Стенд для исследования деформативно-напряженного состояния грунта при образовании скважин

 

Изобретение относится к строительству и может использоваться для определения компрессионных характеристик при образовании скважин. Цель изобретения - расширение диапазона исследований и повышение точности определения напряжений и деформаций грунта. В стенде содержащем корпус в виде набора последовательно и соосно установленных по его высоте метал лических обойм 3, последние выполнены с диаметрами, увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками (СКД) 4. Для имитации давления СКД 4 снабжены пневмоили гидрокамерами 12. прикрепленными к их нижней поверхности, или грузами 10 установленными сверху. Между МО 3 установлены индикаторы перемещений 16 (ИП) закрепленные на СКД 4. На концах штоков ИП 16 размещены датчики напряжений 18 на разном расстоянии от оси скважины, образуемой , пневмопробойником 8 2 з п флы, 2 ил. (Л С

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИт!ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s Е 02 О 1/00

ГОСУДЛPСТ l3F! !г!ЫЙ KOMVITЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕ1!ИЯМ И ОТКРЫГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4809635/33 (22) 26.02,90 (46) 30.04.92. Бюл. ¹ 16 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) А.К. Ткачук, Ю.Б, Рейфисов, В,B. Трубицин, А.Л. Исаков и В.А. Григоращенко (53) 624,131.37(088.8) (56) А. К. Бугров и др. Исследование грунтов в условиях трехосного сжатия, Л.: Стройиздат, Лен. отделение, 1987, с. 148.Авторское свидетельство СССР

¹ 1578653, кл. Е 02 D 1/00, 1987, (54) СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕФОРМАТИВНО-НАПРЯЖЕННОГО СОСТ0ЯНИЯ ГРУНТА ПРИ ОБРАЗОВАНИИ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к строительству и может использоваться для определения компрессионных характеристик при образовании скважин. Цель изобретения — расИзобретение относится к строительству и предназначено для исследования деформативно-напряженного состояния массива грунта и определения его компрессионных . характеристик при образовании скважин, что необходимо для проектирования и расчета фундаментов из набивных свай, На фиг. 1 изображен стенд, общий вид; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1.

Стенд содержит станину 1, на которой устанавливается корпус для образ!..ов грунта

2, выполненный B виде набора металлических обойм 3, разного диаметра последовательно и соосно соединенных между собой посредством соединительных дисков 4, состоящих из металлических дисков и жестко прикрепленных к ним монтажных пластин 5. Для облегчения набора проб естественного

„„5U„„1739353 А1 ширение диапазона исследований и повышение точности определения напряжений и деформаций грунта. В стенде содержащем корпус в виде набора последовательно и соосно установленных по его высоте металлических обойм 3, последние выполнены с диаметрами. увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками (СКД) 4. Для имитации давления СКД 4 снабжены пневмо- или гидрокамерами 12, прикрепленными к их нижней поверхности,. или грузами 10, установленными сверху. Между MO 3 установлены индикаторы перемещений 16 (ИП) закрепленные на СКД 4; На концах штоков

ИП 16 размещены датчики напряжений 18 на разном расстоянии от оси скважины, образуемой пневмопробойнико л 8. 2 з.п. флы, 2 ил. грунта нижние торцы обойм 3 заострены. 4

Основные обоймы 3 ступенчатого корпуса 2 (>д могут быть выполнены из двух или несколь- () ких секций одинакового диаметра, что по- () зволяет получить большое количество (р результатов и исследовать поведение грунтового массива под подошвой мелкозаглубленного фундамента, премыкающего к

l зеглуоленнои строительной конструкции, !3 и"

Во избежание эффекта открытой поверхности к верхней и нижней обоймам прикреплены верхняя 6 и нижняя 7 крышки, В верхней крышке 6 предусмотрено отверстие для прохождения рабочего органа 8 (например, пневмопробойника), образующего скважину: Для точного движения предусмотрены направляющие стоики 9.

Монтажные пластины 5 жестко прикреплей1730353 ные к дискам 4 на их внешнем и внутреннем диаметрах несут следующие функции.

Во-первых обеспечение соосности и соединения обойм между собой, В тех случаях когда имитация бытового давления грунта или нагрузки от существующего фундамента осуществляется, например, посредством грузов 10 между верхним торцом обоймы 3 и нижней поверхностью диска 4 имеется слой грунта (фиг. 2), толщина которого больше величины возможной деформации грунта.

Во-вторых, имитация бытового давления или давления от существующих фундаментов с помощью соединительных дисков может осуществляться, например, посредством пневмо- или гидрокамер. Тогда соединительные диски 4 через монтажные пластины 5 жестко соединяются с обоймами

3, например, болтами 11.

В этом случае к нижней поверхности соединительного диска 4 прикреплена пневмо- или гидрокамера 12, а на верхней поверхности установлен манометр 13 для фиксации давления в камере 12, или давления на поверхность пробы грунта.

В третьих на внешней стороне соединительного диска в верхней части монтажной пластины установлена, например втулка

14, для монтажа с помощью зажимного винта 15 индикатора часового типа 16, Шток индикатора 16 жестко соединен с соединительной тягой 17, прикрепленной другим концом к датчику напряжения 18.

Провода от датчика напряжения 18 помещены внутри соединительной тяги 17 и через отверстие во втулке 14 соединены с регистрирующей аппаратурой (на фиг. не показано). Тяга 17 расположена в пазе диска 4 и на контакте проб грунта 2, что снижает трение тяги о грунт и повышает точность измерений, Исследование деформативно-напряженного состояния массива грунта и определение его прочных характеристик на стенде производится следующим образом.

На полигоне в обоймы 3 отбираются пробы естественного грунта 2, Обойма 3 (на фиг. 1 — нижняя) может состоять из двух или нескольких секций одинакового диаметра, что позволяет получить большое количество результатов измерений и исследовать поаедение грунтового массива под подошвой мелкозаглубленного фундамента, примыкающего к заглубленной строительной конструкции, На станину 1 устанавливается нижняя крышка 7, а которой крепится нижняя секция обоймы 3. Для сборки секций и установки датчиков давления на нижнюю секцию монтируется соединительный диск

4, монтажные пластины 5 которого обеспечивают соосность соединения секций. 3атем на необходимом расстоянии от оси обоймы в грунт устанавливаются датчики

5 напряжений 18, которые через соединительные тяги 17 крепятся к штокам индикаторов часового типа 16. Неподвижная часть индикаторов 16, фиксируется, например, во втулке 14 прижимным винтом 15, при этом

10 втулка 14 крепится посредством монтажных пластин 5 к соединительным дискам 4. Установка индикаторов 16 на дисках 4 позволяет повысить точность получаемых результатов, так как диски имеют большую жесткость в

15 радиальном направлении, чем обоймы. Датчики напряжений 18 подсоединяются к регистрирующей аппаратуре. Затем на соединительный диск 4 устанавливается следующая секция с грунтом.

20 Порядок установки датчиков напряжения, индикаторов и соединительных дисков повторяется, На верхнюю секцию обоймы 3 устанавливается соединительный диск 4, позволяющий соединить соосно обоймы

25 разного диаметра. В тех случаях когда имитация бытового давления грунта или нагрузки от существующего фундамента осуществляется посредством грузов 10 (фиг.

1 — нижняя секция, фиг. 2) между верхним

30 торцом обоймы 3 и нижней поверхностью диска 4 образуют слой грунта, толщина которого больше величины возможной деформации грунта в этой обойме. Операции по монтажу датчиков 18, индикаторов 16 тяг 17

35 и дисков 4 повторяются. На соединительный диск 4 устанавливаются например, грузы 10, выполненные в виде колец, внешний диаметр которых не превышает диаметра нижней монтируемой обоймы, а внутренний

40 больше верхней монтируемой обоймы, Грузы 10 позволяют имитировать различные бытовые давления в грунте или давления от существующих фундаментов, что значительно расширяет диапазон возмож45 Hblx исследований. После этого Во внутреннюю часть соединительного диска 4 устанавливается следующая обойма с пробой грунта. Обойма устанавливается с возможностью плотного контакта проб между

50 собой и с датчиками напряжений, При таком (ступенчатом) соединении обойм значительная часть длины тяг 17, находится в пазах дисков 4. Это уменьшает длину тяг в грунте и сокращает силы трения между грунтом и

55 соединительными тягами, что повышает точность измерений.

В случаях, когда необходима более равномерная нагрузка нэ массив грунта, имитирующая бытовое давление или давление от существующих фундаментов используется.1730353 пневмо- или гидрокамеры монтирующиеся к нижней поверхности диска 4 (фиг. 1 — средняя обойма).

В этих случаях обоймы жестко соединяются между собой через монтажные пласти- 5 ны 5, например, болтами 11. При этом проба грунта отбирается так, чтобы между верхним торцам обоймы и верхней поверхностью пробы оставался зазор для размещения пневмаили гидрокамеры 12, Через предусмотренное 10 в диске отверстие камера 12 соединена с манометром 13, позволяющим фиксировать давления на поверхности грунтового массива, В камере 12 создается необходимое давление, имитирующее бытовое давление от 15 существующего фундамента, контролируемое посредством манометра 13, Затем операции по монтажу стенда продолжаются в той же последовательности.

На верхнюю обойму с грунтом для избе- 20 жания влияния открытой поверхности на проводимые исследования монтируется верхняя крышка б с направляющими стойками 9, По оси образованного блока грунта. рабочим органом 8 (например, пневмопро- 25 бойником) вытрамбовывается скважина.

Регистрирующей аппаратурой определяются напряжения в грунте на соответствующих расстояниях от оси скважины и фиксируются индикаторами часового типа 30

16 перемещения датчиков напряжения 18, Датчики напряжений изготовляются таким образом, чтобы их средняя плотность была близка к плотности грунта.

По результатам измерений перемеще- 35 ний датчиков напряжения строится график зависимости объемнога уплотнения грунта от расстояния до оси скважины, Затем строится график изменения напряжений G в зависимости ат расстояния до 40 оси скважины, По этим графикам определяется компрессионная зависимость и строится компрессионная диаграмма О = f/o

Возможность моделировать влияние подземных сооружений и имитировать давление от существующих фундаментов позволяет существенно расширить диапазон исследований.

Повышение точности измерения пои определении компресионных характеристик грунта позволяет повышать расчетную несущую способность свай, за счет чего на

10 — 15 уменьшить расход материалов и трудозатрат при образовании свайных фундаментов сооружений.

Формула изобретения

1. Стенд для исследования деформативно-напряженного состояния грунта при образовании скважин, включающий корпус для размещения образца грунта, выполненный в виде набора цилиндрических обойм последовательно и соосно размещенных по высоте корпуса, верхнюю и нижнюю крышки и измерительную аппаратуру в виде датчиков напряжения и соединенных с ними индикаторов перемещений, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения диапазона исследований и повышения точности определения напряжений и деформация в грунте, обоймы выполнены с диаметрами, увеличивающимися сверху вниз и соединены между собой в горизонтальной плоскости соединительными кольцевыми дисками, на которых установлены индикаторы.

2. Стенд по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен съемными грузами, размещенными на соединительных дисках, установленных с зазором относительно верхнего торца нижележащей обоймы.

3. Стендпоп.1, отличающийся тем, что он снабжен пневмо- или гидрокамерами, прикрепленными к нижней поверхности соединительных дисков, которые жестко соединены с обоймами, 1730353

Составитель А.Ткачук

Редактор Е.Зубиетова Техред М,Моргентал Корректор О,Ципле

Заказ 1499 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101