Устройство для определения сопротивления грунта срезу
Использование: строительство, определение физико-механических характеристик грунта. Сущность изобретения: устройство включает станину, срезную коробку с подвижной и неподвижной обоймами. Механизм для создания вертикальной нагрузки состоит из штампа и передающей на него нагрузку силовой рамки с грузом. Механизм для создания срезающей нагрузки включает рычаг, жестко соединенный с барабаном, канат, груз. Периферийная часть рычага .имеет криволинейную поверхность, которая образована геометрическим местом точек плоскости, удовлетворяющим следующим полярным координатам: Rj R«Si/S:Д 360° hi/ In r , где RI - радиус-вектор i-той точки, R - радиус-вектор, соответствующий начальному положению рычага (полярная ось /J 0). Si - площадь поверхности, лежащая в плоскости среза: S - площадь поперечного сечения обоим,/ - полярный угол i-ой точки , hi - величина промежуточного перемещения подвижной обоймы срезной коробки по отношению к неподвижной, г - радиус барабана 3 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР
{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4758357/33 (22) 09.1 I.89 (46) 23.12,92, Бюл. ¹ 47 (71) Ленинградское отделение Всесоюзного проектно-изыскательского и научно-исследовательского института "Гидропроект" им, С.Я.Жука (72) В,М.Александров и В.В,Никитин (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 759646, кл, F 02 D 1/02, 1980, Руководство по эксплуатации ПСГ-РЭ.
M.: Гидропроект им.С.Я.Жука, 1982, с.18. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА СРЕЗУ (57) Использование: строительство, определение физико-механических характеристик грунта. Сущность изобретения: устройство включает станину, срезную коробку с подвижной и неподвижной обоймами. Механизм для создания вертикальной нагрузки
Изобретение относится к инженерногеологическим исследованиям для строительства, а именно к устройствам для лабораторного исследования физико-механических свойств грунта и предназначено для испытаний образцов грунта, вырезанных из монолитов.
Известно устройство для определения сопротивления грунта срезу. содержащее станину, срезную коробку со штампом. состоящую из подвижной и неподвижной обойм для размещения образца грунта, механизм для создания срезывающего усилия и механизм для создания вертикальной нагрузки на штамп.
Недостатком данного устройства является недостаточная точность, вследствие тоSU «783067 A l (5!)5 Е 02 D 1/02, 601 К 3J29„ состоит из штампа и передающей на него нагрузку силовой рамки с грузом. Механизм для создания срезающей нагрузки включает рычаг, жестко соединенный с барабаном, канат. груз. Периферийная часть рычага имеет криволинейную поверхность, которая образована геометрическим местом точек плоскости, удовлетворяющим следующим полярным координатам: Ri = R Si/S;P= 360
h;/ 2л r, где Ri — радиус-вектор i-той точки, R — радиус-вектор, соответствующий начальному положению рычага (полярная ось
P= О). Si — площадь поверхности, лежащая в плоскости среза: S — площадь поперечного сечения обойм, 3i — полярный угол i-ой точки, hi — величина промежуточного перемещения подвижной обоймы срезной коробки по отношению к неподвижной, г — радиус барабана. 3 ил.
Ъ го, что нижняя подвижная обойма находится в прижатом к станине положении, что (ф препятствует ее свободному перемещению, ) и, следовательно, величина срезывающего усилия существенно уменьшается, причем неопределенным образом.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для определения сопротивления грунта срезу, содержащее станину, срезную коробку в для размещения образца грунта, состоящую из подвижной и неподвижной обойм, приспособление для создания вертикальной нагрузки и приспособление для создания срезающего усилия; выполненное в виде барабана с рычагом, размещенных на одной оси, груза и троса, соединенного с подвиж1783067 ной обоймой и барабаном, и измерительные приспособления.
Недостатком известного устройства является то, что прилагаемое к образцу срезающее усилие не зависит ст изменения в процессе опыта площади сечения образца в плоскости среза. Это изменение составляет
10-117, и приводит к существенному снижению достоверности результатов проводимого опыта.
Целью предполагаемого изобретения является повышение достоверности определения сопротивления грунта срезу путем обеспечения постоянства срезающего усилия, Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения сопротивления грунта срезу, содер>кащем станину, срезную коробку для размещения образца грунта, состоящую из подвижной и неподвижной обой, приспособление для созданйя вертикальной нагрузки и приспособление для создания срезающего усилия, выполненное в виде барабана с рычагом, размещенных на одной оси, груза и троса, соединенного с подвижной обоймой и барабаном,. и измерительные приспособления, рычаг выполнен с криволинейной поверхностью, которая является геометрическим ме. стом точек, полярные координаты которых определяют по формулам:
R . Si
Йз360 hl г где R — радиус-вектор i-ой точки;
Pi — полярный угол i-ой точки;
R- радиус-вектор, соответствующий начальному положению рычага (полярная ось
P= 0}:
Si — площадь поверхности, лежащая в плоскости среза, см ;
S — площадь поперечного сечения обойм, см;
hi — расстояние смещения подвижной обоймы относительно неподвижной, см; г — радиус барабана, см, На фиг.1 изображено устройство. о"щий вид; на фиг.2 — схема действия срезающей нагрузки, соответствующая начальному моменту проведения опыта; на фиг,3 — та же схема. соответствующая окончанию опыта.
Схемы фиг.2 и 3 поясняют вывод зависимости для определения полярных координат точек кривизны рычага.
Устройство включает в себя станину 1, срезную коробку в виде верхней подвижной обоймы 2 и нижней неподвижной 3, приспособление для создания вертикальной нагрузки. состоящее из штампа 4 и передающей на штамп 4 нагрузки силовой рамки 5 с грузом 6, приспособление для создания сре5 зающей нагрузки, состоящее из рычага 7, жестко соединенного с барабаном 8, каната
9, закрепленного одним концом на барабане 8, а другим — на верхней подвижной обойме 2, и груза 10, подвешенного на рычаге 7
10 посредством гибкой связи 11. закрепленной в верхней части 12, и имеющего на другом конце подвеску 13.
Поверхность рычага 7 имеет изменяющуюся кривизну, при этом криволинейная
15 поверхность рычага 7 является геометрическим местом точек, полярные координаты которых определяют по формулам:
Я - Sl 3600 ° h . ) 2ЛГ
20 где Ri — радиус-вектор i-той точки:
R — радиус-вектор, соответствующий начальному поло>кению рычага (полярная ось.
P=- О):
Sl — площадь поверхности, лежащая в
25 плоскости среза
S — площадь поперечного сечения обойм;
P — полярный угОл i-ой точки:
h; — величина промежуточного перемещения подвижной обоймы срезной коробки по отношению к неподвижной;
r — радиус барабана.
Устройство работает следующим образом, В соосно располо>кенные верхнюю 2 и нижнюю 3 обоймы срезной коробки устанавливают испытуемый образец грунта, в верхнюю подвижную обойму 2 вводят штамп 4. На штампе 4 монтируется силовая рамка 5.
Вертикальную нагрузку на образец грунта создают ступенчато путем укладывания грузов 6 на подвеску силовой рамки 5, которая передает нагрузку на штамп 4 и соответственно на образец грунта, Срезывэющую нагрузку на образец создают также ступенчато путем укладывания грузов 10 на подвеску 13 рычага 7. При этом масса грузов создает момент на рычаге 7 и . на скрепленном с ним барабане 8, который трансформируется в тяговое усилие каната
9, сопрягающего барабан 8 и подвижную обойму 2 срезной коробки, Определенная податливость образца грунта срезывающей нагрузке приводит к перемещению подвижной обоймы, которое, в свою очередь, сопровождается поворотом на некоторый угол барабана 8 и скрепленного с ним рычага 7, При этом поворот оы1783067 чага 7 (вниз), имеющего криволинейную поверхность периферийной части, удовлетворяющую вышеприведенным зависимостям в полярных координатах, приводит к сокращению плеча рычага в строгом соответствии 5 с уменьшающейся площадью сечения образца в плоскости среза, и тем самым удельное давление среза сохраняется постоянным.
Таким образом, в предлагаемом техни- 10 ческом решении обеспечивается постоянство срезывающего давления, действующего на образец в плоскости среза независимо от изменения площади сечения последнего, Формула изобретения 15
Устройство для определения сопротивления грунта срезу, содер>кащее станину, срезную коробку для размещения образца грунта, состоящую из подвижной и неподвижной обойм, приспособление для созда- 20 ния вертикальной нагрузки и приспособление для создания срезающего усилия, выполненное в виде барабана с рычагом, груза и троса, соединенного с подвижной обоймой и барабаном, и измерительные приспособления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения достоверности определения путем обеспечения постоянства срезающего усилия, рычаг выполнен с криволинейнОй поверхностью, которая является теометрическим местом точек, полярные коордийаты которых определяют по формулам:
R< = R St/S;p =360 hl/2л r, где R — радиус-вектор i-й точки;
R — радиус-вектор, соответствующий начальному положению рычага (полярная ось ,В= О);
P — полярный угол 1-й точки;
Si — площадь поверхности, лежащая в плоскости среза, см ;
S — площадь поперечного сечения обойм, см;
Ь; — расстояние смещения подвижной обоймы относительно неподвижной, см:
r — радиус барабана, см.
Составитель М.Слинько
Техред M.Moðãåíòàë Корректор И.Шулла
Редактор А,Полионова
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
Заказ 4494 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5
