Устройство для определения сопротивления грунта при статическом зондировании

 

Изобретение относится к области исследования грунтов в строительстве и позволяет повысить точность определения. Устройство содержит секционную штангу 2, зонд 3, выполненный в виде конусного наконечника 4 и неподвижной муфты 5, на торцах которой закреплены два датчика 6 и 7 деформации с измерительными обмотками 8,9,10 и 11 и обмотками 12 и 13 возбуждения. Измерительная схема включает четыре детектора 14,15,16 и 17, генератор 18 сигнала, два дифференциальных усилителя 19 и 20 постоянного тока, вычитатель 21 сигнала, два усилителя 22 и 23 с переменными коэффициентами усиления, два компаратора 24 и 25, источник 26 опорного напряжения, два логических элемента И 27 и 28, два логических элемента НЕ 29 и 30, схему 31 совпадения и регистратор 32. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (SI) 4 E 02 0 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4384525/23-33 (22) 15.01.88 (46) 07.10.89. Бюп. У 37 (71) Проектно-конструкторское и экспериментально-наладочное бюро "Машпегпищепромпроект" и Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В.Б,Маневич, В.А.Антонян, Д,А.Гречинский, В.Г.Рыгалин, В,А.Клочко, Е.В.Андреев, В.В.Власенко и Л.С.Амарян (53) 624. 131 .381 (088.8) (56) Трофименков И.Г. и др. Полевые методы исследования строительных свойств грунтов. M.: Стройиздат,1974, с. 104.

Там же, с. 107, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ COIIPOТИВЛЕНИЯ ГРУНТА ПРИ СТАТИЧЕСКОМ ЗОНДИРОВАНИИ

2 (57) Изобретение относится к области исследования грунтов в строительстве и позволяет повысить точность определения. Устройство содержит секционную штангу 2, зонд 3, выполненный в виде конусного наконечника 4 и неподвижной муфты 5, на торцах которой закреплены два датчика 6 и 7 деформации с измерительными обмотками 8, 9, 10 и 11 и обмотками 12 и 13 возбуждения. Измерительная схема включает четыре детектора 14» 16 и 17, генератор 18 сигнала, два дифференциальных усилителя 19 и 20 постоянного тока, вычитатель 21 сигнала, два усилителя 22 и

23 с переменными коэффициентами усиления, два компаратора 24 и 25, источник 26 опорного напряжения, два логических элемента И 27 и 28, два логических элемента HE 29 н 30, схему

31 совпадения и регистратор 32. 1 ил. гружающая сила от домкрата 1, то зти

ЭДС, возникающие во взаимно перпендикулярных измерительных обмотках 8-11, одинаковые, т. е. Е, =Е =Е. = Е, .

При нагружении сердечника в его материале появляются механические напряжения, магнитная анизотропность нарушается, т.е. магнитное сопротивление сердечника по продольной и поперечным осям становится не равным.

Следовательно, равенство ЭДС также нарушается. Появляется электрический сигнал, равный разности ЭДС пар обмоток и пропорциональный измеряемому усилию;

Е = (Е + Е ) — (Ез + Е4)

Это напряжение сигналов поступает на активные амплитудные детекторы 1417. С каждого детектора выпрямленные напряжения сигналов каждой пары измерительных обмоток подаются на дифференциальные усилители 19 и 20, с выхода которых снимается разностный сигнал измерительных обмоток. Напряжения сигналов с дифференциальных усилителей вычитаются в вычитателе 21 сигналов для того, чтобы получить сигнал, пропорциональный сопротивлению грунта по боковой поверхности зонда.

Сигнал равной разности сигналов от датчиков 6 и 7 с вычитателя 21 сигналов поступает на усилители 22 и 23 с регулируемыми коэффициентами усиления, например коэффициент усиления усилителя 22 устанавливают равным

1000, усилителя 23 устанавливают равным 10, 1

При статическом нагружении, при-, 40 кладываемом домкратом 1 к зонду 3, происходит его внедрение в грунт. Дпя измерения сопротивления грунта по боковой поверхности зонда измеряют силу, действующую на конусный наконеч- 45 ник 4, и общую силу, воздействующую на зонд 3. Для измерения этих сил в колонну штанг 2 вмонтирована муфта 5, на которой размещены два датчика 6 и

7, один из которых (7) преобразует силу, действующую на наконечник со стороны грунта, в электрический сигнал, другой датчик 6 преобразует силу, действующую на зонд 3.

При подаче в обмотки 12 и 13 возбуждения переменного напряжения от генератора 18 сигнала в измерительных обмотках 8-11 возникают переменные

ЭДС. Если на зонд 3 не действует наПосле усиления сигнал, пропорциональный силе сопротивления грунта по боковой поверхности зонда, поступает на одни входы компараторов 24 и 25, на другИе входы которых поступает опорное напряжение от источника 26, Если сигнал на выходе вычитателя 21 сигналов меньше 1 мВ, то компараторы

24 и 25 закрыты, на выходе элемента

И 27 уровень сигнала нулевой, а на выходе элементов НЕ 29 и 30 уровни сигналов единичные, поэтому элемент

И 28 открыт, управляющий сигнал поступает на один из входов схемы 31 совпадения, которая при этом подключает выход усилителя 22 к регистратору 32.

Если сигнал на выходе вычитателя 21 сигналов становится равным t мВ (при

3 1513084

Изобретение относится к области исследования грунтов в строительстве °

Цель изобретения — повышение точности определения.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для определения сопротивления грунта при статическом зондировании содержит нагружающее приспособление 1 (домкрат), секционную штангу 2, зонд 3, выполненный в виде конусного наконечника 4 и неподвижной муфты 5, на торцах которой закреплены два датчика 6 и 7 деформации с изме- 15 рительными обмотками 8-11 и обмотками 12 и 13 возбуждения. Кроме того, устройство содержит четыре детектора 14-17, генератор 18 сигнала, два дифференциальных усилителя 19 и 20 постоянного тока, вычитатель 21 сигналов, два усилителя 22 и 23 с переменными коэффициентами усиления, два .компаратора 24 и 25, источник 26 опорного напряжения, два логических элемента И 27 и 28, два логических элемента НЕ 29 и 30, схему 31 совпад ения и р еги стр ат ор 3 2.

Датчики деформации выполнены в виде магнитострикционного цилиндра с попарно расположенными в плоскостях, параллельных его основанию, четырьмя отверстиями, в которых размещены две измерительные обмотки, а в отверстиях, расположенных по диагонали, — обмот- 35 ка возбуждения.

Устройство работает следующим образом.

5 151308 увеличении сопротивления грунта), то компаратор 24 открывается, а компаратор 25 закрыт, уровень сигнала на выходе элемента И 27 единичный, а на

5 выходе элемента И 28 — нулевой, поэтому управляющий сигнал поступает на управляющий вход схемы 31 совпадения, которая подключает выход усилителя 23 через сигнальный вход к регистратору

32. Происходит переход записи сигнала регистратора на второй диапазон беэ его зашкаливания.

Если сигнал с выхода вычитателя

21 сигналов равен или больше 100 мВ, то срабатывает компаратор 25, при этом этом уровни сигналов на выходах элементов И 27 и 28 нулевые, а на выходе компаратора 25 единичный, и управляющий сигнал поступает на вход схемы 20

31 совпадения, которая подключает непосредственно выход вычитателя 21 сигналов через сигнальный вход схемы

31 совпадения к регистратору 32 для записи сигнала, пропорционального са- 25 мому большому сопротивлению грунта.

Таким образом, измеряются как малые,. так и большие величины бокового сопротивления для грунтов с сильно различающимися физико-механическими 30 свойствами.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность и достоверность информации, а также значительно повысить точность измерения бокового 35 сопротивления грунтов.

Формула изобретения

Устройство для определения сопротивления грунта при статическом зон- 40 дировании, содержащее секционную штангу, связанный с ней зонд, выполненный в виде муфты трения с конусным наконечником, нагружающее приспособJIGHHG pBB д чи а деформации и Реги- 45 стратор, о т л и ч а ю щ е.е с я тем, что, с целью повышения точности определения, оно снабжено четырьмя детекторами, генератором сигналов, двумя дифференциальными усилителями, вычи - 59 тателем сигналов, двумя усилителями с различными коэффициентами усиления, двумя компараторами, источником опорного напряжения, двумя логическими элементами И, двумя логическими эле- 55 ментами НЕ и схемой совпадения, а

4 6 датчики деформации закреплены на торцах муфты и выполнены в виде магнитострикционного цилиндра с попарно расположенными в плоскостях, параллельных его основанию, четырьмя отверс1иями, в которых размещены две измери тельные обмотки, а в отверстиях, расположенных по диагонали, — обмотка возбуждения, причем обмотки возбуждения датчиков деформации подключены к генератору сигналов, выводы первых измерительных обмоток датчиков деформации подключены к соответствующим входам первого и второго детекторов, выводы вторых измерительных обмоток этих датчиков подключены к соответствующим входам третьего и четвертого детекторов, выходы первого и третьего детекторов подключены к соответствующим входам первого дифференциального усилителя, выходы второго и четвертого детекторов подключены к соответствующим входам второго дифференциального усилителя, выходы дифференциальньм усилителей соединены с соответствующими входами вычитателя сигналов, выход которого подключен к первым входам усилителей с различными коэффициентами усиления и к первому входу схемы совпадения, выход первого усилителя с различным коэффициентом усиления подключен к входу первого компаратора и к второму входу схемы совпадения, выход второго усилителя с различным коэффициентом усиления подключен к первому входу второго компаратора и к третьему входу схемы совпадения, вторые входы компараторов соединены с источником опорного напряжения, выход первого компаратора подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с входом первого элемента НЕ и с четвертым входом схемы совпадения, выход второго компаратора соединен с входом второго элемента НЕ и с пятым входом схемы совпадения, выход второго элемента НЕ соединен с вторым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента НЕ, а выход второго элемента И подключен к шестому входу схемы совпадения, выход которой соединен с регистратором.