и с я тем, что дистанционные муфты выполнены с ребрами, имеющими профиль, идентичный профилю ребер муфт трения. ел о:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ4АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19} (И}

3(5}} Е 02 3 1/00 г ! ! б 4, б! ° б °:iбй! . ..

Т(, (}i gi, }:б

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Еб®ЛЩ | j (2 1) 3467723/29-33 (2 2) 12. 05,82 (46) 30.11.83. Бюл. М 44 (Р) Н. И. Швидкий (53) 624.131.381(088 8) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (56) 1. Санглера Г. Исследование грунтов методом зондирования. М., Стройна дат, 1971, с. 43-44.

2, Авторскж свидетельство СССР, Ж 568700, кл. Е 02 9 1/00, IS77.

3. Авторское свидетельство СССР

Ж 610910, кл. Е 02 3 1/00, 1978. (54) (57) 1. НАКОНЕЧНИК ДЛЯ ПЕНЕ ГРАЦИИ ГРУНТСБ, содержшций сердечник и закрепленные на нем корпус, 4у.фты трения последовательно возрастающего диаметра, дистанционные муфты, рас» пощиенные по обе стороны канай муфты трения, конические, переходные муфты, размещенные мелау дистанйионными

У муфтами, и датчики сжатия, связанные с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функпиональных возможностей, наконечник слаб}нвн дополнительными датчиками сжатия и четырехлопастной крыльчаткой, при этом муфты трения выполнены с ребрами на наружной поверхности и возмакюстью вращения вокруг оси, дополнительные датчики соединены с муфтами трения, а четырехлопастная крыльчатка размещена на дистанционной: муфте, распопо}}анной Hà конде, противоположном конусу

2. Наконечник по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что каждая из муфт

Щ трения выполнена в виде прун!инящей втулки со сквозным пазом для размещения дополнительного датчика .

3. Накойечник по п. 1, о т л и ч аю m и и с я . тем, что дистанционщге муфты выполнены с ребрами, имеющими профиль, идентичный профилю ребер муфт трения.

С0

1О57619 2

55

Изобретение относится к иниэнерногеологическим изысканиям цля строитель, ства, а именно к устройствам для опрецепения физико-механических свойств грунта.

Известен наконечник цля пенетрации грунта включающий конус и хвостовик

N, Оцнако данное устройство не цает воэможности одновременного получения нескольких величин нормапьного давпения и обжатия грунта, соответствующих разничным диаметрам наконечника.

Этот нецостаток устранен в устрой» стве, содержащем конус, прецставлякиций. собой ряц ципинцрических вставок, поспецовательно возрастающего диаметра с датчиками давления для измерения нормапьных напряиэний и хвостовик f2/

Это устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является наконечник для пенетрации грунтов, соцержнший серцечник и закрепленные на нем конус, муфты трения послецоватепьно возрастающего циаметра, дистанционные муфты, распопоженные по обе стороны каждой муфты трения, конические перехоцные муфты, размещенные между цистанционными муфтами, и датчики сжатия, связанные с конусом, муфтами трения и коническими переходными муфтами (3) . Такое устройство позвопяет измерять нормальное и касатепьные напряжения, передающиеся на муфты трения послецоватепьно возрастающего диаметра, и лобовое сопротивление, передающееся на конус и перехоцные муфты f3).

Недостаток устройства - невозможность цостоверно опрецелить угоп внутреннего трения и удельное сцепление, так как моделирует сдвиг грунта по металлу.

Бель изобретения - расширение функционапьных возможностей .

Поставпеьная цель достигается тем, что наконечник дпя пенетрации грунтов, содержащий сердечник и закрепленные на нем конус, муфты трения послецовательно возрастающего диаметра, дистан- ционные муфты, распопоиэнные по обе стороны кещой муфты трения, конические перехоцные муфты, размещенные Между дистанционными .муфтами и датчики сжатия, связанные с конусом, муфтами трения и коническими перехоцными муфтами, снабжен дополнитепьными датчиками ,сжатия и четырехлопастной крыпьчаткой, при этом муфты трения выполнены с реб рами на наружной поверхности и возможностью вращения вокруг оси, цополнитепь» ные цатчики соецинены с муфтами трения, а четырехлопастная крыльчатка размещена на дистанционной муфте, расположенной на конце, противоположном конусу.

При этом каждая муфта трения выпоп непа в вице пружинящей втупки со сквозным пазом цля размещения дополнитель<ного датчика.

Кроме того, цистанционные муфты выполнены с ребрами, имеющими про фипь, идентичный профилю ребер муфт трения.

На фиг. 1 изображен наконечник, продольный разрез; на фиг. 2 » муфта трения; на фиг. 3 и 4 - муфта трения, варианты выполнени ; На фиг. 5 — дистан ционная муфта, вариант выполнения.

Наконечник для пенетрации грунтов соцержит наконечник 1, на котором закре ппены муфты 2 - 4 трения поспедовательч

l но возрастающего диаметра, имеющие возможность мягкого возвратно-поступа« тепьного перемещения и вращения вокруг оси, конические перехоцные муфты 5, 6 и конус 7. Наконечник снабжзн цатчиками 8 - 13 сжатия, причем цатчик 8 связан с конусом 7, датчик 9 — с конической переходной муфтой 5, датчик 10 - с конической переходной муфтой 6, а датчики 11 - 13 - с муфтами 2 — 4 трения соответственно. Датчики 8 - 10 служат цля измерения лобового сопротивления грунта, а датчики 11 — 13 «цля измерения касатепь ного напряжения грунта.

Кажцая из перехоцных муфт 5 и 6 имеет диаметр, равный циаметру спецу« кхцей за ней муфты 3 и 4 трения соо ветственно. Диаметр конуса 7 равен циаметру муфты 2 трения.

Каждая из муфт 2 - 4 трения снабжена дополнительным датчиком 14 для измерения давления грунта, нанравпенного раци:ально к муфте трения (к центру наконечника, фиг. 2) и цополнитепьными датчиками 15 и 16 цля измерения усипия, направленного перпендикупярно вертикальной оси наконечника, т. е, для иэмерени я вращательного момента.

На наружной поверхности каждой из муфт 2 - 4 трения выполнены ребра 17„ наклоненные к образующим боковой поверхности этой муфты и связанные с датчиками 15 и 16, Между ребрами 17 имеются канавки 18 (фиг. 3 и 4).

3 1057

Для уменьшения влияния напряжений, распространяющихся в грунте при прохомч1енни перехоцных муфт Q 6 и конуса 7, последние отделены от муфт 2 - 4 трения цистанционными муфтами 19 - 24, 5 жестко закрепленными на сердечнике 1

-и расйопоженными по обе стороны кажцой муфты 2 - 4 трения. При этом цистанционные муфты 19, 21 и 23 спужат цпя защиты от повреждений 10 датчиков 8 - 10 соответственно (фиг. 1 ) ° Диаметр кая ой дистанционной муфты 19 — 24 равен диаметру соответствующей муфты трения 24, 15

На цистанционной муфте 24, распопоженной с противоположного от конуса 7 конца наконечника, размещена четырехлопастная крыльчатка 25 цпя гашения вращательного момента наконечника, При этом кющая из муфт 2 - 4 трения мсоизт быть выпопнена в виде пружинящей втулки со сквозным процольным пазом 26, в котором установлен допопнитепьный цатчик 14 (фиг,3), а на наружной поверхности как ой дистанционной муфты 19 - 24 могут быть выпопнены ребра 27, параллельные образующим боковой поверхности дистанционной муфты и имекзпие профиль, идентичный профилю ребер 17 муфт

2 - 4 трения (фиг.,5).

Наконечник работает следующим образом, Наконечник погружают в грунт при 35, помощи обычной установки цпя зонцирования. Конус 7, внецряясь в грунт, воспринимает лобовое сопротивпение и воздействует на датчик 8 сжатия, который генерирует сигнал, пропорцио40 нальный сопротивлению грунта. Отделеннаа от конуса 7 цистанционной муфтой

19 муфта 2 трения воспринимает сопро тивление трения грунта по боковой поверхности наконечника (касатепьное 45 напряхание) и передает его на цатчик 11.

Дистанционная муфта 19 устраняет влияние напр,яжения, возникающего в грунте под конусом 7, Муфта 2 трения при помощи наклонных ребер 17 сдвига 50 ет грунт и, стремясь свободно повернуться, создает вращательный момент, который фиксируется цатчиками 15 и

16 слетая.

В то ле время грунт, оказывая со- 55 противпение внедрению наконечнике, воздействует непосредственно на цатчик 14 сжатия силой, направленной по

619 4 рациусу к центру наконечника (нормапьное напряжение).

Расположение на. наружной поверхности муфт 2 - 4 ребер 17, наклоненных к образующим этой поверхности, позволяет грунту свободно выхоцить из канавок 18, одновременно перемещаясь ребрами по окружности, имеющей диаметр, равный наружному диаметру муфты трения. При этом минимальный угол наклона ребер должн быть таким, при котором перемещение грунта в канавках 18 по окружности муфты при пе ремешении наконечника в вертикальном направлении должно составлять не менее

5 мм.

Прн дальнейшем погружении последующие переходные муфты 5 и 6 и муфты

3 и 4 трения анапогичным образом перецают лобовое сопротивление, касатепьное напрянение и вращатепьный момент на соответствующие датчики (9, 10, 12, 13, 15 и 16).

Возникающий на муфтах 2 — 4 трения суммарный вращательный момент, перецаваемый на наконечник, гасится четырехпопастной крыпьчаткой 25.

При погружении наконечника, в кото ром муфта трения выполнена в вице пружинящей втул ки со сквозным пазом 26, Муфты трения, стремясь уменьшитьса в диаметре за счет сил„направпенных по рациусу к центру наконечника (нормапьные напряжения к муфте трения), также, как описано выше, возцействуют на датчик 14 сжатия, который генерирует сигнал, пропорциональный этим силам.

При погружении наконечника, в котором на наружной поверхности кющой из дис» танционных муфт выполнены ребра, параллепьные к ее образующим и имекзцие профиль, идентичный профилю ребер муфт трения, ребра на дистанционньы муфтах 20, 22 и 24 разрезают грунт в вертикапь ном направлении и тем самым устраняют лобовое сопротивление грунта, возникающее на ребрах 17 муфт трения.

Таким образом, при испопьзовании предпагаемого наконечника не только измеряют лобовое сопротивление грунта и нормальные и касатепьные направления, но и модепируют неконсопидированный сдвиг грунта в условиях его естествен ного залегания при трех нормапьных напряжениях, зарегистрированных на трех муфтах трения поспецовательно возрастающего циаметра, что дает возмсякиость

i с высокой точностью опрецелить угол внутреннего трения и уцельное сцепление грунта, что позволит избелеть трупоемкнх и цорогосГояших работ по бурению и отбору монолитов и сократить сроки изысканий.

1057619

77 фиг, 2

17

18

@put OO

Put.5

Составитель Г. Мартынова

Редактор И. Ковальчук Техред В„балекорей Корректор,A. Тяско

Закав 9534/35 . Тираж 673 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но дедам изобретений и открытий

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

Фигжал ППП ГЬтент", г. Ужород, ул, Проектная, 4