Устройство для исследования свойств грунтов
1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, включаюшее корпус, распорное приспособление с приводом, штамп для создания вертикальной нагрузки с приводом и измерительными приспособлениями, отличаюш е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надежности исследования грунтов, оно снабжено крыльчаткой со штангами, верхняя из которых снабжена измерителем вертикальных перемещений, корпус выполнен с пазами, распорное приспособление - в виде цилиндрических штампов с роликами, установгленных в пазах корпуса, а привод распорного приспособления выполнен в виде гидроцилиндра и толкателя с наклонными пазами, соединенного с гидроцилиндром с возможностью взаимодействия с роли.ками штампов распорного приспособления, при этом крыльчатка установлена с возможностью взаимодействия своей верхней частью со штампом для создания вертиг кальной нагрузки. 2.Устройство по п. 1, отлича (Л ют е е с я тем, что рабочая поверхность штампов распорного приспособления выполнена сменной. 3.Устройство поп. 1, отличающееся тем, что, штамп для создания вертикальной нагрузки и штампы распорного приспособления снабжены термоэлементами .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (I91 SU(1I) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3545508/29-33 (22) 26,01.83 (46) 23.03.84. Ьюл. № 11 (72) Л. С. Амарян, В. В. Иванов и В. Н. Малышев (7 1 ) ocynaрственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности им. В. И. Муравленко (53) 624.131.382 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 850798, кл. H 02 ) 1/00, 1979.
2. Авторское свидетсльство СССР
¹ 637492, кл. Е 02 D 1/00, 1976.
3. Авторское свидетельство СССР № 574662, кл.. Е 02 D 1/00, 1976. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ ГРУНТОВ, включаюшее корпус, распорное приспособление с приводом, штамп для создания вертикальной нагрузки с приводом и измерительными приспособлениями, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения надеж (51) Е 02 D 1/00; Cj 01 N 33/24 ности исследования грунтов, оно снабжено крыльчаткой со штангами, верхняя из которых снабжена измерителем вертикальных перемешений, корпус выполнен с пазами, распорное приспособление - в виде цилиндрических штампов с роликами, установ-. ленных в пазах корпуса, а привод распор» ного приспособления выполнен в виде гидроцилиндра и толкателя с наклонными пазами, соединенного с гидроцилиндром с возможностью взаимодействия с ролика ми штампов распорного приспособления, при этом крыльчатка установлена с воз- можностью взаимодействия своей верхней частью со штампом для создания вертикальной нагрузки.
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что рабочая поверхность штампов распорного приспособления выполнена сменной.
3. Устройство по п. 1, о т л и ч аю ш е е с я тем, что, штамп для создания вертикальной нагрузки и штампы распорного приспособления снабжены термоэлемен тами.
1081274
Изобретение относится к инженерным изысканиям в строительстве, в частности к устройствам цля определения механи1 ческих свойств грунтов в полевых условиях.
Известно устройство для определения сжимаемости и прочности грунтов, содержащее корпус с гиароцилинцрами и распорными штампами, связанными с нагрузочным и измерительным дриспособле ниями, а также механизмом сдвига fl).
Известно также устройство цля опое деления прочностных и деформационных свойств грунта,"соцержашее корпус, в . котором пропущена штанга с крыльчаткой, штамп с эластичной оболочкой, нагрузочное и измерительное приспособления (2g.
Недостатками устройств являются .ограниченность получаемой информации о физико-механических свойствах иссле цуемого грунта на зацанной отметке, а также недостаточная точность измери тельных приспособлений.
Наиболее близким к изобретению является устройство цпя исследования свойств грунтов, включающее корпус, 25 распорное приспособление с привоцом, штамп для созцания вертикальной нагрузки с приводом и измерительными приспособлениями (3) .
Недостатками известного устройства являются невозможность комплексных исследований свойств грунтов оцним устройством в .заданной точке пространства, а также невысокая точность получаемых результатов, которая опрецеляет З ся лишь точностью измерительных приспособлений.
Цель изобретения - расширение области применения и повышение нацежности исслецования грунтов.
Бель цостигается тем, что устройство цля исслецования свойств грунтов, включающее корпус, распорное приспособление с приводом, штамп цля создания вертикальной нагрузки с приводом и из- 45 мерительными приспособлениями, снабжено крыльчаткой со штангами, верхняя из которых снабжена измерителем вертикальных перемещений, корпус выполнен с пазами, распорное приспособление - 5О в вице цилиндрических штампов с роликами, установленных в пазах корпуса, а привод распорного приспособления выполнен в вице гицродилинцра и толкателя с наклонными пазами, соециненного с гиц- 55 роцилинцром с возможностью взаимодейст вия с роликами штампов распорного при» способленвя, при этом крыльчатка установлена с возможностью взаимодействия своей верхней частью со штампом цля создания вертикальной нагрузки.
Рабочая поверхность штампов распорного приспособления выполнена сменной.
Кроме того, штамп цля создания вертикальной нагрузки и штампы распорного. приспособления снабжены термоэлемен тами.
На фиг. 1 изображена схема устройства в статическом состоянии; на фиг. 2вид A на фиг. 1; на фиг.3-6 — схемы работы устройства при различных вицах испытаний грунтов.
Устройство цля исслецования свойств грунтов (фиг. 1 и 2) состоит из рабочего органа 1, нагрузочного приспособления в вице автоматизированной гидравлической станции 2, измерительных приспособлений
3-5 и соецинительных трубопровоцов 6.
Рабочий орган 1 в верхней части корпуса 7 с пазами имеет распорное приспособление, выполненное в вице цилиндрических штампов 8 с роликами 9, привод распорного приспособления в вице гидроцилинцра 10 цвустороннего цействия с поршнем 11 и полым штоком 12, со циненного с, толкателем 13. Полый шток в верхней части имеет крепление цля тросика 14 привоца измерительного приспособления 3 цля измерения перемещений штампов 8. Полый шток 12 жестко соецинен с наклонными пазами 15 цля перекатывания роликов 9. В нижней части корпуса 7 размещен штамп 16 цля создания вертикальной нагрузки, соеци« ненный с приводом - гицроцилинцром 17 и двумя измерительными приспособлениями 4 и 5. В центральной части штампа посрецс твом ребер жесткости закреплен стакан 18, в котором свободно размещена крыльчатка 19 вращательного среза со штангами 20, верхняя из которых снабжена измерителем 5 вертикальных перемещений. Штампы 8 распорного приспособления и штамп 16 оснащаются термоэлементами цпя провецения термопрессиометрических в термоштамповых испытаний мерзлых грунтов.
Устройство работает следующим образом.
На зацанную рабочую отметку в скважину погружают рабочий орган 1 с убравными дилинцрическимв штампамв 8 в штампом 16 в корпусе 7, гидроцвлввдры 10 в 17 соедивяют трубопроводами с гидроставдвей, собирают и устанавлв3 1081274 4 вают измерительные приспособления
3 -5.
Для провецения прессиометрических испытаний грунта стенок скважины цав ление на грунт передают через цилинцрические штампы 8 посредством роликов
9, перекатываюшихся по наклонным поверхностям толкателя 13, соециненного жестко с полым штоком 12 гипроцилинцра 10 цвустороннего действия (фиг, 3). 10
При этом пеформация грунта, а вместе с тем и осредненное значение перемещений цилиндрических штампов, во времени фиксируется измерительным приспособлением 3. По постижении условной стабилизации перемешений штампы 8 по необхопимости разгружаются. После первой приклацывают вторую и последующие ступени нагрузки, устанавливая пля кажцой величину стабилизированного перемешения 2р штампов. На послепней ступени прессиометрических испытаний цилинцрические штампы 8 становятся при дальнейшем обжатии распорами механизма штамповых испы таний. 25
Испытание грунтов забоя скважины проводят ступенча тым приложением нагрузки на штамп 16 с выцерживанием ее на кажцой ступени по стабилизации осадки штампа. Давление на штамп передается штоком гицроцилинцра 17, передвигающегося поп цействием поцаваемой в гицроцилинцр жицкости иэ гиц рос танции.
При осацке штампа 16 перемешае35 мая им крыльчатка 19 со штангами
20, а также тросик штока гицроцилинпра 17 передают величину его перемешения измерительным приспособлениям
4 и 5. Усрецненные значения осацок . штампа рассчитывают по результатам обоих измерений. Погрешность от случайных перемешений штампов 8 и корд се рабочего органа 1 вычисляется по разности значений отсчетных приспособ- 45 лений 3 и 5.
Устройство позволяет производить спвиговые испытания методом врашательного среза (фиг. 5) крыльчаткой 19 поц штампом 16 при любой заданной верти50 кальной нагрузке, пля чего в основании штампа имеется крестообразный вырез (фиг. 2) цля ее эаглубления в грунт..
Вращательный срез осушествляется стандартной крыльчаткой по известной мето 55 цике.
Устройство, также позволяет произво пить в скважине сдвиговые испытания (фиг. 6) методом кольцевого среза механизмом поступательного среза, включаюшим рабочий орган-срезыватепь в вице цилинцрических штампов 8. с зубчатой сменной поверхностью и упорно-вытяжной механизм в вице штампа 16 с гицроци-.. линцром 17. Нормальные давления органу-среэывателю зацаются при помоши привоца распорного приспособления. Сдвиг грунта при заданном нормальном цавлении на штампы 8 с ребристой поверхностью осушествляется плавным или ступенчатым увеличением усилия упорно-вытяжного механизма цо образования незатухаюших деформаций при постоянной скорости смещения.
Окончание процесса сцвига при этом фиксируется цо постижении неизменного отсчета по манометру гицроцилиндра 10, а пеформация смещения определяется по измерительным приспособлениям 3 и 4.
Выполнение рабочей поверхности штампов распорного приспособления сменной позволяет произвоцить испытания на прочность при смерзании различных матерна лов с грунтами, а также исслецовать сопротивление мерзлых грунтов трению, Для этого на штампы 8 распорного при способления устанавливают сменные поверхности из испытуемых материалов, ° опускают в скважину рабочий орган на время смерзания материалов с грунтом и в зависимости от поставленной цели гипроцилинпрами 10 или 17 производят сдвиг или отрыв по поверхности смерзания, фиксируя значения затрачиваемых усилий по манометрам гицроцилинцров и гицростанции. Соответствующие характеристики грунтов рассчитывают по иэвестным меTOIIKKBM.
Кроме того, устройство позволяет . исслеповать силы морозного пучения при промерзании грунтов в полевых условиях, Снабжеыие штампов распорного приспособления 8 и штампа 16 цля cosaaния вертикальной нагрузки термоэлемен тами пает воэможность исследовать цеформационные и прочностные свойства оттаявших грунтов.
Применение устройства, объециняюше го в одном корпусе взаимопействуюшие друг о цругом распорное приспособление пля прессиометрических испытаний, име юшее сменные рабочие поверхности, штамп цля созпания вертикальной нагрузки, крыльчатку и механизм поступательного среза, при снабжении штампов термоэлементами и наличии ениных отсчетных
jo81274 приспособлений позволяет увеличить объем информации о физико-механических и теплофизических свойствах исслецуемого грунта в естественных условиях на оцин погонный метр буре ни с сокрашением в четьфе раза затрат времени и средств по сравнению с известными устройствами.
Возможность проведения всех видов испытаний в оцной точке пространства и наличие отсчетных приспособлений цает возможность получать усрецненные значения испытуемых характеристик грунтов с цостаточной нацежностью и достоверностью.
1081274
1081274
108.1274
Составитель Г. Мартынова
Редактор И. Шулла Техред Л.Микеш Корректор: А. Знмокосое
Заказ 1489/26 Тираж 644 Поапнсное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., a. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород; ул. Проектная, 4
