Устройство для испытания грунтов на трехосное сжатие

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.

 

Изобретение относится к строительству, в частности к технике испытания преимущественно крупнообломочных грунтов на трехосное сжатие, и может быть использовано при инженерно-строительных исследованиях.

Известно устройство для измерения прочности и деформируемости грунтов в условиях трехосного сжатия, включающее корпус с помещенной внутри эластичной тонкой оболочкой с испытуемым образцом грунта, гидроприводом и измерительными приспособлениями (А.К. Бугров, А.И. Голубев, Анизотропные грунты и основания сооружений, - СПб; Недра, 1993, Рис. 1.5, Рис. 1.7, с 22-26).

Недостатками устройства являются неоднородность напряженно-деформированного состояния образца из-за бочкообразного деформирования при вертикальном сжатии и частые прерывания эксперимента из-за прокалывания тонкой оболочки при испытании грунтов, имеющих остроугольные частицы.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство для создания бокового давления при испытании на трехосное сжатие крупноблочного грунта, включающее воспринимающую давление оправку и цилиндрическую сжимающую рубашку, причем оправка и рубашка выполнены из отдельных элементов, первая из жестких лепестков, вторая - из упругих пластин, охватывающих каждый лепесток с внутренней стороны, и прикреплена к нему по обоим торцам с помощью обойм, а жесткие лепестки связаны друг с другом. При этом боковые поверхности жестких лепестков сопряжены между собой по образующей цилиндра (а.с. СССР №966148, Е02D 1/02, Бюл. №38, 1982 г.).

Недостатком этого устройства является неоднородность напряженно-деформированного состояния образца грунта, обусловленная конструктивным решением крепления упругих пластин к жестким лепесткам. Упругие пластины прикреплены по их контуру к жестким лепесткам. Под давлением жидкости или газа радиальные деформации упругих пластин различны по контуру и в пролете: минимальны по контуру, максимальны в центре каждой пластины. Поэтому обжатие образца боковым давлением будет неравномерным в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Помимо того из-за сил трения по боковой поверхности образца и пластинами возникнет неоднородность напряженного состояния образца по вертикали. Зазор между упругими пластинами и лепестками способствует формированию бочкообразной формы образца при его сжатии.

Задачей изобретения является создание однородного напряженно-деформированного состояния образца грунта путем исключения возможности образования бочкообразной формы образца при его сжатии и возникновения сил трения по боковой поверхности образца.

Технический результат - увеличение точности результатов испытаний.

Результат достигается тем, что в устройстве для испытания грунтов на трехосное сжатие, включающем цилиндрическую упругую обойму, круглый штамп, основание, цилиндрический жесткий корпус и измерители деформаций и напряжений, согласно изобретению 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 корпуса превышает внешний радиус обечайки на величину максимальной боковой деформации образца грунта при испытании его на сжатие, к наружным граням ребер жесткости прикреплены горизонтальные штоки динамометров, установленные в каналах корпуса с возможностью радиального перемещения, а корпуса динамометров жестко закреплены на наружной поверхности корпуса устройства, при этом 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.

Результат достигается также тем, что устройство снабжено герметичным цилиндрическим баллоном из эластичной тонкой оболочки, заполненным несжимаемой жидкостью, размеры которого равны размерам испытуемого образца грунта.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано горизонтальное сечение устройства для испытания грунтов на трехосное сжатие (Б-Б), на фиг. 2 - вертикальное сечение устройства (А-А).

Устройство для испытания грунтов на трехосное сжатие включает цилиндрическую упругую обойму 1, круглый штамп 2, установленный на верхний торец образца грунта 3, основание в виде плиты 4, цилиндрический жесткий корпус 5. На внутреннюю поверхность упругой обоймы нанесено антифрикционное покрытие 6.

Упругая обойма 1 заключена в цилиндрическую жесткую обечайку 7, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру упругой обоймы 1. Обечайка 7 разрезана по образующим цилиндра на осесимметричные части, прикрепленные к внешней поверхности упругой обоймы 1. Части обечайки 7 прикреплены к радиальным пластинам ребер жесткости 8, установленным с возможностью радиального перемещения в направляющих вертикальных пазах 9, выполненных в стенках корпуса 5. Между внешней поверхностью обечайки 7 и внутренней поверхностью корпуса 5 имеется зазор, величина которого равна максимальной боковой деформации образца грунта при испытании его на сжатие.

К наружным граням ребер жесткости 8 прикреплены горизонтальные штоки 10 динамометров, установленные в каналах 11 стенок корпуса 5 с возможностью радиального перемещения. Корпуса 12 динамометров жестко закреплены на наружной поверхности корпуса 5 устройства. Свободные концы штоков 10 динамометров снабжены резьбой и гайками 13, фиксирующими натяжение пружин 14 динамометров и соединены с индикаторами деформаций 15, закрепленными на стойках 16, установленных на плите основания устройства 4. Горизонтальные штоки 10 динамометров снабжены кольцевыми буртиками 17, обеспечивающими передачу усилий на пружины 14 динамометров.

Верхний торец корпуса 5 выполнен с резьбой, с помощью которой на него навинчивается крышка 18.

Торец штампа 2 и основание 4 устройства имеют дренажные системы для отвода воды из образца грунта 3 с кранами 19.

Индикаторы 20 для измерения вертикальных деформаций штампа 2 установлены на крышке корпуса 18.

Баллон с несжимаемой жидкостью на чертежах не показан.

Работа устройства для испытания грунтов на трехосное сжатие осуществляется следующим образом.

Сначала производят тарировку динамометров, с помощью которых создается и измеряется боковое давление на образец грунта 3. Для этого в полость упругой обоймы 1 устанавливают герметичный баллон, заполненный несжимаемой жидкостью. На торец баллона устанавливают штамп 2 и ступенями увеличивают давление на баллон. Гидростатическое давление в несжимаемой жидкости равно давлению штампа 2 на баллон. На каждой ступени давления записывают показания индикаторов 15. Тарировку производят несколько раз, а затем усредняют результаты показаний каждого из индикаторов деформаций 15.

Испытания на сжатие могут производить при разных значениях начального бокового давления. Перед испытанием грунта снова устанавливают в полость упругой обоймы 1 баллон с несжимаемой жидкостью и создают в нем при помощи штампа 2 заданное значение гидростатического давления, равного боковому начальному давлению. С помощью гаек 13 фиксируют натяжение пружин 14 динамометров. Затем баллон извлекают и в полость обоймы 1 устанавливают образец грунта 3. На торец образца 3 устанавливают штамп 2 и создают на него вертикальное давление, равное заданному значению начального бокового давления. После этого освобождают от фиксации пружины 14 динамометров, отворачивая осесимметрично расположенные гайки 13. После того как все гайки 13 отвернуты и все динамометры включены в работу, в образце грунта 3 создано гидростатическое состояние.

Испытания производят следующим образом. После создания в образце 3 гидростатического состояния, когда вертикальные напряжения равны горизонтальным, начинают ступенями увеличивать вертикальное усилие на штамп 2 до разрушения образца. При этом на каждой ступени нагружения фиксируют боковые деформации и боковое давление.

По полученным результатам оценивают деформационные и прочностные характеристики грунта.

Устройство обеспечивает возможность испытания крупнообломочных и других грунтов с остроугольными частицами, исключает возможность образования бочкообразной формы образца при его сжатии, исключает силы трения по боковой поверхности образца и тем самым обеспечивает однородность напряженно-деформированного состояния образца, что обеспечивает увеличение точности результатов испытаний.

1. Устройство для испытания грунтов на трехосное сжатие, включающее цилиндрическую упругую обойму, круглый штамп, основание, цилиндрический жесткий корпус и измерители деформаций и напряжений, отличающееся тем, что 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, при этом 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.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено герметичным цилиндрическим баллоном из эластичной тонкой оболочки, заполненным несжимаемой жидкостью, размеры которого равны размерам испытуемого образца грунта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании процесса энергообмена в образцах горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Сущность: один образец устанавливают между нижней и промежуточной траверсой с опорным шаром, имеющим возможность перемещения, другой - между промежуточной и верхней траверсой.

Изобретение относится к технике контроля качества материалов и исследования их деформативных свойств. Установка содержит закрепленные на штангах верхнюю и нижнюю траверсы, а также установленную между ними промежуточную траверсу с опорным шаром, имеющую возможность перемещения, гайки, расположенные на штангах, нагружающую систему, включающую источник давления среды, поршень для нагружения образцов, расположенный в цилиндрической полости нижней траверсы, герметичную камеру, установленную под поршнем и сообщенную с источником давления, ограничительное кольцо для поршня, закрепленное на нижней траверсе.

Изобретение относится к горному делу и может использоваться для исследования электромагнитного излучения (ЭМИ) горных пород при их разрушении. Стенд содержит электромагнитный экран, систему регистрации, нагрузочное устройство, выполненное в виде трубки с внутренней резьбой и вкрученным в нее винтом с головкой под ключ, заполненной пластичным веществом.

Изобретение относится к устройствам для исследования поведения модели пористого вещества в условиях плоского напряженно-деформированного состояния. Устройство содержит пуансон, рабочую камеру в виде полого параллелепипеда с прозрачными стенками, образующими пространство, поперечное сечение которого соответствует размерам поперечного сечения модели.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для исследования энергообмена при деформировании и разрушении блочного горного массива. Стенд для исследования энергообмена в блочном массиве горных пород содержит опорную раму, размещенные в ней захват для образца и захват для контробразца, гидравлический механизм взаимного поджатия образцов, связанный с захватом для образца, гидравлический механизм взаимного перемещения образцов, связанный с захватом для контробразца, гидравлические аккумуляторы энергии, связанные с механизмами поджатия и перемещения, и источники давления, связанные с аккумуляторами.

Изобретение относится к испытательной технике, к устройствам для испытания материалов, в частности горных пород, при исследовании энергообмена в массиве горных пород с целью прогноза и предотвращения опасных динамических явлений.

Изобретение относится к испытаниям на прочность при сложнонапряженном деформированном состоянии тонкостенных трубчатых образцов, в том числе отрезков труб постоянного сечения.

Изобретение относится к испытательной технике для проведения прочностных испытаний с грузозахватными средствами. .

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.

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.

Изобретение относится к строительству и предназначено для определения в лабораторных условиях механических характеристик грунта, а именно модуля деформации и коэффициента поперечных деформаций.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» жесткого плоского тела с пористой материальной средой и предназначено для определения ее параметров деформируемости и прочности.

Изобретение относится к физике материального контактного взаимодействия, конкретно к способу установления предельного состояния деформируемой сжимающей и растягивающей нагрузкой материальной среды.

Изобретение относится к гидротехническому, мелиоративному, дорожному и другим видам строительства, где необходимо оценить качество насыпей и искусственных оснований.

Изобретение относится к области «Физики материального контактного взаимодействия» и служит для определения гравитационного (бытового) давления в массиве материальной среды определенной плотности.

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.

Изобретение относится к области физики материального взаимодействия, конкретно к способу определения гравитационного (бытового) давления в массиве связной материальной среды.

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.

Изобретение относится к «Физике материального взаимодействия» при контакте твердого жесткого плоского тела штампа с полупространством деформируемой материальной среды в начале фазы ее предельно критического (провального разрушающего) по прочности и устойчивости состояния. Сущность: на заданной отметке материального полупространства на глубине h под плоским жестким штампом по результатам испытаний определяют физические характеристики сжимаемого материала с ненарушенной структурой: удельный вес - γстр, удельное сцепление с=сстр, угол φ=φстр внутреннего трения, гравитационное (бытовое) давление рб, принимают величину атмосферного давления ратм=1,033 кГ/см2, для приближенного определения минимального разрушающего давления в среде под краем нагруженного штампа используют схему Н.П. Пузыревского и условие предельного равновесия среды, а для установления величины разрушающего давления под центром подошвы штампа рассматривают схему Л. Прандтля - Г. Рейснера. Минимальное разрушающее давление сжатия среды под краем подошвы штампа по схеме Н.П. Пузыревского приближенно определяют по зависимости . Технический результат: возможность определить границы фазового предельно критического (разрушающего) напряженно-деформированного состояния массива связной материальной среды под давлением от плоского жесткого штампа средних размеров в момент начала развития поверхностного трещинообразования. 3 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