Прибор для испытания грунтов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1) 4912118/33 (2) 19.02,91 (6) 30.08,93. Бюл. ¹32 (5) Г.Г.Болдырев и В.В.Власов (6) Geotechnlcal Testing Journal, Чог, 9, ¹

О, 1986, рр, 10-19, Авторское свидетельство СССР

1185170, кл. G 01 N 3/08, 1985.

Авторское свидетельство СССР

1073372, кл. Е 02 D 1/00, 1982, (4) ПРИБОР ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ (7) Использование: в строительстве для исс едования прочностных и деформационн ых свойств грунтов. Сущность и обретения: прибор содержит корпус из с емных плит 1 и йодвижных штампов-элект одов 2 со штоками 3. Электрореологичес ая жидкость 7 заполняет всю систему из

Изобретение относится к исследованию и очностных и деформационных свойств г унтов..

Цель изобретения — повышение точнос и определения прочностных и деформац он н ых свойств грунтов.

На фиг. 1 приведена схема предлагаем го прибора; на фиг. 2 — сечение А — А на ф г.1.

Прибор содержит корпус, состоящий из стремных плит 1, связанных друг с другом в у1лах болтами (не показаны), подвижных ш тампов-электродов 2 с укрепленными в ц нтральных полостях-отверстиях полыми токами 3, соединенными между собой пос едством трубопровода 4 с выходом нагнет тельного насоса 5 и входом р дукционного клапана 6 постоянного давл ния. Электропроводящий раствор 7 явля„„, Щ „„1837198 А1 (seeps 6 01 М 3/08, Е 02 D 1/00 полых штоков 3, трубопровода 4 и бака 8.

Поролоновая рубашка 9 предотвращает излишние протечки антифрикционной смазкипокрытия в моменты ее наибольшей текучести при нагружении образца грунта i0. Штампы 2 являются одновременно электродами, они электрически соединены между собой и с первым выходом управляющего высоковольтного усилителя 11. Второй выход управляющего высоковольтного усилителя 11 соединен с электродами 12, в качестве которых используются верхние слои образцов грунта, пропитанные электропроводящим раствором. Прибор использует твердотекучее состояние электрореологической жидкости 7. 2 з.п. флы, 2 ил. ется антифрикцион ной смазкой-покрытием и заполняет всю гидросистему из полых штоков 3, трубопровода 4 и блока 8. Оболочка в виде поролоновой рубашки 9 предотвращает излишйие протечки антифрикционной смазки в моменты ее наибольшей текучести при нагружении образца грунта t0. Штампы 2 являются одновременно электродами, они электрически соединены между собой.и.с первым выходом управляющего высоковольтного . усилителя (УВВУМ) 11, Второй выход YBВУМ 11 соединен электрически с электродами 12, в качестве которых используются верхние слои образцов грунта, пропитанные электропроводящим раствором, ИзмерИТВЛИ 13 И 14 ПредНЗЭНаЧЕНЫ дЛя измерения боковых деформаций образце грунта при нагружении, а 15, 16 — для изме1837198

30

40

55 рения вертикальных деформаций. Выход измерителя 14 соединен со входом блока масштабирования (БМ) 17, выход которого соединен со входом УВВУМ 11. В качестве электропроводящего раствора используют электрореологическую жидкость.

Прибор работает следующим образом.

Через полые штоки 3 электрореологическая жидкость 7 подается по трубопроводу

4 насосом 5 из бака 8. Редукционный клапан

6 поддерживает в гидросистеме давление питания, обеспечивающее растекание анти.фрикционной смазки-покрытия по всей поверхности штампа, соответствующей поверхности ненагруженного образца (положение ) границы образца на фиг, 2). Верхние слои образца грунта 10 пропитаны электропроводящим раствором и вместе с электродами-штампами 2 образуют межэлектродный промежуток(МЭП), который до нагружения заполняется электрореологической жидкостью 7. Давление от насоса 5 незначительно превышает атмосферное, что устанавливается настройкой редукционного клапана 6. Именно поэтому для герметичности достаточно поролоновой рубашки

9, Перед нагру>кением на электроды 2 и 12 подается высокое напряжение в несколько кВ от УВВУМ, что задается сигналом Чз на прямом входе, В силу специфики работы электрореологических жидкостей в электро- . статическом поле антифрикционная смазкапокрытие в МЭП затвердевает и GTBHoBvlTGA частью штампов 2 с площадью сечения, соответствующей испытуемому образцу 10. В трубопроводе 4 давление жидкости остается первоначальным, что создает более стабил ьное "твердое" состояние злектровязкой жидкости в МЭП, Описанное состояние является перед нагружением исходнымм.

Второй этап работы прибора начинается с момента нагружения, когда к штокам 3 прикладывается статическое усилие Р Т. С . ростом нагружения форма образца 10 видоизменяется; из цилиндрической становится бочкообразной. Боковые деформации измеряются измерителями 13 и 14, установленными на корпусе 1, чувствительные элементы измерителей контактируют с образцом 10. Перемещение измерительного чувствительного элемента измерителя 14 преобразуется БМ 17 в напряжение, пропорциональное величине боковой деформации. Измеритель 14 может быть установлен на любой высоте образца 10, однако середина высоты является оптимальной: боковая деформация максимальна, что способствует увеличению чувствительности.

Рост боковых деформаций при нагружении приводит к росту выходного напряжения на выходе БМ 17. которое подается на инверсный вход УВУМ 11. При этом выходное напряжение УВВУМ 11 уменьшается, что ведет к снижению напряженности электростатического поля в МЭП. Электрореологическая жидкость 7 в МЭП становится из

"твердой" более "мягкой" и начинает "течь".

В силу симметрии подачи жидкости под штампы 2 наблюдается строго симметричное радиальное течение жидкой смазки-поKpblTvIR под штампами 2 (фиг. 2), которое создает идеальное условие для эффекта

"расширяющегося штампа". Это создает условия при которых касательные напряжения на поверхности образца грунта будут полностью отсутствовать: каждая точка поверхности образца грунта будет смещаться в радиальном направлении не вдоль отстающих по фазе перемещения резиновых прокладок или смазок (в известных решениях), а вместе с точками, как бы "расширяющегося" полужидкого "штампа" — электрореологической жидкости 7. Поэтому точность измерения продольных смещений образца (измеритель 15 и 16), а вместе с ними и прочностных деформационных характеристик грунта возрастут. Режимы нагружения и диапазоны нагрузок выбираются таким образом, что вязкость электрореологической жидкости 7 снизится от снижения напряжения от УВВУМ 11 незначительно, вполне достаточно, чтобы "потечь" под новый размер образца для сохранения его цилиндричности, но недостаточно, чтобы протечь совсем из поролоновой рубашки 9.

В любом случае насос 5 обеспечит подпитку достаточного количества жидкости в трубопровод из бака 8.

Преимущества изобретения по сравнению с известным (3) заключаются в следующем: повышается точность и достоверность измерения прочностных и деформационных характериСтик грунта, а также облегчается начальная юстировка прибора за счет некритичности к перекосам штампов и настройка "жесткости" смазок-покрытий в зависимости от типа электрореологических жидкостей 7 в МЭП: нужно всего лишь подобрать правильно начальное напряжение Чз

YBBYM 11. Кроме того, упрощается обработка полученной информации.

Формула изобретения

1, Прибор. для испытания грунтов, содержащий корпус, выполненный из сьемных плит с пазами для штоков поршней, штампы с антифрикционным покрытием на поверхности и с полостями, нагрузочные приспособления и измерители боковой и

1837198 ертикальной деформации образца грунта, т л и ч а ю шийся тем, что, с целью

,повышения точности определения прочно1стных и деформационных свойств грунтов, :прибор снабжен управляющим высоковоль- 5 ,:: тным усилителем мощности, и емкостью для

1реологической жидкости с гидравлическим насосом и редукционным клапаном, а штам,: пы выполнены,s виде электродов и имеют по центру сквозные отверстия, в которых 10, установлены полые штоки, соединенные по:средством трубопроводов между собой и с, входом редукционного клапана и выходом ,. гидравлического насоса для нагнетания

:электрореологической жидкости, служащей 15

;:антифрикционным покрытием штампов, ;при этом управляющий BblcoKDBOJlbTHblA

:усилитель мощности имеет два выхода для соединения соответственно со штампамиэлектродами и примыкающим к ним слоем испытуемого грунта, пропитанного электропроводящим раствором.

2. Прибор по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен блоком масштабирования, причем выход измерителя боковой деформации образца грунта соединен с входом блока масштабирования, выход которого соединен с инверсным входом управляющего высоковольтного усилителя мощности, прямой вход которого является задающим, З.,Приоор по и, 1, отличающийся тем, что он снабжен оболочкой для образца в виде поролоновой рубашки, контактирующей торцами со штампами-электродами.

1837198

Составитель Г,Мартынова

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С.Пекарь

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагаоина, 101

Заказ 2861 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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