Устройство для определения прочностных свойств грунтов

 

Использование: исследование зико-механических свойств грунтов для инженерно-геологических изысканий в строительстве. Сущность изобретения устройство дня определения прочности свойств грунтов содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектри ческим преобразователем 2, фильтр Ц нижних частот, аналого-цифровой преобразователь 5 вычислительный блок 6, квадратор 7 сумматор 8, умножитель 3f делитель 10, интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13, делитель 1 и регистратор 15 1 ил.

СВОЗ COBETOé4X

ССЦИАЛИС1 ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Е 02 D 1/02

ГОСУДАРСТВЕННИЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТИРЬПИНМ

П И ГННТ СССР (21) 4878 39/3.3 (22) 30,10.90 (46) 07,08,92. Б>,>л. > 29 (71) Институт проектирования промыш-ленных предприятий "Иашпромпроект" и Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В.Б. Маневич, В.В. Власенко, К.А. Шестериков, В. Г. Рыгалин и Д.A. Гречинский (53) 624,181. 331 (088.8) (56) Месчян С.P. Начальная и длительная прочность глинистых грунтов. И,:

Недра, 197, с. i33-134

Авторское свидетельство СССР

Г 1606622, кл. Е 02 >у 1/02, 1988.

„„SU „„1752870 Al

2 (54) УСТРОЙСТВО Л 1 ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ СВОЙСТВ ГРУНТОВ (57) Испол ьзование: исследование фи -"" зико-механических свойств грунтов для инженерно-геологических изысканий в строительстве. Сущность изобретения : устройство дпя определения прочностн >:. свойств грунтов содер»<ит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектри ческим преобразователем 2, фильтр 4 нижних частот, аналого-циФровой преобразователь 5, вычислительный блок 6, квадратор 7, сумматор 8, умножитель делитеу>ь 10, интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13, делитель

14 и регистратор 15. 1 ил.

Изобретение относитсл к исследова» нию физико-механических свойств грунтов для инженерно-геологических изысканий в. стрОительстве и может быть использовано, в,частности, для определения прочностных свойств грунтов.

Известно устройство длл определе. ния прочностных свойств грунтов, содержащее гидравлическую камеру, механизм создания давления и вертикальног усилил и динамометр.

Недостатком устройства являетсл большая трудоемкость и длительность производства лабораторных исследований грунта.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому является спосob определенил фи зико-меха нических свойств грунтов, который реализуетсл с помощью устрой ст ва, содержащего зонд, на котором УСтановлен датчик сигнала, согласующий усилитель, квадраторы, интеграторы, вычитатели сиг-. налов и регистратор. В этом устройстве зонд представляет собой игольчатый звукопровод-звукосниматель, которыя пре. Лраэует акустические шумы, возни сающие при внедрении зонда в грунт, в электрический сигнал, Несмотря1 на оперативность контроля недостатком этого устройства является невысокая достоверность при определении прочности грунта, посколь ку обработка шумового сигнала с датчика проводится путем субъективно<-о анализа без учета временных и частотных соотношений сигнала.

Целью изобретенил явллетсл повышение точности определенил про;ностных свойств.

Поставленнал цель достигается за счет того, что устро" ñòâî длл определения прочностных свойств грунтов, со держащее зонд, механически соединен-, ный с пьезоэлектрическим преобразователем, который подключен к входу согласующего усилителя, первый и второй<" интеграторы и регистратор, снабжено Фильтром низких частот-, аналогоцифровым преобразователем, вычисли-. тельным блоком, квадратором, сумматором, умножителем, распределителем, первым и вторым делителями, причем выход согласующего усилителя через

1 фильтр низких частот подключен к входу аналого-цифрового преобразователя., один из выходов которого соединен с

l) одним из .ходов первого дел<лтеля, другой выход аналого-цифрового преобразователя подключен к входу вычисли5 тельного блока один из выходов котороУ го через последовательно соединенные между собой квадратор и сумматор подключен к одному из входов умножителя, другой выход вычислительного блока соединен с другим входом первого делителя, выход которого соединен с другим входом умножителл, вь ход которого под" кл<очен к входам первого интегратора и распределителя, выход которого через второй интсгр,,тор подкл<очен к одному из гходов второго делителя, а вь<ход перлэгo интегратора подключен K другому входу второго делителя, выхоц кото-, рого подктл<очен к регистратору.

Устройство длл определения прочностных свойств грунтов представлено на чер т еже.

Устройств"содержит зонд 1, механически соединенный с пьезоэлектрическим преобразователем 2, согласующий усилитель ), фильтр 4 нижних частот, аналoi î-цйфров6й преобразователь 5, вычислительный блок 6, квадратор 7, сумматор 8, умножитель 3, делитель 10, 30 интегратор 11, распределитель 12, интегратор 13,,целитель 14, регистратор

1у и объект 16 контроля.

При исследовании различных грунтов с г1омсщью зондирования происходит

)5 локальный ра зрььэ межструктурных связей,. 8 зависимости от вида грунта, его физико-механических свойств характер образугощегося при этом а кустического сигнала меняется .

4О

Лл < грунтов одинаковых видов но рязгичной прочности характерно очень

"Ox ." :ee " спектральное распределение сиг нала . Одна ко долл э нер ги и сигнала в полосе частот, на которую приходитсл максимум энергии, с увеличением прочности грунта возрастает.

Для грунтов с одлнаковой прочностью, но различных видов характерно наличие "несхожести" спектрального cîñòàва сигнала. «Роме того, энергии" этих сигналов могут существенно отличаться.

Однако относительнал величина — энергия в полосе с максимумом Ко всей

55 энергии сигнала, принятал за критерий, оказывается одинаковой.

Устройство раоотает следующим образом.

5 1 -тг, )8 У0

Сигнал с объекта 16 контроля, возни- и- пает на вход второго интегратора 13, «ающий в результате разрыва структур- сигнал с выхода которого поступает ных связей между частицами грунта при на первый вход второго делителя 14, внедрении зонда 1, воспринимается Сигнал с выхода делителя l4 лредставпьезоэлектрическим преобразователем ляет собой отношение участка спект2 и усиливается согласующим усилителем ральной плотности мощности с энерге3. Этот сигнал поступает на вход тическим максимумом к интегральному фильтра 4 нижних частот, с выхода ко- значению. торого сигнал подается на вход анало- lO

ro-цифрового преобразователя (Alll1) 5 ° Сигнал с выхода делителя 14 постуСигнал с одного выхода последнего, пает на вход регистратора l5. представляющий собой сигнал в цифро.- Данное устройство позволяет повывом коде и пропорциональный уровню сить достоверность определения прочмгновенного значения аналогового сиг- l5 -ности грунта . нала, поступает на вход вычислительного блока 6, который является блоком Ф о р м у.л а и з о б р е т е н и я быстрого преобразования Фурье (БПФ), сигнал с выхода которого представляет Устройство для определения прочсобой два ряда (действительная и мни- Ю ностных свойств грунтов, содержащее мая части) коэффициентов Фурье, запи- зонд, механически соединенный с пьезосанных в оперативном запоминающем электрическим преобразователем, кото" устроистве (ОЭУ) блока 6 БПФ. Этот. Рый подключен к входу согласующего сигнал попарно поступает через квадра- усилителя, первый и второй интегратотор 7 на входы сумматора 8, Сигнал с 5 ры и регистратор, о т л и ч а ю щ е едругого выхода АЦП 5, представляющий с я тем, что, с целью повышения точсобой значение шага квантования (дис- йости определения, оно снабжено, фильткретизации) по времени, поступает на . Ром низких частот, аналого-цифровым первый вход делителя 10, на второй преобразователем, вычислительным бло" вход которого поступает сигнал с вто- 30 ком, квадратором, сумматором, умножирого выхода блока 6 БПФ, представляю- телем, распределителем,, первым и щий собой значение размерности преоб- вторым делителями, прйчем выход согларазования Фурье (количество точек сующего усилителя через фильтр низдискретного преобразования), Этот сиг- ких частот подключен к входу аналогонал поступает на второй вход умножите- 15 цифрового преобразователя, один из выля 9 сигналов . Сигнал с выхода послед ходов которого соединен с одним из него представляет собой амплитудное входов первого делителя, другой выход значение спектральной плотности мощ аналого-цифрового преобразователя подности в полосе частот . Этот сигнал ключен к входу вычислительного блока, поступает на входы первого интегратора )O один из выходов которого черезпосле11 и распределителя l2. Сигнал с выхо- довательно соединенные между собой да интегратора 11 представляет собой квадратор и сумматор подключен к одноусредненное значение спектральнои. му из входов умножителя;. другой выход плотности мощности, отнесенной к выб- вычислительного блока соединен с друранной ширине частотной полосы .(Октава45 Гим входом первого делителя, выход ко"

/3 октавы и т.п.). Этот сигнал пос- торого соединей с другим входом умно". упает на второй вход второго делите- жителя, выход которого подключен к ля 14. входам первого интегратора и распредеРаспределитель 12 представляет лителя, выход которого через второй собой стробирующее устройство с коэф- 50 интегратор подключен к одному из вхофициентом, равным единице, в выбран- дов второго делителя, а выход первого ной полосе частот (с максимумом знер- интегратора подключен к другому входу гии) и коэффициентом, равным кулю, второго делителя, выход которого подво всех остальных полосах частот. Сиг- ключен к регистратору. нал с выхода распределителя 12 посту- 55