Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг
Владельцы патента RU 2291250:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тверской государственный технический университет" (RU)
Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг относится к области строительства, в частности к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов. Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг включает разрезную обойму, нижняя часть которой установлена на размещенной на основании каретке, при этом в верхней части обоймы установлен штамп. Верхняя и нижняя части обоймы выполнены с возможностью взаимодействия посредством каретки, размещенной по центру плоскости среза под углом к ней между двумя частями обоймы. Верхняя часть обоймы имеет подвижный упор. Технический результат состоит в повышении эффективности устройства за счет повышения точности определения сдвиговых характеристик грунтов. 2 ил.
Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг относится к области строительства, в частности к устройствам для определения физико-механических свойств грунтов.
Известно устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг, включающее разрезную обойму и нагружающее устройство (Руководство по определению физических, теплофизических и механических характеристик мерзлых грунтов. - М.: Стройиздат, 1973, с.147-148).
Недостатком известного устройства является возникновение значительных сил трения между смещающимися частями обоймы и невозможность испытания грунта с учетом его нахождения в объемно-напряженном состоянии в массиве, что снижает точность определения сдвиговых характеристик грунта (точность испытаний).
Наиболее близким техническим решением является устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг, включающее разрезную обойму, нижняя часть которой установлена на размещенной на основании каретке, при этом в верхней части обоймы установлен штамп (SU 1096527, A, G 01 N 3/10, Е 02 D 1/00).
Недостатками известного устройства являются невозможность испытания образца грунта с учетом его объемно-напряженного состояния в массиве и невозможность учета сил трения, возникающих в плоскости среза между двумя частями обоймы, что снижает точность испытаний и эффективность работы устройства.
В основе изобретения лежит задача по созданию такого устройства, которое позволит повысить его эффективность за счет повышения точности определения сдвиговых характеристик грунтов.
Указанная задача достигается тем, что в устройстве для испытания мерзлого грунта на сдвиг, включающем разрезную обойму, нижняя часть которой установлена на размещенной на основании каретке, при этом в верхней части обоймы установлен штамп, согласно изобретению верхняя и нижняя части обоймы выполнены с возможностью взаимодействия посредством каретки, размещенной по центру плоскости среза под углом к ней между двумя частями обоймы, при этом верхняя часть обоймы имеет подвижный упор.
Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что верхняя часть обоймы контактирует с нижней частью посредством подвижной каретки, которая размещена по центру плоскости среза.
Установка в разрезной обойме штампа и подвижного упора позволяют задавать и моделировать природное давление грунта в процессе испытания, что повышает точность определения сдвиговых характеристик грунта
Настоящее устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства; на фиг.2 - пример обработки результатов испытаний.
Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг состоит из разрезной обоймы, нижняя часть 1 которой установлена на подвижной каретке 2 и контактирует с верхней частью обоймы 3 через каретку 4. Внутри нижней части обоймы 1 уложены регулировочные прокладки 5, контактируемые с образцом 6. Верхняя часть обоймы 3 имеет подвижный упор 7, а внутри нее установлен штамп 8.
Работает устройство следующим образом.
Работу начинают с установки на основании 9 подвижной каретки 2 с нижней частью обоймы 1. Затем укладывают регулировочные прокладки 5 в нижней части обоймы 1 и устанавливают образец 6 по центру плоскости среза. Укладывают каретку 2 и устанавливают на нее верхнюю часть обоймы 3 с подвижным упором 7. Подвижный упор 7 опускают в нижнее положение. Затем на образец 6 устанавливают штамп 8 и прикладывают к нему нагрузку, соответствующую природному давлению испытываемого образца грунта 6.
После этого поднимают вращением подвижный упор 7 до соприкосновения со штампом 8 и производят нагружение до момента смещения двух частей обоймы 1 и 3 относительно друг друга с замером максимальной нагрузки Р. Испытания выполняют при двух углах наклона плоскости среза, например: 40° и 60°, для чего необходимо иметь две разрезные обоймы с углами: 40° и 60° и два образца.
Значения нормальных (σ) и касательных (τ) напряжений в зависимости от угла наклона плоскости среза грунта α рассчитывают по формулам:
σ=Р sinα/F,
τ=Р cosα/F,
где α - угол наклона плоскости среза, град;
F - площадь среза, м2;
Р - максимальная нагрузка, N.
Для двух углов испытаний рассчитывают соответствующие значения σ и τ и определяют сдвиговые параметры ϕ и С согласно схеме обработки результатов испытаний (фиг.2).
Устройство для испытания мерзлого грунта на сдвиг, включающее разрезную обойму, нижняя часть которой установлена на размещенной на основании каретке, при этом в верхней части обоймы установлен штамп, отличающееся тем, что верхняя и нижняя части обоймы выполнены с возможностью взаимодействия посредством каретки, размещенной по центру плоскости среза под углом к ней между двумя частями обоймы, при этом верхняя часть обоймы имеет подвижный упор.
