Установка для бурового зондирования



Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования
Установка для бурового зондирования

 


Владельцы патента RU 2541977:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Геотек" (ООО "НПП "Геотек") (RU)

Изобретение относится к области строительства и предназначено для использования при проведении инженерно-геологических изысканий с целью расчленения грунтовой толщи в процессе вращательного бурения и определения механических свойств грунтов в полевых условиях. Установка для бурового зондирования, содержащая транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений установка снабжена измерительным устройством, устройством осевого нагружения и лазерным дальномером, измерительное устройство, один конец которого соединен с валом вращателя, другой через устройство осевого нагружения с хвостовиком буровой колонны, содержит два датчика силы, измерение вертикального перемещения бурового инструмента выполняется с использованием беспроводного лазерного дальномера и отражателя, закрепленных на мачте, измерение веса буровой колонны и грунта на ее боковой поверхности выполняется с использованием датчика силы, скорость вращения бурового инструмента определяется путем анализа радиосигналов, записанных при вращении измерительного устройства. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей, повышении точности измерений. 11 ил.

 

Область техники

Изобретение относится к области строительства и предназначено для использования при проведении инженерно-геологических изысканий с целью расчленения грунтовой толщи в процессе вращательного бурения и определения механических свойств грунтов в полевых условиях.

Уровень техники

Аналогом данного предлагаемого изобретения является УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТОВ (патент на изобретение RU 2333314 Сl, заявка 2006142747/03 от 12.04.2006, МПК E02D 1/00, публиковано 09.10.2008) [Л1], содержащее корпус с конусным наконечником и продольными лопастями, датчик порового давления, установленный в герметичной полости корпуса, и преобразователь осевого усилия и крутящего момента, выполненный в виде двух струнных преобразователей, струны которых связаны с встроенным в корпус упругим элементом, а их электромагнитные головки посредством кабеля соединены с регистратором преобразователя, отличающееся тем, что струны преобразователей расположены в пересекающихся плоскостях, наклонных к продольной оси устройства под углами α и -α, а точки их закрепления в верхнем и нижнем горизонтальных сечениях упругого элемента симметричны относительно центров сечений упругого элемента.

Данное устройство имеет существенный недостаток: невысокую точность определения крутящего момента из-за наличия сопутствующих изгибных деформаций в процессе измерения крутящего момента вследствие неравномерного натяжения струн, которые связаны с встроенным в корпус упругим элементом, от жесткости которого зависит чувствительность показаний. Известно, что для струнных датчиков способ закрепления струны оказывает влияние на измеряемую частоту колебаний. Существенным недостатком является также использование кабеля для передачи сигналов на поверхность грунта. Кроме того, в данном техническом решении не контролируется глубина погружения устройства для комплексного зондирования.

Другим аналогом заявляемого технического решения является УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЛЕКСНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГРУНТОВ (патент на изобретение RU №2025559 С1, заявка 93037021/33 от 20.07.1993, МПК5 E02D 1/00, опубликовано 30.12.1994) [Л2], содержащее корпус с коническим наконечником и продольными лопастями, датчик порового давления, установленный в герметичной полости корпуса, и преобразователь осевого усилия и крутящего момента, который выполнен в виде двух струн, связанных с встроенным в корпус упругим элементом и расположенных в плоскости, наклоненной к продольной оси устройства, параллельно друг другу и симметрично относительно проекции этой оси на указанную плоскость, при этом струны посредством кабеля соединены с регистратором преобразователя.

Недостаток данного устройства - невысокая точность измерения осевого усилия и крутящего момента и наличие кабеля между датчиками и регистратором преобразователя.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого технического решения является УСТАНОВКА ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ (патент на изобретение RU 2020204 С1, заявка 4923388/33 от 01.04.1991, МПК5 E02D 1/00, опубликовано 30.09.1994) [Л3], включающая транспортное средство, на платформе которого размещены анкерные устройства, гидроцилиндры вдавливания, зонд со штангой и мачта, установка снабжена поворотной стойкой и талрепом, один конец которого шарнирно соединен со стойкой, а другой - с платформой, гидроцилиндры вдавливания установлены с возможностью поворота относительно платформы, при этом ось поворота гидроцилиндров совмещена с осью поворота стойки, а мачта шарнирно закреплена на стойке.

Недостатком данного изобретения (прототипа) является то, что оно не позволяет расчленять грунтовую толщу в процессе вращательного бурения и определять механические свойства грунтов в полевых условиях.

Сущность технического решения

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что установка для бурения скважин, содержащая транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, снабжена измерительным устройством, один конец которого соединен с валом вращателя, другой с хвостовиком буровой колонны.

Измерение глубины погружения буровой колонны выполняется лазерным дальномером с использованием отражателя, показания дальномера в цифровом виде по радиочастоте передаются и записываются в базе компьютера.

Измерительное устройство содержит два датчика силы, один из которых используется для измерения вертикальной нагрузки и веса буровой колонны, а второй для измерения крутящего момента. Сигналы с датчиков передаются в компьютер с использованием беспроводной связи.

Скорость вращения бурового инструмента определяется путем анализа радиосигналов, записанных при вращении измерительного устройства.

Перечень фигур, чертежей и иных материалов

На фиг.1 приведен общий вид установки бурового зондирования.

На фиг.2 изображена конструкция измерительного устройства.

На фиг.3 показано сечение А-А конструкции измерительного устройства.

На фиг.4 изображено сечение Б-Б конструкции измерительного устройства.

На фиг.5 показан график зависимости вертикальной нагрузки (Н) от глубины погружения бурового инструмента (м).

На фиг.6 показан график зависимости скорости погружения бурового инструмента (м/с) от глубины погружения (м).

На фиг.7 показан график зависимости мощности вертикальной нагрузки (Дж/с) от глубины погружения (м).

На фиг.8 показан график зависимости крутящего момента (Н*м) от глубины погружения бурового инструмента (м).

На фиг.9 показан график зависимости мощности вращательной (Дж/с) от глубины погружения (м).

На фиг.10 показана зависимость мощности суммарной (Дж/с) от глубины погружения (м).

На фиг.11 приведена фотография испытания грунтов с использованием установки для бурового зондирования.

Пример реализации технического решения

На фиг.1 изображена установка для бурового зондирования, которая содержит транспортное средство 1, мачту 2, вращатель 3, буровую колонну (шнек) 4, бурильное долото 5, беспроводной лазерный дальномер 6, отражатель 7, измерительное устройство 8, устройство осевого нагружения 9, компьютер 10, на фиг.1 цифрой 11 обозначена скважина.

На фиг.2 показано измерительное устройство 8, которое содержит защитный корпус 12, основание 13, к которому закреплена втулка 14 и шестигранный хвостовик 15. Датчик момента 16, выполненный в виде консольной балки, закреплен верхней частью к втулке 14 через кронштейн 17 на определенном расстоянии от центра вращения. Внутри втулки 14 на упорном подшипнике 18 установлен вал 19 со втулкой 20, выполняющей роль подшипника скольжения. Вал 19, в свою очередь, жестко скреплен с кронштейном 21, в нижней части которого установлены датчик вертикальной нагрузки 22 двустороннего действия (сжатие - растяжение) и втулка 23 с внутренним шестигранником.

К основанию 13 закреплен также цилиндрический кожух 12, в окне которого установлен узел беспроводной связи 24, служащий для обработки и передачи данных с датчиков 16 и 22.

На фиг.3. дополнительно показано сечение А-А измерительного устройства, на котором изображены нижняя часть датчика 16 с упорным болтом 25 и кронштейном 21 с регулировочными винтами 26, 27. Изображенный в сечении брус 28 выполняет роль противовеса при балансировке устройства.

На фиг.4. дополнительно показано сечение Б-Б измерительного устройства, на котором изображено крепление верхней части датчика 16 к кронштейну 17.

Измерительное устройство работает следующим образом.

Измерительное устройство 8 закрепляют на буровой установке с помощью шестигранного хвостовика 15. К втулке 23, расположенной в нижней части устройства, закрепляют шнек, который при осевой нагрузке в процессе бурения взаимодействует с датчиком вертикальной нагрузки 22. Крутящий момент, воспринимаемый буровым инструментом, передается через втулку 23, кронштейн 21 и регулировочный винт 26 на упорный болт 25 датчика измерения крутящего момента 16. Данные с датчиков 16 и 22 обрабатываются узлом беспроводной связи 24 и передаются на компьютер 10.

Устройство осевого нагружения 9 содержит редуктор, шаговый двигатель и датчик силы. Шаговый двигатель и датчик силы подключены к компьютеру по беспроводной связи.

Испытания грунтов с использованием установки для бурового зондирования проводятся следующим образом.

1. Выделение слоев грунта

1.1. В точке исследования свойств грунтов устанавливают транспортное средство 1 (фиг.1), производят подъем мачты 2, на которой расположен вращатель 3, шестигранный хвостовик 15 измерительного устройства 8 вставляют в патрон бурового станка, шестигранник устройства осевого нагружения 9 - в переходник измерительного устройства 8, а переходник устройства осевого нагружения 9 вставляют в хвостовик буровой колонны/бурового шнека 4 с бурильным долотом 5 (буровой инструмент). Лазерный дальномер 6 и отражатель 7 закрепляют на мачте 2. Затем включают компьютер 10 и автономные источники питания лазерного дальномера 6 и измерительного устройства 8, после чего начинают процесс бурения скважины 11.

1.2. Бурение скважины производят с постоянной частотой вращения (ω) бурового инструмента.

1.3. В процессе зондирования в базу данных компьютера заносятся: время погружения (Т) бурового инструмента, показания (Fv) датчика силы вертикальной нагрузки 22, показания (Fm) датчика силы измерения крутящего момента 16 и вертикальное перемещение буровой колонны (L) с использованием лазерного дальномера 6.

1.4. Используя данные измерений, вычисляются:

1.4.1. Вертикальная нагрузка (фиг.5):

N = F v + G ,                                                          (1)

где N - вертикальная нагрузка, Н;

Fv - величина нагрузки на датчике силы вертикальной нагрузки, Н;

G - вес буровой колонны, Н.

1.4.2. Скорость погружения бурового инструмента (фиг.6):

V = Δ S / Δ T ,                                                          (2)

где V - скорость погружения, м/с;

ΔS - вертикальное перемещение буровой колонной с момента предыдущей записи в протокол, м;

ΔT - время прохождения расстояния ΔS, с.

1.4.3. Мощность вертикальной нагрузки на текущей глубине (фиг.7):

P v = N V,                                                        (3)

где Pv - мощность вертикальной нагрузки, Дж/с;

N - текущая вертикальная нагрузка, Н;

V - текущая скорость продвижения бурового инструмента, м/с.

1.4.4. Крутящий момент (фиг.8):

M = F m * k ,                                                          (4)

где М - крутящий момент, Н*м;

Fm - показание датчика силы измерения крутящего момента 16 (фиг.2),

k - плечо силы, м.

1.4.5. Мощность вращательной нагрузки на текущей глубине (фиг.9):

P r = M * 2 π * ω ,                                                        (5)

где Рr - мощность вращательной нагрузки, Дж/с;

М - текущий крутящий момент, Н*м;

ω - частота вращения бурового инструмента, об/с.

Измерение частоты вращения (ω) бурового инструмента основано на способности узла беспроводной связи 24 измерять мощность радиосигнала и передавать эту информацию в компьютер. Узел осуществляет съем радиосигналов с заданной частотой (10 Гц, 25 Гц, 50 Гц, 100 Гц, 250 Гц и т.д.) и передает информацию в пакетной форме. Каждый пакет содержит значение RSSI (Received Signal Strength Indication, Индикатор мощности принятого сигнала) [Л4]. При вращении измерительного устройства происходит периодическое изменение модуляции этой величины. Частота первой гармоники модулированного сигнала соответствует частоте вращения бурового инструмента. Процедура сбора и обработки данных включает три этапа:

1. Накопление выборки RSSI.

2. Получение спектра частот путем расчета быстрого преобразования Фурье (FFT, Fast Fourier transform) [Л5].

3. Анализ спектра - выявление первой гармоники, частота которой соответствует частоте вращения.

1.4.6. Суммарная мощность на текущей глубине (фиг.10):

P t = P v + P r ,                                                        (6)

где Pt - мощность суммарная, Дж/с;

Pv - мощность вертикальной нагрузки, Дж/с;

Рr - мощность вращательной нагрузки, Дж/с.

Из фиг.8, 9, 10 видно, что на границе различных слоев грунта наблюдаются изменения в значениях показателей, найденных из выражений (4, 5, 6).

2. Определение модуля деформации грунтов

2.1. В точке исследования свойств грунтов устанавливают транспортное средство 1 (фиг.1), производят подъем мачты 2, на которой расположен вращатель 3, шестигранный хвостовик 15 измерительного устройства 8 вставляют в патрон бурового станка, а переходник в буровую штангу или шнек 4. Лазерный дальномер 6 и отражатель 7 закрепляют на мачте 2. Затем включают компьютер 10 и автономные источники питания лазерного дальномера 6 и измерительного устройства 8, после чего начинают процесс бурения, например, шнеком 4 скважины 11.

2.2. На заданной глубине определения модуля деформации проводят холостое прокручивание буровой колонны и ее подъем на 10-20 см от забоя скважины, после чего вращатель бурового станка выключают.

2.3. Используя датчик силы, измеряют суммарный вес (Q) буровой колонны (G) и грунта на боковой поверхности буровой колонны (Nгр):

Q = G + N г р                                             (7)

2.4. Буровую колонну опускают до касания забоя скважины и далее, используя устройство осевого нагружения, прикладывают первую ступень нормального давления, определенную из выражения:

р 0 = γ z Q A ,                                             (8)

где А - площадь поперечного сечения бурильного долота;

γ - удельный вес грунта;

z - глубина от поверхности грунта до точки определения модуля деформации грунта.

2.5. В процессе нагружения, используя лазерный дальномер, датчик силы и шаговый двигатель, измеряют вертикальное перемещение (осадку) буровой колонны (si) и контролируют постоянство заданной ступени давления (pi) при помощи шагового двигателя и датчика силы.

2.6. После стабилизации осадки от первой ступени нагружения ее значение записывают в базу данных, по команде компьютера, включают шаговый двигатель и создают ступень давления

pi=p0+Δpi,

где Δр=0,25, γ z = Δ N i A и ΔNi - вертикальная нагрузка.

2.7. Продолжают испытания по пп.2.5, 2.6 до величины суммарного давления, равного рi=p0+γz.

2.8. По результатам измерений строят график зависимости s=ƒ(p) и

находят модуль деформации (E), используя решение Шлейхера [Л6]:

E = ω Δ p d ( 1 v 2 ) Δ s ,                                                 (9)

где ω - коэффициент, зависящий от типа бурового долота;

Δр - приращения давления на линейном участке зависимости s=ƒ(p);

v - коэффициент Пуассона для данного вида грунта;

Δs - приращение осадки в выбранном интервале приращения давления Δр.

Значение коэффициента ω находят из корреляционной связи для каждого типа бурового долота (двухперьевой, трехперьевой, шарошка и др.) путем испытаний данным способом и испытаний образцов грунта методом трехосного сжатия [Л7]. Образцы грунта вырезают из монолитов, которые отбирают из массива грунта на той же глубине, где проводят испытания предлагаемым способом.

Промышленная применимость

Установка для бурового зондирования промышленно реализуема, обладает более широкими функциональными возможностями, повышенной точностью определения свойств грунтов в полевых условиях.

1. Патент на изобретение RU 2333314 С1, заявка 2006142747/03 от 12.04.2006, МПК E02D 1/00, опубликовано 09.10.2008. Устройство для комплексного зондирования грунтов.

2. Патент на изобретение RU №2025559 С1, заявка 93037021/33 от 20.07.1993, МПК5 E02D 1/00, опубликовано 30.12.1994. Устройство для комплексного зондирования грунтов.

3. Патент на изобретение RU 2020204 С1, заявка 4923388/33 от 01.04.1991, МПК5 E02D 1/00, опубликовано 30.09.1994. Установка для статического зондирования.

4. IEEE 802.11а. Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications. IEEE Computer society 1999.

5. Oppenheim, Alan V. Discrete-Time Signal Processing [Text]/Ronald W. Schofer, John R. Buck. - USA, Prentice hall, 1998 - 870 p.

6. Цытович H.A. Механика грунтов. M., 1963. - 636 с.

7. ГОСТ 12248-2010. Грунты. Методы определения характеристик прочности и деформируемости. М., 2011.

Установка для бурового зондирования, содержащая транспортное средство, на платформе которого размещены мачта с вращателем, гидравлическая система, обеспечивающая работу бурильно-кранового оборудования, отличающаяся тем, что с целью расширения функциональных возможностей и повышения точности измерений установка снабжена измерительным устройством, устройством осевого нагружения и лазерным дальномером, измерительное устройство, один конец которого соединен с валом вращателя, другой через устройство осевого нагружения с хвостовиком буровой колонны, содержит два датчика силы, измерение вертикального перемещения бурового инструмента выполняется с использованием беспроводного лазерного дальномера и отражателя, закрепленных на мачте, измерение веса буровой колонны и грунта на ее боковой поверхности выполняется с использованием датчика силы, скорость вращения бурового инструмента определяется путем анализа радиосигналов, записанных при вращении измерительного устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при испытаниях сваи, свайных фундаментов, зданий и др. сооружений.

Изобретение относится к области физики материального (контактного) взаимодействия, а именно к способу определения угла φн внутреннего трения и удельного сцепления - сн материальной связной среды нарушенной структуры, воспринимающей давление свыше гравитационного.

Изобретение относится к устройству для измерения скорости и направления движения грунта относительно подземного трубопровода, расположенного в местах с возможными оползневыми явлениями.

Изобретение относится к устройству диагностики и прогноза состояния грунтовых технических систем на слабых грунтах и оползневых склонах. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности устройства при однократном воздействии вибродинамической нагрузки с сохранением высокой точности измерения.

Изобретение относится к устройствам для отбора почв с нарушенной структурой и может быть использовано при извлечении различного типа почвенно-грунтовых образцов в полевых условиях для комплексного анализа земли сельскохозяйственного назначения.

Изобретение относится к промышленному или гражданскому строительству, в частности к определению устойчивости мерзлых грунтов, и может быть использовано при строительстве нефте- и газопроводов для установления степени устойчивости грунтов к термоэрозионному размыву.

Изобретение относится к строительству, а именно к определению механических свойств грунтов в полевых условиях при проведении инженерно-геологических изысканий и обследовании грунтов в основании существующих фундаментов.

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при разработке месторождений полезных ископаемых и строительстве подземных сооружений открытым способом.

Изобретение относится к области строительства, а именно к исследованию физико-механических характеристик грунтов динамическим зондированием. Способ динамического зондирования грунтов, при котором погружают штангу с зондом в грунт посредством периодических ударов и во время каждого удара определяют параметры воздействия грунта на датчики измерительной системы, обеспечивая усиление сигналов от датчиков, их аналого-цифровое преобразование, регистрацию и передачу данных, включая зависимость перемещения зонда от времени и зависимость изменения лобового сопротивления от времени, во внешний блок обработки данных с помощью соответствующего программного обеспечения, в результате чего определяют физико-механические характеристики грунта.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть использовано при отборе вертикального монолита-образца почвогрунтов ненарушенного (природного) сложения с целью определения их водно-физических и фильтрационных свойств.

Изобретение относится к области физики материального взаимодействия, конкретно к способу определения гравитационного (бытового) давления в массиве связной материальной среды. Величину гравитационного давления определяют по зависимости pб=(γ·h-cстр)ctgφстр, где γ - удельный вес материальной среды, h - глубина определения давления в массиве среды, cстр - структурное удельное сцепление среды, φстр - угол внутреннего трения структурированной среды в естественном залегании. Технический результат - повышение точности определения величины бытового давления. 1 ил.

Изобретение относится к области инженерных изысканий и предназначено, в частности, для определения распределения реактивных нормальных напряжений грунтовых оснований по площади приложения нагрузки, необходимых для расчета внутренних усилий в теле фундаментов, и может быть использовано для определения деформационных характеристик грунтов. Устройство содержит нагрузочный штамп, блок приложения нагрузки, упорную систему и измерительную систему. Штамп выполнен в виде жесткой конструкции квадратной формы. Под штампом размещена упругая пластина с размерами штампа в плане, толщиной 0,05-0,1 размера сторон штампа и модулем упругости 30-50 МПа. На боковых сторонах упругой пластины нанесена координатная прямоугольная сетка. В измерительную систему введены регистратор приложенной нагрузки и регистратор осадки штампа. На штампе с боковых сторон по осям его симметрии с помощью кронштейнов жестко закреплены видеорегистраторы деформации упругой пластины с возможностью полного обзора боковых сторон упругой пластины. Технический результат: упрощение и удешевление определения распределения реактивного напряжения грунтового основания в любых произвольных точках по подошве штампа и повышение достоверности результатов при одном испытании. 2 ил.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и служит для определения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды определенной плотности. Способ определения гравитационного давления материальной среды в массиве и ее природной плотности, заключатся в том, что на заданной глубине h (см) массива материальной среды полевыми методами инженерных изысканий определяют угол φстр внутреннего трения и удельное сцепление cстр среды ненарушенной структуры в условиях гравитационного (бытового) давления pб. При этом величину гравитационного давления в массиве упругосвязнопластичной грунтовой среды определяют по зависимости , а плотность грунтовой среды рассчитывают как при удельном весе , где g - ускорение свободного падения тела в условиях гравитации (см/с2). Затем величину гравитационного давления в массиве упрутоэластичной анизотропной торфяной среды определяют по зависимости , а плотность торфяной среды рассчитывают как при удельном весе . Техническим результатом является возможность определения значения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды по данным ее прочностных параметров φстр и cстр в ненарушенном состоянии, а также значение удельного веса γстр и плотности ρстр среды в условиях гравитационного притяжения поверхности Земли. 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому, мелиоративному, дорожному и другим видам строительства, где необходимо оценить качество насыпей и искусственных оснований. При реализации способа предварительно проводят статическое, динамическое или вибрационное зондирование в выбранных точках на глубину от 1 м относительно верха насыпи. Одновременно отбирают образцы уплотненного грунта ненарушенной структуры для определения влажности и плотности скелета указанного грунта из нескольких пробуренных скважин в точках на расстоянии не более 1 метра в плане от точек зондирования. На отобранных образцах грунтов из тела уплотненной насыпи проводят лабораторные исследования стандартного уплотнения с определением коэффициента уплотнения в зависимости от плотности скелета грунта. Выполняют построение корреляционной зависимости между указанными значениями коэффициента уплотнения и значениями сопротивления проникновению стандартного конуса в грунт при зондировании с учетом ранее выполненных в лаборатории определений с последующей оценкой качества уплотнения выполненной земляной насыпи. Технический результат состоит в повышении точности определения и выявлении зон недоуплотненного грунта для его последующего локального доуплотнения. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды. Сущность: по данным сдвига нагруженной ступенями нормального давления pi материальной среды на глубине h тангенциальной нагрузкой τi строят график зависимости τi=ƒ(pi). График линеаризируют прямой до пересечения с осью τi и осью pi, на оси τi устанавливают величину удельного сцепления структурированной среды с=сстр, на оси pi устанавливают величину противодавления связности среды -ре= -сстр·ctgφстр и определяют угол φ=φстр внутреннего трения структурированной среды. Закон Ш. Кулона τстр=pi·tgφстр+сстр устанавливают в интервале нормального давления -(ре)≤pi≤(+рб), где рб=(γстр·h-сстр)ctgφстр - гравитационное (бытовое) давление для структурированной среды с удельным весом γстр, при давлении pi>рб. Предельное состояние материальной среды рассматривают с нарушенной структурой и описывают зависимостью τн=рн·tgφн+сн, а предельное состояние материальной среды в общем виде описывают системой уравнений. Технический результат: возможность определения границ предельного состояния материальной связной среды с нарушенной структурной прочностью и установления закономерности предельного состояния связной среды за пределами ее структурной прочности и закона Ш. Кулона при давлениях pi свыше гравитационного (бытового) рб, т.е. pi>рб. 3 ил.,1 табл.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности. Сущность: материальную среду нагружают жестким плоским перфорированным штампом ступенчато возрастающей нагрузкой до момента потери несущей способности среды и устойчивости на ней штампа. Во времени контролируют параметры давления pi и деформации Si среды при нагружении и строят график испытания, по которому определяют параметры прочности и деформируемости среды. Каждую ступень деформации среды поддерживают постоянной во времени до ее условной стабилизации. Перед заданием последующих ступеней деформации среды упругий динамометрический элемент фиксируют стопорным винтом нагрузочного устройства. Устройство состоит из корпуса с рабочей камерой, неподвижно установленного на дне камеры нижнего жесткого плоского перфорированного штампа, рабочего кольца с образцом материальной среды, установленного в верхней части рабочего кольца на образце среды верхнего жесткого плоского подвижного перфорированного штампа и нагрузочного устройства. Нагрузочное устройство состоит из жесткой рамки с верхней и нижней перекладинами и двух направляющих стоек, толкателя и упругого динамометрического элемента. Технический результат: повышение производительности испытаний среды на сжимаемость и прочность. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения в лабораторных условиях механических характеристик грунта, а именно модуля деформации и коэффициента поперечных деформаций. Прибор для испытаний грунта на сжимаемость содержит цилиндрический корпус, перфорированный поршень и пористое дно. Дополнительно включает вкладыш из эластичного материала, снабженный датчиками перемещений, расположенный между корпусом и испытываемым образцом. Вкладыш позволяет образцу грунта под действием нагрузки расширяться в поперечном направлении, причем обеспечивается одновременное сжатие образца грунта и эластичного вкладыша. Технический результат состоит в повышении точности результатов измерений модуля деформации и коэффициента поперечных деформаций, упрощении конструкции прибора. 4 ил.

Изобретение относится к приборам для измерения деформаций морозного пучения грунта в лабораторных условиях. Прибор содержит гильзы для образцов исследуемого грунта, которые составлены из колец, поддон с водой, штампы, теплоизоляцию и датчики температуры. При этом гильзы размещены на телескопических стаканах различной высоты, установленных на поддоне. Прибор позволяет повысить достоверность определения деформации морозного пучения. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для определения деформационно-прочностных свойств органических и органо-минеральных грунтов. Прибор содержит гильзу для образца грунта, перфорированное днище, поршень, механизм нагружения поршня, штамп и механизм нагружения штампа. При этом штамп размещен в цилиндрической выемке на нижней поверхности поршня и имеет диаметр меньше диаметра поршня. Прибор позволяет расширить возможности приборов для определения деформационно-прочностных свойств грунтов. 6 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к технике испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях. Устройство содержит цилиндрическую упругую обойму, круглый штамп, основание, цилиндрический жесткий корпус и измерители деформаций и напряжений. Упругая обойма выполнена с антикоррозионным покрытием на внутренней поверхности, заключена в цилиндрическую жесткую обечайку, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру обоймы. Обечайка разрезана по образующей цилиндра на осесимметричные части, прикрепленные к внешней поверхности обоймы и к радиальным пластинам ребер жесткости, установленным с возможностью радиального перемещения в направляющих вертикальных пазах, выполненных в стенках корпуса, внутренний радиус которого превышает внешний радиус обечайки на величину максимальной боковой деформации образца грунта при испытании его на сжатие. К наружным граням ребер жестко прикреплены горизонтальные штоки динамометров, установленные в каналах стенок корпуса с возможностью радиального перемещения. Корпуса динамометров жестко прикреплены к наружной поверхности корпуса устройства. Свободные концы штоков динамометров выполнены с резьбой и снабжены гайками, фиксирующими натяжение пружин динамометров, и соединены с индикаторами деформаций, закрепленными на стойках, установленных на плите основания устройства. Технический результат: увеличение точности результатов испытаний. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх