Прибор для трехосных испытаний грунтов

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изучении грунтов в основаниях сооружений. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений. Прибор имеет рабочую камеру 1 в виде куба, образованную днищем 2 и подвижными штампами 3 боковой нагрузки, выполненными из анизотропного армированного материала и размещенными в корпусе 4. Между корпусом 4 и каждым штампом 3 боковой нагрузки размещены камеры давления 8, соединенные с приводом смещения посредством трубопровода 9. Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение. Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21. Для совместной работы корпуса 4 и штампов 3 боковой нагрузки они соединены вертикальными стержнями 5, фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 шарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр 23, образующий со своим нагрузочным баком 25 привод смещения штампа вертикальной нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 Е 02 D 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2 1) 4369654/23-33 (22) 26.01.88 (46) 15.09.89. Бюл. № 34 (71) Ленинградский инженерно-строительный институт (72) А. В. Голли, А. Г. Шашкин и Д. В. Белов (53) 624.131.37 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1078279, кл. G 01 N 3/24, 1982.

Бугров A. К. и др. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия. М.: Стройиздат, 1987, с. 107 — !08..80» 1507908 А1

2 (4) ПРИБОР ДЛЯ ТРЕХОСНЫХ ИСПЫТАНИЙ ГРУНТОВ (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано при изучении грунтов в основаниях сооружений. Цель изобретения — расширение функциональны.; возможностей и повышение точности измерений. Прибор имеет рабочую камеру 1 в виде куба, образованную днищем 2 и подвижными штампами 3 боковой нагрузки, выполненными из анизотропного армированного материала и размещенными в корпусе 4. Между корпусом 4 и каждым штампом 3 боко1507908 вой нагрузки размещены камеры давления

8, соединенные с приводом смещения посредством трубопровода 9. Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение. Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21.

Для совместной работы корпуса 4 и штамИзобретение относится к строительству, а именно к исследованиям механических свойств грунтов в основаниях сооружений.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

На фиг. показано устройство, план, на фиг. 2 то же, разрез.

Прибор имеет рабочую камеру 1 в виде куба, образованую днищем 2 и подвижными штампами. Штампы 3 боковой нагрузки размещены в корпусе 4, который вместе с ними установлен на днище 2 прибора. Корпус и штампы боковой нагрузки выполнены из анизотропного армированного материала с низким модулем сжатия и сдвига, Примером такого материала может являться пакет из чередующихся плоских металлических и резиновых низкомодульных деталей, набранный на вакуумной смазке и одетый на два вертикальных стержня .

Каждый штамп 3 боковой нагрузки имеет катковые опоры 6 по своим верхней и нижней поверхностям. По вертикальным граням рабочей поверхности этих штампов выполнены пазы для возможности поступательного движения штампов при обжатии образца. В пазах между соседними штампами боковой нагрузки размещены эластичные трубки 7 для герметизации стыков, заполненные жидкостью и. выведенные из прибора на накопительный бак (не показан).

Между корпусом 4 и каждым штампом 3 боковой нагрузки имеется полость, в которой размещена камера давления 8. Камера соединена трубопроводом 9 с нагрузочным баком 10, манометром ll, клапаном 12 регулирования давления и краном 13 и образует вместе с ними привод смещения штампа 3 боковой нагрузки.

Штамп 14 вертикальной нагрузки установлен на корпусе 4 и перекрывает его сечение.

Штампы и днище выполнены в двух разновидностях — сплошными и перфорированными. При использовании перфорированных штампов и днища систему отверстий каждого из них соединяют трубопроводом 15 и с нагрузочным баком 10, волюмометром 16, ма

55 пов 3 боковой нагрузки они соединены вертикальными стержнями 5, фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа

14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 шарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр

23, образующий со своим нагрузочным баком 25 привод смещения штампа вертикальной нагрузки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. нометром 17, клапаном 18 регулирования давления, что образует систему регулирования давления в воде, индивидуальную для каждого штампа и днища.

Снаружи к корпусу примыкает сдвиговое приспособление в виде системы шарнирно соединенных между собой стоек 19 и ригелей 20 с приводом сдвига 21. Стойки шарнирно оперты на днище 2 и находятся в контакте с наружной поверхностью корпуса 4.

На стойки 19 на уровне штампа 14 вертикальной нагрузки шарнирно оперты ригели

20, охватывающие штамп !4. Для совместности работы корпуса 4 и штампов боковой нагрузки 3 при работе сдвигового приспособления они соединяются вертикальными стержнями 5, проходящими через штампы 3 боковой нагрузки и фиксируемыми на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 вертикальной нагрузки. На стойки 19 шарнирно оперта жесткая пространственная рама 22, на которой закреплен гидроцилиндр

23, соединенный трубопроводом 24 со своим нагрузочным баком 25 и манометром 26 и образующий вместе с ними привод смещения штампа вертикальной нагрузки.

Прибор работает следующим образом.

На поршень нагрузочного бака 24 прикладывают нагрузку. Через трубопровод 23 давление передается на шток гидроцилиндра 22 и от него на штамп 14 вертикальной нагрузки. Одновременно с приложением нагрузки на нагрузочные баки !О (при этом регулируемые клапаны 12 закрыты) камерой давления 8 передается давление на соответствующие штампы 3 боковой нагрузки.

Величина созданного давления фиксируется м а но метрам и 11 и 25.

При сообщении усилия штампам 3 от камеры давления 8 они смещаются и обжимают образец грунта. При этом вода из эластичных трубок 7 вытесняется в накопительный бак (не показан) . Поскольку в процессе приложения давления штампы 3 несколько сдвинулись, фиксируют положение стержней

5 на наружных поверхностях днища 2 и штампа 14 с помощью зажимов.

Осуществляя с помощью привода сдвига

21 отклонение стоек 19 от вертикали, произ1507908 водят соответствующий перекос корпуса 4 и, следовательно, (благодаря стержням 5) перекос пары взаимно противоположных штампов 3. При этом в образце происходит поворот осей главных напряжений, т.е. создаются касательные напряжения. Поворот можно п рои звести в двух вза им но перпенди ку-. лярных вертикальных плоскостях. Можно также приложить крутящее усилие на образец посредством перекоса образца в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях.

Система регулирования давления в воде может функционировать по трем схемам

Схема открытого дренажа. При этом в процессе сжатия образца вода из него отжимается через перфорированные отверстия стенок рабочей камеры 26. Отток воды из образца возможен либо по всем направлениям через поверхности штампов и днища, либо по каким-либо избранным направлениям (часть стенок рабочей камеры сплошные, часть перфорированные). Под действием приложенного на образец давления через перфорированные поверхности стенок и далее по трубопроводам 15 вода поступает в волюмометры 16, в которых замеряется ее объем.

Схема регулируемого выхода воды из образца. По этой схеме вода из образца может выйти только в том случае, если давление в ней превысит некоторую величину, установленную на клапане 18 регулирования давления. Для этого вся система регулирования давления в воде заполняется несжимаемой жидкостью, на клапане 18 устанавливается давление P . Под давлением штампов вода из образца будет стремиться к выходу из него, но этому воспрепятствует вода в системе регулирования давления. Поэтому давление в системе будет возрастать до того значения, когда оно наконец не окажется равным Р„,. В этот момент клапан 18 регулирования давления открывается и далее прибор работает при заданном противодавлени и.

Схема испытания гидростатической нагрузкой. Для этого в зависимости от направления, которое интересует исследователя, по

Формула изобретения

l. Прибор для трехосных испытаний грунтов, содержащий корпус, образованный скрепленными между собой стенками, днище, подвижные штампы боковой на груз ки, соединенные с приводом смещения, имек щим нагрузочные баки штамп вертикальной нагрузки, камеры давления и измерительные приспособления, отличающийся тем. то, с целью расширения функциональных воз30 можностей и повышения точности измерений, он снабжен сдвнговым приспособлением в виде системы стоек на шаровых опорах и ригелей, шарнирно соединеHHhtx с этими стойками, и приводом сдвига, а нагрузоч.ные баки приводов смещения штампов бо35 ковой нагрузки снабжены клапанами регулирования давления, при этом штампы боковой нагрузки и корпус выполнены из анизотропного материала с низким модулем сжатия и сдвига, а сдвиговое приспособление

4О примыкает к наружным углам корпуса.

2. Прибор по и. 1. отличаюсциися тем, что штамп и днище выполнены перфорированными, причем система отверстий каждого из них сообщена с индивидуальным нагрi30чным баком, снабженньв клапаном регулиро45 вания давления.

25 одной грани образца прикладывается давление водой посредством приложения нагрузки на поршень волюмометра 16, а по другой грани (другим граням) задается пер5 вая или вторая указанные схемы работы

Для моделиОования грунтового окружения образца на клапанах регулирования давления 12 гидроприводов горизонтального смещения штампов 3 задается некоторая ве-!

О личина 6.

При этом перекрывают кран 13. Когда давление в камере 8, вызванное приложением вертикальной нагрузки от штампа 14, превысит величинув, клапан 12 открывается, и штамп 3 получает возможность возвратного смещения в горизонтальном направлении.

Предлагаемое устройство позволяет устранить депланацию сечения образца в процессе испытаний и снизить до минимума трение на его боковой поверхности.

1507908

Составитель H. Кра ев

Редактор И. (.егляник Текрсд И. Верее Корректор О. Кравцова

Заказ 5455/35 тираж 589 Г1одппсное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 1 КНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Г!атеят», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101