Способ исследования уплотнения грунтов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к исследованию физико -механических свойств. грунтов и может использоваться при лабораторных определениях их плотности.Цель изобретения - повьшение эффективности исследования за счет моделирования и учета сжатия подстилающего слоя и его влияния на уплотнение верхнего слоя грунтовой насыпи. Для этого при вибрационном уплотнении образца грунта определенным количеством ударных импульсов (п) осуществляют его перемещение по направлению достижения фронта прямой волны ударного нмпуль§ (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦ1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (111

А1

1Я1 4 С 01 N 3/08, 33/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

rOCV@APCTBEHHbIA K0MHTEY

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

Ф и АВ ЮРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4067689/ЗЯ-33 (22) 26.02 .86 (46) 07.01..89. Бюл. У 3 (71) Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта им. Я.М.Свердлова (72) О.-К.Вострецов, В.А. Берзин и В.В.Леонов (53) 624.131.381(088.8) (56) Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.

IOCT 22-733-77..

Отчет по НИР. Исследовать на лабораторном стенде вибрационную уп,лотняемоеть грунтовых материалов, укладываемых в тело гидротехнических сооружений. Л.:.ВНИИГ, 1983 с.22 ° (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ УПЛОТНЕНИЯ

ГРУНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ Е10 ОСУЩЕСТ ВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к исследованию физико -механических свойств. грунтов и может использоваться при лабораторных определениях их плотности.Цель изобретения — повьппение эффективности исследования за счет моделирования и учета сжатия подстилающего слоя и его влияния на уплотнение верхнего слоя грунтовой насыпи. Для этого йри вибрационном уплотнении образца грунта определенным количеством ударных импульсов (и) осуществляют его перемещение по направлению достижения фронта прямой волны ударного импуль"

1449864 сф в момент ее подхода к нижней части о(разца, определяемый по увеличению давления на его нижнем торце. Уплотнение образца осуществляют до стабилизации осадки грунта. Величину перем щения образца (7с) определяют по ффрмуле д1 = с5„ Ь/2п Е, где ᄠ— сред,нЕе контактное давленйе в уплотняемом образце при действии вибрационной на г узкии, (), = (О, 9 — 1, О) G <, б — пред л прочности грунта, Š— модуль дермации грунта, h " высота уплотняе ого слоя насыпи в нолевых условиях, и инимаемая в зависимости от характ ристик виброуплотняющих машин. Устр йство дополнительно снабжено нижним п двпжным штампом (HIIIIl,) 5, установл нным в цилиндрическом стакане (ЦС) д я образца 3 грунта, гидравлической п душкой 4 (ГП) в виде корпуса с к ышкой, поршнем 6 и штоками, дросселем 7, соединенным с полостью ГП !

Изобретепие относится к строительству, к исследованию физико-механи= еских свойств грунтов и предназначен о для определения плотности грунта лабораторных условиях, Цель изобретения — повышение эфс ективности исследований за счет мо елирования и учета сжатия подстила щего слоя и его влияния на уплотне: ие верхнего слоя грунтовой насыпи.

На чертеже дана схема устройства сля осуществления пресдлагаемого спо соба.

Устройство содержит виброштамн 1 15 (например, электромагнитный), цилиндрический стакан 2 для образца 3 грунта, закрепленный на корпусе гидравлической подушки 4, и нижний штамп

5, жестко соединенный штоками с пори-20 нем 6 гидравлической поцушки 4, имеющей дроссель 7. Поршень 6 соединен со штоком поршня 8 разрядной камеры

9. Гидравлическая подушка 4 и камер; 9 соединены с внешними гидросисте-25 м,"ми, Устройство снабжено блоком вы;.«кого напряжения„ содержащим высоковольтный выпрямитель 10, подклюразряднои камерои (РК) 9 с электродами 15 и поршнем 8, мессдозой 14, установленной на HIIIII 5, и блоком высокого напряжения. ЦС установлен на крышке ГП 4, поршень 6 которой соединен с НПШ 5 и поршнем 8 PK 9. Блок высокого напряжения содержит высоковольтный выпрямитель 10, подключенный к внешней цепи, переменный конденсатор (ПК) 11 и переключатель,(П)

12, подсоединенный к многоканальному усилителю (МУ) 13. Электроды 15

PK 9 подсоединены к ПК 11, а мессдоза 14 и датчики 16 и 17 через МУ 13— к П 12 и осциллографу 18. ПК 11 механически связан. с одним из штоков поршня 6 ГП 4, а корпус ГП 4 установлен на пружинные демпферы 20. При разряде электрического тока поршень 6 ГП 4 перемещает НПШ 5 вниз в момент подхода волны к дну ЦС. 2 с. и

2 з.п. ф-лы, 1 ил. ченный к внешней цени, переменный конденсатор 11, переключатель 12 и многоканальный усилитель 13.

Ila штампе 5 установлена мессдоза

14, подключенная через усилитель 13 к переключателю 2 и осциллографу 18.

В разрядной камере 9 размещены электроды 15, подсоединенные к переменному конденсатору 11. Устройство также содержит датчик 16 перемещения (например, индуктивный), нижнего штампа 5 и датчик 17 осадка (например, индуктивный) образца грунта. Датчики

16 и 17 подключены через усилитель

13 к осциллографу 18. Движок переменного конденсатора 11 имеет механическую гибкую связь 19 со штоком поршня 6 гидравлической подушки 4, которая установлена на пружинные демпферы 20 с резонансной частотой 150—

200 Гц.

Способ осуществляют следующим образом.

В цилиндрический стакан 2 засыпают грунт и уплотняют его путем приложения ударных импульсов через виброштамп 1. В процессе уплотнения обра40

8 ° 0 6 и = ---- -- . 25 = 200

0,6

1449 эец грунта перемещают по направлению движения фронта прямой волны ударного импульса в момент ее подхода к нижней части образца, который определяют

5 по увеличению давления íà его нижнем торце, которое измеряют с помощью мессдозы 14. Величину перемещения образца грунта (A) задают по формуле к A= — — -h (,) 10

2пЕу где ᄠ— среднее контактное давление в уплотняемом образце грунта при действии вибрационной нагрузки: б„ =(0,9 — 15

1,0) 6, MIIa — предел прочности грунта, MIIa

h - высота уплотняемого слоя насыпи в полевых условиях, 20 принимается в завиаимости от характеристик виброуп" лотняющих машин, м;

n — количество ударных импуль-, сов за время испытаний; 25

Е - модуль деформации грунта, МПа (G< и Е определяют известными методами).

Уплотнение ведут до стабилизации осадки образца 3 грунта в цилиндри- 30 ческом стакане 2. Плотность грунта после стабилизации осадки является максимальной для данного уровня величины ударного импульса (контактного давления), частоты и количества импульсов. В завершающей стадии уплотнения, когда осадка и перемещение образца грунта стабилизируются, начинают происходить колебания всего устройства на пружинных демпферах

20., резонансная частота которых подбирается равной резонансной частоте грунтов.

Пример. Величина смещения образца грунта рассчитывается следую . 45 щим образом. Производят уплотнение песка виброкатком средней мощности, например SVAW-8. Частота импульсов

f = 25 Гц; G = О, 2 МПа; Ь „ =0,7 м;

E = 10 МПа. Общее количество ходок 50 катка по одному месту 8; скорость катка 0,6 м/с; длина уплотняемой зоны под вальцом катка 0,6 м.

Общее количество импульсов составляет 55

864

4 где k — 1 — максимальной плотности грунта, Тогда величина смещения равна

0 2 -5 A= — - - — — 0 7 = 7 0 10 м.

200 10

Устройство работает следующим образом.

Виброштамп 1 передает вертикальные колебания образцу 3 грунта и уплотняет его в стакане 2. В момент подхода фронта прямой волны от внешнего ударного импульса к нижней части образца грунта мессдозы 14 преобразуется цавление на фронте прямой волны в электрический сигнал, который поступает в усилитель 13 и после усиления и преобразования его формы используется для управления работой переключателя 12. Конденсатор 11 в обычном состоянии заряжен при помощи

I высоковольтного выпрямителя 10. При замыкании контактов переключателя 12 энергия конденсатора 11 передается через электроды 15 жидкости (техническая вода) в камере 9. Происходит электрический пробой жидкости, сопровождающийся совпадением ударной волны, действующей в камере 10-20 мкс.

Под действием силы ударной волны поршень 8 опускается вниз и вытесняет из корпуса гидравлической подушки 4 поршнем 6 жидкость через дроссель 7.

Одновременно с перемещением поршня

6 происходит перемещение штампа 5 с образцом 3 грунта. Осадка образца 3 грунта относительно корпуса гидравлической подушки 4 преобразуется, соответственно, в электрический сигнал в датчиках 17 и 16, выходы которых через многоканальный усилитель

13 подключены к осциллографу 18, которЫй в процессе испытания регистрирует показатели давления, перемещения и осадки во времени. Результаты измерения используют при определении плотности грунта по известным формулам.

Величина перемещения штампа 5 с образцом 3 грунта относительно корпуса гидравлической подушки 4 при одном электрическом разряде в камере 9 регулируется объемом порции жидкости, выбрасываемой через дроссель 7. Объем порции жидкости определяется дав" лением внутри гидравлической подушки

4 и величиной сечения проходного канала дросселя и назначается в зависи1449864

11ркмененке способа и устройства

35 позволяет смоделировать и учесть при уплотнении образца грунта сжатие подстклак1щего слоя насыпи кли основания и влияние этого сжатия на процесс уплотнения верхнего слоя насьп1и, что дает1 возможность .определить требуемое количество уцарных импульсов для достижения нормируемой плотности в лабораторных условиях и использовать эти данные для назначения вида грунтоуплотняющей техники, толщины слоя

1i кох1кчества проходов машин прк уп 0 тн ечкк 3 pvII72 B 110 J :. 13÷õ ус лотЗиях, из о брет —:,Iièÿ эО

Формула

Способ исследования уплотнения грунтов, включающий засыпку грунта в цилиндрический стакан, приложение к нему вибрационпой нагрузки on55

:вделанным колкчеств0M ударных импульсов, веэвешиванке уплотненного .")у- iTB и Опреце31е11ке плот!Iости по ,у31ам, 0 т л и 1 .;. ю щ к к с я мости от величины перемещения образца грунта прк действии одиночного импульса, которую задают по формуле (l) °

Так как модуль деформации Е в лропессе уплотнения песчаньц1 грунтов увеличивается, то для учета этого эф: фекта в лабораторных испытаниях ис,пользуется механическая гибкая связь 10

l l9 между датчиком 16 и движком переменногс конденсатора 11. Прк перемещении штампа 5 относительно корпуса гидравлической подушки 4 механичес- кая связь 19 воздействует на движок переменного конденсатора li, снижая его электрическую емкость и величину ! запасенной элер"кк, Снижение энергии электрического разряда в камере 9

111 11нод;1г к уменьп1е11кю дополнктельно20 го давления на порше гь 6 прк электроразряде в камере 9. ак как давление жидкости в гидравлической подушке 4 с каждым ударом снижается, то пор25 цки выбрасываемой через дроссель 7 жидкости с каждым разом "тановятся

Все меньше при определенном давлении, задаваемом параметрами дросселя, Использование такой обратной механической связи позволяет изменять ве- ЗО личину моцуляцки деформации Е практически по любому закону изменения (!

Е,. в полевых условиях. тем, что, с целью повышения эффективности исслецований за счет моделирования и учета сжатия подстилающего слоя и его влияния на уплотнение верхнего слоя грунтовой насыпи, дополнительно измеряют давление на нижнем торце образца, а при приложении вкбрациЬнной нагрузки образец грунта перемещают по направлению движения фронта прямой волны ударного импульса в момент ее подхода g нижней части образца, который определяют по моменту увеличения давления на его нижнем торце, при "том образец грунта уплотняют до стабилизации осадки грунта, а величину перемешенкя при дек".твии каждого ударного импульса

,Я) определяют по формуле

Gq

Ъ и Е 7 Р где 9, — перемещение образца грунта, по направлению движения фронта прямой волны, м; (о — среднее контактное давление в уплотгяемом образце грунта при действии вибрационной нагру-.-:;,.:, 1.з,, =(0,9—

1„9) 5; G — предел про-Р ности гру1: r=-, 1111а);

Е "--модуль деформации грунта, МПа; и — количе"тво ударных импульсов во вре я испытанк. ; 13 — высота уплотняемого слоя насыпи в полевых условиях, принимаемая в зависимости от характеристик виброуплотняющих машин, м.

2. Устройство для исследования уплотнения грунтов, включающее цилиндрический стакан для размещения грунта, виброштамп с пригрузом, и датчики для измерения осадки грунта и частоты вибрации, поцсоединенные к осциллографу„ о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения эффективности исследования путем моделирования и -л1ета сжатия подстклающего слоя к 13гс влияния на уплотнение верхнего слоя ГрунтОВОЙ насыпи усTройство снабжено гкдравличеcKой поду-1псой, выполненной в виде корпуса с крышкой и размещенным в нем поршнем со штоками, проходящими через отверстия в крышке, дросселе. .:, соединенным с полостью гидравлической подушки., разрядной камер с электродами

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что переменный конденсатор механически связан с одним из штоков гидравлической подушки, 4. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что корпус гидравлической подушки установлен на пружинные демпферы.

Составитель Г.Мартынова

Редактор И.Шулла Техред А. Кравчук Ко ррек тор В, Романенко

Заказ 6959/42 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1449864 8 и поршнем, мессдозой и блоком высо- электроды разрядной камеры подсоедикого напряжения, а цилиндрический иены к переменному конденсатору, а стакан снабжен нижним подвижным штам- мессдоэа, установленная на нижнем пом с датчиком его перемещения и ус- mTmne» р усилитель — к переклютановлен на крышке гидравлической по- чателю и осциллографу.

5 душки, поршень к@торой соединен посредством штоков с подвижным нижним штампом цилиндрического стакана и поршнем разрядной камеры, при этом блок высокого напряжения выполнен в виде высоковольтного выпрямителя, подключенного к внешней цепи, переменного конденсатора и переключателя, подсоединенного к усилителю, причем