Способ исследования прочностных свойств грунта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерно-геологическим исследованиям грунтов на стройплощадке. Цель изобретения - повышение точности исследований прочностных свойств грунтов. Способ заключается в том, что при испытаниях на плоский срез срезающую нагрузку первоначально прикладывают соосно нормальной, но с противоположным знаком. Затем срезающую нагрузку отклоняют от вертикали до тех пор, пока не произойдет срез. В момент среза замеряют угол отклонения срезающей нагрузки от вертикали и выполняют характеристики прочности грунта. Для реализации способа известное устройство, включающее подвижную 9 и неподвижную 10 каретки, снабжают трапециевидной рамой 5, имеющей зубчатый венец 6 на верхнем ригеле. На конце рамы установлен неподвижный блок 12, а на зубчатом венце - подвижный блок 16 с шестернями, взаимодействующими с зубчатым венцом верхнего ригеля. Через блоки пропущена гибкая тяга 11, которая соединена посредством скобы 7 с подвижной кареткой 9. При испытаниях образец нагружают сначала вертикальной нормальной к плоскости среза нагрузкой, а затем, при вертикальном положении скобы 7, нагрузкой, противоположной уже приложенной нормальной. Затем, перемещая блок 16 по зубчатому ригелю, отклоняют скобу 7 от вертикали и фиксируют угол отклонения скобы от вертикали в момент среза. Меняя от опыта к опыту соотношение нормальной и сдвигающей нагрузок, определяют зависимость срезающей нагрузки от нормальной, а по ней - характеристики прочности по известным способам. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) О1) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМЪГ СЕФДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДЛРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334007/23-33 (22) 30.11.87 (46) 30.11.90. Бюл. ¹ 44 (71) Калининский политехнический институт (72) E.Н.Хрусталев (53) 624.131.38(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1307034, кл. Е 02 Р 1/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР № 1178840, кл. Е 02 D 1/00, 1964.

Цытович Н.А. Механика грунтов. M.

Высшая школа, 1973, с. 48-49.

Чаповский Е.Г. Лабораторные работы по грунтоведению и механике грунтов.

N. Недра, 1975, с. 202-209. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ

СВОЙСТВ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области строительства, в частности к инженерно-геологическим исследованиям грунтов на стройплощадке. Цель изобретения — повышение точности исследований прочностных свойств грунтов. Способ заключается в том, что при испытаниях на плоский срез срезающую нагрузку первоначально прикладывают соосно нормальной, но с противоположным зна, ком. Затем срезающую нагрузку отклоняют от вертикали до тех пор, пока

Изо бре тение о тно сится к строитель- ству, в частности к методам исследо вания прочностных свойств грунтов оснований. (У1) E 02 D 1/02, G 01 М 3/24

2 не произойдет срез. В момент среза замеряют угол отклонения срезающей нагрузки от вертикали и выполняют характеристики прочности грунта.

Для реализации способа известное устройство, включающее подвижную 9 и неподвижную 10 каретки, снабжают трапециевидной рамой 5, имеющей зубчатый венец 6 на верхнем ригеле. На конце рамы установлен неподвижный блок 12, а на зубчатом венце — подвижный блок

16 с шестернями, взаимодействующими с зубчатым венцом верхнего ригеля.

Через блоки пропущена гибкая тяга 11, которая соединена посредством скобы 7 с подвижной кареткой 9. При испытаниях образец нагружают сначала вертикальной нормальной к плоскости среза нагрузкой, а затем при вертикальном положении скобы 7 нагрузкой, противоположной уже приложенной нормальной. Затем, перемещая блок 16 по зубчатому ригелю, отклоняют скобу 7 от вертикали и фиксируют угол отклонения скобы от вертикали в момент среза. Меняя от опыта к опыту соотношение нормальной и сдвигающей нагрузок, определяют зависимость срезающей нагрузки от нормальной, а по .ней — характеристики прочности по известным способам. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Цель изобретения — повышение точ ности исследований.

На фиг. 1 изображено устройство для осуществления способа, общий вид, на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

1609858

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхность грунта устанавливают штамп с грунтозацепами, прикладывают к штампу вертикальное усилие

Р, поддерживаемое постоянным на протяжении всего опыта. Величина P npu этом не должна превышать несущую способность основания штампа. После 10 стабилизации осадок к штампу прикладывают дополнительную силу Т, содсную P но обратную по направлению и составляющую, например, Т < =1/ЗР. После стабилизации деформаций наклоном силы Т вокруг горизонтальной оси, проходящей в плоскости подошвы штампа (грунтозацепов), производят нагружение основания штампа касательной нагрузкой, измеряя при этом угол 20

Ц отклонения Т от вертикали и горизонтальные смещения штампа. Определяют значение угла (., при котором происходит сдвиr штампа.

Затем опыт повторяют при других 25 значениях силы Т, например Т =2/ЗР, и определяют yrov(g

При необходимости опыт повторяют и раз, определяя для Т; (i=1 2,;, и) со о тве т ств ующие ф .

По полученным данным определяют значения нормальных (>, и касательных напряжений при сдвигах штампа:

P-Т1 созЖ

3S и

Т; sinai и У где tt — площадь штампа, и известными способами определяют из условия прочности Кулона величины удельного сцепления С и угла внутреннего трения g ..

Устройство для исследования прочностных свойств грунта состоит из д5 плоского основания 1, выполненного в виде стола с жестко закрепленной кареткой 2, связанной с подвижной плитой 3 посредством регулировочных винтов 4, и с трапециевидной рамой 5, выполненной в виде двух параллельных зубчатых мелкомодульных реек 6, расположенных параллельно основанию, а также из механизма создания наклонной нагрузки, выполненного в виде прямоугольной жесткой поворотной скобы 7, связанной шарнирно с осями 8 подвижной каретки штампа 9, лежащими на одной прямой плоскости среза и перпендикулярно направлению среза образца 10 исследуемого грунта, и связанной посредством гибкой тяги 11 (тросика), перекинутой через блоки

12 и 13, с тарированным грузом 14.

При этом блок 12 установлен неподвижно на упоре, а блок 13 выполнен в виде втулки, свободно вращающейся на валу с рукояткой 15 и шестернями 16, взаимодействующими с зубчатыми рейками 6 рамы, причем штамп 9 с верхней стороны оснащен горизонтальными направляющими 17, взаимодействующими через шариковые сепараторы 18 с направляюшими плиты 3, и шариковым упором 19, взаимодействующим через динамометр 20, проходящий через сквозную продольную прорезь 21 плиты 3, с дополнительным нагрузочным приспособлением создания вертикального постоянного усилия на штамп 9, а с нижней стороны оснащен грунтоэацепами 22.

Приспособление создания вертикального постоянного усилия выполнено из

Т-образной опоры 23, взаимодействующей с динамометром 20 и посредством жестких тяг 24 и перемычки 25 с тросиком 26, перекинутым через блок 27, жестко связанный с секторным рычагом

28, и подвешенным на нем тарированным грузом 29.

Измерительные приспособления представляют собой деформометр 30,выполненный„ например, в виде индикатора часового типа с измерительной ножкой

31 упирающейся в торцовую поверхность штампа 9 навстречу направлению ., среза грунта и паралпельно плоскости среза, и угломера (не показан) с делениями и стрелкой замера угла отклонения скобы рамы 7 от вертикали к плоскости среза.

Устройство работает следующим образом.

На основании 1 в каретку 2 устанавливают подготовленный образец 10 (монолит) грунта с верхней поверхностью, параллельной основанию, или жесткую обойму (ванну) с водонасыщенным песчано-глинистым или слабым илистым грунтом (не показано)., На поверхность грунта устанавливают подвижную каретку-штамп 9 с грунтозацепами 21 и шариковыми сепараторами 18. На штамп 9 через шириковый упор 19 и динамометр « 0 проходящий через прорезь 21 плиты 3, прикладывают постоянное заданное для данной

16098 при

P- Tz cosQz

G= — — — —2 д и по графику

Р;=0;138+ C

55 разновидности грунта вертикальное усилие P путем наложения тарированных грузов 29. Плиту 3 посредством регу— лировочных винтов 4 прижимают направ5 ляющими к шариковым сепараторам t 8 штампа 9 и жестко фиксируют относительно каретки 2 основания. Скобу 7 механизма создания наклонного усилия устанавливают в вертикальное положение и на навеску гибкой тяги 11 устанавливают тарированные грузы 14.

Далее путем вращения рукоятки 15 с валом и шестерни 1б блок 13 перемещают по зубчатым рейкам 6 рамы 5. При этом скоба 7 отклоняется от вертикали на замеряемый угломером (не показан) угол („.

Поворот скобы 7 осуществляют до угла ф, при котором происходит сдвиг 20 грунта грунтозацепамн 22 штампа 9, контролируемый деформометром 30, Угол ф и усилие Т1, при котором произошел сдвиг грунта, фиксируют и определяют параметры грунта: сопротивление 25 грунта срезу

n Tg 81п Ю!

Р

1 П при давлении

P-T,ños Ж 30

П где П вЂ” площадь штампа.

Далее после среза на монолит грунта создают снова постоянное вертикальное усилие Р н прикладывают после стабилизации осадки грунта под штампом в плоскости среза усилие Т, вектор котороro поворачивают на угол до среза грунта штампом в проектируемой плоскости. При фиксированном угле g< определяют расчетом параметры прочности грунтов:

n Tocsin Vz

z 11 определяют удельное сцепление грунта

С(ИПа) и угол его внутреннего трения

8 (град).

Изобретение позволяет определить прочностные характеристики грунта с высокой точностью. Производитель58 6 ность труда по испытанию грунта методом поступательного среза повышается в .1,5 раза эа счет двукратного проведения опыта на одном монолите грунта.

Формула из о бре те ния

1. Способ исследования прочностных свойств грунта, включающий предварительное уплотнение грунта нормальной к плоскости среза уплотняющей силой до условной стабилизации осадок, частичную разгрузку и последующий срез путем приложения касательной к плоскости среза нагрузки, отличающийсятем,что,с целью повышения точности исследований, разгрузку осуществляют приложением разгружающей силы в направлении, про тив о поло жном упло тн яющей силе, а касательную нагрузку при срезе создают путем наклона разгружающей силы относительно уплотняющей силы при сохранении их величин.

2. Устройство для исследования прочностных свойств грунта, включающее механизмы создания нормальной к плоскости среза и касательной силы, подвижную и неподвижную каретки, pasмещенные на основании, измерительные приспособления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности исследований, механизм создания касательной силы выполнен в виде трапециевидной рамы, закрепленной на основании, верхний ригель которой снабжен двумя блоками и выполнен в виде двух зубчатых реек с прорезью между ними, причем один из блоков выполнен с шестернями на торцах, связанными с зубьями реек, а другой установлен неподвижно, через блоки пропущена гибкая тяга, на одном конце имеющая грузовую площадку, а другим концом через скобу шарнирно связанная с подвижной кареткой.

3. Устройство по и. 2, о т л ичающее с я тем, что, с целью повышения равномерности распределения касательных напряжений в плоскости среза, подвижная каретка выполнена в виде штампа с грунтоэацепами, а неподвижная каретка — в виде лотка.

1609858

Составитель Л.Рябченков

Редактор Л.Веселовская Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ 3708 Тираж 549 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, УжгЬрод, ул, Гагарина, 101